作物育种实验技术.ppt

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第十三章第十三章育种试验技术育种试验技术Page2作物育种主要是在田间条件下实施无论是采用哪一种育种技术;最后的决选都必须在田间完成第一节第一节作物育种的田间试验技术作物育种的田间试验技术在育种计划的实施中在育种计划的实施中;鉴定和选择鉴定和选择主要主要是通过是通过田间试验田间试验进行的进行的田间试验的田间试验的基本要求基本要求：

环境条件的一致性：

环境条件的一致性原因原因：

作物本身：

作物本身;无论是个体无论是个体还是群体还是群体;表现的所有特征特性都是基因型表现的所有特征特性都是基因型环境条件相互作用的结果环境条件相互作用的结果要正确地鉴定和选择优良的基因型要正确地鉴定和选择优良的基因型;必须尽力消除实验中环境条件的差必须尽力消除实验中环境条件的差异异田间试验正确与否田间试验正确与否;直接影响鉴定和选择的效果直接影响鉴定和选择的效果;从而影响育种的成从而影响育种的成效效2Page3一一田间试验设计的要求与原则田间试验设计的要求与原则作物育种田间试验设计的作物育种田间试验设计的主要作用：

主要作用：

减少实验误差减少实验误差;提高实提高实验精确度验精确度;使育种材料在选择和鉴定过程中表现出真实准确使育种材料在选择和鉴定过程中表现出真实准确的基因差异的基因差异实验误差的主要来源实验误差的主要来源试验田的土壤差异试验田的土壤差异因此对实因此对实验田的基本要求是前茬一致验田的基本要求是前茬一致地力均匀地力均匀使试验误差降低到最小程度的使试验误差降低到最小程度的33项田间设计的基本原项田间设计的基本原则：

则：

11重复的设置；重复的设置；22小区随机排列；小区随机排列；33局部控制局部控制在育种试验的不同阶段在育种试验的不同阶段;由于种子质量等因素的限制由于种子质量等因素的限制;不可能都采用设计重复的试验技术不可能都采用设计重复的试验技术;因此因此;试验小区的设计试验小区的设计对育种试验来说就显得尤为重要对育种试验来说就显得尤为重要3Page4二实验小区设计技术试验圃：

试验圃：

依据育种试验的要求依据育种试验的要求;育种实验田通常划分为若干个地段育种实验田通常划分为若干个地段;每一每一地段种植一个育种阶段的材料地段种植一个育种阶段的材料;这样的地段通常称为试验圃这样的地段通常称为试验圃小区：

小区：

试验圃内种植同一试验阶段的不同试材试验圃内种植同一试验阶段的不同试材;这种种植不同试材的这种种植不同试材的地段称为小区地段称为小区一一小区的面积小区的面积小区面积的大小视土壤肥力差异小区面积的大小视土壤肥力差异作物种类和育种的不同阶段而定作物种类和育种的不同阶段而定土壤差异大土壤差异大;小区面积要相应大些；土壤差异小小区面积要相应大些；土壤差异小;小区可适当小些小区可适当小些育种育种的早期阶段小区的面积可小些的早期阶段小区的面积可小些;后期阶段可适当大些后期阶段可适当大些从作物的种类看从作物的种类看;种植密度较大的小株作物种植密度较大的小株作物;如稻如稻麦等麦等;实验小区面实验小区面积可小些积可小些;一般可变动在一般可变动在515515；种植密度较大的大株作物；种植密度较大的大株作物;如棉花如棉花玉玉米米甘蔗等甘蔗等;实验小区面积应大些实验小区面积应大些;一般可变动在一般可变动在15251525的范围内的范围内4Page5二小区的形状小区的形状：

小区的形状：

指小区的长宽指小区的长宽之比之比一般来说一般来说;长方形小区长方形小区;尤其是狭长形小区尤其是狭长形小区;常常比常常比方形小区试验误差小方形小区试验误差小由于由于;只要小区排列方向和试验地只要小区排列方向和试验地的肥力方向相平行的肥力方向相平行;则各小则各小区所受土壤肥力的影响一致区所受土壤肥力的影响一致;从而减轻了小区间的试验从而减轻了小区间的试验误差误差但狭长小区易于增加但狭长小区易于增加边际效应边际效应5Page66Page7三边际效应和生长竞争边际效应：

