作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計講稿

1、關于作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計第1頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計材料及用具1材料：由教師提供的供試材料編號、世代資料和試驗地情況（包括形狀、肥力等）。2儀器用具：鉛筆，直尺，繪圖本。第2頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四 在育種計劃的實施中，鑒定和選擇主要是通過田間試驗進行的。田間試驗的基本要求：環(huán)境條件的一致性。原因：作物本身，無論是個體還是群體，表現(xiàn)的所有特征特性都是基因型、環(huán)境條件相互作用的結果。要正確地鑒定和選擇優(yōu)良的基因型，必須盡力消除實驗中環(huán)境條件的差異。 田間試驗正確與否，直接影響鑒定和

2、選擇的效果，從而影響育種的成效。實驗原理（一）田間試驗設計的基本原則第3頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四 作物育種田間試驗設計的主要作用：減少實驗誤差，提高實驗精確度，使育種材料在選擇和鑒定過程中表現(xiàn)出真實準確的基因差異。 實驗誤差的主要來源試驗田的土壤差異。因此對實驗田的基本要求是前茬一致、地力均勻。 使試驗誤差降低到最小程度的3項田間設計的基本原則：1）重復的設置；2)小區(qū)隨機排列；3）局部控制。 （一）田間試驗設計的基本原則第4頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計設置重復在試驗中，同一處理(同一基因型)出

3、現(xiàn)的次數(shù)稱為重復。顯然重復次數(shù) 2的試驗才能稱為有重復的試驗。重復的作用是：估計誤差和降低誤差。 第5頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計2. 隨機排列隨機是指在一個重復區(qū)中的某一個處理究竟安排在哪一個小區(qū)，不能由試驗者的主觀意志決定，而完全是由機會決定的。隨機的作用是無偏估計誤差。隨機排列是估計試驗誤差的重要手段，也是應用生物統(tǒng)計方法分析試驗結果的前提。 第6頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計3. 局部控制 局部控制就是分范圍、分地段的控制非試驗因素，使之對各處理的影響趨

4、于最大程度的一致，即通過對試驗小區(qū)的合理安排，把誤差控制在一個局部范圍內。局部控制是用來排除規(guī)律性非試驗因子干擾的重要手段，其主要功能是降低誤差。 第7頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計3. 局部控制原則可將試驗田按重復次數(shù)劃分為同數(shù)的區(qū)組，如有較為明顯的土壤差異，最好能按肥力劃分，使每一區(qū)組內肥力差異較小。每一區(qū)組內再按不同處理劃分小區(qū)，各個小區(qū)在同一區(qū)組內隨機排列，這樣，同一區(qū)組內不同處理間差異較少，即使區(qū)組間差異較大也可應用方差分解予以分開，這種布置就是田間試驗的局部控制原則。在安排隨機完全區(qū)組設計時，應盡量注意掌握“方形區(qū)組

5、，長形小區(qū)”的原則 第8頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計3. 局部控制原則 北東第9頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術 1. 小區(qū)面積、形狀和方向 小區(qū) (plot) ：安排一個處理（品種/品系/育種群體）的小塊地段在一定范圍內，小區(qū)面積增加，試驗誤差減少第10頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實踐證明，小區(qū)面積增加到100m2后，誤差的減少幾乎沒有。對于植株較矮小的作物，小區(qū)面積可小些，如稻、麥品系比較試驗

6、小區(qū)面積一般為5-15 m2；對于較高大的作物，小區(qū)面積可大些，如玉米品比試驗為15-25 m2 第11頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四小區(qū)形狀：一般情況下長方形尤其是狹長小區(qū)的誤差較方形小區(qū)為小，長方形小區(qū)的長寬比一般在46:1為宜。但狹長小區(qū)易于增加邊際效應。小區(qū)方向：一般小區(qū)的長邊應與非試驗因素變化方向相平行，如試驗地的肥力，這樣各小區(qū)所受土壤肥力的影響一致，從而減輕了小區(qū)間的試驗誤差。第12頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四 第13頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四第14頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分

