基于GGE雙標圖的國家冬油菜區試長江中游區環境及品種適應性評價

余澤恩 羅莉霞 張芳

摘要：通過采用GGE雙標圖方法分析了2017—2018年國家冬油菜品種區域試驗長江中游區參試品種的豐產性、穩產性、適應性及各試點的試驗代表力、鑒別力和區分能力。結果表明，參試品種的基因型效應、環境效應、基因型與環境互作效應均達極顯著水平，4組試驗平均環境效應占處理平方和的48.25%，基因型效應占15.15%，基因型與環境互作效應占36.60%。利油雜178、創雜油16號、中油769、華油雜706、中油619、圣光168、渝油39和景油517等品種具有良好的豐產性、穩產性和適應性，在湖南衡陽、常德、岳陽和湖北荊州等試點綜合評價值較高，有較強的試點代表力、鑒別力和區分能力。

關鍵詞：國家冬油菜區試;GGE雙標圖;豐產性;穩產性;適應性;代表性;區分力

中圖分類號：S565.4 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）06-0020-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.06.004 ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Evaluation of environment and adaptability of varieties in the middle

reaches of the Yangtze river for national winter rape regional

experiment based on GGE double standard map

YU Ze-en1，LUO Li-xia1，ZHANG Fang2，HONG Mei-yan1，ZHANG Xiang-xiang1，GUO Rui-xing1

（1.Oil Crops Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430062，China;

2.Mimistry of Agriculture and Rural Affairs National Agricultural Technology Extension Service Center，Beijing 100026，China）

Abstract： The high yield， stable yield and adaptability of the national winter rape variety regional test in the middle reaches of the Yangtze River from 2017 to 2018， and the test representative， discrimination and differentiation ability of each pilot were analyzed by using the GGE double plot method. The results that the main effects of genotype （G）， environment（E） and genotype by environment interaction （GE） were significant. Among them， E accounted for 48.25% of the treatment total variation in the sum of squares on average， whereas G and GE accounted for 15.15% and 36.60%， respectively. Liyouza178， Chuangzayou No6， Zhongyou 769， Huayouza 706， Zhongyou 619， Shengguang 168， Yuyou 39 and Jingyou 517 had excellent high yield， stability and adaptability. Hengyang city， Changde city， Yueyang city of Hunan province， Jingzhou city of Hubei province and other pilot sites have high comprehensive evaluation values， and have strong pilot representative， discrimination and differentiation ability.

Key words： nationalwinter rape regional trial; GGE biplot; high yield; yield stability; adaptability; representativeness; differentiation ability

油菜是中國第一大油料作物，產油量占整個油料作物的55%以上[1]，在國民生產中占有重要地位。隨著polcms、ogucms三系法、核不育二系、核三系、化殺等育種方法的不斷發展，先后育成了一大批高產優質高油的雜交品種[2，3]，中國優良油菜品種及種質資源越來越豐富，2010年后，中國開始大力推廣“三高五抗”（高產、高油、高油酸，抗根腫病、抗菌核病、抗倒伏、抗裂角、抗除草劑）品種[4]，隨著育種科研的進步和油料產業的發展，對新品種試驗、鑒定、登記和推廣提出了更高的要求。國家油菜品種區域試驗是通過多年多點品種試驗來鑒定和評價新品種的豐產性、適應性、穩產性，是油菜新品種推廣的主要依據[5]。長江中游是中國油菜主產區，近年來，隨著生產模式的改變及氣候的復雜多變，油菜產量受更多因素的影響[6，7]。

