李 寧

（丹東農(nóng)業(yè)科學(xué)院 遼寧鳳城 118109）

農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)是重要的產(chǎn)量育種目標(biāo)，但由于農(nóng)作物的產(chǎn)量性狀受到基因效應(yīng)、環(huán)境因素、基因與環(huán)境互作效應(yīng)的共同影響，導(dǎo)致相同的品種在不同的種植環(huán)境中、不同的年際間產(chǎn)量均表現(xiàn)出一定的差異。因此，客觀、準(zhǔn)確地把握與評價作物基因與環(huán)境的互作模式，是作物區(qū)域試驗(yàn)分析的核心任務(wù)[1]。作物的基因與環(huán)境相互作用（即產(chǎn)量的穩(wěn)定性）分析一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)，曾先后提出了多種多樣的分析方法[1-6]。其中GGE（基因與基因-環(huán)境互作）雙標(biāo)圖法是由嚴(yán)威凱等[1]提出、用于分析基因和基因與環(huán)境互作的方法，此方法同時考慮基因型（G）、基因與環(huán)境互作（G×E），可以更直觀準(zhǔn)確地用于品種豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性、區(qū)域適應(yīng)性及試驗(yàn)地點(diǎn)鑒別力的綜合分析評價[2]。近年來，GGE 雙標(biāo)圖被科研工作者廣泛地用于多種作物的區(qū)域試驗(yàn)資料分析，為農(nóng)作物新品種在不同生態(tài)種植區(qū)域的適應(yīng)性評價提供了新方法[7-13]，克服了傳統(tǒng)的分析方法難以全面準(zhǔn)確地對品種和試點(diǎn)種植環(huán)境進(jìn)行綜合評價的缺點(diǎn)。甜瓜作為深受廣大消費(fèi)者喜愛的高產(chǎn)值經(jīng)濟(jì)作物之一，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效是適宜推廣甜瓜品種的必備特征。為適應(yīng)市場及生產(chǎn)需要，科學(xué)準(zhǔn)確地對甜瓜新品種的綜合生產(chǎn)力和區(qū)域適應(yīng)性進(jìn)行評價，對參試品種的推廣及保持區(qū)域試驗(yàn)的穩(wěn)定性具有重要的意義。

筆者采用R 語言GGE 雙標(biāo)圖的方法，對遼寧地區(qū)2020—2021 年的甜瓜新品種多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析。利用GGE 雙標(biāo)圖對參試品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、試驗(yàn)環(huán)境的鑒別能力進(jìn)行分析探討，結(jié)合分析參試甜瓜品種的品質(zhì)與抗病性結(jié)果，為優(yōu)良甜瓜新品種的篩選與推廣以及種植區(qū)域的確定奠定基礎(chǔ)，也為甜瓜品種區(qū)域試驗(yàn)點(diǎn)的設(shè)置提供理論參考。

1 材料與分析

1.1 材料

參試品種為7 個，彩虹7 號為對照品種，參試品種詳情見表1。

表1 參試品種名稱及編號

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020-2021 年在遼寧省進(jìn)行甜瓜品種區(qū)域試驗(yàn)，設(shè)置5 個試驗(yàn)點(diǎn)，包括丹東市、阜新市、盤錦市、遼陽市、沈陽市。試驗(yàn)采用統(tǒng)一方案，在春大棚中進(jìn)行，隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)置3 次重復(fù)，小區(qū)面積不少于6 m2，株距40 cm，行距65 cm，折合667 m2保苗2564 株。采用地爬式栽培。主蔓4 片真葉時掐尖，選留3 條健壯子蔓，每株預(yù)計(jì)留瓜3 個。全區(qū)測產(chǎn)后折算為標(biāo)準(zhǔn)面積產(chǎn)量。試驗(yàn)地通風(fēng)透光性好、無遮陰、地勢平整、排灌方便、前茬一致、肥力均勻、中等。試驗(yàn)地四周設(shè)保護(hù)行。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況及時育苗、定植，確保全苗。管理水平與當(dāng)?shù)刂械壬a(chǎn)水平相當(dāng)，及時中耕、施肥、排灌、治蟲。

