基于AMMI模型的黑粒花生產(chǎn)量遺傳穩(wěn)定性分析

趙玉坤，寧東賢，楊秀麗，楊麗萍

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西 臨汾 041000）

基于AMMI模型的黑粒花生產(chǎn)量遺傳穩(wěn)定性分析

趙玉坤，寧東賢，楊秀麗，楊麗萍

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西 臨汾 041000）

為了探究不同黑?；ㄉ贩N（系）產(chǎn)量性狀遺傳的品種和環(huán)境交互效應(yīng)，以山西南部5個(gè)試點(diǎn)的8個(gè)黑?；ㄉ贩N（系）為研究對(duì)象，應(yīng)用AMMI模型分析不同品種的穩(wěn)定性及試點(diǎn)分辨力。結(jié)果表明，品種河津三粒黑和新品系臨黑豐1號(hào)、臨黑3號(hào)在各試點(diǎn)具有較好的品種穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性，且田間產(chǎn)量較高；大陽鎮(zhèn)、韓村、陽村鄉(xiāng)3個(gè)試點(diǎn)對(duì)參試品種（系）有較好的分辨力；河津三粒黑、太谷綠寶黑、臨黑豐1號(hào)、臨黑3號(hào)對(duì)大陽鎮(zhèn)試點(diǎn)的特殊適應(yīng)性較好。AMMI分析結(jié)果可為黑?；ㄉ缕贩N選育及引種栽培提供依據(jù)。

AMMI模型；黑?；ㄉ?；穩(wěn)定性

與普通花生相比，黑?；ㄉ缓F、鋅、硒等微量元素和多種氨基酸[1-2]，其種皮衣色素提取成分中花色苷含量較高[3]，可作為食用天然色素，廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)[4-5]，且具有抗氧化、止血、抗癌等多重功效[6]。黑粒花生產(chǎn)量與普通花生相近[7]，但其營養(yǎng)價(jià)值更高[8]，商品性好[9]，售價(jià)較高，能夠增加農(nóng)民收入，是未來高效農(nóng)業(yè)的稀有作物之一[10]。隨著我國種植業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整[11]，黑?；ㄉ_發(fā)和應(yīng)用前景廣闊[12-14]。

加性主效應(yīng)和乘積交互作用模型（Additive main effects and multiplicative interaction，AMMI）能有效地分析不同作物品種在異質(zhì)環(huán)境內(nèi)的遺傳穩(wěn)定性及適應(yīng)性[15-17]，為作物新品種選育及引種栽培提供理論支撐[18-20]。AMMI模型在水稻[21-22]、小麥[23]、玉米[24-25]等作物上應(yīng)用較多，黑?；ㄉ仙僖妶?bào)道。

本研究針對(duì)山西省南部5個(gè)試點(diǎn)的8個(gè)黑?；ㄉ鷧⒃嚻贩N（系）開展產(chǎn)量性狀調(diào)查及AMMI評(píng)價(jià)分析，篩選出遺傳穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)良黑?；ㄉ贩N（系），更好地服務(wù)于山西省特色花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

8個(gè)參試品種（系）分別為：黑美人、河津三粒黑、浮山小黑粒、太谷綠寶黑、新鄉(xiāng)太行農(nóng)家黑、臨黑豐1號(hào)、臨黑3號(hào)、臨黑7號(hào)，以C1～C8表示。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年5—11月分別在臨汾市堯都區(qū)大陽鎮(zhèn)（DY）、韓村基地（HC）、襄汾縣汾城鎮(zhèn)（FC）、運(yùn)城市鹽湖區(qū)曲村（QC）、河津市陽村鄉(xiāng)（YC）5個(gè)試點(diǎn)完成，以E1～E5表示。人工點(diǎn)播，每穴2粒，播種密度18萬穴/hm2。各試驗(yàn)點(diǎn)均為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每品種3次重復(fù)，每小區(qū)長5 m，寬2.4 m，播種6行，行距35 cm，穴距20 cm。生育期內(nèi)追肥、除草等田間管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。

1.3 調(diào)查方法

黑?；ㄉ诟餍誀钫{(diào)查參照花生區(qū)域試驗(yàn)記載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。各試點(diǎn)收獲后進(jìn)行室內(nèi)考種，按小區(qū)實(shí)際面積折合計(jì)產(chǎn)（kg/hm2）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