GGE雙標圖因能很好地解釋環境和基因互作的影響，通過可視化分析區域試驗的豐產性、穩定性、適應性和試點的鑒別力、代表性[8]，而越來越多地被應用到區域試驗分析中。如李建武等[9]運用雙標圖評價了甘肅省馬鈴薯區域試驗的參試品種和試點，認為隴薯9號和隴薯6號表現最好，安定、會川和臨夏是比較理想的試點;王磊等[10]基于GGE雙標圖評價了南方稻區晚秈早熟B組參試品種的豐產性、穩定性和適應性;牟玉梅等[11]運用GGE雙標圖分析了貴州省干椒區域驗試新品種，認為遵辣2164高產、穩產、適應性廣，而獨山是最理想的試驗地點。在區域試驗中，油菜品種產量及其構成的各項指標均受到環境（E）、基因（G）以及環境和基因互作（GE）的影響。張毅[12]通過GGE雙標圖分析了2016—2017年長江下游國家冬油菜品種區域試驗A組和B組參試品種的豐產性、穩產性和適應性;張振蘭等[13]基于GGE雙標圖對黃淮地區國家油菜區域試驗點進行了評價，同時劃分了品種適宜生態區。張敏等[14]則運用GGE雙標圖分析了甘藍型油菜的硫苷組分，認為選用D3AB作母本、D21R及D1R作為父本有利于降低雜種后代油菜子中硫代葡糖苷的含量。本研究旨在通過GGE雙標圖分析2017—2018年長江中游區試結果數據，綜合評價43個參試品種（含對照）的豐產性、穩定性和適應性，同時對各試點的試驗鑒別力和代表性進行分析，以期為科研、生產、推廣部門和種子企業提供參考[15-17]。

1 ?材料與方法

1.1 ?數據來源

研究數據來源于2017—2018年國家冬油菜新品種區域試驗長江中游區（A、B、C、D組）的試驗結果。參試品種和承試地點見表1。對照為華油雜12（CK）。各試點按統一試驗方案嚴格執行，采用隨機區組排列，3次重復，小區凈面積為20 m2，種植密度為34.5萬～40.5萬株/hm2，移栽密度為15萬株/hm2左右。

1.2 ?分析方法

采用Excel 2007軟件整理數據，采用DPS軟件進行油菜產量聯合方差分析，采用GenStat軟件中的GGE biplot進行統計分析。

2 ?結果與分析

2.1 ?油菜產量聯合方差分析

對2017—2018年長江中游國家冬油菜區域試驗參試品種的產量進行聯合方差分析。結果（表2）表明，在油菜產量變異來源中，基因型效應（G）、環境效應（E）和基因型與環境互作效應（GE）均達極顯著水平。A組和B組油菜區域試驗產量數據的聯合方差分析中，環境效應對處理變異的貢獻大于基因型效應和，C組環境效應對處理變異的貢獻與基因型×環境效應基本一致，D組基因型效應對處理變異的貢獻小于基因型×環境效應以及環境效應。其中，A組油菜區域試驗中基因型效應、環境效應和基因型與環境互作效應的變異分別占處理總變異（指基因型、環境、基因型×環境效應三者平方和相加）的6.89%、62.46%和30.65%，B組區域試驗分別為17.26%、55.98%和26.76%，C組分別為13.79%、43.15%和43.06%，D組區域試驗分別為22.66%、31.40%和45.94%。4組試驗平均環境效應占處理平方和的48.25%，基因型效應占15.15%，基因型與環境互作效應占36.60%。4組試驗中環境效應都是產量變異的主要來源，因其對品種的評價存在干擾作用，因此應當采用GGE模型剔除環境效應。

2.2 ?油菜品種的豐產性和穩產性分析

利用GGE雙標圖可以解釋基因與環境互作之間的變異（圖1）。橫坐標代表第一主成分（PC1）;縱坐標代表第二主成分（PC2），分別能解釋A組基因與環境互作變異的59.11%，B組的66.39%，C組的61.34%和D組的66.90%。帶有箭頭的線段表示平均環境軸，箭頭方向表示產量增大方向。

A組中，豐產性最好的品種是華油雜82，較好的品種有中油769、利油雜178、創雜油16，對照華油雜12居中，灃油827產量明顯低于其他品種;創雜油16穩產性居第一位，利油雜178、中油769、贛油雜702和黔雜1718穩產性較好，川油66穩產性較差。中油769、利油雜178、創雜油16等品種穩產性和豐產性均較好。B組中湘雜油356產量最高，中油619次之，華油雜706、秦油1718和越優1572表現亦較好，華油雜81豐產性較差;穩產性方面，華油雜81表現最好，華油雜706次之，中油619、華油雜12和華湘油193表現較好，灃油200較差。其中，中油619、華油雜706穩產性和豐產性均表現較好。C組中圣光168豐產性好，綿邦油921、華油雜33、渝油39和中油108豐產性表現較好，湘油1035、秦油1701豐產性差。穩產性方面，圣光168、安農油2號、渝油39、常油雜75表現較好，湘油1035表現較差，圣光168和渝油39豐產性和穩產性均表現較好。D組中，景油517豐產性最好，較好的有華油雜707、華油雜28、陜油1309、華油雜12、西油11號;穩產性表現較好的品種有華736、西油11號、華油雜12、景油517、興油571，華油2108的穩產性表現較差;景油517豐產性、穩產性均較好。

