陳剛吳文革*胡鵬陳楠許有尊習(xí)敏孫雪原黃義德董偉

（1安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，合肥230031；2巢湖市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，安徽巢湖238000；3安徽合肥豐樂(lè)種業(yè)股份有限公司，合肥230088；4江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210095；第一作者：chenxia88.66＠163.com；*通訊作者：wuwenge＠vip.sina.com）

江淮雜交中秈水稻品質(zhì)性狀基因型與播期互作的AMMI模型分析

陳剛1吳文革1*胡鵬2陳楠3許有尊1習(xí)敏1孫雪原1黃義德4董偉2

（1安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，合肥230031；2巢湖市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，安徽巢湖238000；3安徽合肥豐樂(lè)種業(yè)股份有限公司，合肥230088；4江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210095；第一作者：chenxia88.66＠163.com；*通訊作者：wuwenge＠vip.sina.com）

為明確雜交中秈水稻在江淮地區(qū)種植的適宜播期，提高稻米品質(zhì)，選用3個(gè)雜交中秈水稻品種（系）分5個(gè)播期，利用AMMI模型對(duì)其營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)性狀（糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量）進(jìn)行了穩(wěn)定性和適應(yīng)性分析。結(jié)果表明，糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量4項(xiàng)指標(biāo)在基因型間、播期間及基因型×播期互作間的方差均達(dá)到極顯著水平，這4項(xiàng)指標(biāo)的交互效應(yīng)主成分值（IPCA）差異也達(dá)到顯著水平；穗期（抽穗至成熟期）平均氣溫較高、累計(jì)日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)、氣溫日較差大，有利于雜交中秈水稻品質(zhì)的提高；3個(gè)參試品種（系）營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)穩(wěn)定性表現(xiàn)為新兩優(yōu)6號(hào)＞兩優(yōu)1128＞豐兩優(yōu)4號(hào)，5個(gè)播期對(duì)雜交中秈水稻品質(zhì)影響表現(xiàn)為4月20日＞5月10日＞5月20日＞4月30日＞5月30日。

雜交水稻；AMMI模型；播期；稻米品質(zhì)；江淮地區(qū)

我國(guó)是稻米生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，60%以上的人口以稻米為食，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)大米的需求越來(lái)越大。稻米品質(zhì)的形成是品種遺傳特性和環(huán)境條件綜合作用的結(jié)果，稻米品質(zhì)改良既受到遺傳因素的控制，也受到生態(tài)環(huán)境和栽培技術(shù)措施等多項(xiàng)因素的影響[1]。因此，研究不同環(huán)境條件下稻米品質(zhì)的品種穩(wěn)定性，明確適宜生育期，是加快優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)與推廣應(yīng)用的有效途徑。

品種的基因型和環(huán)境互作效應(yīng)直接影響不同品種在不同播期的產(chǎn)量和品質(zhì)差異。前人在研究作物品種穩(wěn)定性和基因型與環(huán)境互作分析方面做了大量工作，提出和分析了眾多的穩(wěn)定性分析統(tǒng)計(jì)模型和方法。其中，AMMI模型把方差分析和主成分分析結(jié)合在一起，充分利用試驗(yàn)所獲得的信息，最大程度地反映互作變異，通過(guò)從加性模型的互作項(xiàng)中進(jìn)一步分離出若干個(gè)乘積項(xiàng)之和，提高估計(jì)的準(zhǔn)確性。相比其他方法，該方法得出的結(jié)果更可靠，已被廣泛應(yīng)用于不同作物品種品質(zhì)評(píng)價(jià)[2－8]，但AMMI模型用于不同播期對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較少。本研究利用AMMI模型對(duì)雜交中秈水稻品種在不同播期條件下的營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)進(jìn)行分析，以參數(shù)Di評(píng)價(jià)參試品種的穩(wěn)定性，參數(shù)Dj估計(jì)播期對(duì)品種的影響，分析品種和播期互作效應(yīng)評(píng)價(jià)品種對(duì)播期的特殊適應(yīng)性[9]，以期為江淮地區(qū)雜交中秈水稻優(yōu)質(zhì)稻米品種栽培和推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇在安徽省江淮地區(qū)產(chǎn)量表現(xiàn)較好的主推品種（系）進(jìn)行不同播期的對(duì)比試驗(yàn)。參試品種（系）3個(gè)，播種期設(shè)置5個(gè)（表1）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年在安徽省巢湖市中垾鎮(zhèn)建華村試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)小區(qū)面積12 m2，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，行株距30 cm×12 cm，N、P、K施肥水平和田間管理均按安徽省水稻高產(chǎn)創(chuàng)建施肥方案統(tǒng)一實(shí)施。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 品質(zhì)

