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1、第十八章 育种试验技术,杨 树 李晓丽 张晓昕 任明莎 张金荣 严淑蕾 寸 辉 李凯峰 郝茹姣 李家伟 李 烨 蓸文荟 吴玉林 韩春雨 许正飞 张世维,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 作物育种的田间试验技术 在育种计划的实施中，鉴定和选择主要是通过田间试验进行的。田间试验的基本要求：环境条件的一致性。原因：作物本身，无论是个体还是群体，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。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异。 田间试验正确与否，直接影响鉴定和选择的效果，从而影响育种的成效。,一、田间试
2、验设计的要求与原则,作物育种田间试验设计的主要作用：减少实验误差，提高实验精确度，使育种材料在选择和鉴定过程中表现出真实准确的基因差异。 实验误差的主要来源试验田的土壤差异。因此对实验田的基本要求是前茬一致、地力均匀。 使试验误差降低到最小程度的3项田间设计的基本原则：1）重复的设置；2)小区随机排列；3）局部控制。 在育种试验的不同阶段，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，因此，试验小区的设计对育种试验来说就显得尤为重要。,二、实验小区设计技术,试验圃：依据育种试验的要求，育种实验田通常划分为若干个地段，每一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。 小区：
3、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地段称为小区。（一） 小区的面积 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。土壤差异大，小区面积要相应大些；土壤差异小，小区可适当小些。育种的早期阶段小区的面积可小些，后期阶段可适当大些。 从作物的种类看，种植密度较大的小株作物，如稻、麦等，实验小区面积可小些，一般可变动在5-15；种植密度较大的大株作物，如棉花、玉米、甘蔗等，实验小区面积应大些，一般可变动在15-25的范围内。,（二）小区的形状,小区的形状：指小区的长宽之比。 一般来说，长方形小区，尤其是狭长形小区，常常比方形小区试验误差小。由于，只要小区排列方向和试验
4、地的肥力方向相平行，则各小区所受土壤肥力的影响一致，从而减轻了小区间的试验误差。但狭长小区易于增加边际效应。,（三） 边际效应和生长竞争,边际效应：指小区两边和两端的植株，由于占有较大的空间而表面出现的差异。 在试验田的边行小区，由于与矮秆作物或走道相邻，其边行的实际产量要比小区中间行高得多。其他性状，如抗倒伏性也有很大差异。小区两端（纵向）的植株，由于与走道和间隔道相邻，因此，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。 生长竞争：指相邻小区之间，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。 这种影响因不同性状和形状的差异程度而异，如分蘖较多或植株较高的试材，
5、小区边行会获得优于中间行的产量，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。,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，除去可能受影响的边行和两端，以减少试验误差。至于去掉几个边行则要看边际效应和生长竞争的大小以及作物种类。一般，小区的每一边可除去1-3行，两端可除去0.3-1m，留下的面积为计产面积。观察记载和产量测定均应在计产面积上进行。,三.不同育种阶段的试验技术,（一）选种圃（二）鉴定圃 （三)品系比较试验,（一）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 种植F1、F2的地段称为杂种圃。选种圃用来种植选育中
6、当选的单株后代，杂交育种中的F1、F2以及F2 以后的分离世代。由于这阶段的主要工作是从分离的群体中选择优良单株，种子量较少，因而一般不设置重复，小区种植的行长和行距视不同作物而定。一般每隔9行，即逢10的行号种植对照以便于比较和选择。 在作物生育期间，目测鉴定主要性状，如生育期、株高、抗病虫害性能、抗倒性以及其他对不良环境条件的反应等，一般不计产量。依据目测结果，从优良的株系中选择优良单株，继续进行株行试验，而将性状相对稳定一致的优良株系，翌年升入鉴定试验。,（二）鉴定圃,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少、设计鉴定试验。如果株系数目较多，可设置初级鉴定试验，然后再
7、选择数目较少的株系进入鉴定试验；如果株系数目较少，则可直接进行鉴定试验。1.初级鉴定试验 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又较少，所以一般不设重复，采用间比法，即每隔几个小区设一个对照小区。小区行数以及种植方法如行长、行距等视作物而定。作物生育期间，除了对适于目测的性状进行目测鉴定外，要对产量性状进行比较。根据试验结果，选出较好的株系升入高一级的鉴定试验。初级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量潜力。应用几个对照的平均产量为标准的目的，是为了减少偶尔有点产量过低的对照的影响。不设重复的试验法
