王铭伦花生育种实验技术.doc

第十三章 花生育种实验技术第一节 （实验13-1） 花生杂交技术一、 实验目的了解花生的花器构造和开花习性；通过实验操作，初步掌握花生杂交技术。二、 内容说明（一） 花器构造花生的花序为总状花序，在花序轴的每个节上的苞叶叶腋中着生一朵花，有的花序轴很短，只着生13朵花，近似簇生，称短花序；有的花序轴较长，着生47朵花，甚至更多，称长花序。花为蝶形花，其基部最外层有一长桃叶形苞叶，包围在花萼管基部的最外层，称外苞叶，其内有一片叉状内苞叶。花萼基部连合成花萼管，其上部为5片花萼，其中4片连合，1片分离。花冠由1片旗瓣、2片翼瓣和2片龙骨瓣组成，一般为橙黄色。旗瓣最大，翼瓣位于旗瓣内龙骨瓣的两侧，龙骨瓣2片愈合在一起，向上方弯曲，内包雌雄蕊。雄蕊10枚，通常2枚退化，8枚发育正常，花丝基部连合成雄蕊管，为单体雄蕊，8枚花药中有4枚为长圆形，成熟较早并先散粉；另4枚为圆形，发育较迟，散粉慢。长、圆花药相间排列，形成上下两层。雌蕊1枚，位于花的中心，花柱细长，自雄蕊管内伸出，顶端略膨大，子房位于花萼管和雄蕊管基部，子房上位，一室，内含一至数个胚珠。（二）开花习性花生开花多集中在早晨56时（秋植的一般在78时），至当天午后凋萎。其开花顺序一般是下部侧枝先开，再由下而上；同一侧枝上的花则自内向外开放。花瓣开放前，长花药即已开裂散粉，圆花药散粉较晚。三、 材料仪器药品材料：不同花生品种盛花期植株。仪器用具：剪刀、镊子、培养皿、红塑料绳或小竹牌、塑料牌、铅笔。药品试剂：70酒精。四、 方法步骤（一） 确定组合，种植亲本1. 根据育种目标，确定杂交组合。2. 调整亲本播期，确保花期相遇。（二） 杂交技术花生的花期较长，但前期花不但有较高受精率，而且花粉有较强的生活力，因此杂交时要采用前期花，在始花期57天后开始杂交。1. 选株定花(1)选株 在杂交前一天下午1617时，选择具有母本品种典型性状、生长健壮无病虫的植株。(2)定花 选取植株第一对侧技基部花序的花朵，选花萼管已开始伸长(大约1cm左右)、花萼微裂、微露黄色花冠、次日早晨能正常开花的花蕾去雄（彩图13-1A）。2去雄(1) 用左手拇指和食指捏住花器基部，右手用镊子将花萼的1个萼片轻轻拉开，再用镊子拨开旗瓣和翼辩，并用左手拇指轻轻压住以免合拢，或轻压龙骨瓣的弯背处，使柱头和雄蕊露出，随后用镊子将8枚花药整体取出（彩图13-1B, 彩图13-1C, 彩图13-1D）。(2) 去雄时应尽量保持花冠的完整，不要碰伤柱头和夹破花药。去雄后将旗瓣、翼瓣和龙骨瓣整理复原包住柱头，以免阳光直射柱头或昆虫串粉。(3) 去雄后将同一花序上未去雄的花朵全部摘除。一般每个花序只杂交1朵花。3授粉去雄后次日晨7时左右进行授粉。(1) 采粉 选择具有父本品种典型性状、生长健壮的植株，选取当天开放的花朵，用镊子取出刚开裂散粉的花药，置于培养皿中。(2) 授粉 用镊子将已去雄的花朵花冠拨开，用拇指轻轻压开龙骨瓣，使柱头露出，用镊子蘸取花粉或夹取散粉的花药，轻轻地涂在柱头上（彩图13-1E, 彩图13-1F），在柱头授到大量花粉后，再将龙骨瓣复原（彩图13-1G）。(3) 最好每一母本植株上的花朵只授同一父本的花粉(即做同一个组合)，一个组合授粉完毕后，将镊尖浸入70的酒精中，以杀死所蘸花粉。4挂牌授粉完毕后，在杂交花所在节位上挂上塑料牌，写明杂交组合代号或名称、杂交日期、操作者姓名，如1株母本只做1个组合，则只需在侧枝上挂上塑料牌即可。