基于DUS测试的作物栽培学实践教学改革

摘要 植物新品种特异性、一致性和稳定性测试（简称DUS测试）是建立在对植物形态学性状观测基础上，具有较强实践性的综合性试验技术。针对作物栽培学实践教学特点及存在的问题，将DUS测试技术应用到作物栽培学实践教学中，通过对标准品种性状观测，掌握新品种特异性、一致性和稳定性判定方法，了解品种身份照片和特异性照片的拍摄要点，使学生初步建立起对作物的感性认识、加深对形态学性状的理解，最终通过测试报告的撰写和测试结果汇报使其对作物栽培学的理解从感性认识上升到理性认识。

关键词 作物栽培学；实践教学；DUS测试；改革

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）21-0326-02

实践教学是高等学校培养学生综合素质的重要环节和通道[1]，实践教学实施的好坏不仅关系到学生专业知识掌握的牢固程度，也关系到学生实践创新能力的高低。

1 作物栽培学实践教学的意义及存在的问题

《作物栽培学》是农学的重要专业课程，是一门建立在实践基础上发展起来的综合性应用科学。实践教学是该课程教学体系中不可或缺的重要环节。实践教学不仅能提高学生对农作物栽培技术的实际操作能力和创新意识，还能增强对作物栽培理论的理解和应用能力，同时对于培养学生的团队协作精神和理论联系实际的能力等也至关重要。因此可以说离开了实践教学环节，作物栽培学犹如纸上谈兵。

从各种主要农作物的形态学观察中获得对作物的感性认知是作物栽培学理论学习的基础。为此，在作物栽培学实践教学中常将作物形态学观察纳入实践教学的基础环节。然而由于教学工作中常常对实践教学的重视不够，或由于形态学观察教学缺乏系统性，使得这一基础性的实践教学环节往往流于形式，具体表现为田间地头看一看、课堂上展示样本或者播放幻灯片等。作物生长发育规律的变化特征和生长调控常与作物农艺学特性紧密相关，但由于对作物的感性认知不深，学生常常很难对作物的生长发育理论和生长调控技术有深刻的理解，这也是学生在专业课学习过程中感到吃力从而产生厌学情绪的重要原因之一。因此，许多专家和学者从不同层面阐述了实践教学的重要性，对作物栽培学实践教学改革进行了积极的探索[2-4]并提出不少合理化意见和建议[5-11]。

2 DUS性状观测与作物栽培学实践教学

新品种特异性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和稳定性（Stability）测试（简称DUS测试）是植物新品种保护的技术支撑和核心，也是当前植物新品种权授权的重要科学依据[11]。DUS测试性状是植物新品种特异性、一致性和稳定性判断的基础[12-13]。在整个DUS测试周期，需要观测的植物学性状通常有几十个甚至上百个，如水稻有58个、玉米有42个、大豆有43个、甘蔗有52个，每个性状平均有5个不同的表达状态，加起来平均有200余个表达状态，涵盖了从幼苗发育到植株成熟整个过程。测试人员依据相应植物的DUS测试指南（以下简称测试指南）对申请品种的性状进行系统的观测和记录，对特异性、一致性和稳定性作出客观、科学和准确的判定。基于上述DUS测试性状观测的特点，将植物新品种DUS测试观测技术应用到作物栽培学实践教学环节中，对培养学生的动手能力、综合观测能力、辨别区分能力以及专业理论知识的应用能力等方面将不无裨益。

3 作物栽培学实践教学环节改革实践

我国于1999年4月23日加入国际植物新品种保护联盟（UPOV），成为UPOV第39个成员国。为保证植物新品种权授权的客观性和DUS测试结果的科学性，2000年农业部批准成立了农业部植物新品种测试中心，并在全国10个一级农业生态区设立了14个测试分中心。农业部植物新品种测试（广州）分中心（以下简称广州分中心）设立在华南农业大学，负责华南亚热带生态区植物新品种DUS测试工作。随着育种家对新品种权认识的不断提高，广州分中心测试任务量呈逐年增加的趋势，近5年年平均测试任务量达500余份次。测试植物种类涵盖水稻、玉米、甘蔗、花生、大豆和烟草，此外还包括一些花卉、蔬菜和牧草等。近年来，针对实践教学中对作物形态学观测系统性不强，学生对作物的感性认知不足等问题，广州分中心积极开展作物栽培学实践教学改革的探索，将DUS观测技术应用到实践教学改革中，提升学生对主要农作物的认知水平和观测能力。