利用手持式糖度計(jì)測量甜瓜的可溶性固形物含量（%）。霉霜病和白粉病的鑒定參考楊柳燕等[14]、呂淑珍等[15]、馬鴻艷[16]的刷葉法。參照馬鴻艷[16]和賀玉花[17]的病級分類方法把病情分6 級。病情指數(shù)的計(jì)算公式為：病情指數(shù)（DI）=∑（病級×該病級株數(shù)）/（最高級代表值×調(diào)查總株數(shù)）×100。抗感程度為免疫（IM）：DI=0；高抗（HR）：0.01＜DI＜11.11；中 抗（MR）：11.11＜DI＜22.22；抗 ?。≧）：22.22＜DI＜33.33；感?。⊿）：33.33＜DI＜55.55；中感（MS）：55.55＜DI＜77.77；高 感（HS）：77.77＜DI＜100[14-16]。

1.3 分析方法

筆者采用R 語言GGE BIPlotGUI 程序包進(jìn)行參試品種產(chǎn)量的GGE 雙標(biāo)圖構(gòu)建，利用“豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性”功能圖分析參試品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，利用“理想品種排序”功能圖篩選潛在的優(yōu)良品種，利用“哪個贏在哪里”功能圖進(jìn)行參試品種適應(yīng)性鑒定，利用“區(qū)分力與代表力”功能圖分析試點(diǎn)的鑒別力[1]。應(yīng)用DPS 7.05 軟件對甜瓜多點(diǎn)產(chǎn)量進(jìn)行聯(lián)合方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜品種多點(diǎn)產(chǎn)量比較分析

由表2 可知，2020 年7 個甜瓜品種在5 個試驗(yàn)點(diǎn)的產(chǎn)量變幅為28.946～41.504 t·hm-2。T5 平均產(chǎn)量最高，T7 平均產(chǎn)量最低。不同試點(diǎn)間平均產(chǎn)量比較，丹東平均產(chǎn)量最高，達(dá)37.987 t·hm-2，阜新試點(diǎn)平均產(chǎn)量最低，達(dá)30.816 t·hm-2。

表2 2020 年參試品種與試點(diǎn)平均產(chǎn)量與位次 （t·hm-2）

由表3 可知，2021 年甜瓜品種多點(diǎn)產(chǎn)量變幅為28.946～45.012 t·hm-2。T5 平均產(chǎn)量最高，T7 產(chǎn)量最低。不同試點(diǎn)的甜瓜平均產(chǎn)量表現(xiàn)不同，丹東試點(diǎn)平均產(chǎn)量最高，為38.578 t·hm-2，阜新試點(diǎn)平均產(chǎn)量最低，為32.193 t·hm-2。

表3 2021 年參試品種與試點(diǎn)平均產(chǎn)量與位次 （t·hm-2）

2.2 甜瓜品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性

GGE 雙標(biāo)圖中的“豐產(chǎn)性與穩(wěn)產(chǎn)性”功能圖可以用于解釋分析參試品種的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性。由圖1可知，2020 年豐產(chǎn)性最好的品種是T5，其次是T6、T4 和T2，T3 豐產(chǎn)性接近平均水平，豐產(chǎn)性最低是T7；穩(wěn)產(chǎn)性最好的是T6，其次是T5 和T7，穩(wěn)產(chǎn)性最差的是T1。2021 年豐產(chǎn)性最好的是T5，其次是T6、T1 和T2，T2 最接近產(chǎn)量平均水平；穩(wěn)產(chǎn)性最好的是T5，其次是T6 和T1。綜合2 年參試品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性看，T6 和T5 是豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性兼優(yōu)的甜瓜品種。

圖1 甜瓜品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性雙標(biāo)圖

2.3 甜瓜品種區(qū)域適應(yīng)性

“哪個贏在哪里”功能圖（圖2）解釋了參試品種的生態(tài)區(qū)域適應(yīng)性。2020 年5 個試點(diǎn)被分在2 個扇區(qū)，丹東為1 個扇區(qū)，T3 和T4 是產(chǎn)量表現(xiàn)“最優(yōu)品種”，其余4 個試點(diǎn)在1 個扇區(qū)，T5 和T6 是最優(yōu)品種。2021 年5 個試點(diǎn)被分在3 個扇區(qū)，丹東為1 個扇區(qū)，

圖2 甜瓜品種區(qū)域適應(yīng)性雙標(biāo)圖

T6 是產(chǎn)量表現(xiàn)最優(yōu)品種，阜新、沈陽和盤錦為1個扇區(qū)，T5 為最優(yōu)品種，遼陽為1 個扇區(qū)，但此扇區(qū)內(nèi)沒有適應(yīng)該區(qū)的最優(yōu)品種，說明參試品種在該試點(diǎn)表現(xiàn)均不是最好。沒有落入試點(diǎn)扇區(qū)的品種在所有試點(diǎn)表現(xiàn)均一般。

