基于甘薯區試產量數據的AMMI 模型分析

王 仙, 羅正乾, 徐琳黎, 周志林, 唐 君, 高海峰, 劉恩良, 金 平

(1.新疆農業科學院糧食作物研究所, 烏魯木齊 830091; 2.新疆農業科學院綜合試驗場, 烏魯木齊 830013 3.江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所, 江蘇徐州 221245; 4.新疆農業科學院植物保護研究所, 烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】作物品種區域試驗是農作物新品種選育重要的環節，對區域試驗結果進行全面有效分析，綜合評價品種的穩產性、豐產性和區域適應性，關系到參試品種能否通過審定并推廣[1]。目前主要應用主效可加互作可乘模型(AMMI)和GGE雙標圖描述和評價不同品種的產量差異和試驗點辨別力[2-3]。甘薯[Ipomoeabatatas(L.)Lam.]是旋花科1年生或多年生草本塊根植物，是我國重要的糧食、飼料、工業原料作物[4]。中國2018年甘薯種植面積237.93×104hm2，總產量和種植面積分別占世界57%和29%[5]。甘薯適應能力較強，但不同環境、氣候、土壤條件下，甘薯性狀也存在差異[6-8]。新疆是我國北方優質甘薯生產區，篩選適合新疆種植的甘薯新品種，對新疆甘薯產業的發展具有重要意義。【前人研究進展】Kivuva等[9]研究發現，在基因型和環境效應下甘薯產量性狀差異顯著。后猛等[10]研究發現，不同生態點甘薯產量性狀變幅較大。Abdullah等[11]評估了4個甘薯品種在9個生態點的穩產性和適應性，發現環境和基因型與環境互作效應大于單獨的基因型效應。盧會翔等[12]研究發現白肉甘薯產量性狀年份效應大于基因型效應，紫肉甘薯產量性狀主要受環境影響。肖富良等[13]表明鮮薯產量基因型變異大于環境效應。賈趙東等[14]利用AMMI模型分析了2005～2006年江蘇省6個試驗點10個甘薯品種產量性狀的穩定性和適應性。陸國權[15]運用AMMI模型對21個甘薯品種在5個生態點的優質性和穩定性進行了分析，為優質育種和專用品種產地化生產提供了理論依據。【本研究切入點】近年來，AMMI模型已在小麥、玉米、水稻、棉花等作物品種區域實驗分析應用，但AMMI模型用于新疆甘薯產量的穩定性和適應性分析較少。需運用AMMI模型分析甘薯區域品種的穩定性、豐產性?！緮M解決的關鍵問題】新疆甘薯的種植區生態環境變異較大，以新疆甘薯區試品種(系)為材料，采用AMMI模型對其產量資料進行分析，分析各個參試品種的穩定性、豐產性，為甘薯的育種與推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

參試品種(系)5個，分別為Z15-1、H6-1、印尼紫薯、煙薯25號和徐薯18號，均由江蘇徐淮地區徐州農業科學院供種。試驗于2018～2019年進行，分別設置了新疆農科院綜合試驗場(安寧渠)、烏蘇、伊寧3個試驗點。隨機區組排列，小區面積18.75 m2，密度為3 555株/667m2，3次重復，田間管理同當地栽培管理措施一致。

1.2 方 法

AMMI模型是將方差分析與主成分分析相結合，充分利用試驗所獲得的信息，最大程度地反映基因型與環境互作變異，分析不同試驗點基因型與環境互作特征，對品種進行穩定性和適應性分析[16-18]。

式中Yger：在環境e中基因型g的產量，u：總體平均值，αg：第g個環境型的主效應；βe：第e個基因型的主效應；λn：第n個主成分分析特征值，δgn：第n個主成分的品種得分，γen：品種環境互作第n個主成分的環境成分得分，n：主成分因子軸的總個數，θger：誤差。

1.3 數據處理

利用 Microsoft Excel 2013 進行數據處理，DPS7.05 軟件進行AMMI模型分析。

2 結果與分析

2.1 產量AMMI模型

研究表明，基因型、環境、基因型×環境互作的差異性都達到極顯著水平，AMMI分析理論產量的基因型、環境、基因型×環境互作都很重要。3種效應的平方和分別占總平方和的55.44%、4.60%和39.96%，甘薯產量總變異起作用的因素依次為基因型>基因型×環境互作>環境。產量的PCA1已經解釋了91.57%的交互作用平方和，PCA1代表的互作部分，能對產量穩定性作出判斷。表1

表1 產量的基因型和環境互作效應Table 1 Analysis of genotypic and environmental interactions of yield