7、，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術 2. 重復次數(shù)一般應根據(jù)試驗要求的精度、試驗地土壤差異大小、試驗材料的多少、試驗地面積的大小、小區(qū)的大小等因素來確定。 在試驗地總面積不變的情況下，降低試驗誤差，增加重復次數(shù)， 比單純增大小區(qū)面積更有效。 在育種初期測產(chǎn)，由于材料數(shù)較多，要求也不高，重復次數(shù)應少些；進行面積大的對比試驗時，2次重復即可，最好能有幾個地點聯(lián)合試驗，對產(chǎn)量進行綜合分析。第15頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術 3. 設置對照對

8、照可以作為衡量品種或處理優(yōu)劣的標準，同時估計和校正試驗田的土壤差異。對照設置可分為順序式和非順序式。順序式設置是每隔2、4或9個處理設置一對照，如對比法和間比法。非順序式對照與其它處理一樣，在試驗中隨機排列。第16頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術 4. 設置保護行保護試驗材料不受外來因素如人、畜等的踐踏和損害；減少邊際效應的影響，使處理間能正確比較。 保護行的數(shù)目視作物而定，如禾谷類作物一般至少應種植 4 行以上的保護行。保護行種植的品種，可用對照種，最好用比供試品種略為早熟的品種。 第17

9、頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四第18頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四常用的田間試驗設計 對比法 (contrast design)間比法 (interval contrast design)完全隨機 (completely random design)隨機區(qū)組 (randomized blocks design)拉丁方 (latin square design)裂區(qū) (split-plot design)再裂區(qū)設計(split-split plot design)條區(qū)設計(strip blocks design)第19頁，共51頁，2022年，

10、5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計實驗原理（三）不同育種試驗階段的試驗技術 一般完整的育種程序包括原始材料圃、選種圃、鑒定圃、品種比較試驗、生產(chǎn)試驗和多點試驗、區(qū)域試驗等育種環(huán)節(jié)；不同環(huán)節(jié)應根據(jù)育種目的，進行不同的田間試驗設計與規(guī)劃。第20頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計實驗原理（三）不同育種試驗階段的試驗技術 1. 選種圃種植選擇育種中中選單株的后代；雜交育種中F1、F2、F3由于選種圃階段每一株行或株系的種子有限，一般不設重復一般每隔9，即逢10的行種植對照行以資比較目測鑒定主要性狀，如生育

11、期、株高、抗病蟲、抗逆、抗倒以及產(chǎn)量因素等，一般不計算產(chǎn)量。第21頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計2. 鑒定圃1) 初級鑒定試驗進入初級鑒定試驗的株系數(shù)目一般較多，而每一株系的種子量又較少，所以一般不設重復。采用間比法，即每隔幾個小區(qū)設一個對照小區(qū)作物生育期間，除了對適于目測的性狀進行目測鑒定外，要對產(chǎn)量性狀進行比較（以每一株系小區(qū)的實際產(chǎn)量與相鄰最近的兩個對照小區(qū)的平均產(chǎn)量進行比較，以百分率來表示株系的產(chǎn)量潛力）。根據(jù)試驗結果，淘汰較差的材料，較好的材料升入高一級的產(chǎn)量比較試驗，即鑒定試驗。應用幾個對照的平均產(chǎn)量為標準的目的，是

12、為了減少偶爾有點產(chǎn)量過低的對照的影響。不設重復的試驗法的優(yōu)點是工作簡便，可以同時容納較多的育種材料進行鑒定，適用于進行初級鑒定的早期。第22頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計2. 鑒定圃2) 鑒定試驗（預備試驗）鑒定試驗是對初級鑒定試驗圃中入選的穩(wěn)定株系進行 進一步的田間鑒定。在鑒定試驗中，要設置重復，采用順序排列的間比法試驗設計，每一重復中仍設置對照小區(qū)。在鑒定圃中入選的材料稱為品系，進入品系比較試驗其排列方法是，在一排地段上，排列的第一個小區(qū)和最末尾的小區(qū)一定是對照（CK）小區(qū)，每兩個CK小區(qū)中間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)，一般習慣

