利用R 語(yǔ)言GGE 雙標(biāo)圖進(jìn)行黃淮海區(qū)玉米新組合評(píng)價(jià)分析

孫 佩 張培風(fēng) 張玉紅 周聯(lián)東 李 棟 王 蕊 王文潔 張瑞平 李 祥 馬朝陽(yáng) 李合順 王學(xué)軍

（河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，新鄉(xiāng) 453002）

玉米是我國(guó)重要的糧食作物，也是飼料和工業(yè)原料的重要來(lái)源，在我國(guó)糧食安全中占有重要地位[1]。依據(jù)親緣關(guān)系以及遺傳成分將玉米自交系劃分為不同的雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)群是玉米育種研究的重要內(nèi)容[2-5]。根據(jù)遠(yuǎn)緣雜種優(yōu)勢(shì)理論，Bouchez 等[6]劃分了Reid 群和非Reid 群2 個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。2007 年Jones 等[7]構(gòu)建了Lancaster×Reid 雜種優(yōu)勢(shì)模式，已成為美國(guó)玉米育種的主要雜種優(yōu)勢(shì)模式。歐洲把玉米自交系主要?jiǎng)澐譃橛擦Ｐ秃婉R齒型2 個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，墨西哥和南美洲主要以Tuxpeno×ETO 雜種優(yōu)勢(shì)模式為主[8-9]。Fan 等[10]將玉米自交系劃分為3個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)群，即Suwan1 群、Reid 群和非Reid 群，構(gòu)建了三角形雜種優(yōu)勢(shì)模式。我國(guó)溫帶玉米主產(chǎn)區(qū)主要以Reid、Lancaster、塘四平頭、旅大紅骨和P 群5 個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)群相互雜交為主[11]。張世煌[12]對(duì)我國(guó)常用玉米自交系的雜種優(yōu)勢(shì)群進(jìn)行分析，主要?jiǎng)澐譃? 個(gè)雜種優(yōu)勢(shì)群（國(guó)內(nèi)種質(zhì)、Reid 群和非Reid 群）或6 個(gè)亞群（塘四平頭亞群、旅大紅骨亞群、Reid 亞群、PA 亞群、Lancaster 亞群和PB 亞群），目前我國(guó)多數(shù)玉米育種家認(rèn)同這種劃分方法[13-14]。

本研究采用不同雜種優(yōu)勢(shì)模式的玉米新組合為材料，通過(guò)對(duì)一年多點(diǎn)收獲期產(chǎn)量和籽粒含水量分析，同時(shí)利用R 語(yǔ)言GGE 雙標(biāo)圖對(duì)不同雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)群的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，以及試驗(yàn)點(diǎn)的代表性和鑒別力進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析，以期為指導(dǎo)玉米育種改良和創(chuàng)新的方向提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料本研究以河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的20 個(gè)玉米新組合作為供試材料，鄭單958作對(duì)照。組合的編號(hào)、名稱(chēng)及在育種中的雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)群劃分見(jiàn)表1。

表1 組合名稱(chēng)及雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)群劃分

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2022年夏在河南省駐馬店、新鄉(xiāng)、滎陽(yáng)、周口、鶴壁、商丘、開(kāi)封、洛陽(yáng)共8 個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行，各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，共63 個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)種植5 行，行長(zhǎng)6.7m，行距0.6m，種植密度75000 株/hm2。

1.3 試驗(yàn)實(shí)施情況試驗(yàn)均于6 月上中旬播種，田間管理同一般大田生產(chǎn)。成熟期每個(gè)小區(qū)收獲中間3 行進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，同時(shí)采用PM8188 谷物水分測(cè)定儀測(cè)定籽粒的含水量，計(jì)算折合14%水分的產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2007、SPSS17.0以及R 語(yǔ)言的GGE Biplot GUI 程序包對(duì)20 個(gè)組合和8 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同組合在各個(gè)地點(diǎn)間平均產(chǎn)量及變異系數(shù)表2 為不同組合在8 個(gè)地點(diǎn)間平均產(chǎn)量及變異系數(shù)，可以看出，組合2（P128×B7）在8 個(gè)地點(diǎn)的每hm2平均產(chǎn)量最高，為9682.5kg，其次為組合10（P366×LH222）、組 合12（R1×B072）、組 合4（1785×F20），平均產(chǎn)量分別為9166.5kg、9094.5kg、9087.0kg，說(shuō)明這些組合的豐產(chǎn)性相對(duì)較好。組合1（T1709×H1909）、組合9（P1305×H1122）、組合19（R1929×L957）、組合10（P366×LH222）、組合2（P128×B7）等10 個(gè)組合的變異系數(shù)均低于對(duì)照的變異系數(shù)，說(shuō)明這些組合的穩(wěn)產(chǎn)性相對(duì)較好。

表2 不同組合在各個(gè)地點(diǎn)間平均產(chǎn)量及變異系數(shù)