2.3 ?油菜品種的綜合性能分析

以平均環境軸上的箭頭所指的點為圓心作同心圓，參試品種越靠近圓心則表示該品種的綜合性能越好。由圖1可知，長江中游區試A組參試品種綜合性能排序為中油769>利油雜178>創雜油16>華油雜82>贛油雜702>華油雜12>黔雜1718>陽光165>灃油827>灃油729>川油66;B組綜合排序為中油619>湘雜油356>華油雜706>秦油1718>華油雜12>越優1572>華湘油193>豪油19>陽光168>灃油200>華油雜81;C組綜合排序為圣光168>渝油39>華油雜33>中油108>綿邦油921>華油雜12>常油雜75>安農油2號>中油18>秦油1701>大地981>湘油1035;D組為景油517>華油雜12>西油11號>陜油1309>華油雜28>華油雜707>圣光176>大地899>興油571>華736>華油2108>中雙788。

綜合各組豐產性和穩產性表現，A組中油769、B組中油619、C組圣光168和D組景油517均為各小組的較理想品種，對照華油雜12在A、B、C組表現均居中，而在D組中綜合性能排名第二。

2.4 ?油菜參試品種的適應性分析

圖2中將距離原點最遠的品種連接構成一個多邊形，過圓心分別作多邊形每條邊的垂線，將整個圖分成多個扇形區域，試驗點分成不同的組。同一扇形區域內，表現最好的品種正好位于該區域內多邊形頂點，扇形區域中所包含的試點越多說明該品種的適應性越廣。

長江中游區試A組中，位于頂點的品種分別是華油雜82、中油769、川油66、灃油729和灃油827。華油雜82、中油769、贛油雜702、利油雜178和創雜油16號所在扇區內包含湖北武漢、湖北荊州、湖北宜昌、湖南岳陽、湖南常德、江西九江共6個試點，川油66、黔雜1718和華油雜12所在扇區包含3個試點，分別是湖北恩施、湖南衡陽、江西南昌，灃油729和陽光165所在扇區也包含3個試點，分別是湖北黃岡、湖南長沙、江西宜春，灃油827所在扇區沒有包含試點。

B組中位于多邊形頂點的品種是灃油200、中油619、湘雜油356、豪油19、陽光168和華油雜81。其中，豪油19、陽光168、華油雜81所在扇區未包含任何試點，灃油200、越優1572和華湘油193所在扇區包含湖南常德一個試點，而中油619、湘雜油356、秦油1718和華油雜706所在扇區分別包含10個試點，分別是湖北武漢、恩施、黃岡、荊州、宜昌，湖南長沙、岳陽，江西九江、宜春和南昌。

C組中處于頂點位置的品種分別是中油108、圣光168、綿邦油921、湘油1035、大地981和中油18。中油108、華油雜33和圣光168、渝油39各包含4個試點，分別是湖北武漢、湖北荊州、湖北宜昌、湖北襄陽和湖南長沙、湖南岳陽、湖南常德、江西宜春，綿邦油921和華油雜12所在扇區包含3個試點，分別是湖北恩施、湖南衡陽、江西九江，湘油1035、秦油1701、安農油2號、常油雜75、大地981和中油18未包含任何試點。

D組中處于頂點位置的品種分別是大地899、華油雜28、景油517、華油雜707、華油2108和中雙788。景油517、華油雜707和陜油1309包含5個試點，分別是湖南岳陽、湖南常德、江西九江、江西宜春和湖北荊門，大地899、華油雜28和圣光176所在扇區包含3個試點，分別是湖北武漢、湖北襄陽和湖南長沙，華油2108、中雙788、華736、興油571、華油雜12和西油11號均未包含任何試點。

