北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)第五批桑品種AMMI模型穩(wěn)定性分析

陳傳杰，孫景詩(shī)，肖連明，郭光，顧寅鈺

(山東省蠶業(yè)研究所，山東 煙臺(tái) 264000)

桑產(chǎn)業(yè)是我國(guó)傳統(tǒng)特色優(yōu)勢(shì)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要增長(zhǎng)點(diǎn)之一[1-2]。桑樹是桑產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)效益的繼續(xù)提升，必須要有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗逆性強(qiáng)的良桑品種作支撐。進(jìn)行桑品種區(qū)域試驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)良桑品種的穩(wěn)定性，是桑品種選育研究的延伸與完善，對(duì)開展品種推廣應(yīng)用具有重要意義[3-7]。

在生產(chǎn)中，作物產(chǎn)量主要取決于基因、環(huán)境及基因與環(huán)境的互作效應(yīng)，而產(chǎn)量的穩(wěn)定性主要受基因與環(huán)境的互作效應(yīng)影響[8]。桑品種區(qū)域試驗(yàn)穩(wěn)定性一般采用線性回歸方差分析，僅能解釋部分基因與環(huán)境的互作效應(yīng)，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(jī)地結(jié)合起來(lái)，被廣泛應(yīng)用于小麥[9]、水稻[10]、玉米[11]、花生[12]、大豆[13]、油菜[14]等作物產(chǎn)量穩(wěn)定性分析上，但在桑樹區(qū)域試驗(yàn)中應(yīng)用較少。因此，本文以北方蠶業(yè)協(xié)作區(qū)第五批桑品種區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果為資料，采用AMMI模型分析桑樹新品種的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，以期為桑樹新品種的評(píng)價(jià)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)第五批桑品種區(qū)域試驗(yàn)參鑒品種有山東的昌盛，陜西的9330、0206，安徽的皖桑1號(hào)、皖桑2號(hào)，山西的晉選8號(hào)、晉選9號(hào)，對(duì)照品種為湖桑32號(hào)，共計(jì)8個(gè)桑品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

區(qū)域試驗(yàn)在山東煙臺(tái)、陜西周至、山西夏縣三地進(jìn)行，各試點(diǎn)統(tǒng)一采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，共9個(gè)小區(qū)，每小區(qū)24 m2，行距180 cm，栽植密度為1.5萬(wàn)株·hm-2。各項(xiàng)目調(diào)查按照《北方蠶區(qū)桑樹品種共同鑒定工作細(xì)則》進(jìn)行[15]。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析方法

數(shù)據(jù)資料引自北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)各試點(diǎn)桑品種鑒定年終總結(jié)、試驗(yàn)報(bào)告、論文等[16-17]。采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行品種區(qū)域試驗(yàn)AMMI模型分析，其方程式為[18]:

式中:yijk是第i個(gè)品種在環(huán)境j的第k次重復(fù)的產(chǎn)量。μ為產(chǎn)量總體平均值，αi為基因型平均偏差，βj為環(huán)境平均偏差，λs為第s個(gè)交互效應(yīng)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(huán)境特征向量值，n為主成分因子軸的總個(gè)數(shù)，θij為殘差，εijk為試驗(yàn)誤差項(xiàng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 區(qū)域試驗(yàn)鑒定桑品種產(chǎn)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(gè)品種(包括對(duì)照)的全年產(chǎn)葉量為AMMI分析數(shù)據(jù)。表1顯示，平均產(chǎn)葉量由高到低依次為昌盛>0206>晉選8號(hào)>晉選9號(hào)>9330>皖桑1號(hào)>皖桑2號(hào)>湖桑32號(hào)，參鑒品種的產(chǎn)葉量均高于對(duì)照。其中最高的昌盛可提高48.56%，極顯著高于產(chǎn)葉量排第2位的0206；最低的皖桑1號(hào)也可增產(chǎn)10.65%，極顯著高于對(duì)照。

表1 北方蠶業(yè)協(xié)作區(qū)第五批區(qū)域鑒定試驗(yàn)桑品種產(chǎn)葉量

2.2 產(chǎn)葉量的AMMI分析

用DPS軟件對(duì)試驗(yàn)資料進(jìn)行AMMI模型分析，結(jié)果表明，基因型(品種平方和)占處理平方和的78.7%，環(huán)境(各試驗(yàn)點(diǎn)平方和)占處理平方和的3.8%，基因型×環(huán)境交互作用占處理平方和的17.5%。數(shù)據(jù)分析顯示，基因型、環(huán)境、基因型×環(huán)境交互效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著(F=5.478**)，其中，基因型是環(huán)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(huán)境的變異。交互主成分(IPCA)達(dá)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(chǎn)量的穩(wěn)定性和品種的適應(yīng)性。