5果针的标记若杂交成功，授粉后10d左右，待果针伸出后入土前，用红塑料绳套在伸出的果针上，或在果针入土处插上小竹牌，作为杂交果收获的标记，并在工作本上记录。杂交后20天还看不到果针，可以认为杂交没有成功。（三）收获一般自子房膨大至荚果成熟约需60天，应及时以杂交组合为单位，根据果针上的标记收获杂交果。五、实验作业用普通型品种作母本、珍珠豆型品种作父本，每人去雄杂交510朵花，并于授粉7天后检查杂交花的果针是否伸出，统计杂交成功率。完成实验报告。六、参考文献申宗坦主编.1995.作物育种学实验. 北京：中国农业出版社，2730万书波主编.2003.中国花生栽培学.上海：上海科学技术出版社，4143第二节(实验13-2) 花生主要病害症状识别与病程调查一、实验目的通过对花生病害症状的观察，学习描述和记载病害的方法，掌握花生主要病害的特点和病程调查方法。二、内容说明通过花生主要病害的调查，了解花生病害种类、分布和发生情况是掌握病害的发生发展规律、开展病害防治的基础工作。通过调查，才能制定防治策略，提出切合实际，行之有效的防治方法与适当的防治适期。对于不同的病害，为了了解病害的性质和发生条件，都要通过调查才能掌握。三、材料仪器药品花生不同病害的发病田块或植株标本、笔记本、铅笔等。四、方法步骤（一）花生叶斑病症状识别花生叶斑病包括褐斑病、黑斑病和网斑病。褐斑病和黑斑病发生初期在叶片上均产生黄褐色小斑点，不易区分。随着病害发展，褐斑病产生近圆形或不规则形病斑，直径达110mm；叶正面病斑暗褐色，背面颜色较浅，病斑周围有黄色晕圈（彩图13-2A）。黑斑病发生比褐斑病晚，病斑一般比褐斑病小，直径15mm，近圆形，病斑呈黑褐色，叶片正反两面颜色相近；病斑周围通常没有黄色晕圈（彩图13-2B）。网斑病在上部叶片沿主脉产生圆形至不规则形、黑褐色小病斑，病斑周围有明显褪绿圈。到生长后期，在叶正面产生边缘呈网纹状、不规则形褐色病斑，一般不透过叶面；多雨季节，多产生较大、近圆形黑褐色斑块，直径达11.5cm（彩图13-2C）。三种斑病可同时混合发生。病害严重时，产生大量病斑，引起叶片干枯脱落；病菌侵染茎秆，产生黑褐色病斑，使茎秆变黑枯死。（二）花生根结线虫病症状识别花生根结线虫对花生的入土部分（根、荚果、子房柄）均能侵入危害。花生播种后，当胚根突破种皮向土壤深处生长时，侵染期幼虫即能从根端侵入，根结线虫主要侵害根系，使根端逐渐形成纺锤状或不规则形的根结（虫瘿），初呈乳白色，后变淡黄至深黄色，随后从这些根结上长出许多幼嫩的细毛根。这些毛根以及新长的侧根尖端再次被线虫侵染，又形成新的根结（彩图13-2D）。鉴别这一病害时，要特别注意虫瘿与根瘤的区别。虫瘿长在根端，呈不规则状，表面粗糙，并长有许多小毛根，剖视可见乳白色砂粒状的雌虫；根瘤则长在根的一侧，圆形或椭圆形，表面光滑，不长小毛根，剖视可见肉红色或绿色的根瘤细菌液。（三）花生锈病症状识别花生锈病在结荚期后发病严重。病菌主要侵染花生叶片，亦可危害叶柄、托叶、茎秆、子房柄和荚果。叶片的背面初生针头大疹状白斑，叶面呈现黄色小点，以后叶背病斑变淡黄色，圆形，随着病斑扩大，病部突起呈黄褐色，表皮破裂，露出铁锈色的粉末，即夏孢子堆和夏孢子，病斑周围有一狭窄的黄晕。（四）花生青枯病症状识别花生青枯病在花生整个生育期都能发生，花期达到发病高峰。病株最初表现萎焉，早晨延迟开叶（彩图13-2E），午后提前合叶。通常是主茎顶梢第一、第二片叶首先表现症状，12d后，输导组织受害（彩图13-2F），全株叶片从上至下急剧凋萎，叶片暗淡，呈绿色，故称“青枯”（彩图13-2-1G）。