參照GB/T17891－1999《優(yōu)質(zhì)稻谷》測(cè)定糊化溫度、膠稠度、蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量等指標(biāo)。這4個(gè)性狀可以代表水稻主要的營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)。

表1 試驗(yàn)品種（系）和不同播期氣象資料

表2 同一播期不同水稻品種主要食用品質(zhì)性狀平均值

表3 同一品種在不同的播期主要食用品質(zhì)性狀平均值

1.3.2 氣象資料

氣象資料由安徽省氣象科學(xué)研究所提供，主要包括降雨量、平均溫度、平均相對(duì)濕度、累計(jì)日照時(shí)數(shù)、氣溫日較差。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析方法

主要利用在基因型與環(huán)境互作模型AMMI對(duì)品種品質(zhì)穩(wěn)定性和播期適應(yīng)性分析[9]。采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05軟件處理、分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 基因型與環(huán)境互作的AMMI模型分析

從表2可見(jiàn)，同一播期不同品種的品質(zhì)性狀平均值不同，不同環(huán)境參數(shù)對(duì)水稻同一品質(zhì)性狀的影響不同。平均糊化溫度以5月20日和5月30日播種的處理最高，達(dá)到5.9℃；4月20日播種的處理次之，達(dá)到5.8℃；5月10日和4月30日播種的最低，僅為5.6℃。膠稠度以4月20日播種的處理最高，達(dá)到65.8 mm；其次為5月10日播種的處理，為63.2 mm；最低的是5月30日播種的處理，只有53.9 mm。直鏈淀粉含量以5月30日播種的處理最高，達(dá)到15.6%；4月30日播種的處理最低，為14.2%。蛋白質(zhì)含量以4月30日播種的處理最高，達(dá)到8.5%；5月20日播種的處理最低，為8.0%。

從表3可見(jiàn)，不同水稻品種間同一品質(zhì)性狀的穩(wěn)定性不同。糊化溫度以?xún)蓛?yōu)1128最高，為6.1℃；新兩優(yōu)6號(hào)最低，為5.2℃。膠稠度以新兩優(yōu)6號(hào)最高，為66.5 mm；最低的是豐兩優(yōu)4號(hào)，為57.7 mm。直鏈淀粉含量以新兩優(yōu)6號(hào)最高，為15.0%；豐兩優(yōu)4號(hào)和兩優(yōu)1128較低，均為14.6%。蛋白質(zhì)含量以豐兩優(yōu)4號(hào)和兩優(yōu)1128較高，均為8.4%；新兩優(yōu)6號(hào)較低，為8.3%。

為進(jìn)一步分析不同播期與參試品種品質(zhì)性狀之間的關(guān)系，對(duì)以上3個(gè)稻米食用品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)合方差分析（表4）。基因型、環(huán)境及其互作平方和占處理平方和的百分比（SS%）大小可以反映它們對(duì)不同品質(zhì)性狀影響的大小。從表4可以看出，環(huán)境對(duì)膠稠度和蛋白質(zhì)含量的形成影響最大，SS%分別為38.54%和47.14%；基因型對(duì)糊化溫度的形成影響最大，SS%達(dá)到60.22%；G×E對(duì)蛋白質(zhì)含量影響較大，SS%為44.08%，其次是膠稠度，SS%為33.87%。從表5可以看出，品質(zhì)指標(biāo)在品種（系）間、環(huán)境間差異及G×E互作效應(yīng)均達(dá)到極顯著水平，故有必要利用AMMI模型對(duì)這3個(gè)營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)性狀進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

