袁金海 賈多英 劉續(xù)漢 楊 平 李 濤 李自峰 馬麗娟 賈曉莉 魯麗莉

（甘肅省臨澤縣種子管理局，張掖 734200）

伴隨育種事業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，馬鈴薯的種植面積和產(chǎn)量?jī)H次于小麥、水稻和玉米，成為世界第四大糧食作物。甘肅省作為我國(guó)馬鈴薯種植大省，對(duì)于馬鈴薯品種改良和品種適應(yīng)性評(píng)價(jià)變得尤為重要。馬鈴薯屬喜涼作物，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境條件十分敏感。近年來(lái)，伴隨著育種理念和方法的不斷發(fā)展，馬鈴薯新品種不斷出現(xiàn)，如何對(duì)這些品種的適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)它們進(jìn)行全方位定位，已成為育種家們最為關(guān)注的問(wèn)題。目前用于區(qū)域試驗(yàn)分析的方法有很多種，比如SAS、SPSS等軟件，雖然這些軟件可以很好地對(duì)區(qū)域試驗(yàn)進(jìn)行分析，但是它們與GGE雙標(biāo)圖相比，其友好性分析較差[1]。嚴(yán)威凱[2]在2010年開發(fā)的雙標(biāo)圖在分析作物的多年多點(diǎn)試驗(yàn)中，可以很好地解決SAS和SPSS的不足，與此同時(shí)GGE雙標(biāo)圖可以進(jìn)行品種評(píng)價(jià)、試驗(yàn)點(diǎn)評(píng)估和生態(tài)區(qū)的劃分，對(duì)品種適應(yīng)性的評(píng)估和試驗(yàn)點(diǎn)的代表性判斷具有十分重要的作用。GGE雙標(biāo)圖分析利用以環(huán)境中心化后的數(shù)據(jù)[3]，可以直觀地展示各個(gè)因素間的交互作用。近年來(lái) GGE 雙標(biāo)圖在玉米[1]、棉花[4]、燕麥[5]、小麥[6]、大豆[7]等作物上廣泛應(yīng)用，但在馬鈴薯中卻鮮有報(bào)道。因此使用GGE雙標(biāo)圖對(duì)參試的馬鈴薯品種進(jìn)行分析，不僅可以為甘肅省擴(kuò)大馬鈴薯的種植區(qū)域和提高馬鈴薯產(chǎn)量提供依據(jù)，而且可以為下一年的區(qū)域試驗(yàn)提供依據(jù)[8]。本研究使用GGE雙標(biāo)圖評(píng)估了2015-2016年甘肅省10個(gè)晚熟馬鈴薯品種在6個(gè)區(qū)試點(diǎn)的穩(wěn)定性及豐產(chǎn)性，檢測(cè)了6個(gè)區(qū)試點(diǎn)的代表性和區(qū)分力，并對(duì)區(qū)試點(diǎn)進(jìn)行了相關(guān)性分析[6]，以期為甘肅省馬鈴薯品種選育提供相關(guān)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料為2015-2016年參加甘肅省馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)的10個(gè)晚熟馬鈴薯品種（系），各參試品種（系）及選育單位如表1所示，以隴薯6號(hào)為對(duì)照1（CK1）、當(dāng)?shù)卮竺娣e種植的品種新大平為對(duì)照 2（CK2）。

表1 參加區(qū)域試驗(yàn)馬鈴薯品種（系）基本信息

甘肅省馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)點(diǎn)，各區(qū)試點(diǎn)及其在甘肅省的地理位置、年降雨量和平均氣溫如表2所示。各區(qū)試點(diǎn)的年降雨量和平均氣溫均有差異。

表2 區(qū)域試驗(yàn)點(diǎn)的基本信息

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。小區(qū)面積約20m2，長(zhǎng)6.7m，寬3.0m。每個(gè)小區(qū)種植5行，每行20株，行距60.0cm，株距33.3cm[9]?？挤N依據(jù)國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS 22.0軟件和GGE-Biplot軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 2015 -2016年甘肅省馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果 2015-2016年甘肅省馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量情況詳見表3。

表3 2015-2016年甘肅省馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)平均產(chǎn)量（kg/667m2）

2.2 馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量差異顯著性分析 由表4 可以看出，除天 05-7-5（G4）、天 06-3-4（G5）和L0528-3（G1）較對(duì)照隴薯6號(hào)（CK1）產(chǎn)量分別增加17.03%、8.22%和0.97%，表現(xiàn)為增產(chǎn)，且天05-7-5（G4）、天 06-3-4（G5）增產(chǎn)顯著外，其余各參試品種（系）產(chǎn)量均低于對(duì)照隴薯6號(hào)（CK1）。然而，在產(chǎn)量低于對(duì)照隴薯6號(hào)（CK1）的各參試品種（系）中，L0527-7（G3）、03-5-7（G6）和 0528-30（G7）與當(dāng)?shù)貙?duì)照品種（CK2）相比較，表現(xiàn)為增產(chǎn)，而L9901-10（G2）和P2（G8）則表現(xiàn)為減產(chǎn)，且差異均達(dá)到極顯著水平。因此，綜合分析可知，產(chǎn)量顯著低于對(duì)照隴薯6號(hào)（CK1）的各參試品種（系）不再入選下年的區(qū)域試驗(yàn)而被淘汰。

