張大愛,趙緒明,錢一萍,杜 瑩,張志芬,高金鋒,高小麗,王鵬科,馮佰利,柴 巖,付曉峰

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

用GGE雙標(biāo)圖分析苦蕎品種的產(chǎn)量穩(wěn)定性及試驗(yàn)地點(diǎn)相似性

張大愛1,趙緒明1,錢一萍1,杜 瑩1,張志芬2,高金鋒1,高小麗1,王鵬科1,馮佰利1,柴 巖1,付曉峰2

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

【目的】 更準(zhǔn)確有效地分析苦蕎品種適應(yīng)性，篩選優(yōu)良苦蕎品種和評價試驗(yàn)地點(diǎn)，為苦蕎品種推廣應(yīng)用和區(qū)域試驗(yàn)試點(diǎn)的科學(xué)布局提供參考?！痉椒ā?采用變異分析和GGE雙標(biāo)圖對國家區(qū)域試驗(yàn)中第8輪苦麥區(qū)域試驗(yàn)的生育期、株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量進(jìn)行分析?！窘Y(jié)果】 (1)參試品種(系)在生育期、株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)4個性狀上的平均值表現(xiàn)為北方高于南方，而千粒質(zhì)量和產(chǎn)量的平均值表現(xiàn)為南方高于北方。參試品種(系)間各個性狀的變異小，穩(wěn)定性較好，但類型不豐富。(2)南、北方各有其適宜的高產(chǎn)穩(wěn)定品種。云蕎67、昭苦2號、西苦7-3為適宜于南方的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種；西農(nóng)9940、涼苦-4和威苦02-286為適宜于北方的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種。【結(jié)論】 利用GGE雙標(biāo)圖可以對試驗(yàn)地點(diǎn)分組，但對于試驗(yàn)點(diǎn)的評價和取舍要結(jié)合地理環(huán)境條件進(jìn)行客觀分析。

苦蕎；區(qū)域適應(yīng)性；產(chǎn)量穩(wěn)定性；GGE雙標(biāo)圖

蕎麥具有很高的營養(yǎng)價值和保健作用，在我國東北、華北、西北、西南地區(qū)廣泛種植[1]。蕎麥(Buckwheat)為蓼科(Polygonaceae)蕎麥屬(Fagopyrum)一年生草本植物，是我國的小宗雜糧作物之一。它的栽培種有2個，分別是甜蕎(F.esculentumMoench)和苦蕎[F.tataricum(L.)Gaertn]，其中甜蕎是異花授粉作物，結(jié)實(shí)率一般較低；苦蕎雖然為自花授粉作物，但其無限總狀花序的結(jié)實(shí)特性，往往受地理、氣候、環(huán)境的影響造成成熟不一致，因而導(dǎo)致其產(chǎn)量低而不穩(wěn)，極大影響著蕎麥的生產(chǎn)[2]。作物品種區(qū)域試驗(yàn)主要是為了鑒定品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性，為新品種的審定提供依據(jù)。對于區(qū)域試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，目前主要采用聯(lián)合回歸圖[3]、AMMI(加性主效互作可乘模型)組圖[4-7]和GGE雙標(biāo)圖[8-12]進(jìn)行作物品種產(chǎn)量的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的系統(tǒng)分析。AMMI 模型已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于小麥[13]、蠶豆[14]、甜菜[15]、油菜[16]、玉米[17]、棉花[18]、煙草[19]等作物區(qū)域試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析中。嚴(yán)威凱等[20-21]提出的GGE雙標(biāo)圖也逐漸被應(yīng)用到多年多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)中不同品種的穩(wěn)定性和適應(yīng)性分析。張志芬等[22-23]用GGE雙標(biāo)圖對燕麥的產(chǎn)量穩(wěn)定性和試點(diǎn)代表性進(jìn)行分析，李琴琴等[24]對甜蕎品種穩(wěn)定性和試驗(yàn)地點(diǎn)相似性的分析，證明了GGE雙標(biāo)圖分析的直觀性、有效性。本研究主要采用變異分析和GGE雙標(biāo)圖對國家區(qū)域試驗(yàn)第8輪苦蕎試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以評價南方和北方苦蕎的生長差異，以及品種區(qū)域適應(yīng)性、產(chǎn)量的穩(wěn)定性及試點(diǎn)的相似性，為苦蕎品種推廣應(yīng)用和區(qū)域試驗(yàn)試點(diǎn)的科學(xué)布局提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和地點(diǎn)

