有 8 瓶水，其中 1 瓶有毒。拟用小鼠做试验，确定哪瓶水有毒。假设仅进行一次试验（所有小鼠在同一时间开始试验），试问最少需要多少只小鼠？
【解】 8瓶水的十进制和二进制编码见 Box 2-7。如果采用十进制，至少需要 7 只小鼠。如果采用二进制，至少需要 3 只小鼠，分别编号 A、B 和 C。其中，每只小鼠饲喂 4 瓶水的混合物（Box 2-7 中每一列中出现 1 的那 4 瓶水）。
如下图所示，根据死亡或有中毒迹象小鼠的只数（0～3）及具体情况，即可判断哪瓶水有毒，如小鼠 A 和 B 死亡但小鼠 C 不死，则十进制编号为 6 的水有毒。如没有小鼠死亡，则十进制编号为 0 的水有毒。
试验设计的总体目标是用较少的人力、物力和时间获得尽可能多且可靠的数据资料。通过试验、网络或文献获得数据后，需要对数据进行合适的统计分析，才能获得可靠的结论。目前，我国正在贯彻落实新发展理念，科技创新日益重要。作为科技创新的主力军之一，庞大的研究生队伍需要加强对试验设计和数据分析方面的训练。有了这些，才是提升科研能力、发表高水平的文章的基础，也是形成独立科研能力的关键！工欲善其事必先利其器，下面这本书或许能带给你一些启示。
《试验设计与数据分析：从宏观到微观》的写作是在编者多年从事本科生和研究生教学的基础上完成的。内容的编排既参考了国内外优秀教材，又力求突出生物学、生态学和农学等学科的特色。
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针对研究生的需求，突出试验设计、数据分析和结果呈现等 3 个科研工作的关键环节。
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选择生态学、农学、动物学、分子生物学、细胞生物学、转录组学等 6 个学科（方向），阐述其试验设计特点，并分析典型案例。
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介绍数据分析的基本原理及 3 种数据分析软件（Excel、SASs 和 R），以适合多层次的需求。
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大部分案例选取顶级期刊如Nature，Science，Cell中经典文章，分析其试验设计思路与数据分析方法，展示优秀科研成果产生过程。
全书分两篇十二章，其中第一篇介绍试验设计原则及案例分析，第二篇介绍数据分析原理及应用软件。每章均附有延伸阅读资料和思考练习题，供读者参考。此外，本教材还提供配套的数字化教学资源，包括数据文件及软件分析过程和结果。
张文庆，男，1965年7月生，中山大学教授、博士生导师，入选教育部“新世纪优秀人才”支持计划。现任教育部高等学校植物生产类专业教学指导委员会委员、中国昆虫学会理事及昆虫生态专业委员会主任、广东省昆虫学会副理事长、《环境昆虫学报》副主编等。曾任国家重点实验室副主任和生命科学学院副院长。
近年来讲授《生物统计学》、《生物防治原理与技术》、《试验设计与统计分析》等多门本科生和研究生课程，教学效果好。长期从事水稻害虫研究及生物防治技术研发。主持多项国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目课题等，取得了一些创新性成果。在Science China-Life Sciences、PLoS Biology等刊物上发表学术论文170余篇，出版专著2部，获国家发明专利11件以及广东省科技进步奖二等奖等。
第一篇 试验设计原则及案例分析
第一节 生物学试验设计的特点、基本要素与注意事项 2
第二节 试验设计的基本原则 5
第三节 试验误差及其控制途径 8
第四节 试验设计的基本程序 11
【延伸阅读】 14
【思考练习题】 14
第二章 常用试验设计方法 15
第一节 抽样调查 15
第二节 随机区组设计 18
第三节 平衡不完全区组设计 21
第四节 裂区设计 23
第五节 拉丁方设计 26
第六节 正交设计 28
第七节 二进制在试验设计中的应用 31
