基于GGE雙標圖分析菜用甘薯登記品種的豐產穩產及適應性

戴習彬， 周志林， 李榮德， 邱永祥， 楊新筍， 肖世卓， 孫書軍， 王 遠， 曹清河

(1.江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇徐州 221131； 2.全國農業技術推廣服務中心，北京 100125；3.福建省農業科學院作物研究所，福建福州 350013； 4.湖北省農業科學院糧食作物研究所，湖北武漢 430072)

2017年5月，我國開始實施非主要農作物品種登記制度，秉承“放管服”改革精神，品種入市不再設置門檻，多類型多用途的特色品種得以登記入市推廣，不斷滿足市場和人們生活消費需求。其中，在甘薯上，除了登記淀粉加工、鮮食的薯塊類品種外，還登記了一批葉菜類的甘薯菜用品種。

菜用甘薯指地上分枝多、莖葉生長快、莖端茸毛少、無苦澀味、口感嫩滑、營養成分豐富的甘薯新類型，其莖葉可作葉菜食用。菜用甘薯除了富含常見的蛋白質、膳食纖維、維生素、礦質元素外，其莖葉中還含有功能性成分多酚類物質，具有豐富的營養價值、保健功能。近年來甘薯莖葉提取物在抗氧化、抑制癌細胞增值、降血糖、提高免疫力等方面的研究報道也越來越多。菜用甘薯生長喜高溫高濕，再生能力強，對臺風、暴雨的抗性強于其他葉菜類，可作為理想的“伏缺菜”，補充夏季葉菜品種的不足。

品種區域(生產)試驗是新品種大面積推廣和科學布局的重要依據，主要評價新品種在不同區域的豐產性、穩定性和適應性。3個指標中的豐產性最容易評價，而由于品種基因型與環境之間的互作，使得品種穩定性和適應性相對較難評價?；蛐椭餍捌渑c環境互作(genotype main effect plus genotype-environment interaction，GGE)雙標圖分析法是一種以雙標圖數學原理為基礎的區試數據分析方法，該方法綜合考慮基因型效應(genotype，G)及基因與環境的互作效應(genotype-environment，GE)，不僅可以直觀地反映出品種的豐產性、穩產性和適應性，還能夠分析試點對品種的鑒別力。GGE雙標圖分析法已廣泛應用于玉米、小麥、大麥、水稻等農作物品種區域試驗及種質材料的高產性和穩產性評價中。目前尚沒有基于GGE雙標圖法分析菜用甘薯的報道。本研究采用GGE雙標圖法對4個推廣面積較大的菜用甘薯登記品種在不同地區進行生產試驗，探究各品種食味品質、豐產性、適應性、穩定性表現及試點鑒別力，旨在篩選適合各區域大面積推廣應用的菜用甘薯品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用4個菜用甘薯品種分別為福菜薯18(g1)、薯綠1號(g2)、鄂薯10號(g3)、福薯7-6(g4)，種苗由福建省農業科學院作物研究所、江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所、湖北省農業科學院糧食作物研究所提供，詳見表1。

表1 參試品種信息

1.2 試驗設計

2018年分別在南方薯區福建福州(e1)、長江薯區湖北武漢(e2)、北方薯區江蘇徐州(e3)3個薯區國家菜用甘薯區試鑒定平臺試驗基地種植，試驗地地勢平坦，肥力均勻，有灌排條件，不遮陰，畦作，株、行距分別為30、20 cm，栽插密度11 000株/667 m，小區面積不少于50 m，3個重復，隨機區組排列。

水肥管理按當地大田生產的中等偏上水平進行，播種前施(N、PO、KO質量比為16 ∶6 ∶20)三元復合肥50 kg/667 m，栽插后15～20 d，追施高氮復合肥15～20 kg/667 m，以后每次采摘后追肥1次。各試驗點根據當地氣候條件安排栽插及采收測產時間。

