高穩(wěn)系數(shù)和回歸系數(shù)法評價芝麻新品種產(chǎn)量性狀

張偉民 高樹廣 胡敏杰 張春花 王瑞霞 徐東陽 李偉峰 徐博涵 楊光宇

（1.河南省西華縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 河南 西華 466600；2.周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 河南 周口 466001）

芝麻是世界上最古老的油料作物之一，也是我國的特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品[1]，被稱為“萬油之王”[2]。芝麻不僅富含對人體有益的不飽和脂肪酸、氨基酸和礦物質(zhì)，還含有維生素E、芝麻醇、芝麻素、芝麻蛋白、植物甾醇等功能物質(zhì)[5-8]。我國芝麻的產(chǎn)量和品質(zhì)均位居世界前列，其中河南省是中國的芝麻主產(chǎn)區(qū)，芝麻種植面積和芝麻產(chǎn)量均占我國芝麻總種植面積和芝麻總產(chǎn)量的30%[4]。近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對營養(yǎng)保健食品的需求量越來越高，芝麻作為一種重要的藥用和食用作物，在國內(nèi)需求中有著穩(wěn)定的增長[9-10]。據(jù)相關(guān)資料顯示，2018年，中國芝麻需求量達到121.8萬t，其中進口82.82萬t[11]，超過我國芝麻生產(chǎn)總量的160%，表明我國芝麻產(chǎn)量遠遠不能滿足市場的需求。因此，為緩解國內(nèi)芝麻生產(chǎn)與需求的矛盾，保障國家糧油安全，選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的芝麻新品種，提高芝麻單產(chǎn)和總產(chǎn)量，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效已成為當(dāng)前芝麻育種研究的首要任務(wù)。

周芝11號是周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院以鄭芝13號為母本、漯芝16號為父本，通過有性雜交選育的芝麻新品種，于2021年通過河南省種子管理站鑒定（鑒定編號：豫品鑒芝2021007）。該品種屬單稈型，三花四棱，莖稈綠色，茸毛中等，花色乳白，蒴果致密，成熟時蒴果輕裂，籽粒純白。為明確周芝11號的推廣應(yīng)用價值，本研究利用高穩(wěn)系數(shù)和回歸系數(shù)法分析了2018年、2019年黃淮流域芝麻新品種區(qū)域試驗和2020年展示試驗數(shù)據(jù)資料，進一步明確了周芝11號的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性和品質(zhì)特性，為周芝11號的大規(guī)模推廣應(yīng)用提供了堅實的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和試驗地點

1.1.1 試驗材料2018年黃淮流域芝麻新品種區(qū)域試驗參試品系19個，2019年黃淮流域芝麻新品種區(qū)域試驗參試品系22個，2020年全國芝麻新品種展示試驗（黃淮產(chǎn)區(qū)）參試品系8個，對照品種均為豫芝4號。1.1.2試驗地點2018年、2019年區(qū)試地點6個，

分別是信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、阜陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、宿州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽基地；2020年展示試驗地點3個，分別是河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽基地、駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計2018年、2019年區(qū)域試驗均分為2組，采取隨機區(qū)組設(shè)計，10行區(qū)，行長5 m，行距0.4 m，小區(qū)面積20 m2，條播，3次重復(fù)，重復(fù)間設(shè)走道，試驗地四周設(shè)保護行。2020年展示試驗，采取隨機區(qū)組設(shè)計，20行區(qū)，行長5 m，行距0.4 m，小區(qū)面積40 m2，2次重復(fù)，重復(fù)間設(shè)走道，四周設(shè)保護行。

1.2.2 試驗管理 各試驗點均按照統(tǒng)一試驗方案進行田間管理、觀察記載和考種，每一項田間管理和測定項目均在同一天內(nèi)完成。全生育期只對蟲害、雜草采取防控措施，不對病害進行人工防控。

1.2.3 基因組信息測定 為評價參試品種的特異性和穩(wěn)定性，采用Illumina高通量測序技術(shù)對參試樣品進行重測序。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 豐產(chǎn)性分析 采用Excel和SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析[15]。采用一般通用公式計算產(chǎn)量平均值（X）和標(biāo)準(zhǔn)差，采用參試品種與對照品種相比較的方法進行豐產(chǎn)性分析[16]，采用Duncan's新復(fù)極差法比較參試品種之間產(chǎn)量差異顯著性。

1.3.2 穩(wěn)產(chǎn)性分析 以標(biāo)準(zhǔn)差與產(chǎn)量的比值計算變異系數(shù)，用變異系數(shù)（CV）衡量品種穩(wěn)產(chǎn)性[17]；采用溫振民1994年提出的簡化公式（公式1）計算高穩(wěn)系數(shù)（HSC），以高穩(wěn)系數(shù)來綜合分析高產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性[18]。