边际效应：

指小区两边和两端的植株指小区两边和两端的植株;由于占有较大的空间由于占有较大的空间而表现出的差异而表现出的差异在试验田的边行小区在试验田的边行小区;由于与矮秆作物或走道相邻由于与矮秆作物或走道相邻;其边其边行的实际产量要比小区中间行高得多行的实际产量要比小区中间行高得多其他性状其他性状;如抗倒伏如抗倒伏性也有很大差异性也有很大差异小区两端纵向的植株小区两端纵向的植株;由于与走道和间隔由于与走道和间隔道相邻道相邻;因此因此;两端植株的产量也要比小区中间的高出很多两端植株的产量也要比小区中间的高出很多;其他性状表现也有较大差异其他性状表现也有较大差异生长竞争：

生长竞争：

指相邻小区之间指相邻小区之间;由于株高和株型等差异由于株高和株型等差异;使其各自的性状表现互相受到影响使其各自的性状表现互相受到影响这种影响因不同性状和形状的差异程度而异这种影响因不同性状和形状的差异程度而异;如分如分蘖较多或植株较高的试材蘖较多或植株较高的试材;小区边行会获得优于中间行的产小区边行会获得优于中间行的产量量;同时还会抑制相邻小区边行产量；生育期较短的小区试同时还会抑制相邻小区边行产量；生育期较短的小区试材能为邻近生育期长的小区试材提供有利条件等等材能为邻近生育期长的小区试材提供有利条件等等7Page8对边际效应和生长竞争的影响的处理办法在小区的面积上在小区的面积上;除去可能受影响的边行和两端除去可能受影响的边行和两端;以减少试以减少试验误差验误差至于去掉几个边行则要看边际效应和生长竞争的大至于去掉几个边行则要看边际效应和生长竞争的大小以及作物种类小以及作物种类一般一般;小区的每一边可除去小区的每一边可除去1313行行;两端可除两端可除去去031m;031m;留下的面积为计产面积留下的面积为计产面积观察记载和产量测定均应观察记载和产量测定均应在计产面积上进行在计产面积上进行8Page99Page1010Page11三不同育种阶段的试验技术一选种圃一选种圃二鉴定圃二鉴定圃三品系比较试验三品系比较试验11Page12一选种圃种植杂交组合各世代群体材料的地段称选种圃种植杂交组合各世代群体材料的地段称选种圃;有时也将有时也将种植种植FF11FF22的地段称为杂种圃的地段称为杂种圃选种圃用来种植选育中当选的选种圃用来种植选育中当选的单株后代单株后代;杂交育种中的杂交育种中的F1F2F1F2以及以及FF22以后的分离世代以后的分离世代由于由于这阶段的主要工作是从分离的群体中选择优良单株这阶段的主要工作是从分离的群体中选择优良单株;种子量种子量较少较少;因而一般不设置重复因而一般不设置重复;小区种植的行长和行距视不同小区种植的行长和行距视不同作物而定作物而定一般每隔一般每隔99行行;即逢即逢1010的行号种植对照以便于比较的行号种植对照以便于比较和选择和选择在作物生育期间在作物生育期间;目测鉴定主要性状目测鉴定主要性状;如生育期如生育期株高株高抗病抗病虫害性能虫害性能抗倒性以及其他对不良环境条件的反应等抗倒性以及其他对不良环境条件的反应等;一般一般不计产量不计产量依据目测结果依据目测结果;从优良的株系中选择优良单株从优良的株系中选择优良单株;继继续进行株行试验续进行株行试验;而将性状相对稳定一致的优良株系而将性状相对稳定一致的优良株系;翌年翌年升入鉴定试验升入鉴定试验12Page1313Page14Page15Page16二鉴定圃鉴定圃种植由选种圃中入选的株系鉴定圃种植由选种圃中入选的株系根据选种圃入选株系数目的多根据选种圃入选株系数目的多少少设计鉴定试验设计鉴定试验如果株系数目较多如果株系数目较多;可设置初级鉴定试验可设置初级鉴定试验;然后再然后再选择数目较少的株系进入鉴定试验；如果株系数目较少选择数目较少的株系进入鉴定试验；如果株系数目较少;则可直接则可直接进行鉴定试验进行鉴定试验11初级鉴定试验初级鉴定试验进入初级鉴定试验的株系数目一般较多进入初级鉴定试验的株系数目一般较多;而每一株系的种子量而每一株系的种子量又较少又较少;所以所以一般不设重复一般不设重复;采用间比法采用间比法;即每隔几个小区设一个对即每隔几个小区设一个对照小区照小区小区行数以及种植方法如行长小区行数以及种植方法如行长行距等视作物而定行距等视作物而定作物生作物生育期间育期间;除了对适于目测的性状进行目测鉴定外除了对适于目测的性状进行目测鉴定外;要对产量性状进行要对产量性状进行比较比较根据试验结果根据试验结果;选出较好的株系升入高一级的鉴定试验选出较好的株系升入高一级的鉴定试验初级初级鉴定试验分析产量结果时鉴定试验分析产量结果时;应以每一株系小区的