2.2 稻米食用品質(zhì)穩(wěn)定性及播期影響分析

AMMI模型穩(wěn)定性分析結(jié)果（表4）表明，糊化溫度主成分因子IPCA1的F值達(dá)極顯著水平；膠稠度IPCA1的F值達(dá)顯著水平，IPCA2的F值未達(dá)顯著水平。表5列出了3個(gè)品種（系）和5個(gè)播期的IPCA1、IPCA2及相應(yīng)穩(wěn)定性參數(shù)Di值和Dj值。3個(gè)供試品種（系）中糊化溫度穩(wěn)定性最好的是新兩優(yōu)6號(hào)，其次是兩優(yōu)1128，豐兩優(yōu)4號(hào)最差；膠稠度穩(wěn)定性最好的是新兩優(yōu)6號(hào)，其次是兩優(yōu)1128，豐兩優(yōu)4號(hào)最差；直鏈淀粉含量穩(wěn)定性最好的是新兩優(yōu)6號(hào)，其次是兩優(yōu)1128，豐兩優(yōu)4號(hào)最差；蛋白質(zhì)含量穩(wěn)定性最好的是新兩優(yōu)6號(hào)，其次是豐兩優(yōu)4號(hào)，兩優(yōu)1128最差。Dj值可以反映不同播期對(duì)品種各營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)的影響，Dj值越大，說(shuō)明影響越強(qiáng)，反之則越弱。由表5可以看出，本試驗(yàn)5個(gè)播期中，對(duì)糊化溫度影響最強(qiáng)的是5月30日播種，其次是5月20日播種，最弱的是5月10日播種；對(duì)膠稠度影響最大的是4月20日播種，其次是5月10日播種，最弱的是5月30日播種；對(duì)直鏈淀粉含量影響最強(qiáng)的是5月10日播種，其次是4月30日播種，最弱的是5月30日播種；對(duì)蛋白質(zhì)含量影響最強(qiáng)的是5月30日播種，其次是5月20日播種，影響最弱的是5月10日播種。

表4 稻米主要食用品質(zhì)的基因型和環(huán)境合作效應(yīng)分析

表5 品種（系）與播期水稻主要食用品質(zhì)穩(wěn)定性參數(shù)

2.3 品種適應(yīng)性分析

以IPCA1為X軸，IPCA2為Y軸建立的AMMI雙標(biāo)圖（圖1）進(jìn)一步反映了品種的穩(wěn)定性和播期的影響。在AMMI雙標(biāo)圖上越接近坐標(biāo)原點(diǎn)品種（系）穩(wěn)定性越好，越遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的播期影響越強(qiáng)。品種在播期圖標(biāo)與原點(diǎn)連線二維空間的垂直投影代表其在此試點(diǎn)的最大交互效應(yīng)，在正向連線上的最大投影代表此品種（系）在此試點(diǎn)表現(xiàn)出最佳適應(yīng)性，若垂直投影在地點(diǎn)和原點(diǎn)反向延長(zhǎng)線上則表現(xiàn)不適應(yīng)性。糊化溫度項(xiàng)中，豐兩優(yōu)4號(hào)在4月20日播種、兩優(yōu)1128在5月20日播種、新兩優(yōu)6號(hào)在5月30日播種表現(xiàn)出最佳適應(yīng)性；膠稠度項(xiàng)中，豐兩優(yōu)4號(hào)在4月30日播種、兩優(yōu)1128在5月20日播種、新兩優(yōu)6號(hào)在5月10日播種表現(xiàn)出最佳適應(yīng)性；直鏈淀粉含量項(xiàng)中，豐兩優(yōu)4號(hào)、兩優(yōu)1128在5月10日播種表現(xiàn)最佳；新兩優(yōu)6號(hào)在4月30日播種表現(xiàn)最佳；蛋白質(zhì)含量項(xiàng)中，豐兩優(yōu)4號(hào)在4月30日播種，兩優(yōu)1128在5月20日播種，新兩優(yōu)6號(hào)在5月10日播種表現(xiàn)出最佳適應(yīng)性。