式中，HSCi表示第i個參試品種的高穩(wěn)系數(shù)，Xi表示第i個品種的平均產(chǎn)量，Si表示第i個品種的標(biāo)準(zhǔn)差，XCK表示對照品種的平均產(chǎn)量。

1.3.3 適應(yīng)性分析 采用Eberhart-Russell[17]提出的公式計算回歸系數(shù)（公式2），用回歸系數(shù)法[19]來分析品種的適應(yīng)性。

式中，bi表示第i個品種的回歸系數(shù)；Yij表示第i個品種在第j個區(qū)試點中的平均產(chǎn)量；Ij表示第j個區(qū)試點的環(huán)境指數(shù)，即第j個區(qū)試點的平均產(chǎn)量與整個區(qū)試總平均產(chǎn)量的差值。

2 結(jié)果與分析

2.1 基因組信息測定與分析

周芝11號與豫芝11號基因組比對，mapping率為96.19%、特異SNP 446 534個、雜合SNP 331 663個、SNP雜合率為0.10%，比對效率高，數(shù)據(jù)質(zhì)量高，符合同物種基因組信息比對要求。周芝11號與100個參試樣本的遺傳距離變幅在0.126 3～0.515 6，遺傳相似性范圍為48.84%～83.34%，相似性低于90%，符合參試品種特異性要求。周芝11號基因組重測序reads與 篩 選 元 件CaMV35S、Bar、Bt和NOS進 行 序 列 比對，表明周芝11號不含有轉(zhuǎn)基因成分。

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成要素分析

芝麻高產(chǎn)育種要以株蒴數(shù)和蒴粒數(shù)多、千粒重高、果軸較長、始蒴位低且株高適中為主要選擇目標(biāo)[20]。根據(jù)2018-2019年黃淮區(qū)芝麻新品種區(qū)域試驗統(tǒng)計結(jié)果（表1），周芝11號平均株高178.3 cm，始蒴高度69.8 cm，黃梢尖4.0 cm，果軸104.5 cm；單株蒴數(shù)88.7個，蒴粒數(shù)61粒，千粒重3.018 g。周芝11號主要產(chǎn)量要素協(xié)調(diào)、穩(wěn)定，年際間變化小，符合高產(chǎn)芝麻品種對產(chǎn)量構(gòu)成因素的要求。

表1 2018-2019年區(qū)域試驗中周芝11號主要產(chǎn)量構(gòu)成要素分析

2.3 豐產(chǎn)性分析

由表2可知，2018年黃淮流域芝麻新品種區(qū)域試驗，周芝11號平均單產(chǎn)1 325.30 kg/hm2，比豫芝4號（對照）增產(chǎn)12.08%，增產(chǎn)達極顯著水平，4點次增產(chǎn)，增產(chǎn)點次占80%，居第二組參試品種第1位。2019年黃淮區(qū)芝麻新品種區(qū)域試驗，周芝11號在6個試驗點平均單產(chǎn)1 506.33 kg/hm2，比豫芝4號（對照）增產(chǎn)10.86%，6點次均增產(chǎn)，增產(chǎn)點次占100%，居第一組參試品種第2位。2年11點次平均單產(chǎn)1 415.82 kg/hm2，平均比豫芝4號增產(chǎn)11.43%，2年11個點有10個點比對照增產(chǎn)，增產(chǎn)點次占90.91%。2020年國家芝麻新品種展示試驗（黃淮片區(qū)），周芝11號在3個試驗點平均單產(chǎn)1 271.83 kg/hm2，比豫芝4號增產(chǎn)6.65%，增產(chǎn)點次100%，居參試品種第3位。由此表明，周芝11號是一個具有較大增產(chǎn)潛力、高產(chǎn)的優(yōu)良品種。

2.4 穩(wěn)產(chǎn)性分析

由表2可知，在2年黃淮區(qū)芝麻新品種區(qū)域試驗和國家芝麻新品種展示試驗（黃淮流域）中，周芝11號變異系數(shù)分別為18.19%、15.87%、5.32%，平均變異系數(shù)為13.13%，相對較低，說明周芝11號產(chǎn)量受環(huán)境影響不大，穩(wěn)產(chǎn)性較好。周芝11號HSC值分別為83.35%、84.79%、91.80%，在參試品系中分別排第3、2、2位，平均高穩(wěn)系數(shù)為86.65%，相對較高，充分說明該品種遺傳基礎(chǔ)較好。

2.5 適應(yīng)性分析

由表2可知，2018年、2019年黃淮流域芝麻新品種區(qū)域試驗和2020年國家芝麻新品種展示試驗（黃淮流域）中，周芝11號回歸系數(shù)分別為1.358 6、1.143 9、0.933 3，平均回歸系數(shù)為1.145 3，趨近于1，說明周芝11號具有廣泛的適應(yīng)性。