实际产量与相邻最应以每一株系小区的实际产量与相邻最近的两个对照小区的平均产量进行比较近的两个对照小区的平均产量进行比较;以百分率来表示株系的产以百分率来表示株系的产量潜力量潜力应用几个对照的平均产量为标准的目的应用几个对照的平均产量为标准的目的;是为了减少偶尔有是为了减少偶尔有点产量过低的对照的影响点产量过低的对照的影响不设重复的试验法的优点是工作简便不设重复的试验法的优点是工作简便;可可以同时容纳较多的育种材料进行鉴定以同时容纳较多的育种材料进行鉴定;适用于进行初级鉴定的早期适用于进行初级鉴定的早期16Page1717Page18Page1922鉴定试验鉴定试验鉴定试验是对初级鉴定试验或选种圃中入选的稳定株系进行鉴定试验是对初级鉴定试验或选种圃中入选的稳定株系进行进一进一步的田间鉴定步的田间鉴定在鉴定试验中在鉴定试验中;要设置重复要设置重复;采用顺序排列的间比法试验采用顺序排列的间比法试验设计设计;每一重复中仍设置对照小区每一重复中仍设置对照小区其排列方法是其排列方法是;在一排地段上在一排地段上;排列的第一个小区和最末尾的小区排列的第一个小区和最末尾的小区一定是对照一定是对照CKCK小区小区;每两个每两个CKCK小区中间排列相同数目的处理小区小区中间排列相同数目的处理小区;一般一般习惯上为习惯上为44或或99个个;重复重复2323次次各重复可排成一排各重复可排成一排;也可多排也可多排如果在一排如果在一排地段上不能安排一个完整重复的所有小区地段上不能安排一个完整重复的所有小区;则可在下一排地段延续下去则可在下一排地段延续下去;但在开始时仍要种一对照但在开始时仍要种一对照;称为额外对照称为额外对照ExCK;ExCK;如图如图181181每一试验材每一试验材料在一重复中排列的顺序相同料在一重复中排列的顺序相同;便于观察便于观察记载和产量测定记载和产量测定19Page20三品系比较试验品系比较试验是在育种单位的育种程序中进行的最后一项品系比较试验是在育种单位的育种程序中进行的最后一项田间试验田间试验;这是在选择育种程序中的习惯叫法这是在选择育种程序中的习惯叫法;也称为品种也称为品种比较试验比较试验11品系比较试验的田间设计品系比较试验的田间设计品系比较试验一般适宜采用随机区组设计品系比较试验一般适宜采用随机区组设计;重复重复3434次次采用采用完全随机区组设计时完全随机区组设计时;参试品系数目一般以参试品系数目一般以1010个左右为宜个左右为宜;最多不超过最多不超过2020个个随机区组设计有较好的局部控制作用随机区组设计有较好的局部控制作用由于每一套品系都处由于每一套品系都处在均匀一致的试验条件下在均匀一致的试验条件下;相互比较时可以获得较为可靠的相互比较时可以获得较为可靠的结果结果;而各个区组间的地力差异也可以通过方差分析中平方而各个区组间的地力差异也可以通过方差分析中平方和的分解加以清除和的分解加以清除各品系在区组中随机排列各品系在区组中随机排列;可获得无偏可获得无偏的误差估计的误差估计20Page21为了减少试验误差;在安排随机区组设计的区组和小区时;小区的长边应与土壤肥力方向平行;区组的划分应与土壤肥力方向垂直如图182右边额设计时正确的;左边的是错误的肥力梯度图182田间小区的形状表示区组或重复21Page2222Page23三品系比较试验区组内小区的形状以长方形为好区组内小区的形状以长方形为好;这样可以使各个小区尽可这样可以使各个小区尽可能邻近能邻近;其占有的土壤类型比较相近其占有的土壤类型比较相近;不至于使小区间肥力不至于使小区间肥力产生差异悬殊的弊病产生差异悬殊的弊病在试验中在试验中;许多品系种在一起许多品系种在一起;即使是自花授粉作物即使是自花授粉作物;也很难也很难避免品系间天然异交的可能性避免品系间天然异交的可能性;至于常异花授粉作物和异花至于常异花授粉作物和异花授粉作物授粉作物;则发生生物学混杂的可能性更大则发生生物学混杂的可能性更大所以不应将第一所以不应将第一年试验所收的种子年试验所收的种子;再作第二年试验之用再作第二年试验之用;而应采用另外繁而应采用另外繁殖的纯种殖的纯种尤其是对照品种必须具有原有品种的典型特征尤其是对照品种必须具有原有品种的典型特征;而而不能使用已发生混杂退化的种子不能使用已发生混杂退化的种子;否则否则;会降低品系间鉴定会降低品系间鉴定评选的标准评选的标准23Page24Page25品系比较试验的结果分析品系比较试验的结果分析完全随机区组实验的结果分析完全随机区组实验的结果分析;应用两应用两向分组单个观察值资料的方差分析法向分组单个观察值资料的方差分析法例：