AMMI模型分析借助SAS 9.3統(tǒng)計(jì)軟件完成。其原理如下。

式中，yge為環(huán)境e中基因型g的均值；De和Dc分別為試點(diǎn)和品種的相對(duì)穩(wěn)定性參數(shù)；N為樣本數(shù)；μ為總體均值；αg為基因型平均偏差；βe為環(huán)境平均偏差；n為主成分因子軸個(gè)數(shù)；λn為第n個(gè)主成分特征值；γgn為第n個(gè)主成分的環(huán)境得分；δgn為第n個(gè)主成分的基因型得分；θge為殘差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同黑粒花生品種（系）的產(chǎn)量變異方差分析

由表 1可知，基因型（G）、環(huán)境（E）和基因×環(huán)境交互作用（GEI）之間存在極顯著差異（P＜0.01），GEI引起的變異占總方差變異的86.01%，是主要影響因素，而其他基因型、環(huán)境造成的變異僅占8.35%和 5.64%，IPCA1，IPCA2，IPCA3均能顯著地影響各試點(diǎn)產(chǎn)量水平（P＜0.05），三者累計(jì)解釋了交互作用的95.75%，可以更好地分析GEI效應(yīng)。

表1 不同花生品種（系）試驗(yàn)的產(chǎn)量變異方差分析結(jié)果

2.2 不同黑?；ㄉ贩N（系）的產(chǎn)量遺傳穩(wěn)定性及AMMI模型分析

在AMMI模型分析中，當(dāng)提取主成分≥3個(gè)時(shí)，參數(shù)Di能更好地反映產(chǎn)量性狀在品種或試點(diǎn)間的穩(wěn)定性變化。通過各個(gè)IPCA的載荷值可求出Dc和De，其值越小，代表所對(duì)應(yīng)的品種穩(wěn)定性越高或試點(diǎn)分辨力越好?；ㄉ缕废蹬R黑3號(hào)（C7）在5個(gè)試點(diǎn)產(chǎn)量穩(wěn)定性最好，而黑美人（C1）的產(chǎn)量變異表現(xiàn)出最差的穩(wěn)定性。各試點(diǎn)分辨力高低依次排序?yàn)椋篍1＞E2＞E3＞E5＞E4，大陽鎮(zhèn)和韓村 2 個(gè)試點(diǎn)對(duì)各品種產(chǎn)量變異的分辨力最高（表2）。黑美人的產(chǎn)量變異度最高，為臨黑3號(hào)的4.72倍，說明黑美人花生品種的栽培對(duì)土壤肥力的環(huán)境條件要求更高。

表2 不同黑?；ㄉ贩N（系）試驗(yàn)的產(chǎn)量變異及穩(wěn)定性參數(shù)分析結(jié)果

2.3 不同黑?；ㄉ贩N（系）的產(chǎn)量AMMI雙標(biāo)圖分析

AMMI1雙標(biāo)圖（圖1）水平x軸方向品種遠(yuǎn)比試點(diǎn)分散，說明品種對(duì)產(chǎn)量造成的變異要大于試點(diǎn)的變異，垂直y軸方向表明基因×環(huán)境交互效應(yīng)的差異。品種新鄉(xiāng)太行農(nóng)家黑（C5）和臨黑7號(hào)（C8）的平均產(chǎn)量基本一致，但在y軸方向有較大差異，說明這2個(gè)品種受到品種環(huán)境GEI作用的影響要大于品種和試點(diǎn)各自的單獨(dú)效應(yīng)。品種的IPCA1值越接近零值，其穩(wěn)定性越好，在圖中表現(xiàn)為品種河津三粒黑（C2）、太谷綠寶黑（C4）和試點(diǎn)大陽鎮(zhèn)（E1）、陽村鄉(xiāng)（E5）有著較好的品種穩(wěn)定性和試點(diǎn)分辨力。品種在二維坐標(biāo)軸所處的位置對(duì)臨近的試點(diǎn)有一定的正向效應(yīng)。如臨黑3號(hào)（C7）在汾城鎮(zhèn)試點(diǎn)（E3）有較高的適應(yīng)性和豐產(chǎn)性。在AMMI2雙標(biāo)圖（圖2）中，品種或試點(diǎn)離坐標(biāo)軸原點(diǎn)越近，代表品種越穩(wěn)定或試點(diǎn)分辨力越高。品種通過試點(diǎn)與原點(diǎn)的連線垂直投影越長，說明其交互效應(yīng)值越大，對(duì)這些試點(diǎn)有著較好的特殊適應(yīng)性。品種河津三粒黑（C2）、太谷綠寶黑（C4）、臨黑豐 1號(hào)（C6）、臨黑 3號(hào)（C7）在試點(diǎn)大陽鎮(zhèn)（E1）、韓村（E2）有著較好的特殊適應(yīng)性，且豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性好。AMMI1和AMMI2雙標(biāo)圖反映的品種試點(diǎn)變化趨勢(shì)與穩(wěn)定性參數(shù)Di的變化基本一致，僅有小部分差異，這取決于2種分析方法的統(tǒng)計(jì)原理不同。