表2 周芝11號豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性分析

2.6 品質(zhì)分析

周芝11號籽粒純白，經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（鄭州）測定（表3），周芝11號平均粗脂肪含量55.4%、平均粗蛋白質(zhì)含量20.9%。

表3 2018-2019年區(qū)域試驗周芝11號品質(zhì)分析

2.7 抗性表現(xiàn)

2018年、2019年在芝麻枯萎病和莖點枯病病圃進行人工接種鑒定（表4），周芝11號2018年枯萎病和莖點枯病的病情指數(shù)分別為5.07和15.68，高抗枯萎病和莖點枯??；2019年枯萎病和莖點枯病的病情指數(shù)分別為10.09和44.58，抗枯萎病，高感莖點枯病；枯萎病和莖點枯病2年平均病情指數(shù)分別為7.58和30.13，周芝11號高抗枯萎病、感莖點枯病。

3 討論與結(jié)論

在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)芝麻新品種的選育過程中，品種區(qū)域試驗是必不可少的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)通過對產(chǎn)量的構(gòu)成要素、品質(zhì)及抗性進行分析評價，綜合各性狀進行全面鑒定[21，24]，從而評價參試品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性[21]，是檢驗品種是否優(yōu)良的基本依據(jù)[22-23]。其中，用目標(biāo)品種與對照品種的產(chǎn)量相比較的方法分析目標(biāo)品種的豐產(chǎn)性，具有直接、簡單、明了、清晰的優(yōu)點，但該方法不能反映目標(biāo)品種的穩(wěn)產(chǎn)性。而目標(biāo)品種產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)可以反映出品種的穩(wěn)產(chǎn)性，但不能分析其豐產(chǎn)性。因此本研究選用計算簡便、結(jié)果易于量化和排序的高穩(wěn)系數(shù)來綜合分析新品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，選用能體現(xiàn)環(huán)境對品種產(chǎn)量影響的回歸系數(shù)反映品種的適應(yīng)性[25]。品種的穩(wěn)產(chǎn)性主要以變異系數(shù)（CV）和高穩(wěn)系數(shù)（HSC）來衡量，其中變異系數(shù)主要衡量品種穩(wěn)產(chǎn)性，變異系數(shù)越小，反映品種的產(chǎn)量在不同環(huán)境下變化越小，表明該品種穩(wěn)產(chǎn)性越好[26]；高穩(wěn)系數(shù)衡量豐產(chǎn)性，并兼顧穩(wěn)產(chǎn)性，高穩(wěn)系數(shù)越大，表明品種豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性越好。作物產(chǎn)量是遺傳因素和外部環(huán)境共同作用的結(jié)果，以各試驗點的平均產(chǎn)量與整個區(qū)試總平均產(chǎn)量的差值（環(huán)境指數(shù)）為自變量，以每個參試品種在相應(yīng)各試驗點的產(chǎn)量為依變量計算回歸系數(shù)b，以回歸系數(shù)b反映品種對不同環(huán)境的敏感程度。當(dāng)b=1時，表示該品種具有廣泛適應(yīng)性；當(dāng)b<1時表示該品種高于平均適應(yīng)性；當(dāng)b>1時，表示該品種的適應(yīng)性低于平均適應(yīng)性[27]。

本研究應(yīng)用高通量測序技術(shù)、變異系數(shù)、高穩(wěn)系數(shù)、回歸系數(shù)、人工接種鑒定等方法，對芝麻新品種周芝11號的物種特異性、產(chǎn)量、品質(zhì)及抗性進行了綜合分析與評價?；蚪M信息比對表明周芝11號不含有轉(zhuǎn)基因成分，且符合芝麻同物種基因組信息要求、參試品種特異性要求。區(qū)域試驗、展示試驗（黃淮流域）中，芝麻新品種周芝11號的平均單產(chǎn)分別為1 415.82 kg/hm2、1 271.83 kg/hm2， 較豫芝4號（對照）分別增產(chǎn)11.41%、6.65%。在區(qū)域試驗和展示試驗（黃淮流域）中，周芝11號平均變異系數(shù)為13.13%，較各參試品系相對較低，說明周芝11號產(chǎn)量受環(huán)境影響不大，穩(wěn)產(chǎn)性好；平均高穩(wěn)系數(shù)為86.65%，較各參試品系相對較高，說明該品種遺傳基礎(chǔ)較好；回歸系數(shù)平均值為1.145 3，接近1，說明周芝11號具有廣泛的適應(yīng)性。經(jīng)人工接種鑒定，周芝11號高抗枯萎病、感莖點枯病。

綜合分析表明，周芝11號主要產(chǎn)量要素協(xié)調(diào)、穩(wěn)定，年際間變化小，是一個綜合性狀好、豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性強的芝麻新品種，可在黃淮流域芝麻產(chǎn)區(qū)大面積推廣種植，但在苗期和盛花期應(yīng)及時做好莖點枯病的防治工作。