有一棉花品系比较试验例：

有一棉花品系比较试验;参试品系参试品系共有共有77个个;采用完全随机区组设计采用完全随机区组设计;4;4次重次重复复;小区实收面积小区实收面积5050;其产量结果见表其产量结果见表1;1;产量的方差分析结果见表产量的方差分析结果见表2225Page26表181顺序排列记载示意表性状及重复性状及重复小区号试验材料出苗拔节1234在鉴定圃中入选的优良株系称为品系在鉴定圃中入选的优良株系称为品系;然后升入品系比较试验然后升入品系比较试验26Page27表1：

棉花品系比较试验的产量结果品系TtxiA7318678378413249812B7456958477323028758C7307307307042894724D8488378408293354839E7969027808633341835F7388137557683074769G6657597026852901725T5262560355815395T=2184127Page28表2:

棉花品系比较试验产量的方差分析结果变异来源DFSSMSFF005F001区间组3112037185316509品系间6575096480*20640误差18360020总变异27104728Page29表表22的结果分析结果表明的结果分析结果表明;区间组区间组FF测验不显著测验不显著;说明区组排列顺序方向说明区组排列顺序方向的地理差异较小的地理差异较小品系间品系间FF测验极显著测验极显著;说明供试品系的产量有极显著差说明供试品系的产量有极显著差异异但品系间存在的显著差异但品系间存在的显著差异;要进一步进行多重比较试验要进一步进行多重比较试验品系比较试验的多重比较有多种方法品系比较试验的多重比较有多种方法;常用的有常用的有:

最小显著差异法最小显著差异法LSDLSD和和新复极差法新复极差法SSRSSR这里以这里以SSRSSR法为例法为例;说明品系平均数间相互比较的方法说明品系平均数间相互比较的方法解：