1.3 測定項目與方法

參照國家菜用甘薯聯合鑒定平臺試驗方案對農藝性狀及品質進行鑒定。農藝性狀：調查品種株型、莖端茸毛、葉形、分枝數、頂葉色、莖色、薯形、薯皮色、薯肉色等。品質鑒定：田間采摘莖尖測產后，帶到室內進行食味綜合評價。洗凈淋干后，放入沸水中漂燙30 s左右，迅速撈出，品嘗打分并對燙后顏色、香味、苦澀味、甜味、脆嫩度等進行評價。食味綜合評分按百分制打分，以福薯7-6食味綜合分設固定分70分，在此基礎上，按每檔5分浮動對參試品種打分。

1.4 數據分析

數據處理采用Excel 2016，采用DPS v7.05和GGE biplot 8.0軟件分別進行方差分析和雙標圖分析。

2 結果與分析

2.1 各試點生育期分析

根據氣候條件的不同，各地栽插時間有所差異。如表2所示，福州、徐州、武漢點分別在6月24日、6月7日、7月13日安排栽插，栽插后平均40 d后進行第1次采摘(27～53 d)，福州點首次采摘距栽插期時間最長，主要受臺風影響。隨后福州點平均10 d采摘1次，共采收5次；徐州點平均10.2 d采收1次，共采收6次；武漢點平均11.7 d采收1次，共采收6次。從栽插到最后1次采收，3個地區生育期分別為98、91、98 d，平均95.7 d。

表2 各試驗點甘薯品種生育期

2.2 農藝性狀調查

分別對3個地區種植品種特征特性進行調查(表3)，除了部分品種在薯形、薯皮色和薯肉色有所差異外，其他性狀受環境影響不大。株型半直立，莖端無茸毛，心形葉，分枝中等，葉色、莖色均為綠色，鄂薯10號紡錘形，福菜薯18長紡錘形，薯綠1號及福薯7-6紡錘形或長紡錘形。

表3 甘薯品種特征特性

2.3 食味品質分析

表4食味品質分析顯示，多數試點燙后顏色為綠色，無香味、無甜味、較脆，部分試點薯綠1號和鄂薯10號燙后顏色翠綠色、有香味，部分試點薯綠1號和福薯7-6有苦澀味。福薯7-6食味品質綜合評分按70.00分計，居第4位；福菜薯18食味綜合評分74.00，得分最高；薯綠1號食味綜合評分為72.92，位居第2；鄂薯10號食味綜合評分為72.08，居第3位。

表4 甘薯品質性狀分析

2.4 莖尖產量差異顯著性分析

2.4.1 各試點產量表現 如圖1、表5所示，福州點共計測產5次，福菜薯18、薯綠1號、鄂薯10號、福薯7-6平均每次測產產量分別為430.3、409.3、399.5、389.2 kg/667 m，總產量分別為2 151.48、2 046.43、1 997.39、1 945.75 kg/667 m，除福菜薯18與福薯7-6產量差異達到顯著外，其他品種間未達到顯著水平。

徐州點共計測產6次，福菜薯18、薯綠1號、鄂薯10號、福薯7-6平均每次測產產量分別為364.4、387.9、357.4、401.4 kg/667 m，總產量分別為 2 186.51、2 327.32、2 144.11、24 08.12 kg/667 m，差異均未達到顯著水平。

武漢點共計測產7次，福菜薯18、薯綠1號、鄂薯10號、福薯7-6平均每次測產產量分別為610.51、775.45、674.16、487.60 kg/667 m，總產量分別為4 273.58、5 428.24、4 719.20、 3 413.21 kg/667 m，所有品種產量差異均達到極顯著水平。

2.4.2 不同地區數次采收產量動態變化 如圖1所示，3個試點隨著采收次數的增加，每次采收產量都有一個先上升再緩慢下降的過程，其中第2次采收產量在福州和徐州點達到最高，后緩慢下降，武漢點在第3次采收有明顯的降低，第4次采收達到最高，后緩慢降低。