2.5 ?試點的鑒別力和代表力

鑒別力和代表性（綜合評價值）是評價一個試點是否有效的重要指標。對環境平均軸和平均環境值（直線上圓圈表示）畫同心圓（圖3），試點越靠近圓心，說明該試點綜合評價值越高。各試點綜合評價值排序中，長江中游A組的大小順序為湖南常德>湖北武漢>湖北荊州>湖南岳陽>湖南衡陽>江西九江>湖北宜昌>湖南長沙>江西宜春>湖北恩施>湖北黃岡>江西南昌。B組的大小順序為江西九江>江西南昌>湖北宜昌>湖南岳陽>湖北荊州>湖北恩施>湖北武漢>江西宜春>湖北黃岡>湖南衡陽>湖南長沙>湖南常德。C組的大小順序為湖南常德>江西宜春>湖北恩施>湖南長沙>湖北襄陽>湖南衡陽>湖南岳陽>湖北宜昌>湖北荊州>湖北武漢>江西九江。D組的大小順序為湖南衡陽>湖北荊門>湖南常德>湖北襄陽>江西宜春>湖北黃岡>湖南岳陽>湖南長沙>湖北武漢>湖南慈利>江西九江。綜合評價，品種鑒別力和代表性較好的有湖南常德、湖北荊州、湖南岳陽、湖南衡陽和湖南長沙等試點。

2.6 ?試點環境相關性分析

由圖4可知，圖形中心到各環境線段夾角小于90°表示正相關，說明2個環境對品種排序相似，大于90°表示負相關，說明2個環境對品種排序相反，等于90°表明2個環境不相關，環境線段越長示該試點對品種的區分能力越強。

A組湖北武漢、荊州、湖南常德、湖南岳陽和湖南衡陽之間存在正相關，對品種排序具有相似性，湖南長沙、湖北宜昌與江西南昌、湖北恩施之間存在顯著負相關，對品種的排序具有相反作用，湖南常德與湖北恩施不相關。湖南衡陽對品種的區分能力最強，湖南常德次之。排名前5位的是湖南衡陽、湖南常德、湖北武漢、湖北荊州、江西南昌。

B組湖北武漢、湖北宜昌、湖北恩施、湖北荊州、江西宜春、江西九江、湖南衡陽、湖南常德之間存在正相關，對該地區參試品種排序具有相似性，湖北荊州、湖南衡陽、江西九江與湖南常德存在顯著負相關，對該地區參試品種排序具有相反作用。湖南衡陽區分能力最強，排名前五位的是湖南衡陽、湖南常德、江西九江、江西南昌、湖南長沙。

C組湖北恩施、湖南長沙、湖南岳陽、湖南常德、湖南衡陽、江西宜春之間存在正相關，對品種排序具有相似性，江西九江與湖北武漢、湖北襄陽存在顯著負相關，對品種的排序具有相反的作用。湖南衡陽對品種的區分能力最強，湖北襄陽、湖北武漢、湖南常德、湖北恩施依次降低。

D組湖北武漢、湖北黃岡、湖南長沙、湖南衡陽、湖北荊門、湖北襄陽、湖南慈利之間存在正相關，對該地區參試品種排序具有相似性，湖南岳陽、湖南常德、江西九江、江西宜春與湖北武漢之間存在顯著負相關，對該地區參試品種排序具有相反作用。湖南常德分能力最強，湖北武漢、湖南衡陽、江西宜春、湖北襄陽依次降低。

綜合4組分析結果，湖南衡陽和湖南常德對品種的區分能力最強，湖北武漢、湖北襄陽和江西南昌區分能力較好，但研究發現，在不同組別之間，結果有不一致的地方，如何運用正確是值得思考的問題。

3 ?小結與討論

油菜品種在推向市場前要經過多年多點的區域試驗，其品種表現直接影響該品種的市場價值和推廣前景，然而年度間、試點間存在差異。如何升級品種試驗技術和評價標準、改進統計方法，是值得品種管理部門、區試工作者、育種者思考的問題。Genstat軟件不僅能直觀地表現數據所蘊含的信息[8]，更能很好地評價不同品種的適應性[18]。