基于R語言GGE雙標圖的河南省弱筋小麥區試品種的 豐產性和穩定性分析

摘 要：利用GGE雙標圖綜合評價2017-2018年2年河南省弱筋小麥區試品種基因型及基因與環境的互作效應。結果表明，2017年中‘森科09-3’和‘信麥1168’均表現出優良的豐產穩定品質，2018年中‘太學766’是具有廣泛適應性的優良品種。試點評估中，2017年的8個試點和2018年的6個試點均被劃分為3個生態亞區。其中，2017年兼具區分力和代表力的試點是信陽，而光山是2018年所有試點中代表性和區分力最強的理想試點，可以用于篩選豐產穩產小麥品種。GGE雙標圖為小麥新品種選育評價、試驗點評價選用等方面提供更直觀高效的評價方法和參考價值。

關鍵詞：小麥品種；GGE雙標圖；適應性；穩定性；試點鑒別力

中圖分類號：S512.1 文獻標識碼：A" 文章編號：0488-5368（2024）10-0043-05

收稿日期：2023-11-14 修回日期：2024-01-17

第一作者簡介：付堯（1990-），主要從事經濟作物育種及栽培研究。

通信作者：郜俊紅。

Analysis of Yield and Stability of Weak Gluten Wheat Varieties "in Henan Based on R Language GGE Biplot

FU Yao， QIU Dongyun， LIAO Xianjing， GAO Junhong

（Zhengzhou Research Institute of Agricultural Science and Technology， Zhengzhou，Henan 450003， China）

Abstract：This study utilized the GGE biplot to comprehensively evaluate the genotypes of weak gluten wheat cultivars and the genotype-environment interaction effects in Henan Province during the 2017–2018 growing season. The results indicated that 'Senke 09-3' and 'Xinmai 1168' exhibited excellent and stable yield characteristics in mid-2017， while 'Taixue 766' was identified as an excellent variety with broad adaptability in mid-2018. In the pilot evaluations， eight sites in 2017 and six sites in 2018 were categorized into three ecological subzones. The Xinyang site in 2017 demonstrated both distinguishing and representational strengths， while Guangshan emerged as the ideal site in 2018， showing the strongest representational and distinguishing capabilities among all sites. This site can be utilized for screening high-yielding and stable wheat varieties. The GGE biplot provides a more intuitive and efficient evaluation method and offers valuable references for the assessment of new wheat varieties and trial site selection.

Key words： Wheat varieties; GGE biplot; Adaptability; Stability; Site discrimination

小麥（%Triti aestivum %L.）是我國第二大糧食作物，產量和消費量約占全國糧食總量的1/4。近年來，小麥的種植面積、單產和總產呈“三增”趨勢，而總產量的增加主要來源于品種創新帶來的單產的提高，新品種對小麥增產的貢獻率超過45% 。相較于強筋小麥種質資源，弱筋小麥具備麥播面積大、商品率高、穗發芽輕等種質優勢，但在育種方面仍面臨起步晚，品質不穩定，達標率低等難題，因此選育優質弱筋小麥新品種對我國小麥種業發展的多樣性和穩定性具有深遠意義[1～3]。

由于高產穩產是農作物的重要育種目標之一，但產量性狀又極易受到基因（G）、環境（E）和基因-環境（GE）多重影響，造成不同種植環境、不同年際間農作物產量存在一定差異。GGE雙標圖是一種綜合分析基因與基因-環境互作的方法，利用圖解的形式表現和分析兩向數據，對參試品種的高產穩定性、區域適應性和試驗環境（試驗點）鑒別力進行探討分析。目前，雙標圖逐漸成為分析農作物多點試驗的必備工具，廣泛應用于新品種選育和農作物產量研究中。本研究以2017年-2018年河南省南部及弱筋B組區域試驗產量數據為例構建GGE雙標圖，從豐產性、穩定性和適應性3個方面對參試品種進行廣適性研究，為新品種推廣及GGE雙標圖在作物新品種選育評價、試驗點評價選用等方面提供應用參考價值[4～8]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗數據來源于2017-2018年度河南省南部及弱筋B組小麥良種區試產量的統計結果。2017年參試品種12個，2018年參試品種10個，兩年對照品種均為‘偃展4110’（表1）。