2.4 甜瓜品種綜合排序

由“理想品種”排序圖（圖3）可以看出，2020 年理想品種排序：T5＞T6＞T4＞T2＞T3＞T1＞T7；2021 年理想品種排序?yàn)椋篢5＞T6＞T1＞T2＞T3＞T4＞T7。2 年的甜瓜理想品種排序結(jié)果中，T5 均是處于同心圓內(nèi)，且距離圓心最近，表明其與理想品種接近程度最高，表現(xiàn)最為突出，是同時具備較高豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性的優(yōu)良品種，其次為T6，也是豐產(chǎn)性穩(wěn)產(chǎn)性較好的品種。

圖3 甜瓜品種理想品種排序雙標(biāo)圖

2.5 試點(diǎn)區(qū)分力與代表性

由圖4 可知，2020 年，區(qū)分能力最大的是丹東試點(diǎn)，代表性最強(qiáng)的是阜新試點(diǎn)，阜新與盤錦，沈陽與遼陽較為相似，遼陽與丹東相似性最低。2021 年區(qū)分力最大是丹東試點(diǎn)，最具目標(biāo)生態(tài)代表性的是沈陽試點(diǎn)，遼陽與盤錦試點(diǎn)相似性較高，丹東與遼陽試點(diǎn)相似性最低。

圖4 試點(diǎn)的“區(qū)分力與代表性”雙標(biāo)圖

2.6 2年產(chǎn)量數(shù)據(jù)雙標(biāo)圖

將7 個參試品種5 個重復(fù)性環(huán)境進(jìn)行年際間GGE 雙標(biāo)圖分析。由圖5 可見，T5 和T6 在2 年區(qū)試試驗(yàn)中在大多數(shù)環(huán)境表現(xiàn)高產(chǎn)。T7 和T4 在2年間5 個種植環(huán)境中產(chǎn)量表現(xiàn)一般。由區(qū)分力與代表性分析可知，丹東、阜新和沈陽年際間環(huán)境向量夾角較小，說明其年際間重復(fù)性強(qiáng)。

圖5 2 年產(chǎn)量數(shù)據(jù)GGE 雙標(biāo)圖

2.7 參試甜瓜品質(zhì)、抗病性分析

將7 個參試甜瓜品種的主要性狀列于表4。由表4 可知，7 個試驗(yàn)品種中，T1、T2、T3、T4、T5 均抗霜霉?。籘6、T7 為感霜霉病。所有品種均抗白粉病。T2 和T3 是屬于單果質(zhì)量較小，口感較軟，可溶性固形物含量較高，產(chǎn)量偏低的品種。T1、T4、T5、T6 均屬于果肉口感適中，甜度適中的品種，其中T5 和T6 產(chǎn)量高，單果質(zhì)量較大，含糖量較高。

表4 參試品種主要性狀和抗病力分析

3 討論與結(jié)論

筆者應(yīng)用R 語言GGE 雙標(biāo)圖法對遼寧省2 年甜瓜區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，GGE雙標(biāo)圖不僅可以綜合評價甜瓜品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，還可以確定不同甜瓜品種的生態(tài)區(qū)域適應(yīng)性，同時可以對試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行相似性檢驗(yàn)和同質(zhì)性劃分，并對試點(diǎn)環(huán)境的區(qū)分力和代表性進(jìn)行綜合評價，其雙標(biāo)圖表現(xiàn)形式更為簡單、直觀。與傳統(tǒng)方法相比可更準(zhǔn)確定位不同甜瓜品種的生態(tài)區(qū)域適應(yīng)性，提高了品種間選擇的準(zhǔn)確度、提高推廣效率、縮短育種年限。