3.1 认识标准品种特点，了解作物形态特征

标准品种是DUS测试过程中的标样品种，这些品种的性状表达状态通常较稳定，不易受环境条件变化的影响[14]，而且一套标准品种几乎能包含所有性状的各种表达状态。如水稻的标准品种有51个，几乎涵盖了52个DUS观测性状的339个不同表达状态。在对性状初步介绍后，指导学生参照标准品种对每个性状进行观测和记录。通过认真仔细的观测，学生对水稻形态学性状有了清晰的认识。如水稻谷粒形状，有短圆形、阔圆形、椭圆形和细长形4种表达状态，其对应的标准品种分别是99Z-239、旱轮稻、Heuknambyeo、丽水糯，通过对标准品种谷粒形状的观测，学生对谷粒形状有了明确的感性认识，同时引导学生结合不同基因型水稻谷粒形状特点观测，加深对水稻品种类型的理解。再如叶片绿色程度有极浅、浅、中、深、极深5种表达状态，其中浅、中和深对应的标准品种分别是轮回01、Dasanbyeo和花溪简稻。通过对这3个标准品种的观测，学生对群体颜色有了较为深刻的了解，这将有助于理解水稻叶片颜色与需肥特性之间的关系。因此，通过对水稻51个形态各异标准品种进行观测，将有助于提高学生们对水稻的宏观认识。

3.2 掌握特异性、一致性和稳定性判定方法

申请品种的特异性是指该品种明显不同于所有已知品种[12]，通常将1～3个最为近似的品种与其种植在一起观测，判定申请品种与近似品种是否存在明显差异。在完成了所有性状观测后，指导学生依据测试指南和标准品种对申请品种进行性状描述，同时判定该品种和近似品种是否存在明显差异。由于育种水平不断提高以及品种遗传背景单一化等方面的原因，品种之间的差异越来越小，尤其是自花授粉作物，不通过认真仔细的观测有时很难发现品种之间存在明显差异，因此通过对品种特异性判定方法的学习有助于深化学生对品种的认识。申请品种一致性的判定方法通常采用异形株法[15]，即判定申请品种种植小区中有没有明显不同的植株，当异形株率超过一定的标准，如水稻杂交种在1%的群体标准和95%的接受概率下，400株水稻最多可允许有8株异型株，如果超过了8株，说明品种的一致性不合格。申请品种的稳定性可以依据一致性进行判定[16]。申请品种具备一致性，即可判定具备稳定性。在品种特异性、一致性和稳定性判定过程中，通过对品种间不同性状的对比分析，加深学生对性状的认识和理解，同时提高了他们的观察和分析能力。

3.3 构建品种照片档案，深化对性状的感性认识

品种身份照片是DUS测试过程中用于反映品种形态特征的重要照片，通常有3～5张，如水稻的身份照片包括小区、花序、单株、穗以及谷粒共5张照片；玉米包括幼苗、植株、雄穗和雌穗共4张照片。而特异性照片是反映申请品种与近似品种在某个性状上表现明显不同的照片。如水稻的穗抽出度，申请品种是3（正好抽出），近似品种是5（抽出良好），选取申请和近似品种的典型稻穗，放置在一起拍摄，以反映品种间明显差异。通过上述2类照片的拍摄，学生对作物的整体认知水平将更上一个台阶。

3.4 锻炼撰写报告能力，提升对作物的整体认知水平

对大量观测数据的分析研究和对品种照片的拍摄之后，学生们开始整理并撰写测试报告。在撰写过程中，学生们首先要认真分析并判定申请品种是否整齐一致，同时还要判定申请品种和近似品种之间是否存在明显差异，然后对申请品种进行性状描述，并附上品种身份照片以及特异性照片。在集中汇报教学环节，任课教师（即测试专家）对学生的测试报告及汇报内容进行点评分析。在此过程中，学生不但熟悉了品种特异性、一致性和稳定性的评价方法，锻炼了撰写报告能力，还对农作物的综合特性有了新的整体认识。

4 结语

DUS测试技术是基于对植物不同生育阶段表现出的不同形态学特征进行客观、科学和准确描述的综合性实验技术，依靠农业部植物新品种测试中心这一国家公共实验技术平台，开展作物栽培学的实践教学，使学生系统地掌握作物的形态特征和生长发育的基本特点，有力地促进了作物栽培学理论教学的顺利开展。然而，由于DUS性状的观测贯穿作物生长发育的整个过程，因此对课程时间安排还需要有适度灵活性。同时如何将DUS测试实践教学与作物栽培学中的幼穗发育规律、产量和品质测定等实验有机结合起来，形成综合性作物栽培学实验也还需要进一步探讨。

5 参考文献

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[12] International Union for the Protection of New Varieties of Plants（UPOV）.Document TGP/9 “Examing Distinctness”[S].Geneva，2008.

[13] International Union for the Protection of New Varieties of Plants（UPOV）.General introduction to the examination of distinctness，uniformity and stability and the development of harmonized descriptions of new varieties of plants [S].Geneva，2002.

[14] International Union for the Protection of New Varieties of Plants（UPOV）.Document TGP/7/1“Development of test guidelines”[S].Geneva，2008.

[15] International Union for the Protection of New Varieties of Plants（UPOV）.Document TGP/10 “Examining Uniformity”[S].Geneva，2008.

[16] International Union for the Protection of New Varieties of Plants（UPOV）.Document TGP/11“Examining Stability”[S].Geneva，2008.