2.2 20 個(gè)組合在不同地點(diǎn)產(chǎn)量較對(duì)照增（減）幅表現(xiàn)從表3 可以看出，11 個(gè)組合平均產(chǎn)量增產(chǎn)率為正值，9 個(gè)組合為負(fù)值，其中組合2（P128×B7）、組合10（P366×LH222）、組 合4（1785×F20）在 不同地點(diǎn)比對(duì)照增幅的平均值較高，分別為13.0%、7.9%、7.9%，增減點(diǎn)數(shù)分別為7 增1 減、5 增3 減、5 增3 減，說(shuō)明這3 個(gè)組合的穩(wěn)產(chǎn)性相對(duì)較好。組合18（P159×L175）、組合7（R198×H138）平均增產(chǎn)率最低，分別為-19.5%、-9.9%，增減點(diǎn)數(shù)分別為1 增7 減、2 增6 減，說(shuō)明這2 個(gè)組合的穩(wěn)產(chǎn)性相對(duì)較差。

表3 20 個(gè)組合在不同地點(diǎn)產(chǎn)量較對(duì)照增（減）幅 （%）

2.3 不同新組合產(chǎn)量與籽粒含水量的分布20 個(gè)玉米新組合在不同地點(diǎn)收獲期的平均產(chǎn)量和平均籽粒含水量分布表現(xiàn)見(jiàn)圖1，可以看出18 個(gè)組合的平均籽粒含水量低于對(duì)照鄭單958的含水量（26.5%），10 個(gè)組合的平均產(chǎn)量高于對(duì)照鄭單958 產(chǎn)量（8647.5kg/hm2）。共有10 個(gè)組合位于第Ⅰ象限，收獲期籽粒含水量低于對(duì)照，且產(chǎn)量高于對(duì)照，分別為：組 合2（P128×B7）、組 合4（1785×F20）、組合5（T1746×Y20）、組合8（P156×L5847）、組合9（P1305×H1122）、組 合10（P366×LH222）、組合12（R1×B072）、組合13（R36×B627）、組合14（T1728×B5346）、組合16（R1181×B8923）。

圖1 20 個(gè)玉米新組合收獲期產(chǎn)量和籽粒含水量的分布

2.4 不同地點(diǎn)收獲期籽粒含水量表現(xiàn)表4 為收獲期在不同地點(diǎn)各個(gè)組合的籽粒含水量表現(xiàn)，可以看出，組合12（R1×B072）、組合2（P128×B7）、組合16（R1181×B8923）等組合在各個(gè)地點(diǎn)的籽粒含水量均相對(duì)較低，滎陽(yáng)和周口組合13（R36×B627）的籽粒含水量相對(duì)較低，商丘和開(kāi)封組合19（R1929×L957）的籽粒含水量相對(duì)較低。新鄉(xiāng)、滎陽(yáng)和開(kāi)封組合8（P156×L5847）的籽粒含水量均相對(duì)較高，周口、開(kāi)封和洛陽(yáng)組合9（P1305×H1122）的籽粒含水量均相對(duì)較高，駐馬店、新鄉(xiāng)、滎陽(yáng)、商丘4 個(gè)地點(diǎn)組合20（P99×H1593）的籽粒含水量均相對(duì)較高。

表4 不同地點(diǎn)收獲期各個(gè)組合的籽粒含水量表現(xiàn)

2.5 玉米品種的適應(yīng)性劃分利用R 語(yǔ)言GGE 雙標(biāo)圖對(duì)玉米組合的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，以及試驗(yàn)地點(diǎn)的代表性和鑒別力可以進(jìn)行更加準(zhǔn)確和直觀的分析。圖2 為各試驗(yàn)點(diǎn)的分組情況，本試驗(yàn)的試驗(yàn)點(diǎn)分布在3 個(gè)扇區(qū)里，新鄉(xiāng)、商丘為第1 組，駐馬店、滎陽(yáng)、周口、鶴壁為第2 組，開(kāi)封、洛陽(yáng)定義為第3 組。根據(jù)嚴(yán)威凱[16]的分析結(jié)果，各扇區(qū)位于多邊形頂角上的組合即為在該區(qū)內(nèi)各試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量最高的組合。由圖2 可以看出，組合8（P156×L5847）是第1 組產(chǎn)量最高的組合，組合2（P128×B7）是第2 組產(chǎn)量最高的組合，組合5（T1746×Y20）是第3 組產(chǎn)量最高的組合。

圖2 各試驗(yàn)點(diǎn)的分組情況

2.6 各試驗(yàn)點(diǎn)間的關(guān)系圖3 中可以看出，多數(shù)試驗(yàn)點(diǎn)之間存在正相關(guān)，開(kāi)封、洛陽(yáng)之間及駐馬店、滎陽(yáng)、周口之間存在緊密正相關(guān)，商丘與開(kāi)封、洛陽(yáng)之間存在微弱負(fù)相關(guān)。試驗(yàn)點(diǎn)間緊密正相關(guān)表示一些試驗(yàn)點(diǎn)有重復(fù)設(shè)置的可能性，比如駐馬店和周口均位于河南省的東南部，只分析其中一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并不影響對(duì)試驗(yàn)的整體評(píng)價(jià)。