（五）花生茎腐病症状识别花生幼苗和成株均可受病菌侵染。花生幼苗出土前即可感病，病菌通常先侵染子叶，使子叶变黑褐色腐烂，并进而侵入植株根茎部，产生黄褐色水渍色，渐变黑褐色病斑。病斑扩展环绕茎基时，地上部萎焉枯死（彩图13-2H）。成株期发病时，先在主茎和侧茎基部产生黄褐色水渍状病斑。病斑向上、下发展，茎基部变黑枯死，引起部分侧枝或全株萎焉枯死，病部密生小黑点。（六）病程调查1.病害田间调查的时间和次数根据调查目的来确定，对于常发病害，可间隔5或10d调查1次，共调查35次。2.取样的方法与数量应根据病害种类和环境条件而定，普遍发生而分布均匀的病害如叶斑病的样点数目可少些；土壤传染的病害如茎腐病，样点要多。为了使调查样点有代表性，要根据病害种类、病害分布情况而选用适宜的方法，一般采用如下几种取样方法（图13-2-2）。图13-2-2 花生病害调查取样方法1.棋盘式 2.五点式 3.对角线式 4.抽行式 5.Z形 6.又字形取样数量取决于病害发生特点，发病均匀的，取样数量可少些，不均匀的要多些。在每一调查点上取100200株或2030片叶片。叶片的取样，可随机取样，也可在一定部位取样，根据情况来确定取样单位。取样量越大，越有代表性，精确度也越高，但较费工，通常的取样量是每块田2001000株。3.病情的计算与表示法对田间调查的结果，要经过分别计算，以适当的方式表示。常用的有发病率（%）、严重度和病情指数三项。（1）发病率 有病样本占调查总样本数的比例，常用百分率（%）表示。 发病率（%）=发病样本数100/调查样本总数（2）严重度 即病害严重的程度，常用09级或05级来表示，以“0”级代表无病，以最高数值代表最严重的发病程度，然后再以一定的间隔，分为若干级别，级别不需太多，一般35级即可，级间差异要明显，便于判断。近年来，为了适应计算机分析，常采用09共10级的表示法，这是国际上通用的标准分级体系（SES）（表13-2-1），在实际使用时，常用0、1、3、5、7、9级。（3）病情指数 又称感染指数，是单位面积上一种病害发生的普遍程度和严重程度的综合指标。常用作对田间病害的危害程度、药剂防治的防效，甚至品种间抗病性能的评价标准。病情指数（DI）=100（病害的级别该级病害株数）/病害的最高级数样本总株数。表13-2-1 通用的病情分级标准（SES值）代表值病情抗性符号0无可见症状I免疫1病斑（或病株）占样本面积的1%3%（12个病斑）HR.高抗2病斑（或病株）占样本面积的4%10%（10个病斑）3病斑（或病株）占样本面积的11%25%MR.中抗4病斑（或病株）占样本面积的26%50%5病斑（或病株）占样本面积的51%75%MS.中感6病斑（或病株）占样本面积的76%85%7病斑（或病株）占样本面积的86%90%HS.高感8病斑（或病株）占样本面积的91%95%9病斑（或病株）占样本面积的96%以上VS.极高感五、实验作业视实验条件观察23种病害症状，调查病程。描述所观察到的病害症状，计算发病率和病程指数。完成实验报告。六、参考文献万书波主编.2003.中国花生栽培学.上海：上海科学技术出版社，463-484许志刚主编.1993.普通植物病理学实验指导. 北京：中国农业出版社，83-85第三节(实验13-3) 花生品质分析一、实验目的初步掌握花生籽仁中粗脂肪含量的分析方法。二、 内容说明花生籽仁的营养品质包括脂肪、蛋白质和碳水化合物等。籽仁含脂肪50%左右。