2.4 G×E互作及其與環(huán)境氣候因子的相關(guān)性分析

對(duì)播期的各項(xiàng)IPCA值與穗期的環(huán)境氣候因子進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果（表6）表明，糊化溫度項(xiàng)分析顯示，其穩(wěn)定參數(shù)Di與累計(jì)降雨量、平均溫度、平均相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)，與累計(jì)日照時(shí)數(shù)、氣溫日較差呈正相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平；膠稠度項(xiàng)分析顯示，其穩(wěn)定參數(shù)與累計(jì)降雨量和平均溫度均達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.913*和0.907*，與平均相對(duì)濕度呈正相關(guān)，與累計(jì)日照時(shí)數(shù)、氣溫日較差呈負(fù)相關(guān)，均未達(dá)到顯著水平；直鏈淀粉含量項(xiàng)的分析結(jié)果顯示，其穩(wěn)定參數(shù)與平均相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.905*，與累計(jì)降雨量、平均氣溫呈正相關(guān)，與累計(jì)日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差呈負(fù)相關(guān)，均未達(dá)到顯著水平；蛋白質(zhì)含量項(xiàng)分析顯示，其穩(wěn)定參數(shù)與累計(jì)降雨量、平均氣溫、平均相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)，與累計(jì)日照時(shí)數(shù)和氣溫日較差呈正相關(guān)，均未達(dá)顯著水平。

圖1 雜交中秈水稻營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)性狀的AMMI交互作用雙標(biāo)

表6 品質(zhì)性狀穩(wěn)定參數(shù)與抽穗后氣象因子之間的相關(guān)系數(shù)

3 討論

3.1 AMMI模型及品種環(huán)境適應(yīng)性分析

AMMI模型主要用于品種區(qū)試品種的穩(wěn)定性分析。本試驗(yàn)引入AMMI模型分析品種播期的適應(yīng)性分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境對(duì)供試的雜交中秈水稻品種膠稠度和蛋白質(zhì)含量的形成影響最大，其次為基因型，G×E最小；基因型對(duì)糊化溫度的形成影響最大，其次是G×E，環(huán)境最?。换蛐蛯?duì)試驗(yàn)中蛋白質(zhì)含量影響較大，其次是環(huán)境因素，G×E最小。

本試驗(yàn)中供試品種3項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的綜合穩(wěn)定性呈新兩優(yōu)6號(hào)＞兩優(yōu)1128＞豐兩優(yōu)4號(hào)，播期影響為4月20日＞5月10日＞5月20日＞4月30日＞5月30日。說(shuō)明雜交中秈水稻品種及營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)指標(biāo)在不同基因型間、播期間及互作方面均存在差異。引入AMMI模型的穩(wěn)定性參數(shù)Di和Dj可定量描述品種的穩(wěn)定性以及播期的適應(yīng)性，但品種間穩(wěn)定性差異以及地點(diǎn)間適應(yīng)性差異是否達(dá)到顯著水平，將進(jìn)一步將利用AMMI模型研究水稻生長(zhǎng)的生理生化指標(biāo)與環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)一步確定不同的雜交中秈水稻品種的適宜播期。

依據(jù)AMMI分析的前兩位主成分值及其相應(yīng)的穩(wěn)定性參數(shù)Di值，本試驗(yàn)對(duì)參試品種（系）營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)與環(huán)境間的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)種植中品種的穩(wěn)定性表現(xiàn)基本一致。綜合比較表明，新兩優(yōu)6號(hào)的營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)最穩(wěn)定，兩優(yōu)1128次之，豐兩優(yōu)4號(hào)營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)穩(wěn)定性表現(xiàn)較差。稻米品質(zhì)受環(huán)境因素、栽培條件等方面的影響較復(fù)雜，將進(jìn)一步綜合多項(xiàng)稻米品質(zhì)參數(shù)利用AMMI模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.2 雜交中秈水稻適宜播期分析