解：

SE=msSE=mse/e/n=020/4=0224MSn=020/4=0224MSee是误差项均方值是误差项均方值;n;n为重复数为重复数查查SSR;SSR;查得查得MSeMSe具有的自由度下具有的自由度下;P=2;3;K;P=2;3;K的的SSRSSR值值PP为为两极差间所包含的平均数个数两极差间所包含的平均数个数;为显著水平为显著水平;进而计算各个进而计算各个PP值下的最值下的最小小LSRLSR值值LSR=SESSR;LSR=SESSR;将各平均数按大小顺序排列将各平均数按大小顺序排列;用各个用各个PP值值下的下的LSRLSR值来检测各平均数两极差的显著性值来检测各平均数两极差的显著性凡均数两极差凡均数两极差LSR;LSR;为差异不显著为差异不显著;凡两极差凡两极差LSRLSR者者为差异显著为差异显著多重比较结果一般用字母标记法请老师讲解多重比较结果一般用字母标记法请老师讲解29Page30根据品系比较试验结果;再根据田间观察资料;最简单的评估方法是计算变异系数CV作为相对实验误差的评价指标CV=Se/x*100%式中Se是误差均方的根值;X为全试验田的平均数如上述棉花品系比较试验的相对实验误差为：

CV=02/21841/28*100%=57%试验质量高时;相对误差为5%左右;较差的在12%以上目前我国规定作物品种区域试验相对实验误差超过15%的试点的资料予以剔除;不参加联合分析30Page31四生产试验多点实验与品系繁殖试验品系比较试验是育种单位对所有参试品系品系比较试验是育种单位对所有参试品系;按照小区试验的按照小区试验的设计在同一地点的同一条件下进行的综合性状测试设计在同一地点的同一条件下进行的综合性状测试多点实验可选择若干地点多点实验可选择若干地点;仍按小区实验设计进行仍按小区实验设计进行生产试验是选择少数优良的品系生产试验是选择少数优良的品系;按照大田的生产条件按照大田的生产条件种种植密度和技术措施在较大面积植密度和技术措施在较大面积300600300600上对品种的丰产性上对品种的丰产性适应性适应性抗逆性等进一步验证抗逆性等进一步验证;同时总结配套栽培技术同时总结配套栽培技术;供供品种推广应用时参考品种推广应用时参考另外另外;为了加速试验进程为了加速试验进程;在品系比较试验的同时在品系比较试验的同时;应该设立应该设立优良品系种子繁殖区优良品系种子繁殖区31Page32第二节第二节品种区域实验技术品种区域实验技术Page34品种的区域试验是鉴定作物新品种使用价值和适应区域范围的一种多点实验它是由品种审定机构在省级或省级以上的范围内按不同生态区域统一布置的多点实验;其中包括多点的品种比较试验和生产试验;是品种选育和推广之间的必要程序区域试验的主要内容是将各育种单位育成的新品种;用统一的对照品种通过在不同生态地区的种植试验;对新品种的产量性能生育特性抗性表现等进行评价;确定新品种的使用价值和适宜地区34Page35一一区域试验的方法和程序区域试验的方法和程序一组织管理作物品种的区域实验办法由国家和省两级品种审定机构制定;由每一种作物的区域实验协作组织具体实施试验的范围由各种作物的布局生态区划以及品种的生态类型而定二设立试点通常根据作物分布的种植区划以及作物的种植面积;选择有代表性的科研单位或良种场为试验点;有条件的地区最好建设一批专门的试验站试验点必须有代表性;而且分布合理每一个品种的区域试验和生产试验在同一生态类型区均不少于5个试验点;一个试验点的生产试验种植面积不少于300;不大于300035Page36三试验设计区域试验的设计;一般采用完全随机区组设计;重复不少于3次;参加品种一般在1015个;最好不超过20个一般只设一个统一对照;但也可增设一个当地主栽品种作为第二对照有关资料的调查记载项目均应有统一的规定和标准四试验年限区域试验一般进行23年对表现突出的品种可在参加第二年区试时;同时参加生产试验每一个品种的生产试验时间为一个生产周期对参加第一年区试;在各试点表现普遍较差的品种;可以提前停止试验以便给其他等待参试的品种让出位置36Page37三试验设计区域试验的设计;一般采用完全随机区组设计;重复不少于3次;参加品种一般在1015个;最好不超过20个一般只设一个统一对照;但也可增设一个当地主栽品种作为第二对照有关资料的调查记载项目均应有统一的规定和标准四试验年限区域试验一般进行23年对表现突出的品种可在参加第二年区试时;同时参加生产试验每一个品种的生产试验时间为一个生产周期对参加第一年区试;在各试点表现普遍较差的品种;可以提前停止试验以便给其他等待参试的品种让出位置37Page38五参试品种的条件申请参加区域试验的品种;必须有两年以上的育种单位的品系比较试验结果;以及自己设置的品系多点试验结果一般要求比对照增产10%以上;或产量不低于对照;但具有其他突出的优良性状六总结评定每年试验结束后;试验各点要按规定及时将试验资料上报给主持单位;由主持单位对参试品种的丰产性适应性抗逆性和品质等农艺性状做出全面分析评价后;提出具体的处理意见和建议;报同级农作物品种审定委员会;作为品种审定的依据38Page39二二区域实验资料的统计分析区域实验资料的统计分析39Page40目录目录一一年多点实验结果的联合分析二一点多年实验结果的联合分析40Page41一一年多点实验的联合分析一一年多点实验的联合分析一一思路思路：