2.2 產量穩定性的雙標

研究表明，H6-1(G2)的產量最低，煙薯25號(G4)的產量最高；伊寧市試驗點(E3)參試品種產量最低，烏蘇試驗點(E2)參試品種產量最高。

在水平方向上，品種的分布較地點分散，直觀地反映了參試甘薯品種產量的基因型變異大于環境變異。H6-1(G2)、印尼紫薯(G3)在烏蘇試驗點(E2)有正向交互作用，在安寧渠試驗點(E1)和伊寧市試驗點(E3)有負向交互作用；而對照徐薯18號(G5)、Z15-1(G1)和煙薯25號(G4)的情況正好相反。越靠近水平線的品種越穩定，即5個參試品種中，徐薯18號(G5)、H6-1(G2)和對照徐薯18號(G5)最穩定，印尼紫薯(G3)最不穩定；在3個試驗點中，烏蘇試驗點(E2)的交互作用影響最大，伊寧市試驗點(E3)的交互作用影響最小。圖1

圖1 AMMI1 雙標圖Fig.1 The biplot of AMMI1

G3離原點最遠，其穩定性最差；G1、G2、G4、G5與原點距離相差不大，其穩定性也相差不多。品種G4在試驗點E1、品種G2在試驗點E2和E3與原點的連線上具有最大的投影距離，煙薯25號在安寧渠試驗點、H6-1在烏蘇和伊寧試驗點具有較強的適應性，適合當地的氣候環境，可得到較高的產量。圖2

圖2 AMMI2 雙標圖Fig.2 The biplot of AMMI2

2.3 穩定性參數

研究表明，參試品種穩定性參數越小，其穩定性越好。H6-1(G2)的穩定性參數最小，為10.26，印尼紫薯(G3)的穩定性參數最大，為20.91，各品種(系)產量的穩定性大小為H6-1(G2)> Z15-1(G1)> 徐薯18號(G5)> 煙薯25號(G4)>印尼紫薯(G3)。安寧渠、烏蘇、伊寧3個試驗點鑒別力參數分別為20.72、21.45和0.73，各試驗點鑒別力大小為烏蘇試驗點(E2)>安寧渠試驗點(E1)>伊寧試驗點(E3)，烏蘇試驗點(E2)對品種具有較高的選擇性，品種與地點的交互作用較大；而伊寧試驗點(E3)對品種具有較低的鑒別力，對各品種的適應性較廣泛。表2,表3

表 2 品種穩定性參數Table 2 Stability parameter of cultivar

表 3 試驗點鑒別力參數Table 3 Discernment parameter of test site

3 討 論

通過各品種做試驗點與原點連線的垂線，垂直投影距離越長，反映品種在試驗點的交互作用越大，反之越小[19]。作物產量受基因型和環境因素的共同影響，對作物基因型、環境及基因型與環境互作效應的研究對品種的合理利用和適宜推廣地區的選擇有重要的意義[20]。AMMI模型是分析品種穩定性非常有效的工具，結合雙標圖，可直觀了解各參試品種的穩產性、豐產性及品種適應地區[21-22]。

在試驗中，利用AMMI模型對新疆維吾爾自治區2018～2019年甘薯區域試驗數據進行分析，篩選出豐產性與穩定性優良的品種，以及鑒別力與代表性高的試驗點。試驗表明，5個參試品種(系)穩定性大小依次為H6-1>Z15-1>徐薯18號>煙薯25號>印尼紫薯。綜合分析參試甘薯品種(系)的產量性狀，Z15-1和徐薯18號屬于較高產穩產品種，可作為示范推廣品種；H6-1屬于低產穩產品種；煙薯25號屬于高產不穩產品種；印尼紫薯屬于中產不穩產品種。

各試驗點的鑒別力順序為烏蘇試驗點>安寧渠試驗點>伊寧試驗點，其中烏蘇試驗點對品種的選擇性最高，具有較強的代表性，伊寧試驗點對品種的鑒別力低，試驗點鑒別力的差異最大可能性由環境因素影響，包括氣候因子、土壤條件等。

4 結 論

參試品種產量的基因型、環境和基因型×環境互作效應差異均達到極顯著水平(P<0.001)，其中基因型×環境互作的影響較大。Z15-1和徐薯18號為較高產穩產品種，可在新疆甘薯產區推廣種植；煙薯25號屬于高產不穩產品種，可在局部地區示范推廣。烏蘇試驗點代表性較好且鑒別力較強，伊寧試驗點鑒別力較差。