第8輪全國苦蕎區(qū)域試驗(yàn)(2006-2008年)已經(jīng)過國家品種鑒定。參試品種(系)共14個：興苦2號、西農(nóng)9940、九江苦蕎、晉苦2號、昭苦2號、迪慶苦蕎、涼苦-3、涼苦-4、西苦7-3、西苦6-14、威苦01-374、威苦02-286、平01-043、云蕎67。

第8輪全國苦蕎區(qū)域試驗(yàn)參試材料(品系)為同一套，分北方組和南方組2個組別。北方組參試地點(diǎn)共15個：山西大同、五寨、太原，內(nèi)蒙古達(dá)拉特、赤峰，陜西榆林、靖邊，寧夏固原、鹽池、西吉、彭陽、同心，甘肅會寧、定西、平?jīng)?。南方組參試地點(diǎn)共10個：四川昭覺、鹽源、西昌，云南昆明、麗江、昭通，貴州威寧、貴陽、興義，江西泰興。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)和考察指標(biāo)

試驗(yàn)均為完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為10 m2。成熟時考察生育期、株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、千粒質(zhì)量和單位面積產(chǎn)量等性狀。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

用GGE-Biplot軟件(基因與基因和環(huán)境雙標(biāo)圖)進(jìn)行雙標(biāo)圖分析[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試苦蕎品種的主要性狀和產(chǎn)量變異

2.1.1 苦蕎品種主要性狀的平均表現(xiàn) 由表1可以看出，14個參試苦蕎品種的生育期、株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)4個性狀，除個別品種(如九江苦蕎、云蕎67)在主莖節(jié)數(shù)上為南方略大于北方外，其他品種均表現(xiàn)為北方高于南方，因而所有品種的平均值為北方高于南方；千粒質(zhì)量上表現(xiàn)為所有品種南方大于北方；產(chǎn)量上西農(nóng)9940、威苦01-374表現(xiàn)為北方大于南方，其余品種均為南方組高于北方組，所有品種的平均值為南方高于北方。

2.1.2 苦蕎品種在南方組和北方組的主要性狀變異 14個苦蕎品種(系)在南方組和北方組的生育期、株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量6個主要性狀的平均變異如表2所示。從表2可以看出，所有性狀在試點(diǎn)間的變異系數(shù)大于品種間的變異系數(shù)，試點(diǎn)間的差異也均達(dá)到了極顯著水平，說明各試點(diǎn)的環(huán)境差異較大，這也有利于鑒定品種在不同環(huán)境條件下的適應(yīng)性。南方組和北方組相比較，各個性狀在品種間的變異表現(xiàn)比較復(fù)雜。生育期和株高在北方和南方表現(xiàn)出變異系數(shù)小且基本相當(dāng)，品種間的差異也達(dá)到了極顯著和顯著水平，說明盡管受不同環(huán)境條件的影響，但這2個性狀在品種間的變化是相對穩(wěn)定的，即受遺傳因素影響較大；主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)和千粒質(zhì)量這3個性狀在北方和南方表現(xiàn)不同，雖然變異系數(shù)小且相差不大，但品種間的差異在北方達(dá)到了極顯著水平，而在南方卻未達(dá)到顯著水平，說明這3個性狀受環(huán)境條件的影響較大，尤其是在北方；在產(chǎn)量性狀上，北方、南方的變異系數(shù)相差很大，南方的變異系數(shù)明顯大于北方，而且品種間的差異在南方達(dá)到了極顯著水平，而在北方差異不顯著，說明產(chǎn)量受環(huán)境條件的影響在南、北方呈現(xiàn)不同的變化，即南方的變異幅度大且品種差異大，而北方變異幅度小且品種差異小，所以品種在北方受環(huán)境條件影響較小，相對比較穩(wěn)定，而在南方則環(huán)境影響大且不穩(wěn)定。

注：*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

Note:* significant difference(P<0.05)；** extremely significant difference(P<0.01).