1记录变异的因素及其数目的编码代号2列出区域实验单一试点品种和重复两向表3必要的数据的计算4单点实验结果的方差分析;以及分析后的汇总5方差分析;确认是否可以参加多点实验结果的联合分析6汇总各点方差分析有关数据汇总7实验结果的联合分析8品种平均数的多重比较9分析比较结果;得出多点实验的最终结果41Page42二记录及相关符号系统说明二记录及相关符号系统说明为了便于理解与应用;更直观的了解变异的因素;首先应做到对变异因素指实验中的变量;如实验年份;品种;重复等及其数目如重复的次数;参试品种数;处理梯度数等的编码代号以1981年江苏省中籼稻区域实验为例;参试品种m=10;其中南京11号为对照品种采用3次重复;随机完全去组设计;即重复数r=311个点;即点数n=1142Page43符号系统符号系统以以上案例为例;实验变异因素记录完成后;就是单一试点品种和重复两项表的制作其符号系统如图所示：

表中表中;i为品种编码为品种编码;i=1;2;m：

xi为为i个品种个品种r次重复次重复的小区产量之和；的小区产量之和；xik代表第代表第i个品种在第个品种在第k个重复的小区的个重复的小区的产量；产量；xi则代表第则代表第i个品种各重复小区产量的总和个品种各重复小区产量的总和43Page44汇总的品种;十点两向表;如下图排列所示这是一年多点联合实验结果汇总表;表中j是地点编码代号;j=1;2;3;n；xi表示第i个品种的全部小区之和；xj表示第j个地点所有品种所有重复全部小区产量之和；x是全部小区产量的总和;即44Page4545Page46汇总的品种表续汇总的品种表续46Page47三单点实验结果的方差分析和有关数据汇总三单点实验结果的方差分析和有关数据汇总1矫正数C的计算2总平方和总SS3处理间平方和1品种SS以铜山实验点试验结果为例其方差分析的平方和分解和变异系数CV的计算结果如下：

47Page484处理间平方和2重复SS5处理内平方和误差SSSSe=总SS品种ss重复SS=SSTSSt1SSt2=68986自由度DF总自由度总变异：

处理间自由度品种间：

处理间自由度重复间：

处理内自由度误差：

48Page497处理均方处理间均方：

品种间MSt1：

重复间MSt2：

处理内均方：

误差项均方MSe：

因为方差分析不涉及总均方;所以不必计算总均方同时;表188中并未写出重复间的均方即MSt24