《作物育种与良种繁育学》实验指导.docx
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《作物育种与良种繁育学》实验指导
《作物育种与良种繁育学》实验指导
(适用专业:
农学专业)
黑龙江八一农垦大学植物科技学院作物系
目录
前言………………………………………………………………………………1
实验一育种材料的播前准备工作………………………………………………2
实验二作物品种区域试验总结…………………………………………………7
实验三小麦面筋含量及蛋白质含量测定………………………………………10
实验四面粉沉降值的测定………………………………………………………13
实验五水稻杂交技术……………………………………………………………15
实验六小麦杂交技术……………………………………………………………18
实验七玉米的自交和杂交技术…………………………………………………21
实验八大豆有性杂交技术………………………………………………………24
实验九小麦田间调查与室内考种………………………………………………27
实验十玉米育种材料的室内考种………………………………………………30
实验十一水稻田间调查与室内考种……………………………………………32
实验十二大豆育种材料的室内考种……………………………………………34
实验十三农作物育种试验场圃的观摩…………………………………………38
前言
目的:
在学习基础知识的基础上,应用育种的各种理论知识,让学生进一步在实践中学习掌握实际育种能力、加深巩固所学的基础知识。
了解我国当前作物育种的育种方法;并通过代表育种程序中的几个关键性实验,对目前作物育种理论及实践知识更进一步扎实的掌握,为将来培养遗传育种专业的人才打下坚实的理论和实践基础。
内容:
以黑龙江省农作物育种程序各个环节为主,兼顾小麦一些品质性状的分析。
方法:
室内实验以室内考种及品质分析为主。
田间则以田间育种实践环节、田间调查及各育种场圃的观摩为主,从而丰富课堂讲授及室内实验的知识。
室内实验按照教材中各项目内容的具体要求进行。
田间实验有些临时布置的综合性大实验内容,根据具体实际情况进行。
用具:
镐头、纸袋、电子称、量筒、震荡器、塑料盆、米尺、面粉、移液管、吸尔球、各个作物的室内考种材料、游标卡尺、电子天平、标签、烘箱、硫酸纸等。
学生自备报告纸、铅笔等。
作业:
由指导教师在每次实验时具体布置。
实验一育种材料的播前准备工作
播前准备工作是育种工作的重要组成部分,是育种工作不可缺少的环节。
是每一个年度育种工作的开始,也是承上启下确保育种工作顺利进行的基础。
作物育种是一个连续的过程,内容多,既有室内准备,又有田间实施,因此,必须遵循一定的方法步骤和操作规程,以免发生差错,造成难以弥补的损失。
播前准备充分与否,完善与否直接影响着以后的一系列工作。
播前准备工作大致可分为以下三个方面:
一、编制农作物育种方案
为使育种工作有目的有计划的进行,在作物育种工作的开始要制定明确切实的育种方案。
对方案的要求:
1.适应当前的生产水平及未来生产发展的需要。
2.体现当前国内外育种动向,采用先进的育种方法和技术(是育种目标的具体落实)。
育种方案的内容:
1)育种目标2)育种途径3)组织领导4)工作规模5)育种材料6)完成年限,育种的年度计划应根据总的育种方案制定。
二、编制田间种植计划书
计划书是每年田间管理的具体计划,要求根据试验的题目和目的要求结合本单位具体条件来拟定。
内容包括试验的全过程和全部情况的说明,即从试验的题目、目的要求直到田间管理方法,试验的收获计产为止的全部过程,都要尽可能具体以便进行试验时有所遵循,便于对试验的检查,可以保证试验的质量。
内容包括:
1.试验地点、年代
2.试验目的:
试验要解决什么问题达到什么效果。