【延伸阅读】 34
【思考练习题】 34
第三章 生态学试验设计典型案例 35
第一节 生态学试验设计的特点及主要类型 35
第二节 种群动态与种间关系 36
第三节 群落结构、动态与功能 42
第四节 生态系统能量流动与物质循环 48
【延伸阅读】 55
【思考练习题】 56
第四章 农业科学试验设计典型案例 57
第一节 农业科学试验设计的特点及主要类型 57
第二节 作物育种 58
第三节 有害生物控制 64
第四节 重要农艺性状的分子和遗传基础 73
【延伸阅读】 79
【思考练习题】 79
第五章 动物学试验设计典型案例 80
第一节 动物学试验设计的特点及主要类型 80
第二节 嗅觉与动物定向和聚集 81
第三节 味觉与动物取食 86
第四节 动物对逆境的适应 89
【延伸阅读】 95
【思考练习题】 95
第六章 分子生物学试验设计典型案例 96
第一节 分子生物学试验设计的特点及主要类型 96
第二节 生物大分子相互作用 97
第三节 生物大分子修饰 107
第四节 生物大分子数量变化 112
第五节 基因编辑技术 118
【延伸阅读】 124
【思考练习题】 125
第七章 细胞生物学试验设计典型案例 126
第一节 细胞生物学试验设计的特点及主要类型 126
第二节 细胞增殖与细胞周期 127
第三节 细胞凋亡 131
第四节 细胞衰老 137
第五节 肿瘤细胞恶性程度的评估 142
第六节 细胞信号的传导 146
【延伸阅读】 151
【思考练习题】 152
第八章 转录组学试验设计典型案例 153
第一节 转录组测序试验设计的特点及文库类型 153
第二节 转录组数据库及分析流程 160
第三节 可变polyA测序 168
第四节 选择性启动子测序 175
第五节 小RNA测序 179
【延伸阅读】 186
【思考练习题】 187
第二篇 数据分析原理及应用软件
第九章 数据分析的基本原理 190
第一节 数据的描述 190
第二节 假设检验原理 193
第三节 参数检验 199
第四节 非参数检验 204
第五节 卡方检验分析 209
第六节 线性回归分析 215
第七节 检验的功效和样本大小 224
第八节 多重检验校正 227
【延伸阅读】 229
【思考练习题】 229
第十章 利用Excel 进行统计分析 231
第一节 Excel简介及常见操作技巧 231
第二节 方差分析 233
第三节 回归分析 236
第四节 相关分析 239
第五节 试验结果解读与呈现 243
【延伸阅读】 245
【思考练习题】 245
第十一章 利用SASs进行数据分析 246
第一节 SASs背景与基础操作 246
第二节 探索性数据分析 251
第三节 参数估计与假设检验 252
第四节 相关和回归分析 261
第五节 多元统计分析 263
【思考练习题】 268
第十二章 R语言实践 269
第一节 R的原理与基础操作 269
第二节 探索性数据分析 272
第三节 假设检验与参数估计 280
第四节 多元统计分析 290
【思考练习题】 292
主要参考文献 293
附录 294
附录1 数据文件及电子文档 294
附录2 Box汇总表 295
附录3 实用价值较大的平衡不完全区组设计方案 296
附录4 常用标准拉丁方 298
附录5 常用正交表 299
本书系统介绍了生物学试验设计的特点、试验设计原则和数据分析原理，并列举了典型案例，编著上力求创新。大部分案例选取顶级期刊如Nature，Science，Cell中经典文章，分析其试验设计思路与数据分析方法，展示优秀科研成果产生过程。全书分两篇十二章。第一篇介绍试验设计原则及案例分析，包括试验设计概述、常用试验设计方法、生态学试验设计典型案例、农业科学试验设计典型案例、动物学试验设计典型案例、分子生物学试验设计典型案例、细胞生物学试验设计典型案例以及转录组学试验设计典型案例；第二篇介绍数据分析原理及应用软件，包括数据分析的基本原理、利用Excel进行统计分析、利用SASs进行数据分析以及R语言实践。本书还提供配套的数字化教学资源，包括数据文件及软件分析过程和结果。