2.4.3 品種莖尖產量差異顯著性分析 由4個品種在3個展示點莖尖產量差異顯著性分析(表5)和方差分析(表6)可知，品種、環境以及品種與環境之間的互作均達到顯著或極顯著水平，所占的變異平方和分別為3.89%、87.77%和7.89%。福薯7-6平均莖尖產量2 589.07 kg/667 m，位居第4；福菜薯18平均產量2 870.52 kg/667 m，比福薯7-6增產10.87%，極顯著高于福薯7-6，位居第3；薯綠1號平均莖尖產量3 267.33 kg/667 m，產量最高，比福薯 7-6增產26.20%，與其他3個品種差異達到極顯著水平；鄂薯10號平均莖尖產量2 953.57 kg/667 m，比福薯7-6增產14.08%，極顯著高于福薯7-6，居第2位。

表5 甘薯品種莖尖產量

表6 方差分析

2.5 品種與試點間的相關性

如圖2所示，g1與e1的夾角小于90°，與環境有正向相互作用，而與另2個試點夾角大于90°，不利于在該地點種植；g2與所有試點的夾角都小于90°，說明基因型與環境間有正向相互作用，適合在3個地點種植；g3與e1和e2試點間夾角小于90°，與e3夾角大于90°，說明g3不適合在e3點種植；g4只適合在e3點種植。

2.6 品種與環境的最佳適應區域

如圖3所示，雙標圖顯示，各品種相連接形成多邊形，過圓點作各連接線垂線，這些垂線將多邊形分為4個區，落在每個區域中試點分成不同組，各組中頂角位置品種即為該區域產量最高的品種。左上角為第1區，順時針依次為第2、3、4區。e3處在第1區中，最優品種為g4；e2處在的第2區，最優品種為g2；第3區沒有落下任何試點和品種；e1所在的第4區有2個品種，最優為g1。

2.7 品種的豐產性與穩定性

在雙標圖中，橫軸代表品種平均產量，剪頭方向為正，越靠右，豐產性越好；縱軸代表了品種的穩定性，與橫坐標垂線越短，穩定性越好。如圖4所示，品種豐產性g2>g3>g1>g4，其中g2、g3位于箭頭方向圓心右側，說明其平均產量大于4個品種的平均值。穩定性方面g3>g2>g4>g1，g3穩定性最高，g1穩定性最差。

2.8 試點的代表性與鑒別力

試點向量與平均環境向量的角度是其對目標環境的代表性的度量，角度越小，代表性越強；試點向量的長度代表對品種的鑒別力，長度越長，鑒別力越強。圖5可以看出，e2代表性和鑒別力最強，e1鑒別力最低，e3代表性最低。

3 結論與討論

作物豐產性、穩定性和適應性一般受基因型和基因型與環境互作效應的影響，前人已經提出許多分析方法，目前最常用的為AMMI模型分析和GGE雙標圖分析。AMMI模型分析缺點是不能同時分析品種的豐產性和穩定性，GGE雙標圖可以對品種的豐產性和穩產性進行同步評價。

本研究結果顯示，莖尖產量受基因型及環境影響較大，同一地區不同品種間產量差異達到顯著或極顯著水平；同一品種在不同地區差異也較大，其中武漢點平均產量最高，徐州與福州地區較為接近。4個參試品種中薯綠1號平均產量最高，鄂菜薯10號次之；食味品質方面福菜薯18最好，薯綠1號次之。數次采摘莖尖產量動態變化結果與邱永祥等的研究結果有一定相似系，都是在第2次產量有一個大幅躍升，主要是莖尖分枝數達到一定數量，對產量有顯著促進作用。但沒有發現第6次采摘有大幅提升，主要是本研究最多采摘7次，而邱永祥等采摘9次，同時與相鄰采摘間隔時間也有一定關系。

采用GGE雙標圖對4個菜用甘薯登記品種豐產性、穩定性和適應性及試點鑒別力進行綜合分析表明，薯綠1號豐產性最好，鄂薯10號次之，福薯 7-6 最差。穩產性方面鄂薯10號最好，薯綠1號次之，福菜薯18最差。品種與試點相關性及最適種植區方面，薯綠1號最適合在武漢地區種植，鄂薯10號、福菜薯18適合在福建地區種植，福州地區最佳種植品種為福菜薯18，而徐州地區最適種植品種為福薯7-6。武漢試點在代表性及鑒別力方面最好。GGE雙標圖為研究不同環境下菜用甘薯豐產性適應性提供了直觀的分析方法，為品種的推廣利用提供了參考。