例如:
进行品种比较试验的目的是:
比较观察在当地自然条件下和栽培条件下,参试品种哪个较高产、稳产,综合性状表现较好,符合当前和今后生产要求给今后在当地推广哪个新品种提供可靠的科学依据。
3.供试材料:
对照的名称、代号、材料来源等。
4.设计方法:
不同试验所用设计方法也不一样,常用随机区组法,还用间比、对比,正交设计等方法。
5.田间布置
(1)育种试验圃的设计及田间布置
各作物的试验圃的行长、株距、每行粒数、小区行数、对照设置;重复次数等,见挂图表。
(2)制田间种植图
根据以上设计绘制田种植图,图上标明试验地方位、相邻地块名称、保护行、试验小区起止号码。
6.试验地的基本情况及管理措施
写明试验地的地势、土壤类型和肥力、前作、整地日期、整地方法;施用基肥的数量、质量、施肥方法及要求,种子的准备、播种量、播种方法;间苗、定苗;中耕除草时间、次数;防治病虫害;追肥时间、次数等。
7.田间观察记载及室内考种项目
根据试验的目的要求和作物的种类不同,以及人力的多少,田间试验的观察记载项目也有所不同,但一定要抓住本试验的主要项目,突出重点。
如小麦调查主要农艺性状;株高、穗长、主穗粒重、单株粒重、小穗数、千粒重等与产量关系密切的性状,主要病虫害等。
田间调查和室内考种项目,均需要列成表格进行。
8.气象纪要:
最好要调查田间小气候的变化情况,以便为今后总结试验时提供资如月平均降雨量、平均气温、光照等。
9.试验资料的统计分析方法
10.设备和经费预算
三、试验地的区划与播种
1.选地
(1)土壤类型要有代表性,能代表本地区土壤。
(2)肥力应一致,地势平坦,如不平倾斜则要求不同坡度的土壤水、肥、气、热条件都不同,另外前作耕作情况也应一致,以免条件不一影响试验结果。
(3)试验地位置要恰当,应使管理照顾方便,也要避免人畜为害。
2.整地
选好地后就应很好整地,质量达到标准要达到播种状态,以备播种。
最好对小麦地秋翻秋耙,大豆玉米秋起垅,秋整地。
3.试验地的区划
即将各试验场圃按设计方法落实于田间:
(1)区划原则
①服从试验地的统一规划、便于作物轮作。
②节省用地,便于管理,尽量减少空行。
③测量精确,整齐美观。
④因地制宜,确保试验地的准确性。
(2)区划方法
根据试验设计的田间种植图把试验的重复和小区落实到具体地段上,为保证试验田场、圃方向的准确,可利用勾股定理首先画好当地的总廊,即四周基准线,然后按播种顺序分圃规划,并将预选写好的编号的标牌按位置放好,仔细查对后,整齐地钉于土中。
四、种子准备
播种前种子准备一般情况下包括原始材料、亲本、杂交后代及要进行的区域试验,品种比较、鉴定试验及高倍繁殖的种子的准备。
(一)种子装袋
各圃种子分别按设计装袋,一行一袋,原始材料、杂交圃、选种圃,根据各圃行长和株距来确定每行粒数。
鉴定圃品种比较试验和区域试验可采用称量分包装一行一包。
在15cm行距下,小麦每行播量可按下式计算。
每行重量=(千粒重×亩保苗数×每区行长)÷(发芽率×1000×4444),在种子装袋的同时,在种子袋上写上品种名称及代号。
(二)编号
育种材料的数量很多,品种名称多样,为简便起见而以编号予以简化,编号分为两类:
一类是田间种植号,另一类是育种材料的代号。
田间种植号根据每年播种材料的多少确定号码数,以田间标牌为标记,按一定顺序落实在试验地上,每个种子袋上也按一定顺序编上当年种植号,播种前按顺序把标牌插好,这也就是说田间种植号在试验地上已经确定了具体位置,此外,种子袋上的田间种植号在播前必须登记在育种台帐上,并清楚地注明一个田间种植号码种植的是什么材料或品种,也就是说,在一个田间种植号码后边写清各类育种材料的代号或品种名称,播种时将种子袋上的种植号“对号入座”。
把种子安放在应播种的位置上,播种后,在田间所能见到的只是标牌上的种植号了,根据台帐我们就能知道哪一号上种植的是什么材料或品种,便于观察和查找。