2.7 各試驗(yàn)點(diǎn)的代表性、鑒別力評(píng)價(jià)由圖4 可以看出，駐馬店、滎陽(yáng)、周口、鶴壁4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)代表性較好。商丘環(huán)境向量最長(zhǎng)，鑒別力最強(qiáng)，但其代表性較差。綜合代表性與鑒別力，駐馬店、滎陽(yáng)、周口是本試驗(yàn)中最好的試驗(yàn)點(diǎn)，既有很好代表性又有很強(qiáng)的鑒別力。鶴壁也是比較理想的試驗(yàn)點(diǎn)。

圖4 試驗(yàn)點(diǎn)的鑒別力和代表性評(píng)價(jià)

2.8 組合豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性評(píng)價(jià)從圖5 可以看出，交點(diǎn)在平均環(huán)境向量正方向上的組合其產(chǎn)量高于試驗(yàn)平均產(chǎn)量，從豐產(chǎn)性考慮，本次試驗(yàn)中組合2（P128×B7）、組合12（R1×B072）、組合4（1785×F20）產(chǎn)量較高，其中最高的是組合2（P128×B7）。交點(diǎn)在平均環(huán)境向量負(fù)方向上的組合其產(chǎn)量低于試驗(yàn)平均產(chǎn)量，組合18（P159×L175）、組合7（R198×H138）、組 合11（T1747×B032）、組 合19（R1929×L957）、組合17（T1792×L5542）等產(chǎn)量較低，組合18（P159×L175）最低。從穩(wěn)產(chǎn)性考慮，組合2（P128×B7）和組合4（1785×F20）的穩(wěn)產(chǎn)性較好。從豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性綜合評(píng)價(jià)，組合2（P128×B7）是本試驗(yàn)中最理想的品種，其次為組合4（1785×F20）。

圖5 參試組合豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性評(píng)價(jià)

3 討論與結(jié)論

美系群體選系所組配的雜交組合與其他雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)群組配的雜交組合相比，其收獲期的含水量均相對(duì)較低，是因?yàn)槊老等后w的原始材料均為引進(jìn)的早熟材料，它具有熟期早、后期籽粒脫水快、適宜機(jī)械化收獲等特點(diǎn)[17]。本研究中，R198×H138、R1×B072、R36×B627、R1181×B8923 和R1929×L957 均屬于美系群體選系×塘四平頭雜種優(yōu)勢(shì)模式，在各個(gè)地點(diǎn)不同程度的表現(xiàn)出籽粒含水量相對(duì)較低。

有報(bào)道認(rèn)為PB 種質(zhì)含有熱帶亞熱帶血緣，具有抗性強(qiáng)、熟期相對(duì)較晚等特點(diǎn)[18-19]，由于黃淮海近幾年夏季持續(xù)高溫干旱天氣，以PB 種質(zhì)組配出的雜交組合P128×B7、P366×LH222，在各個(gè)地點(diǎn)的平均產(chǎn)量比對(duì)照鄭單958 分別高13.0%、7.9%，且變異系數(shù)較小，增減點(diǎn)數(shù)分別為7增1減和5增3減，表現(xiàn)出豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性均相對(duì)較好。P156×L5847、P1305×H1122、P99×H1593 因熟期較晚，收獲時(shí)籽粒含水量均相對(duì)較高。

Reid×塘四平頭雜種優(yōu)勢(shì)模式是黃淮海地區(qū)最具有代表性的一種模式，鄭單958 作為代表性的雜交種，因其適應(yīng)黃淮海年際間復(fù)雜多變的逆境氣候，已經(jīng)大面積推廣種植20 年[20]。本研究中，屬于Reid×塘四平頭雜種優(yōu)勢(shì)模式的雜交組合有9 個(gè)，在不同地點(diǎn)其收獲期的籽粒含水量均相對(duì)較高，其中1785×F20、T1746×Y20、T1728×B5346 在不同地點(diǎn)的產(chǎn)量平均值較高，表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性。從變異系數(shù)可以看出，1785×F20 表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性。

采用R 語(yǔ)言GGE 雙標(biāo)圖對(duì)20 個(gè)組合的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，P128×B7 是本試驗(yàn)中最理想的品種，其次為1785×F20。這與變異系數(shù)和平均增產(chǎn)幅度分析結(jié)果一致。說(shuō)明R 語(yǔ)言GGE 雙標(biāo)圖作為評(píng)價(jià)品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性的一種方法，具有很好的代表性。

對(duì)各試驗(yàn)點(diǎn)的代表性和鑒別力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，駐馬店、滎陽(yáng)、周口是本試驗(yàn)中最好的試驗(yàn)點(diǎn)，既有很好代表性又有很強(qiáng)鑒別力，鶴壁也是比較理想的試驗(yàn)點(diǎn)。本研究?jī)H以一年的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選優(yōu)良玉米新組合，需多年多點(diǎn)鑒定結(jié)果，才能選育出大面積推廣應(yīng)用的玉米新品種。