2.2 參試苦蕎品種產(chǎn)量的平均表現(xiàn)和穩(wěn)定性

2.2.1 在北方組的平均表現(xiàn)和穩(wěn)定性 如圖1所示，橫坐標(biāo)代表品種的平均產(chǎn)量，在橫坐標(biāo)越靠近箭頭所指示的方向，產(chǎn)量越高；帶單箭頭的直線為“平均環(huán)境向量”，沿著向量方向，越靠前的產(chǎn)量越高；帶雙箭頭的直線與“平均環(huán)境向量”垂直，表示苦蕎品種與試驗(yàn)點(diǎn)互作的傾向性，由代表品種的點(diǎn)向“平均環(huán)境向量”作垂線，垂線越短表示品種的穩(wěn)產(chǎn)性越好，反之則穩(wěn)產(chǎn)性越差。由圖1-A可知，北方組產(chǎn)量最高的是晉苦2號，其次是西農(nóng)9940，最低的是西苦7-3。穩(wěn)定性較好的是威苦02-286、西農(nóng)9940、涼苦-4、涼苦-3。表3中預(yù)測值是經(jīng)GGE-Biplot軟件對產(chǎn)量作圖后的轉(zhuǎn)換值，測定值是橫坐標(biāo)(產(chǎn)量)上值的大小，沒有單位；不穩(wěn)定性是縱坐標(biāo)上穩(wěn)定性測定值的大小，正負(fù)表示向量的方向，絕對值越小代表穩(wěn)定性越好。由表3可見，在北方組中，西農(nóng)9940產(chǎn)量高且穩(wěn)定性好，其次是威苦02-286，表現(xiàn)較差的是西苦7-3、西苦6-14和興苦2號，涼苦-3穩(wěn)定性較好，但產(chǎn)量低，晉苦2號產(chǎn)量最高，但穩(wěn)定性較差。

2.2.2 在南方組的平均表現(xiàn)和穩(wěn)定性 如圖1-B所示，南方組與北方組的雙標(biāo)圖在圖形和橫坐標(biāo)的向量值上并不相同，這是由于苦蕎品種在南方組和北方組的產(chǎn)量表現(xiàn)不同所致。南方組產(chǎn)量最高的是迪慶苦蕎，其次是云蕎67，最低的是西農(nóng)9940。穩(wěn)定性較好的是西農(nóng)9940、西苦7-3、威苦01-374、昭苦2號、九江苦蕎、云蕎67、平01-043。由表4可見，在南方組中，迪慶苦蕎雖然產(chǎn)量高，但穩(wěn)定性中等；西農(nóng)9940產(chǎn)量低但穩(wěn)定性好，在南方表現(xiàn)較差；產(chǎn)量高又穩(wěn)定性好的品系是云蕎67、昭苦2號、西苦7-3。

2.3 參試苦蕎試點(diǎn)分組及地區(qū)適應(yīng)性

2.3.1 北方組苦蕎試點(diǎn)分組及地區(qū)適應(yīng)性 用北方組3年各個參試試點(diǎn)產(chǎn)量的3個重復(fù)作雙標(biāo)圖，如圖2所示。

從圖2可以看出，苦蕎區(qū)域試驗(yàn)地點(diǎn)相對分散，分組不明顯，其中陜西榆林與其他試點(diǎn)差異較大?？嗍w參試地點(diǎn)可以分為3組，第1組包括山西五寨，內(nèi)蒙古赤峰、達(dá)拉特，寧夏同心、彭陽、固原，甘肅定西、平?jīng)?；?組包括寧夏鹽池、西吉，山西大同、太原，甘肅會寧；第3組包括陜西榆林、靖邊。第2組的山西大同、寧夏西吉、寧夏鹽池試點(diǎn)較相似。從品系的地區(qū)適應(yīng)性來看，西苦7-3游離于所有試點(diǎn)之外，其適應(yīng)性最差，西苦6-14、興苦2號適應(yīng)于第3組，晉苦2號在第2組較適應(yīng)，其他品系在第1組適應(yīng)性較好。

2.3.2 南方組苦蕎試點(diǎn)分組及地區(qū)適應(yīng)性 從圖3可以看出，苦蕎參試地點(diǎn)可以分為3組，第1組包括四川昭覺、云南麗江；第2組包括云南昭通、江蘇泰興、四川西昌、貴州威寧；第3組包括貴州興義、云南昆明、貴州貴陽、四川鹽源。第2組的云南昭通、江蘇泰興試點(diǎn)較相似，四川西昌、貴州威寧試點(diǎn)較相似，第3組的云南昆明、貴州貴陽試點(diǎn)較相似。從分組情況看，由于GGE雙標(biāo)圖是以3年各個試點(diǎn)的產(chǎn)量結(jié)果來分組的，并沒有各個試點(diǎn)環(huán)境因素的介入分析，因此，這種分組不是單純的地理環(huán)境上的分組，應(yīng)該看做是品種對試點(diǎn)適應(yīng)性的區(qū)域范圍。從品系的地區(qū)適應(yīng)性來看，西農(nóng)9940、威苦02-286、威苦01-374、西苦6-14、興苦2號5個品系游離于所有試點(diǎn)之外，適應(yīng)性較差；涼苦-3、涼苦-4在第1組適應(yīng)性較好；其他品系可適應(yīng)于第2、3組的地區(qū)。