台帐必须有两本,以免丢失,田间种植号可简称行号或小区号。
原始材料圃,选种圃多以单行编号,一行一号,品种比较试验和区试各小区可直接写品种或品系名称,前面冠以罗马字母I、II、Ⅲ等表示重复的代号即可,杂交圃可用两位数编号,杂交时便于写标牌。
育种材料的代号:
不同于田间种植号,它是根据育种材料各代之间和同一世代不同系统之间的亲缘关系给予编号的,这样做有利于简化育种工作中的大量文字记载手续,又有利于杂种后代的选择,是将大量的杂种后代通过编号的方法形成一个系谱,它本身不意味着种在试验地的什么位置上,但反映着材料的系谱,它是哪一年的,什么品种杂交的,现在是第几代等等,杂交后代的编号也可说是杂种后代的具体名称,每个具体的杂种后代在升入鉴定试验前一般是以编号代表的,称为组合代号。
现举例如下:
F1我们2001年共做10个组合,第一个是克70—444×罗5,第二个组合是兔194×索诺拉64等,第一组合编号是200101,第二组合是200102。
2001是“2001年作的杂交”的意思,“01是代表克70—444×罗5的简称,即这一材料的代号,它代表克70—444×罗5Fo的种子,也代表F1的植株。
F1产生的种子一般按组合收获仍以组合号为代表。
如果是复交F1选择单株并单株脱粒,即复交F1也要编号,如在2001011这个复交组合中选35株,其编号应为2001011
(1)到2001011(35),复交F1的单株代号也是复交F2系统代号。
F2:
一般以F1的组合为单位种植,在F2代选择若干单株并将单株单脱入袋。
每个单株编一个号,这个F2单株(的种子)种成F3的系统。
因此F2的单株号是F3系统号。
如在200101单交组合中选了50个单株则编成200101一l至200101—50。
F3:
将F2单株种成一行或几行成为若干个系统,在优良系统中继续选择单株,每个单株予以编号。
如在200101—3中选三株则编号为200101—3—1,200101—3—2,200101—3
—3。
它们也是F4的系统号。
F4,F5以下各系统所选单株编号法同上。
鉴定圃:
每份材料的代号是选种圃入选的种植行号前冠以当年年号做为品系号,直到命名前均使用这一代号。
如2001—5635代表2001年选种圃的第5635这一行的系统。
这种编号便于考察材料在各世代性状表现,决定取舍,上边是系谱法编号,如是采用混合选择法可在组合或系统号后加一“混”字或其它方法的编号。
育种材料的性状记录本宜备两套,以免遗失损坏,先按口袋上编的当年行号,用笔或打号机打在记录本上,再逐袋登记材料代号或品种号,为便于察找材料来源应注明材料上年的田间编号。
实验地区划:
即将各试验场、圃按设计方法落实于田间。
播种作业:
1.划行,小麦地播种应划行,根据设计要求选用相应的划行器划好播种行,划行的行间要平行又要与边线垂直、清晰、准确、整齐。
2.安放种子:
按试验内容将袋装种子逐行放于小区一端,放好后立即检查种子袋上的编号是否与小区的内容及行号一致。
3.开沟播种:
用开沟锄按划好的播行开沟。
沟深一致,土块要打碎,开沟后立即撒肥播种,随开随撒、随播种,以利保墒,播种时以播尺为尺度,等距点播,条播时要撒种均匀,播时严防将种子播于土块之上或之下,播后检查袋内是否有剩种子,将空袋仍放回原行另一—端以便查对(玉米穴种要求刨穴穴距穴深一致复土3—5cm,其它要求相同。
)复土要深浅均匀一致,不要用土块,复后镇压。
4.收回种子袋:
同一试验播后经查对无误,将种子袋收回,有播错的立即记载入册。
5.播种注意事项:
(1)操作要严肃、细致,严格按要求进行不要错乱,要符合质量要求。
(2)同一试验或试验的同一重复应在同天播完以减少人为误差。
(3)严防差错,有错应立即声明,以便更改台帐,不致混乱。
(4)播后不准在已播小区内行走。