2.3 穩(wěn)定性參數(shù)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(huán)境)即為穩(wěn)定的基因型(或環(huán)境)。因此，IPCA分值的絕對(duì)值作為品種性狀穩(wěn)定性的判定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參數(shù)值越小，穩(wěn)定性越好。在表2中，由IPCA值可知，在所用參鑒品種中，穩(wěn)定性最好的是皖桑1號(hào)，其次是晉選8號(hào)。特征向量絕對(duì)值均不超過1，說明本次參鑒桑品種產(chǎn)葉量穩(wěn)定性及適應(yīng)性較好。

表2 桑品種的主要穩(wěn)定性參數(shù)

2.4 雙標(biāo)圖分析

AMMI模型雙標(biāo)圖(圖1)是以平均產(chǎn)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(wěn)定性和豐產(chǎn)性能。垂直方向(Y軸)上，越靠近原點(diǎn)的品種產(chǎn)葉量越穩(wěn)定。從圖1可以看出，皖桑1號(hào)穩(wěn)定性最好，其次為晉選8號(hào)，其余6個(gè)桑品種與對(duì)照相仿；水平方向上，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，表明品種的豐產(chǎn)性越好，從圖1中可以看出，昌盛豐產(chǎn)性能表現(xiàn)最突出，遠(yuǎn)高于其他所有品種，更是對(duì)照品種產(chǎn)量的1.5倍，而其他參鑒品種的豐產(chǎn)性能相近，也均顯著高于對(duì)照。另外，皖桑1號(hào)、皖桑2號(hào)、晉選8號(hào)、晉選9號(hào)的穩(wěn)定性和豐產(chǎn)性能均優(yōu)于對(duì)照。

圖1 葉產(chǎn)量與交互效應(yīng)主成分(IPCA)雙標(biāo)圖

3 小結(jié)與討論

北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)由陜、魯、晉、豫、冀等8省9個(gè)單位于1989年組成，主要進(jìn)行蠶桑新品種鑒定工作。協(xié)作區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)分布廣、涉及省份多，可真實(shí)、充分地反映各桑品種的特征特性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性。參鑒各單位技術(shù)力量強(qiáng)，鑒定工作標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，配置試驗(yàn)條件完善，提供數(shù)據(jù)科學(xué)、準(zhǔn)確、詳實(shí)。協(xié)作區(qū)桑樹育種組30年來(lái)先后進(jìn)行了6批共計(jì)48個(gè)桑樹新品種鑒定工作，對(duì)桑樹育種領(lǐng)域科研進(jìn)步做出了突出貢獻(xiàn)。在北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)第五批桑品種鑒定中，山東所、陜西所、山西所調(diào)查數(shù)據(jù)較完整。本文采用了山西試驗(yàn)點(diǎn)韓淑鴻等、陜西試驗(yàn)點(diǎn)陳旗等、山東陳傳杰等撰寫的試驗(yàn)總結(jié)、報(bào)告中的相關(guān)資料用于統(tǒng)計(jì)分析。

區(qū)域試驗(yàn)是評(píng)價(jià)農(nóng)作物品種農(nóng)藝、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的重要手段，為農(nóng)作物品種審定或登記提供重要依據(jù)，同時(shí)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(xié)作區(qū)第五批參鑒桑品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明，基因型的占比最大，其次是基因與環(huán)境交互效應(yīng)，環(huán)境效應(yīng)的占比最小。在豐產(chǎn)性能方面，所有參鑒品種的豐產(chǎn)性能均優(yōu)于對(duì)照，其中昌盛的產(chǎn)量表現(xiàn)突出，比對(duì)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(chǎn)性，是本批次高產(chǎn)桑樹新品種。在穩(wěn)定性方面，皖桑1號(hào)表現(xiàn)最好。本研究說明，在我國(guó)北方蠶區(qū)，桑樹品種選擇應(yīng)主要考慮品種，如某品種在較廣泛的環(huán)境變化下仍可獲得較高產(chǎn)量，仍可在適當(dāng)?shù)貐^(qū)推廣應(yīng)用，只有選用適合當(dāng)?shù)胤N植的桑樹品種，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)。