8、的优点是工作简便，可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。,2.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 进一步的田间鉴定。在鉴定试验中，要设置重复，采用顺序排列的间比法试验设计，每一重复中仍设置对照小区。 其排列方法是，在一排地段上，排列的第一个小区和最末尾的小区一定是对照（CK）小区，每两个CK小区中间排列相同数目的处理小区，一般习惯上为4或9个，重复23次。各重复可排成一排，也可多排。如果在一排地段上不能安排一个完整重复的所以小区，则可在下一排地段延续下去，但在开始时仍要种一对照，称为额外对照（Ex CK），如图18-1.每一试验材料在一重复中
9、排列的顺序相同，便于观察、记载和产量测定。, ,图18-1 16个品系3次重复的间比排列示意图（两排3个重复及ExCK 的设置，、代表重复，1、2、3、4代表株系，CK为对照，ExCK为额外对照）,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。,表18-1 顺序排列记载示意表,（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田间试验，这是在选择育种程序中的习惯叫法，也称为品种比较试验。1.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，重复34次。采用完全随机区组设计时，参试品系数目一般以10个左右为宜，最多不超过20个。随机区组设计有较好的局部控制
10、作用。由于每一套品系都处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和的分解加以清除。各品系在区组中随机排列，可获得无偏的误差估计。,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18-2右边额设计时正确的，左边的是错误的。 肥 力 梯 度 图18-2 田间小区的形状（、表示区组或重复）,（三）品系比较试验,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能邻近，其占有的土壤类型比较相近，不至于使小区间肥力产生差异悬殊的弊病。在试验中，许多品系种在一起，即使
11、是自花授粉作物，也很难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授粉作物，则发生生物学混杂的可能性更大。所以不应将第一年试验所收的种子，再作第二年试验之用，而应采用另外繁殖的纯种。尤其是对照品种必须具有原有品种的典型特征，而不能使用已发生混杂退化的种子，否则，会降低品系间鉴定评选的标准。,品系比较试验的结果分析,完全随机区组实验的结果分析，应用两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，参试品系共有7个，采用完全随机区组设计，4次重复，小区实收面积50，其产量结果见表1，产量的方差分析结果见表2.,表1：棉花品系比较试验的产量结果（）,品系 Tt xi A 7.31
12、 8.67 8.37 8.41 32.49 8.12 B 7.45 6.95 8.47 7.32 30.28 7.58 C 7.30 7.30 7.30 7.04 28.94 7.24 D 8.48 8.37 8.40 8.29 33.54 8.39 E 7.96 9.02 7.80 8.63 33.41 8.35 F 7.38 8.13 7.55 7.68 30.74 7.69 G 6.65 7.59 7.02 6.85 29.01 7.25 T 52.62 56.03 55.81 53.95 T=218.41,表2:棉花品系比较试验产量的方差分析结果,变异来源 DF SS MS F F0.
13、05 F0.01区间组 3 1.12 0.37 1.85 3.16 5.09品系间 6 5.75 0.96 4.80* 2.06 4.0误 差 18 3.60 0.20总变异 27 10.47,表2 的结果分析结果表明，区间组F测验不显著，说明区组排列顺序方向的地理差异较小。品系间F测验极显著，说明供试品系的产量有极显著差异。但品系间存在的显著差异，要进一步进行多重比较试验。品系比较试验的多重比较有多种方法，常用的有:最小显著差异法（LSD)和新复极差法(SSR)这里以SSR法为例，说明品系平均数间相互比较的方法。解： SE=（mse/n)=(0.20/4)=0.224(MSe是误差项均方值，
14、n为重复数) 查SSR,查得MSe具有的自由度下,P=2,3，K的SSR值（R为两极差间所包含的平均数个数，为显著水平），进而计算各个P值下的最小 LSR值。 LSR=SESSR,将各平均数按大小顺序排列，用各个P值下的LSR值来检测各平均数两极差的显著性。 凡均数两极差LSR,为差异不显著，凡两极差LSR者为差异显著。多重比较结果一般用字母标记法（请老师讲解）,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=（0.
15、2）/(218.41/28)*100%=5.7%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。,（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，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。多点实验可选择若干地点，仍按小区实验设计进行。生产试验是选择少数优良的品系，按照大田的生产条件、种植密度和技术措施在较大面积（300600)上对品种的丰产性、适应性、 抗逆性等进一步验证，同时总结配套栽培技术，供品种推广应用时参考。另外，为了加速试验进程，在品系比较试验的同时，应该设立优良品系种子繁殖区。,