实验二农作物品种区域试验总结
一、试验目的
区域试验是在品种审定机构统一布置下,在一定区域范围所进行的多点试验。
主要目地的是考查新品种或品系在不同地区的产量能力、性状表现、适宜推广的区域范围和推广价值以及适宜的栽培条件等。
二、试验材料及试验地点
见每年下达的农作物品种区域试验布点表。
1.田间设计:
采用随机区组法、四次重复。
各重复之间的相同材料避免排在一条直线上。
试验材料少于三份的可用对比法,重复三次。
小麦、亚麻等平播窄行作物须留区间步道0.3—0.45米,其它垄作的作物不留区间步道。
重复间留步道1.0米一1.5米。
试验区周围必须设2米以上保护带。
2.小区面积和密度:
玉米、高梁、谷子、糜子、大豆、杂豆、花生、向日葵小区行长10米,马铃薯小区行长5米,行距0.6—0.7米,4—5行区。
小麦、亚麻小区行长10米,行距0.15米,10行区。
水稻小区不少于20平方米,采用当地常用的株行距。
每个试验点一种作物的同一圃场株行距应当一致。
各种作物的密度均按当地常用密度。
3.试验地的选择与整地
选择有代表性的土壤,地势平坦、肥力均匀,前茬一致,地板干净,最好有排灌条件,防止重茬和迎茬。
对秋翻地应在早春化冻后及时整地,做到整细保墒。
试验区不宜靠近建筑物或有林木遮荫、并应有利于防止人畜损害。
4.播种与施肥:
播种前要进行发芽试验。
根据发芽率并考虑田间损失率计算小区播种量。
机械播种机单口流量差±2%,根据小区播种量进行种子分装,谷、糜、麦、稻及亚麻等作物要按行定量包装。
机播或人播必须保证同一行内的匀度。
分装后的种子袋要用铅笔清楚标明重复号、小区号、品种名称或代号。
要在当地的适宜时期播种。
技术执行人必须从始至终在现场,并要亲自检查种子袋的标记和小区标牌的区号是否相符。
播完的种子袋必须压放在本小区地头,待全试验区播完后,再复查一次。
整个试验要在当天种完。
然后固定标牌,并检查是否与田间布署图完全相符。
马铃薯区域试验在切割种薯时,如发现环腐病薯时,要丢掉病薯,并将切刀用开水煮沸15分钟或用酒精等药物消毒。
施肥数量应不低干大面积生产的田施肥水平。
施化肥时应注意防止烧苗。
5.田间管理与收获:
人工及时间苗、定苗。
缺苗小区要及时进行移苗或补种,并做好标记。
玉米补种高梁、高梁补种玉米,大豆补种饭豆等,收获时剔除。
严禁高矮秆作物交替补种。
小麦、大豆、玉米、高梁区域试验均不搞化学除草。
适时铲趟,连续作业,每一项田间操作力求一致,一项作业必须同一天内完成。
易受雀害的作物应从乳熟期至成熟期设专人看雀。
或设防雀措施。
收获要及时。
收获前要对证田间标牌与品种是否相符,田间调查项目是否有遗漏,并应及时补充和订正。
熟一区收一区、收获时应去掉小区两侧的边行和小区两头各半米的植株。
高梁、王米还应去掉缺株未补的两邻株,缺株15%以上的小区作废。
收割的植株捆小捆,轻拿轻放,减少落位,每捆拴两个标牌,用铅笔注明品种名称、小区号及捆数。
王米收获的果穗,按小区装入网袋,也要同样拴两个标牌。
种子晒干后及时脱粒。
每脱完一个材料,应将脱谷机或场地彻底清扫干净,严防品种混杂。
(参考各作物田间调查及室内考种)
四、田间调查和室内考种(见调查项目及标准表)。
五、试验结果统计分析
要求数据可靠,计算准确,步骤清晰,处理意见明确。
为了便于各试验点统计分析,现举例如下,供参考。
(1)列极早熟组区试产量统计表:
极早熟组区试产量统计表:
参试品系
小区产量(斤)
Tt
Xt
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
龙77异7088
8.5
8.1
8.9
8.3
33.8
8.45
钢76—6399
7.8
7.9
7.5
7.6
30.8
7.7
沈68—71
8.15
8.2
7.64
7.16
31.15