表4 品種（系）產(chǎn)量差異性顯著分析表（2015-2016年）

2.3 馬鈴薯品種穩(wěn)產(chǎn)性差異分析 由表5可以看出，天 05-7-5（G4）、天 06-3-4（G5）、L0528-3（G1）豐產(chǎn)性效應(yīng)值高于對(duì)照隴薯6號(hào)（CK1），豐產(chǎn)性較好。03-5-7（G6）穩(wěn)產(chǎn)性最好，其次是天06-3-4（G5）、隴薯 6 號(hào)（G9）和 L0528-3（G1），但 03-5-7（G6）豐產(chǎn)性較差。就豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性而言，表現(xiàn)較好的品種（系）為天 06-3-4（G5）、天 05-7-5（G4）和 L0528-3（G1）；表現(xiàn)較差的品種（系）為 P2（G8）、L9901-10（G2）。

表5 品種（系）豐產(chǎn)性及其穩(wěn)定性分析表（2015-2016年）

2.4 馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)試驗(yàn)點(diǎn)的相關(guān)性分析 試驗(yàn)點(diǎn)的相關(guān)性分析可以用于對(duì)重復(fù)試驗(yàn)點(diǎn)的淘汰和選擇，因此可以減少育種工作者對(duì)時(shí)間和財(cái)力的浪費(fèi)。由圖1可知，天水（E2）和靜寧（E6）的相關(guān)性最為明顯，其次是臨夏（E3）和宕昌（E5）的相關(guān)性較為明顯，因此在下一年的區(qū)域試驗(yàn)中可以選擇它們其中的2個(gè)點(diǎn)作為下一年的試驗(yàn)點(diǎn)。

圖1 基于GGE對(duì)區(qū)域試驗(yàn)試驗(yàn)點(diǎn)相關(guān)性的分析

2.5 馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)品種（系）的適應(yīng)性分析 使用多邊形法，把雙標(biāo)圖中離原點(diǎn)最遠(yuǎn)品種的點(diǎn)用直線兩兩連接起來(lái)，形成一個(gè)多邊形，可以把所有的品種都包含在內(nèi)，過(guò)原點(diǎn)向各邊做垂線，可以把整個(gè)雙標(biāo)圖劃分為若干個(gè)扇形區(qū)域，在每一個(gè)區(qū)域里位于區(qū)域頂端的為表現(xiàn)最好的品種。

由圖2可以看出，被分成了4個(gè)扇形區(qū)域，6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分在2個(gè)扇形區(qū)域，其中E2、E3、E4、E6為第1組，G4、G5和G7在第1組表現(xiàn)較好，并且G4和G5為本組的最佳品種（系）；E1和E5為第2組，G3、G9（CK1）和G1在第2組表現(xiàn)較好，并且G3是本組的最佳品種（系）。與此同時(shí)可以看出G4和G5的適應(yīng)性要強(qiáng)于G3。

圖2 基于GGE對(duì)區(qū)域試驗(yàn)中馬鈴薯品種（系）適應(yīng)性分析

2.6 馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)品種（系）穩(wěn)產(chǎn)性與豐產(chǎn)性分析 通過(guò)GGE可以很好地對(duì)品種（系）的穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性進(jìn)行解釋，在GGE雙標(biāo)圖中，圓點(diǎn)代表的是“平均環(huán)境”，帶單向箭頭的直線為平均環(huán)境軸，沿著平均環(huán)境軸方向豐產(chǎn)性越來(lái)越強(qiáng)。與平均環(huán)境軸垂直并通過(guò)原點(diǎn)的、帶有雙箭頭的直線代表各品種穩(wěn)定性的大小，線段長(zhǎng)度越短，穩(wěn)定性越強(qiáng)，反之則穩(wěn)定性越差，但穩(wěn)定性差的品種適應(yīng)性卻強(qiáng)[10]。位于雙向箭頭線右側(cè)的品種比對(duì)照高產(chǎn)，而位于左側(cè)的則和對(duì)照相比較為低產(chǎn)。從圖3可以看出：就豐產(chǎn)性而言，G4和G5表現(xiàn)最好，其次是G9、G3、G1，表現(xiàn)最差的為G6和G8；就穩(wěn)定性大小而言，G6的穩(wěn)定性最好，但其增產(chǎn)性差，其次是當(dāng)?shù)仄贩NG10（CK2）、G7，G3的穩(wěn)定性最差。