13、上為4或9個，重復23次。各重復可排成一排，也可多排。如果在一排地段上不能安排一個完整重復的所以小區(qū)，則可在下一排地段延續(xù)下去，但在開始時仍要種一對照，稱為額外對照（Ex CK），如圖.每一試驗材料在一重復中排列的順序相同，便于觀察、記載和產(chǎn)量測定。第23頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四20個品種3次重復的間比法排列，逆向式（、代表重復；1、2、3代表品種；CK代表對照）鑒定試驗第24頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四 圖18 16個品系3次重復的間比排列示意圖（兩排3個重復及ExCK 的設置，、代表重復，1、2、3、4代表株系，CK為對照，ExC

14、K為額外對照）第25頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計3. 品系比較試驗 進入品系比較試驗的品系數(shù)目較少(一般10個左右為宜，一般 不超過20個 )，常采用設置重復的隨機區(qū)組設計方法：將一塊試驗地分成幾個肥力相對均勻一致的地段，每個地段安排一套參試品系(稱為一個區(qū)組)，每套參試品種在區(qū)組內的小區(qū)位置是隨機決定的優(yōu)點：隨機區(qū)組設計有較好的局部控制作用：每一套品系在比較均勻一致的試驗條件下，相互比較時可以獲得較為可靠的結果各個區(qū)組的地力差異可以通過方差分析加以分解各品系在區(qū)組中隨機排列，可以獲得無偏的誤差估計第26頁，共51頁，2022

15、年，5月20日，8點31分，星期四小麥品系比較試驗田間種植圖（4個品系四次重復）北東第27頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計4. 生產(chǎn)試驗和多點試驗多點試驗和生產(chǎn)試驗的目的：測試不同品系在不同生態(tài)區(qū)、不同耕作栽培條件和接近生產(chǎn)情況的較大面積下的反應，可在品系試驗之后或同時進行。 多點試驗：在育種單位所在地周圍的若干地區(qū)，用同一套品系進行試驗，分析同一品系在不同地區(qū)的反應，決定品系的適應范圍生產(chǎn)試驗：選擇較優(yōu)良的品系，按照接近大田生產(chǎn)的條件以及生產(chǎn)上所采用的種植密度和技術措施，考驗品系的生產(chǎn)潛力，供品種推廣應用時參考。第28頁，共51

16、頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設計5. 區(qū)域試驗區(qū)域試驗是在品種審定機構統(tǒng)一布置下，在一定區(qū)域范圍內所進行的多點試驗。它包括多點的品種比較試驗和生產(chǎn)試驗，是品種選育和推廣之間的重要中間環(huán)節(jié)主要目的是考察新品種在不同地區(qū)的產(chǎn)量潛力、性狀表現(xiàn)、適宜推廣的區(qū)域范圍和推廣價值以及品種適宜的栽培條件等 第29頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四區(qū)域試驗的方法和程序1) 設立試點 根據(jù)作物分布范圍的農(nóng)業(yè)區(qū)劃或生態(tài)區(qū)劃，以及各該作物種植面積等，選出有代表性科研單位或良種場作為試點。試點須有代表性，分布合理2) 試驗設計 一般采用隨機區(qū)組

17、設計，重復不少于3個，參試品種10-15個。一般規(guī)定只設一個對照品種，必要時可以增設當?shù)氐耐茝V品種作為第二對照3) 試驗年限 一般23年，其中表現(xiàn)突出的品種可以在參加第二年區(qū)試時，同時參加生產(chǎn)試驗。生產(chǎn)試驗一般在區(qū)試2年后，選出表現(xiàn)較好的少數(shù)品種參加，一般進行2年。4) 參試品種的條件 有2年以上育種單位的品系比較試驗結果，以及自己設置品系多點試驗的結果，一般要求比對照增產(chǎn)10%以上；或者產(chǎn)量不低于對照，但具有其他突出優(yōu)點。5) 總結評定 每年由主持單位匯總各試點的試驗材料，對供試品種作出全面的評價后，提出處理意見和建議，報同級農(nóng)作物品種審定委員會，作為品種審定的主要依據(jù)第30頁，共51頁，2