1.2 試驗地點與方法

2017年試驗分別在鄧州（E1）、潢川（E2）、淮濱（E3）、息縣（E4）、光山（E5）、羅山（E6）、信陽（E7）和唐河（E8）共8個試驗點進行。2018年匯總試驗點數據時，因試驗地地力不均或產量數據偏離較大等原因，故在原有8個試驗點基礎上減少了信陽和唐河兩處試驗點數據。

各試驗點采用隨機區組設計，３次重復，小區面積為12～15 m2，試驗點設置于當地試驗田內。試驗產量數據采用RCT2000區試分析計算程序分析和計算。播種前做好整地與施底肥工作，播種期適時播種，播量適宜，生育期確保不澆水、不追肥。各試驗點結合當地生產具體情況進行病蟲害防治等合理的田間管理。

1.3 數據處理與分析

利用R語言的GGEBiplotGUI功能包對2017年—2018年河南省南部及弱筋B組區域試驗的品種與試驗點進行綜合分析和評價[9～30]。

2 結果與分析

2.1 產量表現分析

2017年12個參試品種中有6個品種較對照‘偃展4110’有產量增產，分別是‘信麥1168’、‘森科09-3’、‘信麥79’、‘鄭麥103’、‘百農207’和‘天民13E009’，最大增產量達到0.38 t/hm2。其余5個品種產量均低于對照品種，最大減產量達到0.13 t/hm2。2018年所有參試品種產量均高于對照品種，增產量在0.59～0.20 t/hm2范圍內。其中排名前三的品種分別是‘太學766’、‘鄭麥103’和‘先麥23’?！嶜?03’、‘鄭農4108’、‘信麥79’和‘綿麥112’是連續兩年參試品種，其在2017年的平均產量排名為4、8、3、9，其在2018年的平均產量排名為2、6、7、8。續試品種中連續兩年平均產量均超過對照品種的是‘鄭麥103’和‘信麥79’（表2）。

2017年8個試點中平均產量最高的試點是鄧州（E1），第二、三位分別是唐河（E8）和羅山（E6），平均產量最低的試點是淮濱（E3），鄧州（E1）是淮濱（E3）平均產量的2倍多，平均產量差值達到3 t/hm2。8個試點變異系數（CV）介于4.04%～9.30%，整體變異度較小。2018年的6個試驗點中平均產量最高的仍是鄧州（E1），為8.00 t/hm2，最低的息縣（E4）平均產量為5.17 t/hm2，兩者相差2.83 t/hm2，6個試點變異系數介于3.04%～7.68%，變異幅度較小。綜合兩年試點平均產量排名，鄧州（E1）、羅山（E6）和潢川（E2）均連續兩年排在所有試點的前列（見表3）。

2.2 豐產性和穩定性分析

2017年河南省南部及弱筋B組小麥參試品種豐產性表現排序為：V11gt;V10gt;V8gt;V9gt;V2gt;V7gt;V3gt;V12gt;V5gt;V6gt;V1gt;V4。豐產性排名前三的V11、V10和V8在穩定性表現排名中分別位于第1、第5和第12位。穩定性分列第2和第3位的V12和V1，在豐產性中均表現欠佳。故2017年參試品種中，在豐產性與穩產性表現排名中均獲第1位的V11是最優小麥品種。

2018年各小麥參試品種的豐產性表現依次為：G8gt;G3gt;G1gt;G2gt;G6gt;G4gt;G9gt;G7gt;G5gt;G10，由于GGE雙標圖采用加權平均產量值，故豐產性表現中G8反超平均產量值第1位的G3，成為參試品種中豐產性最優的品種。穩產性方面，G3、G8、G10表現最好，G6和G9表現最差。結合豐產性表現，G3和G8均是豐產性與穩產性俱佳的品種。