筆者對中甜瓜品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性研究表明，2020 年和2021 年甜瓜區(qū)域試驗(yàn)中，堪甜98 是豐產(chǎn)性最好的品種，堪甜98 與理想品種最為接近，其次是金鳳凰9 號，豐產(chǎn)性居于第2 位。綜合來看，堪甜98 和金鳳凰9 號具有較好的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、抗病性和優(yōu)良的品質(zhì)。甜瓜品種的區(qū)域適應(yīng)性分析表明，2020 年和2021 年5 個試點(diǎn)環(huán)境分別被劃分為2 個和3 個區(qū)域，同一區(qū)域的試點(diǎn)有著相似的生態(tài)環(huán)境，2 年試點(diǎn)環(huán)境中丹東市均獨(dú)自為一生態(tài)亞組，這可能與丹東市位于遼寧省東部特有的小氣候區(qū)，明顯區(qū)別于其余4 個試驗(yàn)點(diǎn)有關(guān)。綜合2 年甜瓜區(qū)試產(chǎn)量數(shù)據(jù)雙標(biāo)圖結(jié)果表明，堪甜98 和金鳳凰9 號適宜在大部分地區(qū)種植推廣。2021 年遼陽、2021 年盤錦和2020 年沈陽試點(diǎn)環(huán)境中表現(xiàn)最好的甜瓜品種是元鴻花蜜脆。綜上，堪甜98 和金鳳凰9號是兼顧豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性及廣泛區(qū)域適應(yīng)性，具有較高推廣價值的優(yōu)良的甜瓜品種。

理想的試點(diǎn)種植環(huán)境應(yīng)同時具備較強(qiáng)的區(qū)分力（環(huán)境向量線段長度）和代表性（與平均環(huán)境軸的夾角），即理想試點(diǎn)應(yīng)兼?zhèn)涮蕴环€(wěn)定品種，篩選優(yōu)良穩(wěn)定品種的能力。筆者的研究結(jié)果表明，2020 年5 個試點(diǎn)間夾角均小于等于90°，其試點(diǎn)間呈或強(qiáng)或弱的相關(guān)性，代表力最強(qiáng)的試點(diǎn)為阜新試點(diǎn)，但由于其區(qū)分力較弱，不能稱之為理想試點(diǎn)，區(qū)分力最強(qiáng)的試點(diǎn)是丹東試點(diǎn)，但其與平均環(huán)境軸夾角較大，代表性一般，兼?zhèn)鋮^(qū)分力和代表性的是盤錦試點(diǎn)。2021 年5 個試點(diǎn)中沈陽試點(diǎn)的代表性最強(qiáng)，且區(qū)分力也較強(qiáng)，是較為理想的試驗(yàn)種植環(huán)境，可以用于有效的選擇高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種。丹東試點(diǎn)的區(qū)分力最強(qiáng)代表性最弱，與2020 年結(jié)果相同，因此丹東試點(diǎn)可以用于淘汰不穩(wěn)定品種，但不能篩選優(yōu)良品種。2 年區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量雙標(biāo)圖表明沈陽、阜新和丹東在年際間的重復(fù)性較強(qiáng)。

相同的甜瓜品種在2 年相同試點(diǎn)環(huán)境種植，其試點(diǎn)生態(tài)亞區(qū)的劃分，區(qū)分力及代表性和甜瓜品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和生態(tài)適應(yīng)性均表現(xiàn)出一定差異，說明同一試點(diǎn)年際間環(huán)境氣象因子存在一定差異，其雙標(biāo)圖研究結(jié)果可以有效地反映品種基因型與環(huán)境的共同作用[18]。筆者在研究中，對這2 年的甜瓜區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行雙標(biāo)圖分析，其結(jié)果具有一定的代表性和重演性。

通過2 年的甜瓜產(chǎn)量數(shù)據(jù)雙標(biāo)圖分析表明，2020 年和2021 年5 個試點(diǎn)分別分為2 個和3 個生態(tài)亞區(qū)，其中丹東試點(diǎn)由于位于遼東地區(qū)，與其他4個試點(diǎn)同質(zhì)性較弱，2 年結(jié)果均單獨(dú)位于1 個生態(tài)亞區(qū)。2 年甜瓜品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性分析表明，堪甜98 和金鳳凰9 號是豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性俱佳，具有廣泛的區(qū)域適應(yīng)性品種。試點(diǎn)評價分析結(jié)果表明，2020 年盤錦試點(diǎn)是較為理想的試驗(yàn)環(huán)境，2021 年沈陽是較為理想的試驗(yàn)環(huán)境，丹東試點(diǎn)是具備較強(qiáng)區(qū)分力而代表性較弱的試驗(yàn)環(huán)境。筆者的研究結(jié)果表明，GGE 雙標(biāo)圖可以直觀地解釋品種是豐產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性能，確定各參試品種的生態(tài)適應(yīng)區(qū)域，并對試點(diǎn)環(huán)境的區(qū)分和代表能力進(jìn)行鑒別分析，其分析結(jié)果對甜瓜品種的推廣和種植提供參考。