7.79
哈师77—673
9.0
9.5
8.6
8.1
35.2
8.8
Tr
33.45
33.7
32.64
31.16
T=130.95
X=8.19
Xr
8.36
8.43
8.16
7.79
(2)自由皮和平方和的分解
自由度分解:
DF总:
nr—1=16-1=15
DF区组:
n-1=4—1=3
DF处理:
r-1=4—1=3
DF机误:
(n—r)(r一1)=3×3=9
平方和分解:
矫正数c=T2/nr=130.952/(4×4)=1071.44
SST总:
总平方和一C=8.52+8.12+……+8.12—1071.744=5.6
SSr区组:
区组总和的平方一C=(32.452+33.72+…+33.162)/4—1071.744=5.6
SSt处理:
Tt2/n—C=(33.82+30.82+…+35.22)/4—1071.74=3.6
SSe误差:
SST—SSr—SSt=5.6—1.29—3.67=0.64
(3)方差分析
方差分析表
变异来源
自由度
DF
平方和
SS
方差
MS
F
F0.05
F0.01
区组间
3
1.29
0.43
6.14
3.86
6.99
品种间
3
3.67
1.22
17.43
机误
9
0.64
0.07
F品种=品种方差MS/机误MS=1.22/0.07=17.43>F0.05和F0.01,品种间差异极显著。
F区组=区组MS/机误MS=0.43/0.07=0.64,差异不显著。
(4)多重比较(LSR法)
SE=Se2/n的平方根=SQR(0.07/4)=0.1323(SQR表方根)
因为LSR=SE×SSRa,所以:
LSR值表
P
2
3
4
5
SSR0.05
3.2
3.34
3.41
3.47
SSR0.01
4.6
4.86
4.99
5.08
LSR0.05
0.4233
0.44
0.45
0.46
LSR0.01
0.6
0.642
0.66
0.67
(5)列产量差异比较表
产量差异比较表
品种
产量
差异
显著性比较
0.05
0.01
哈师77—673
8.8
a
A
龙77异7088
7.79
0.35
ab
AB
沈68—7l(ck)
7.79
1.01
0.66
b
B
刚76—6399
7.70
1.10
0.75
0.09
b
B
六、试验结论
是对品系的评价。
应根据田间观察与室内考种资料与育种目标的符合程度客观评价。
1.哈师77—673,较对照沈68—7l增产极显著,田间鉴定表现耐湿性不强、秆弱,倒伏3级。
根腐中等。
赤霉和叶枯病较轻,明年继试。
2.龙77异7088,较对照沈68—71和试验品系刚76—6399增产极显著,但根腐病和赤霉病较重。
散黑穗病占1%左右。
明年停试。
3.钢76—6399较对照减产,赤霉、根腐和散黑穗病都较重。
耐湿性不强、杆弱,明年停试。
实验三小麦面筋含量及蛋白质含量的测定
一、实验目的:
通过实验练习,初步掌握小麦面筋含量和蛋白质含量的基本测定方法。
二、原理及内容说明
小麦面粉的主要成分为淀粉、面筋、麸皮、和一些杂质组成,面筋是小麦面粉中独有的,其它谷物所没有的具有弹性的物质。
面筋主要由麦胶蛋白和麦谷蛋白组成,其中还含有淀粉、糖类、脂肪、灰分和其它蛋白质等。
麦胶蛋(约占干面筋的40%)不溶于水一乙醚和无机盐溶液,能溶于70%酒精。
湿的麦胶蛋白粘力甚强,富有延伸性。
麦谷蛋白(约占干面筋的40%),不溶于水、乙醚和无机溶液,能溶于稀碱和稀酸溶液,湿的麦谷蛋白凝结力甚强,但无粘力。
由于它们不溶水,吸水力强,吸水后发生膨胀,分子互相连接形成网络状整体,因此测定面筋含量一般采用面团揉洗法获得面筋,然后测定其含量和蛋白质的含量。
面筋的含量和性质是小麦品质好坏的重要标志。
面筋含量多,且其延伸性和弹都好的小麦面粉能做出疏松多孔的面包和馒头。
