北方蠶業科研協作區第五批桑品種AMMI模型穩定性分析

陳傳杰，孫景詩，肖連明，郭光，顧寅鈺

(山東省蠶業研究所，山東 煙臺 264000)

桑產業是我國傳統特色優勢農業的重要組成部分，在經濟欠發達地區是農村經濟發展的重要增長點之一[1-2]。桑樹是桑產業的物質基礎，產業效益的繼續提升，必須要有優質高產抗逆性強的良桑品種作支撐。進行桑品種區域試驗，分析評價良桑品種的穩定性，是桑品種選育研究的延伸與完善，對開展品種推廣應用具有重要意義[3-7]。

在生產中，作物產量主要取決于基因、環境及基因與環境的互作效應，而產量的穩定性主要受基因與環境的互作效應影響[8]。桑品種區域試驗穩定性一般采用線性回歸方差分析，僅能解釋部分基因與環境的互作效應，具有一定的局限性。AMMI模型(主效可加互作可乘模型)可將方差分析和主成分分析有機地結合起來，被廣泛應用于小麥[9]、水稻[10]、玉米[11]、花生[12]、大豆[13]、油菜[14]等作物產量穩定性分析上，但在桑樹區域試驗中應用較少。因此，本文以北方蠶業協作區第五批桑品種區域試驗結果為資料，采用AMMI模型分析桑樹新品種的穩定性和適應性，以期為桑樹新品種的評價應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

北方蠶業科研協作區第五批桑品種區域試驗參鑒品種有山東的昌盛，陜西的9330、0206，安徽的皖桑1號、皖桑2號，山西的晉選8號、晉選9號，對照品種為湖桑32號，共計8個桑品種。

1.2 試驗設計

區域試驗在山東煙臺、陜西周至、山西夏縣三地進行，各試點統一采用完全隨機區組設計，重復3次，共9個小區，每小區24 m2，行距180 cm，栽植密度為1.5萬株·hm-2。各項目調查按照《北方蠶區桑樹品種共同鑒定工作細則》進行[15]。

1.3 數據來源及分析方法

數據資料引自北方蠶業科研協作區各試點桑品種鑒定年終總結、試驗報告、論文等[16-17]。采用DPS數據處理系統進行品種區域試驗AMMI模型分析，其方程式為[18]:

式中:yijk是第i個品種在環境j的第k次重復的產量。μ為產量總體平均值，αi為基因型平均偏差，βj為環境平均偏差，λs為第s個交互效應主成分(IPCA)軸的奇異值，γis為第s軸的基因型特征向量值，δis為第s軸的環境特征向量值，n為主成分因子軸的總個數，θij為殘差，εijk為試驗誤差項。

2 結果與分析

2.1 區域試驗鑒定桑品種產葉量

在第五批參加鑒定桑品種中，選擇資料比較齊全的8個品種(包括對照)的全年產葉量為AMMI分析數據。表1顯示，平均產葉量由高到低依次為昌盛>0206>晉選8號>晉選9號>9330>皖桑1號>皖桑2號>湖桑32號，參鑒品種的產葉量均高于對照。其中最高的昌盛可提高48.56%，極顯著高于產葉量排第2位的0206；最低的皖桑1號也可增產10.65%，極顯著高于對照。

表1 北方蠶業協作區第五批區域鑒定試驗桑品種產葉量

2.2 產葉量的AMMI分析

用DPS軟件對試驗資料進行AMMI模型分析，結果表明，基因型(品種平方和)占處理平方和的78.7%，環境(各試驗點平方和)占處理平方和的3.8%，基因型×環境交互作用占處理平方和的17.5%。數據分析顯示，基因型、環境、基因型×環境交互效應對產量的影響均達到極顯著(F=5.478**)，其中，基因型是環境的20.5倍，是交互作用的4.5倍，說明基因型的變異為變異的主要部分，交互作用的變異大于環境的變異。交互主成分(IPCA)達極顯著(F=94.247**)，不顯著的變異合并為殘差，殘差僅為交互作用的0.8%。IPCA平方和占交互作用的99.2%，說明AMMI模型的IPCA可以透徹地解釋各品種產量的穩定性和品種的適應性。

2.3 穩定性參數分析

Gauch等[21]指出，在所有顯著的IPCA上有較小值的基因型(或環境)即為穩定的基因型(或環境)。因此，IPCA分值的絕對值作為品種性狀穩定性的判定參數標準，參數值越小，穩定性越好。在表2中，由IPCA值可知，在所用參鑒品種中，穩定性最好的是皖桑1號，其次是晉選8號。特征向量絕對值均不超過1，說明本次參鑒桑品種產葉量穩定性及適應性較好。

表2 桑品種的主要穩定性參數

2.4 雙標圖分析

AMMI模型雙標圖(圖1)是以平均產葉量為X軸，IPCA值為Y軸所做的圖形，可以更直觀的顯示出品種的穩定性和豐產性能。垂直方向(Y軸)上，越靠近原點的品種產葉量越穩定。從圖1可以看出，皖桑1號穩定性最好，其次為晉選8號，其余6個桑品種與對照相仿；水平方向上，離原點越遠，表明品種的豐產性越好，從圖1中可以看出，昌盛豐產性能表現最突出，遠高于其他所有品種，更是對照品種產量的1.5倍，而其他參鑒品種的豐產性能相近，也均顯著高于對照。另外，皖桑1號、皖桑2號、晉選8號、晉選9號的穩定性和豐產性能均優于對照。

圖1 葉產量與交互效應主成分(IPCA)雙標圖

3 小結與討論

北方蠶業科研協作區由陜、魯、晉、豫、冀等8省9個單位于1989年組成，主要進行蠶桑新品種鑒定工作。協作區試驗點分布廣、涉及省份多，可真實、充分地反映各桑品種的特征特性、適應性和穩定性。參鑒各單位技術力量強，鑒定工作標準統一，配置試驗條件完善，提供數據科學、準確、詳實。協作區桑樹育種組30年來先后進行了6批共計48個桑樹新品種鑒定工作，對桑樹育種領域科研進步做出了突出貢獻。在北方蠶業科研協作區第五批桑品種鑒定中，山東所、陜西所、山西所調查數據較完整。本文采用了山西試驗點韓淑鴻等、陜西試驗點陳旗等、山東陳傳杰等撰寫的試驗總結、報告中的相關資料用于統計分析。

區域試驗是評價農作物品種農藝、產量及品質性狀的重要手段，為農作物品種審定或登記提供重要依據，同時也為作物育種及品種示范推廣提供重要參考。本文用AMMI模型分析協作區第五批參鑒桑品種的產量數據表明，基因型的占比最大，其次是基因與環境交互效應，環境效應的占比最小。在豐產性能方面，所有參鑒品種的豐產性能均優于對照，其中昌盛的產量表現突出，比對照提高48.6%，比第2位的0206提高23.0%，充分說明了昌盛的豐產性，是本批次高產桑樹新品種。在穩定性方面，皖桑1號表現最好。本研究說明，在我國北方蠶區，桑樹品種選擇應主要考慮品種，如某品種在較廣泛的環境變化下仍可獲得較高產量，仍可在適當地區推廣應用，只有選用適合當地種植的桑樹品種，才能實現穩產豐產。