綜合兩年4個連試品種，‘鄭麥103’在豐產性方面連續兩年排在前3名，2018年穩產性位于第2位，2017年穩產性表現排名最差。其余3個連試品種均在每年豐產性與穩產性排名中表現欠佳（圖1）。

2.3 區域適應性分析

2017年8個試驗點被劃分為3個扇區，E1和E8為1個扇區，V8是此區域產量最優品種；E3和E4為1個扇區，V11是其最優品種；其余4個試驗點為1個扇區，扇區內產量最高的品種是V10。V1、V3、V4、V5、V6、V7、V9、V12所在的扇區均未有試點落入，說明這8個組合在所有試點產量表現中都不是最好。

2018年6個試驗點被劃分為3個扇區，E2和E6是一個扇區，G6是該扇區最優品種；E1、E3和E5是一個扇區，G8在區域內表現最優；E4單獨為一個扇區，G9占據產量表現首位。其余品種所在扇區未有試點落入，代表其在所有試點產量排名中均不是最優的（圖2）。

2.4 小麥理想品種綜合分析

根據理想品種排序圖可知，2017年V11最靠近圓心，接近理想品種，V10次之，其余10個品種均距離圓心較遠，在豐產性和穩定性綜合比較時表現欠佳。2018年G3險勝G8最靠近圓心，G1、G2和G4緊隨其后，G5和G10表現最差（圖3）。

2.5 試點區分力與代表性分析

由圖4可知，2017年區分力最大的試點是E8（唐河），代表性最強的試點是E4（息縣），E1和E8、E2和E5相似性較高，E8與E6相似性最低。2018年區分力最大的試點和最具代表性的試點均是E5（光山），E2和E4的相似性最低。

3 結論與討論

本研究利用R語言GGE雙標圖法對河南省弱筋小麥區試品種的豐產性和穩定性進行分析。結果表明，GGE雙標圖可采用更為直觀的圖像形式對小麥品種豐產性和穩產性方面、比較不同小麥品種生態區域適應性方面及試點環境區分力和代表性方面進行綜合評價。GGE雙標圖為小麥品種的優選推廣和提高育種效率提供更準確的分析方法。

對河南省弱筋小麥區試品種的豐產性和穩定性分析研究表明，2017年中，‘森科09-3’是豐產性和穩產性俱佳的品種，最接近理想品種，‘信麥1168’次之。上述2個品種均在2017的小麥區域試驗中表現出了優良的豐產穩定品質。2018年中，‘太學766’和‘鄭麥103’均在豐產性和穩產性方面表現突出，其中‘太學766’在所有參試品種中最接近理想品種。2017-2018年兩年理想品種均為非續試品種，故可在今后推廣試驗中進一步對本次篩選出的理想品種進行分析，以確保其豐產穩產優質品性的穩定表現。

對本次小麥品種的區域適應性分析研究表明，2017年8個試點被劃分為3個區域，2018年6個試點被劃分為3個區域，同一區域的試點擁有相似的生態環境。理想試點研究方面，2017年區分力最強的是唐河，但由于其代表力較差，而代表力最優的息縣也存在區分力較弱的情況。綜合評估下，兼具區分力和代表力的是信陽試點。2018年6個試點中，光山的代表性和區分力均為最強，是最為理想的試點環境，能夠更高效的對高產穩產品種進行篩選。2017-2018年，相同試點的最高平均產量差距達到2.26 t/hm2，同一試點在不同年份間表現出的不穩定可能受到本年份天氣變化、田間管理效果等因素的影響。

連續兩年參試品種不完全相同，進行豐產穩定性比較排名，一方面可在一定程度上評價續試品種不同年份間的穩定性表現，另一方面可在非續試品種中初步篩選發現當年豐產穩定性較優的品種，組成小麥新品種后續推廣篩選的品種資源庫。研究結果表明，GGE雙標圖能夠更直觀高效地區分品種的豐產穩定性，明確參試品種的生態適應區，鑒別不同試點的區分代表力，對小麥新品種推廣及種植提供理論依據。

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