安徽省江淮地區(qū)地處暖溫帶和亞熱帶的過(guò)渡帶，光溫水資源豐富，但年際間變化較大，高溫干旱、低溫陰雨等災(zāi)害性天氣發(fā)生頻繁。選擇適宜的播種期，對(duì)于規(guī)避自然災(zāi)害的發(fā)生，充分合理的利用氣候資源，提高稻米產(chǎn)量和品質(zhì)、降低水稻生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)揮雜交水稻高產(chǎn)潛力具有十分重要的作用。本試驗(yàn)條件下，G×E互作與氣候因子相關(guān)分析表明，不同播期抽穗期到成熟期的環(huán)境因子對(duì)糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)有較大影響。對(duì)糊化溫度影響較大的是平均氣溫和平均濕度，呈負(fù)相關(guān)，與氣溫日較差呈正相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平；對(duì)膠稠度影響較大的是累計(jì)降雨量、平均氣溫，呈顯著正相關(guān)；對(duì)直鏈淀粉含量影響最大的是平均相對(duì)濕度，呈顯著正相關(guān)；對(duì)蛋白質(zhì)含量影響較大的氣候因子是累計(jì)日照時(shí)數(shù)，呈正相關(guān)，與平均氣溫呈負(fù)相關(guān)，均未達(dá)顯著水平。說(shuō)明穗期溫度高、光照充足和少雨的環(huán)境有利于稻米品質(zhì)的提高。4月20日和5月10日播種，在抽穗期平均氣溫較高、累計(jì)日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)、氣溫日較差大有利于稻米品質(zhì)提升。4月30日播種雖然介于2個(gè)時(shí)期之間，但由于抽穗期遭遇高溫，影響了品質(zhì)的提高。由于AMMI模型僅對(duì)部分單個(gè)性狀與環(huán)境之間的關(guān)系進(jìn)行分析，如何對(duì)多個(gè)性狀與環(huán)境參數(shù)之間的綜合分析有待于進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

基因型、環(huán)境及其互作對(duì)江淮雜交中秈水稻糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量影響不同，其中環(huán)境的影響較大；AMMI模型可以判斷3個(gè)參試品種（系）營(yíng)養(yǎng)食味品質(zhì)的穩(wěn)定性和5個(gè)播期的適應(yīng)性。本試驗(yàn)條件下，新兩優(yōu)6號(hào)品質(zhì)穩(wěn)定性最好，4月20日、5月10日最適合江淮雜交中秈水稻播種，穗期溫度高、光照充足和氣溫日較差大的環(huán)境有利于品質(zhì)的提高。

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Interaction of Genotypes with Sowing Dates for Main Quality Traits of Hybrid Mid-indica Rice in Jianghuai Region by AMMI Model

CHEN Gang1,WU Wenge1*,HU Peng2,CHEN Nan3,XU Youzun1,XI Min1,SUN Xueyuan1,HUANG Yide4,DONG Wei2
（1Rice Research Institute，Anhui Academy of Agriculture Science,Hefei 230031,China;2Chaohu City Agriculture Popular Center,Chaohu,Anhui 2380004,China;3Hefei Fengle Seed CO.,LTD,Hefei 230088,China;4Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production,Nanjing 210095,China;1st author:chenxia88.66＠163.com;*Corresponding author:wuwenge＠vip.sina.com）

In order to explore the suitable sowing datse and improve grain quality of rice,the genetic stability and adaptability of three rice culitivars with five different sowing dates were evaluated for nutritional and eating quality traits（gelatinization temperature,glue consistency,amylose content,protein content）based on AMMI model.The results showed that the differences in nutritional and eating quality traits among genotypes,sowing date and genotype×sowing date interactions were all significant at 1%level.Gelatinization temperature,glue consistency,amylose content,protein content were also significantly different in IPCA value.The environment factors of different sowing date with high mean temperature,enough accumulated sunshine hours and large diurnal temperature range from rice heading stage to maturity stage were beneficial to produce good quality of hybrid mid－indica rice.The order of stability of nutritional and eating quality traits for the 3 cultivars was:Xinlianyou 6＞Liangyou 1128＞Fengliangyou 4.The order for identifying rice quality of five sowing date was:April 20th＞May 10th＞May 20th＞April 30th＞May 30th.

hybrid rice;AMMI model;sowing date;quality;Jianghuai region

S511

A

1006－8082（2017）04－0034－05

2017－06－25

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD07B08）；國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS－01－53）；安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院人才發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（17F0102）