不同小麦品种面筋含量和品质不同,一品种栽培在不同生态地区,面筋含量和品质也不同。
我国北方麦区小麦品种的湿面含量平均为30%,变幅为17—50%,绝大部分小麦品种的湿面筋含量在24—40%之间。
干面筋的含量:
高面筋的面筋含量大于13%,中面筋的在10—13%之间,低面筋的小于10%。
测定湿面筋的含量的方法很多,主要通过面团洗涤法,洗涤面筋的方法有手工洗涤和机器洗涤两种,本实验介手工洗涤法。
三、材料仪器试剂
1.材料不同小麦(Tr.aestivum)品种的种子各100g,磨粉后过筛备用,或直接利用不同等级面粉备用。
2.仪器天平(感量0.01g)、CQ20筛绢或金属筛(100目)、玻璃棒、陶瓷杯,移液管、铝盒、烘箱、米尺、表面皿、玻璃板、纱布或毛巾。
3.试剂I—KI溶液称取0.1g碘和1.0g碘化钾,先用少量水溶解后,加水至250ml,贮于棕色瓶中备用。
四;方法步骤
1.合成面团,每个小麦品种的面筋样品经充分混合后,称取25克,放入洁净的陶瓷杯中,用移液管加入约12-15ml清水,先用玻棒搅合,后用手揉成面团,达到均匀一致为止.将球形面团置于陶瓷杯中,静置20分钟,使水分均匀渗透。
2.洗出面筋,在陶瓷盘内加适量清水或2%食盐水,然后用手在水中揉捏面团,洗去淀粉、麸皮和水溶性物质,中间需更换清水若干次,换水时要用网筛过滤,并将留存在网筛上的面筋碎屑收集并入面团内。
洗至面筋在清水中不出现混浊为止。
为准确起见,可用I—KI溶液测试,将洗涤水中或面筋中挤出的水,滴入表面皿中,再滴入1—2滴碘液,无蓝色反应时即可。
3.烘干称重,首先将烘干过的硫酸纸称重,然后将洗出的面筋放在硫酸纸上,再一同放入烘箱内(140—150℃)2小时左右,使面筋的体积充分膨胀,待面筋体积不再增大时即可降温到100~105℃,并用针在面筋球的顶部穿刺几个小孔,以便放出面筋内残余的水气,经5~6小时后,取出称重。
4.结果计算
干面筋含量%=干面筋重量÷供试面粉重量×100
蛋白质含量%=干面筋重量×400÷76.5(为100克小麦风干种子中,蛋白质的含量)
实验四小麦面粉沉降值的测定
一、实验目的
通过练习,初步掌握小麦沉降试验的方法。
二、内容说明
1.沉淀值的概念沉降试验始称Zeleny试验,由Zeleny(1947)首先提出。
试验所得的沉淀值(或沉降指数),是指一定量的面粉在弱有机酸溶液中的沉降体积(m1),它与小麦的食用加工品质,尤其与面筋含量及烘焙品质呈显著正相关,从而在评价小麦品种品质的实践中应用广泛。
沉降试验方法很多,本实验仅介绍类似经典的Zeleny试验。
2.沉降试验的原理在一定的条件下,用乳酸处理小麦面粉的悬浮液时,面粉中面筋蛋白颗粒发生膨胀,使悬浮面粉的沉降速度受到影响。
面粉的面筋含量较高,面筋质量较好,都会导致沉淀较慢,从而在特定时间内的沉降体积较大,沉淀值较高。
三、材料仪器药品
1.材料不同品质的小麦品种籽粒各约3500g。
(或不同品质的小麦面粉各1700g)
2.仪器用具试验用磨粉机、筛子(净筛孔为150um),平底量筒(容积100ml,以1ml刻度为单位,刻度间的距离为180—185mm,备有塑料或玻璃塞子)、25ml和50ml单刻度移液管,天平(感量0.01g)、停表、筒式振荡器(每分钟振荡40次,每个循环冲程600,即水平面上下各300)。
3.药品试剂99—100%异丙醇。
溴酚蓝溶液将4mg溴酚蓝溶于1000ml水中。
乳酸一原液取250m185%的浓乳酸(分析纯),用蒸馏水稀释至1升,然后在回流条件下煮沸6小时。
以KOH溶液标定,所得溶液浓度应在2.7—2.8N之间。
沉淀试验试剂将180ml乳酸一原液与200ml异丙醇彻底混合,加水至1000ml,
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