脂肪酸是花生脂肪的重要组成部分，包括饱和脂肪酸（棕榈酸、硬脂酸、花生酸等）和不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸等）。籽仁含25%32%的蛋白质。花生蛋白的营养价值与动物蛋白相近，蛋白质含量比牛奶和猪肉都要高，且基本不含胆固醇。籽仁含15%23%的碳水化合物。花生籽仁用无水乙醚或石油醚等溶剂抽提后，蒸去溶剂所得的物质称为粗脂肪，粗脂肪包括游离脂肪酸、磷脂、蜡、色素及脂溶性维生素等类似脂肪的物质。三、材料仪器药品粗脂肪含量测定：索氏抽提器、分析天平（感量0.0001g）、电热恒温箱、电热恒温水浴锅、滤纸筒、广口瓶、脱脂棉、脱脂线、无水乙醚或石油醚。四、方法步骤1、准确称取已干燥恒量的索氏抽提器接收瓶W1。2、准确称取粉碎均匀的干燥花生籽仁23 g，用滤纸筒严密包裹好后（筒口放置少量脱脂棉），放入抽提筒内。3、在已干燥恒量的索氏抽提器接收瓶中注入约三分之二的无水乙醚，并安装好索氏抽提装置，在4550左右的水浴中抽提45小时，抽提的速度以每小时回馏35次为宜，直到用滤纸检验提取管中的乙醚液无油迹为止。4、抽提完成后，冷却。将接收瓶与蒸馏装置连接，水浴蒸馏回收乙醚，无乙醚滴出后，取下接收瓶置于105烘箱内干燥12小时，取出冷却至室温后准确称重W2。5、计算按下式计算样品中粗脂肪的百分含量。粗脂肪含量（%）（W2W1）/ W 100式中：W1：接收瓶重（g）；W2：接收瓶重脂肪重（g）；W：籽仁重（g）五、实验作业每人用两个脂肪含量不同的花生品种进行分析，计算不同品种的粗脂肪含量，并比较两品种粗脂肪含量的差异。完成实验报告。六、参考文献陈学森主编. 2004. 植物育种学实验. 北京：高等教育出版社，7477，8486刘铭三主编. 1987. 谷物及油料品质分析法. 北京：中国农业出版社，8183第四节（实验13-4） 花生四大类型特征特性观察一、实验目的了解花生四大类型的特征特性，掌握区分花生类型的依据。二、内容说明花生属于豆科（Leguminosae），蝶形花亚科（papil onoideae），花生属（Arachis）。除一个栽培种（Arachis hypogaea L .）外，其余均为野生种。栽培种都属于染色体基数为10的异源四倍体（2n4x40），野生种多数为二倍体（2n2x20），少数为四倍体（2n4x40）。在植物分类系统中，将栽培种分为密枝和疏枝两个亚种，密枝亚种又分为密枝和多毛两个变种，疏枝亚种又分为疏枝和普通两个变种。美国和国际市场通常将花生栽培种分为弗吉尼亚型、秘鲁型、瓦棱西亚型和西班牙型4种类型。孙大荣在20世纪50年代按开花型及荚果性状将我国花生品种划分为普通型、龙生型、多粒型和珍珠豆型四大类型(表13-4-1，图13-4)。表13-4-1花生栽培种分类系统及其对应关系A.Krapovickas (克拉波维卡兹)分类系统美国植物学类型孙大容分类系统subsp. hypogaea L.密枝亚型（交替开花亚种）var.hypogaea密枝变种Virginia type弗吉尼亚型普通型var.hirsuta Kohle多毛变种Peruvian type秘鲁型龙生型subsp.fastigiata Waldron疏枝亚种（连续开花亚种）var.fastigiata疏枝变种Valencia type瓦棱西亚型多粒型var.vulgaris Harz普通变种Spanish type西班牙型珍珠豆型图13-4 花生四大类型 A普通型 B.龙生型 C.