3 結(jié)論與討論

在第8輪國家苦蕎品種區(qū)域試驗(yàn)中，參試品種的生育期、株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)均表現(xiàn)為北方高于南方，而千粒質(zhì)量和產(chǎn)量則都表現(xiàn)為南方高于北方。南北方氣候的差異對于苦蕎的生長發(fā)育有著不同的影響。在營養(yǎng)生長時期，南方多雨少日照使得苦蕎生長受阻，而北方溫涼、日照時間長卻有利于苗期生長繁茂；在生殖生長時期，北方高溫干旱影響了苦蕎干物質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)與積累，而南方充足的雨水為苦蕎的產(chǎn)量提高提供了有利條件。

參試品系在許多性狀上表現(xiàn)為品種(系)間的變異系數(shù)小于試點(diǎn)間的變異系數(shù)，這一方面說明品種的穩(wěn)定性較好，另一方面也說明目前所選育品種的差異性小，類型不豐富。試點(diǎn)間的變異系數(shù)大以及差異顯著性大也提示現(xiàn)有的試點(diǎn)氣候、地理位置等環(huán)境條件差異大?？嗍w生育性狀、經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量性狀因品種的遺傳性以及環(huán)境條件的不同呈現(xiàn)不同的變化。

GGE雙標(biāo)圖可以解釋基因和環(huán)境更多的信息，可以更客觀全面地評價參試品系的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性[8-12,22-24]。從第8輪國家苦蕎品種區(qū)域試驗(yàn)來看，由于我國南方和北方的氣候、地理差異，在南北方各具有其適宜的品種。例如，西農(nóng)9940在北方是一個既高產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的品種，但在南方卻是表現(xiàn)較差的一個品種。

科學(xué)的選擇區(qū)域試驗(yàn)試點(diǎn)，對于更準(zhǔn)確地鑒別參試品種的生產(chǎn)力、適應(yīng)區(qū)域及生態(tài)類型具有重要意義。GGE雙標(biāo)圖雖然能夠直觀地對試點(diǎn)進(jìn)行分組和評價[9-12,20-24]，但因?yàn)樗抢闷贩N在試點(diǎn)上的產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行分組的，更多反映地是品種對試點(diǎn)(地區(qū))的適應(yīng)性，因此，對于試點(diǎn)的評價和取舍，可以根據(jù)分組情況，同時結(jié)合試點(diǎn)的地理環(huán)境條件進(jìn)行客觀的評判，尤其是對于組內(nèi)較相似的試點(diǎn)，應(yīng)首先考慮取舍。

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GGE biplot based yield stability and test site similarity of tartary buckwheat varieties

ZHANG Da-ai1，ZHAO Xu-ming1，QIAN Yi-ping1，DU Ying1，ZHANG Zhi-fen2，GAO Jin-feng1，GAO Xiao-li1，WANG Peng-ke1，F(xiàn)ENG Bai-li1，CHAI Yan1，F(xiàn)U Xiao-feng2

(1CollegeofAgronomy,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;2InnerMongoliaAcademyofAgriculturalandHusbandryScience,Huhhot,InnerMongolia,010031,China)

【Objective】 This study aimed to analyze the adaptability of tartary buckwheat,selection of elite varieties,and evaluation of test sites,and to provide information for application of buckwheat varieties and distribution of test sites.【Method】 Variance analysis and GGE biplot were conducted to analyze growing period,plant height,stem branch,nodes per plant,thousand grain weight and yield from the 8thnational variety regional test.【Result】 (1) Growing period,plant height,stem branch and nodes per plant in northern region were higher than in southern region,while thousand grain weight and yield in southern region were higher than in northern region.The traits were steady and trait variations were low while variety types were not rich.(2) Varieties that adapted to northern and southern regions were identified.Yunqiao 67,Zhaoku 2 and Xiku 7-3 were good for southern region while Xinong 9940,Liangku 4 and Weiku 02-286 were good for northern region.【Conclusion】 GGE biplot could be used to group test sites.But,selection and evaluation of test sites needs combination of geographical environment conditions.

tartary buckwheat；regional adaptability；yield stability；GGE biplot

2014-01-20

榆林市產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目(2014cxy-03)；陜西省科技統(tǒng)籌項(xiàng)目(2014KTZB02-03-03)；陜西省小雜糧產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目(2009-2015)

張大愛(1987-)，女，安徽宿州人，碩士，主要從事雜糧育種及高產(chǎn)生態(tài)生理研究。

王鵬科(1963-)，男，陜西岐山人，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事小雜糧遺傳育種研究。

時間:2015-06-10 08:40

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.07.006

S517

A

1671-9387(2015)07-0101-08

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150610.0840.006.html