3 討論

不同作物品種或新品系在不同參試地點(diǎn)的產(chǎn)量表現(xiàn)并不一致，這與品種本身的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性有關(guān)。與方差分析、線性回歸、通徑分析等模型相比，AMMI模型分析更簡潔有效，且適用范圍廣。AMMI分析將方差分析和主成分分析有機(jī)結(jié)合，為基因型和環(huán)境的GEI互作效應(yīng)提供科學(xué)地解釋模型，也可為某個(gè)品種和新品系對(duì)試點(diǎn)環(huán)境的特殊適應(yīng)性提供鑒別依據(jù)。AMMI分析統(tǒng)計(jì)目的明確，但不能對(duì)產(chǎn)量關(guān)聯(lián)的多目標(biāo)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，存在一定局限性。

在本研究中，黑?；ㄉ贩N（系）河津三粒黑、臨黑豐1號(hào)、臨黑3號(hào)在AMMI模型分析中表現(xiàn)出較好的品種穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性，且其大田產(chǎn)量水平較高，而3個(gè)試點(diǎn)大陽鎮(zhèn)、韓村、陽村鄉(xiāng)對(duì)參試品種（系）有著較好的分辨力。其中，河津三粒黑、太谷綠寶黑、臨黑豐1號(hào)、臨黑3號(hào)4個(gè)黑?；ㄉ贩N（系）在大陽鎮(zhèn)試點(diǎn)的特殊適應(yīng)性好。在黑?；ㄉ缕废低茝V或引種栽培中，要注重篩選豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性好的品種，同時(shí)也應(yīng)加大對(duì)特殊適應(yīng)性好的品種鑒選力度。利用AMMI模型能夠全面分析品種和環(huán)境之間的GEI交互效應(yīng)，結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可為花生新品種選育、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性鑒定以及引種工作提供理論參考。

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Analysis on Yield Genetic Stability of Black Peanuts Based on AMMI Model

ZHAOYukun，NINGDongxian，YANGXiuli，YANGLiping
（Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China）

To explore different black peanut cultivars yield genetic characters G×E interaction effects,five sites,eight breeds were surveyed in southern Shanxi peanut belt,which was for comparatively evaluating different peanut cultivars'yield genetic stability and environment discrimination ability with AMMI model analysis.The results showed that Hejinsanlihei,Linheifeng 1 and Linhei 3 cultivars had better genetic stability,adaptability and high yield.Dayang,Hancun and Yangcun sites showed better cultivars discrimination.Hejinsanlihei,Taigulübaohei,Linheifeng 1 and Linhei 3 cultivars showed better special adaptation in Dayang site.AMMI model could provide guidance for black peanut breeding,introduction and cultivation experiments.

AMMI model;black peanuts;stability

S565.2

A

1002-2481（2017）11-1740-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.02

2017-05-31

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色農(nóng)業(yè)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目（YGG17085）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種工程項(xiàng)目（17YZGC015）

趙玉坤（1984-），男，山西運(yùn)城人，助理研究員，主要從事作物遺傳育種及高產(chǎn)栽培研究工作。寧東賢為通信作者。