多粒型 D.珍珠豆型ABCD三、材料仪器药品花生四大类型有代表性品种荚果、种子和不同生育时期的植株或植株标本；镊子、解剖针、放大镜、解剖镜等。四、方法步骤1、 观察四大类型花生植株根、茎、分枝和叶片的形态特征。2、 观察花生花器构造中外、内苞叶，花萼管，萼片，旗瓣，翼瓣，龙骨瓣，雄蕊管，花药，柱头，子房等各部分形态特征和着生位置。3、 观察四大类型花生荚果和种子形态特征，剥开果壳观察种子在果壳内着生状况及前后室种子的差异。4、 取分属于四大类型的几个代表品种，按表13-4-2所列项目，逐项观察比较其开花型、荚果形态、叶色、叶形等，根据观察结果，确定各品种属于哪一类型。表13-4-2花生四大类型的农艺农学特点类型普通型龙生型珍珠豆型多粒型开花型交替交替连续连续果形普通型，大，多二粒荚，果嘴小至大曲棍形，小，多3-4粒荚，果嘴大葫芦形，中至小，多二粒荚，果嘴小串珠型，中，多3-4粒荚，果嘴不明显果壳厚，网纹浅薄，网纹深较薄，网纹浅厚，网纹浅平种子种皮颜色淡红淡褐粉红，易生裂纹深红，易生裂纹粒型大，椭圆至长椭圆形小，瘦长，椭圆形，三角形中至小，短椭圆形，桃形中，短柱形，三角形休眠性强强弱弱分枝性有直立、半直立、蔓生3种，分枝多蔓生，分枝多，有3次以上分枝，茸毛密长直立，分枝少直立，分枝少，茎粗，较高大，红种皮者有花青素株型指数直立1.2；半蔓1.6；蔓生2-35.51.1-1.51.2叶片倒卵形，中大，色浓绿短扇形至倒卵形，小，灰绿色，茸毛密近圆形，较大，色淡绿长椭圆形，大耐旱性强强较弱较弱对结实层土壤缺钙反应敏感-不敏感不甚敏感开花、成熟中至晚晚早早五、实验作业描述四大类型的形态特征，将所观察的不同品种确定其类型。完成实验报告。六、参考文献刘恩训，吴敏楚，史新海主编. 1993. 作物育种与良种繁育. 青岛：青岛海洋大学出版社，327-329万书波主编. 2003. 中国花生栽培学.上海：上海科学技术出版社，65-68第五节（实验13-5） 花生种子繁育技术一、实验目的学习并初步掌握花生种子高倍繁育技术。二、内容说明新选育的品种经过审定并确定推广地区后，便要做好良种繁育工作，良种繁育是花生育种工作的重要组成部分，是品种选育的继续和品种推广的准备。良种繁育的主要任务是采用先进的栽培技术，加速繁殖优良品种的种子，迅速扩大其种植面积，并能防止品种的退化和混杂，保持品种的纯度和生产性能，使优良品种在生产上发挥更大的作用。花生用种量大，繁殖系数低。用种量一般每公顷300375kg荚果，而一般大田每公顷产量在4500kg左右，花生的繁殖系数只有1015倍，繁殖系数比其他作物低得多，因此花生新品种的推广普及相对缓慢，严重影响新品种的应用。为了加速花生优良品种的推广，近年来研究出花生良种高产高倍繁育技术，加速了良种推广的进程。单粒稀播高产高倍繁殖是快速繁育花生良种的有效方法，繁殖系数可高达50倍左右。花生良种高产高倍繁殖的主要措施是单粒稀播，使花生在良好的栽培条件下，充分发挥单株结果潜力。一般而言，花生单株结果数量可随营养面积、光照条件、栽培技术等条件的改变而变化，在良好的栽培条件下，单株结果数、饱果数、双仁果数、出仁率等都能随着单位面积播种量的减少而相应的提高，所以在提高繁殖系数的前提下，仍能获得较高的产量。三、材料仪器药品适宜花生种植的地块，适宜当地土壤气候条件的花生品种种子；化肥、农药、农具。四、方法步骤（一）选好土地，合理施肥选择土层深厚、土壤肥沃、不重茬、无病、有水浇条件的砂质壤土，耕作层内有机质含量1.1%以上、碱