18、022年，5月20日，8點31分，星期四作業(yè)：假設某一年份有20個小麥品系進入鑒定試驗(預備試驗)，應用間比法設計出鑒定圃的田間小區(qū)規(guī)劃方案，繪制出田間布置詳圖。（要求順序排列，3次重復，每4個小區(qū)設置1個對照，小區(qū)長2m，寬0.6m，假設肥力變異方向為從南到北） 假設某年要進行一個遼寧省中晚熟玉米區(qū)域試驗，參試品種數(shù)10個，對照(CK)品種1個，試點3個，隨機區(qū)組設計，小區(qū)長30m，寬40m，3次重復。繪制出其中一個試點的田間布置詳圖，假設肥力變異方向為從南到北 。第31頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四第32頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四小麥

19、品系比較試驗田間種植圖（4個品系四次重復）北東第33頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗一 小麥雜交技術實驗目的小麥的花器構造；小麥的開花習性；小麥雜交技術。第34頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四材料與工具 1. 試驗地種植的小麥品種。 2. 用具：鑷子、剪刀、透明紙袋、紙牌、回形針。實驗要求 1. 態(tài)度認真； 2. 保管好自己使用后的工具，鑷子和剪刀不要丟失在田里； 3. 撰寫實驗報告：實驗報告要完整，字跡要工整。實驗一 小麥雜交技術第35頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四實驗報告寫作格式1. 實驗日期、地點、實驗題目等；

20、2. 實驗的目的、意義；3. 實驗材料與方法；4. 實驗結果與分析；5. 結論與討論。第36頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四穗軸小花護穎小穗小麥的花器構造第37頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四雄蕊雌蕊外穎（稃）內穎（稃）雌雄蕊鱗片第38頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四1234567891.麥穗 2.穗軸 3.小穗 4.護穎 5小花 6.外稃 7.內稃 8.雄蕊 9.雌蕊 10.鱗片10第39頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四小麥的開花習性通常小麥抽穗2-4天開花（有的當天就開花，也有的抽穗10天才開花

21、）。開花的最適溫度為18-23，最適相對濕度70-80,花粉在田間條件下的生活力約20分鐘。開花的高峰期隨地區(qū)、品種、當時溫、濕度有所差異，通常一天有兩個高峰，上午5-8時，下午約16-20時開花最盛。小麥的開花順序，就全株而言先主穗后分蘗穗；同一穗上，先中部的小穗，然后依次向上、向下兩端開放；就一個小穗而言，先基部第一朵小花，然后依次向上，全穗開花約3-5天。小麥開花時，鱗片吸水膨脹，迫使外穎張開，同時花絲迅速伸長并伸出穎片外，花粉囊破裂而散粉，一朵小花開花時間很短，大約15-20分鐘，開花后花粉落在柱頭上1-2小時開始萌發(fā)。第40頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四第4

22、1頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四選穗、整穗去雄花粉的采集和授粉小麥人工雜交的方法和步驟第42頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四小麥人工雜交方法1.如何選穗整穗選穗：根據(jù)計劃確定的雜交組合，在母本圃（群體內）選擇典型、健壯、無病蟲害植株的主莖穗。一般要求：穗剛抽出葉鞘，穗柄離基部葉鞘約3-6cm，未開花，花藥呈綠色。整穗：用鑷子去掉穗基部和頂部發(fā)育不良的小穗，每穗留中部8-10個發(fā)育較一致的小穗；夾去每個小穗中部發(fā)育不良的小花，只留基部的兩朵小花，全穗約留20朵左右小花；用剪刀剪去每朵小花的芒和外穎頂端1/4-1/3。第43頁，共51頁，2022年，5月20日，8點31分，星期四小麥人工雜交方法2.去雄套袋去雄：用左手大拇指和中指夾住麥穗，用食指輕壓外穎的頂部使內外穎分開，右手用鑷子插入內外穎的合縫里，輕輕鑷出三枚雄蕊