圖3 基于GGE對(duì)區(qū)域試驗(yàn)中馬鈴薯品種（系）穩(wěn)定性和豐產(chǎn)性分析

2.7 馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)試驗(yàn)點(diǎn)的區(qū)分力和代表性分析 試驗(yàn)點(diǎn)的選育是育種工作成敗的關(guān)鍵因素[11]，理想的試驗(yàn)點(diǎn)的選擇應(yīng)具備以下2個(gè)條件：一是試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)參試品種要有較強(qiáng)的區(qū)分能力；二是試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)生態(tài)區(qū)要有較強(qiáng)的代表性。對(duì)于各試驗(yàn)點(diǎn)向量的長(zhǎng)度是其區(qū)分力優(yōu)劣的度量，向量長(zhǎng)度越長(zhǎng)，區(qū)分力越好，反之，則區(qū)分力越差。而試驗(yàn)點(diǎn)與平均環(huán)境向量的夾角是試驗(yàn)點(diǎn)代表性強(qiáng)弱的度量，角度越小，代表性越強(qiáng)，角度越大，代表性越弱。一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)與平均環(huán)境向量的夾角是鈍角，則它不適合作為試驗(yàn)點(diǎn)，在本次區(qū)域試驗(yàn)中沒(méi)有這樣的點(diǎn)。

圖4中圓點(diǎn)代表平均環(huán)境，其中E1和E4的區(qū)分力最好，其次是E2和E3，E5和E6的最差。就代表性而言，E3的代表性最好，其次是E6、E2、E5，E1和E4的代表性最差。綜上所述E2和E3為最理想的試驗(yàn)點(diǎn)。

圖4 基于GGE對(duì)區(qū)域試驗(yàn)試驗(yàn)點(diǎn)區(qū)分力和代表性的分析

3 結(jié)論與討論

在本次試驗(yàn)中，利用GGE雙標(biāo)圖以及結(jié)合顯著性分析對(duì)甘肅省2015-2016年馬鈴薯區(qū)域試驗(yàn)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析，從10個(gè)晚熟的馬鈴薯品種（系）中篩選出了豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性好以及適應(yīng)性廣的品種（系）。從6個(gè)區(qū)試點(diǎn)中選出了區(qū)分力和代表性高的區(qū)試點(diǎn)。結(jié)果表明，豐產(chǎn)性高低依次為天05-7-5＞天06-3-4＞隴薯6號(hào)＞L0527-7＞L0528-3＞0528-30＞當(dāng)?shù)仄贩N＞L9901-10＞03-5-7＞P2，穩(wěn)定性高低依次為03-5-7＞當(dāng)?shù)仄贩N＞L0528-3＞0528-30＞隴薯6號(hào)＞L9901-10＞P2＞天05-7-5＞天06-3-4＞L0527-7，利用GGE分析的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性結(jié)果與豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性參數(shù)分析評(píng)價(jià)的結(jié)果基本一致。天06-3-4和天05-7-5在天水、臨夏、安定和靜寧地區(qū)適應(yīng)性最好，其次是0528-30；L0527-7在會(huì)川和宕昌兩地區(qū)適應(yīng)性最好，其次是L0528-3和隴薯6號(hào)，L9901-10、03-5-7、P2和當(dāng)?shù)仄贩N的適應(yīng)性較差。從試驗(yàn)點(diǎn)的區(qū)分力和代表性大小分析可知，天水和臨夏兩地區(qū)分力和代表性均表現(xiàn)較好，但天水區(qū)分力表現(xiàn)最為突出，靜寧代表性最好。因此，通過(guò)GGE分析可以選擇出既高產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的馬鈴薯品種（系）L0528-3、天05-7-5和天06-3-4，可以在下一年的區(qū)域試驗(yàn)中進(jìn)行種植，完成后續(xù)的育種工作。

農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)一般采用多年多點(diǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果受多因素影響，比如環(huán)境、品種、環(huán)境與品種的互作效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)充分分析試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)參加區(qū)域試驗(yàn)的品種作出科學(xué)而準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。GGE雙標(biāo)圖相比于其他傳統(tǒng)的分析方法具有“一圖勝千言”[2]的功效，GGE雙標(biāo)圖一方面為品種的適應(yīng)性、穩(wěn)定性和豐產(chǎn)性的篩選提供了依據(jù)，另一方面也為試驗(yàn)點(diǎn)的代表性與區(qū)分力的篩選提供了依據(jù)[7]。試驗(yàn)點(diǎn)的選擇是育種工作成敗的關(guān)鍵因素，試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)具備高的區(qū)分力和代表性，才能用于選擇既高產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的品種[12]。GGE雙標(biāo)圖相比于AMMI模型可以更加友好的解釋基因和基因型×環(huán)境互作效應(yīng)（GGE）。通過(guò)GGE雙標(biāo)圖的使用不僅可以為品種的選育和試驗(yàn)點(diǎn)的選擇提供依據(jù)，而且還能為育種家選育既高產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的品種提供依據(jù)。