胡飛 馬現(xiàn)斌 李新彥 郭莉 潘高峰 李有明

摘要：以湖北省2009年玉米（Zea mays L.）區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，介紹了GGE雙標(biāo)圖在評(píng)價(jià)玉米品種適應(yīng)性、穩(wěn)產(chǎn)性、豐產(chǎn)性以及試驗(yàn)點(diǎn)的鑒別力和代表性的運(yùn)用。結(jié)果表明，Hk9509、Sx0759、Hz06148、Kn0901 共4個(gè)品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性較好;宜昌市、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣、建始縣地點(diǎn)鑒別力較大;恩施市、仙桃市、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣地點(diǎn)代表性較強(qiáng);綜合地點(diǎn)鑒別力和代表性分析，長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣和宜昌市試驗(yàn)點(diǎn)較好。

關(guān)鍵詞：玉米（Zea mays L.）;GGE雙標(biāo)圖;品種;產(chǎn)量;湖北省

中圖分類號(hào)：S513? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）02-0023-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.02.005? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

玉米（Zea mays L.）在中國(guó)已有400多年的種植歷史，與其他作物相比栽培歷史最短，發(fā)展速度最快。中國(guó)的玉米種植面積和總產(chǎn)量均僅次于美國(guó)，居世界第二位。玉米單產(chǎn)水平為4 703 kg/hm2， 超過(guò)世界平均水平（4 296 kg/hm2），年產(chǎn)量1.5億t左右，占世界總產(chǎn)量的20%左右。近些年，玉米生產(chǎn)出現(xiàn)了“北玉南運(yùn)”的局面，南方地區(qū)每年約有50%～80%的玉米從北方調(diào)入，其中華中、華南為最大調(diào)入?yún)^(qū)，區(qū)域性產(chǎn)需矛盾大。湖北省位于長(zhǎng)江中下游，由于畜牧業(yè)等興起，玉米生產(chǎn)缺口嚴(yán)重，供不應(yīng)求[1]。近年來(lái)，湖北省玉米總產(chǎn)量憑借面積增加而有所增加，但玉米單產(chǎn)變化不大，這一現(xiàn)象勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致玉米和其他作物生產(chǎn)的矛盾，比如水稻。為解決湖北省玉米生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題，急需選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的品種。

在區(qū)域試驗(yàn)中，試驗(yàn)品種各指標(biāo)受到環(huán)境（E）、自身基因型（G）以及環(huán)境和基因互作（GE）的影響[2-5]。但是在數(shù)據(jù)分析時(shí)，人們往往把GE視為干擾或者混雜因子予以排除[6]。近年來(lái)，研究者創(chuàng)立的GGE雙標(biāo)圖充分解釋了GE的影響，對(duì)區(qū)域試驗(yàn)品種的評(píng)價(jià)、試驗(yàn)地點(diǎn)的鑒別力和代表性有獨(dú)到的分析[7-10]。本研究以湖北省2009年玉米區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析，旨在介紹GGE雙標(biāo)圖在玉米品種適應(yīng)性以及穩(wěn)產(chǎn)性評(píng)價(jià)上的科學(xué)性和優(yōu)勝性，為日后育種工作提供一定的參考。

1? 材料與方法

1.1? 數(shù)據(jù)來(lái)源

采用湖北省種子管理站提供的2009年玉米區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2，5行區(qū)，行距0.67 m，每行24株，種植密度60 000株/hm2。行向與廂溝垂直，四周設(shè)保護(hù)區(qū)（行）。每小區(qū)實(shí)收中間3行計(jì)產(chǎn)，計(jì)產(chǎn)面積12 m2。試驗(yàn)點(diǎn)共7個(gè)，包括十堰市、建始縣、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣、宜昌市、仙桃市、恩施市、荊門市;參試品種7個(gè)分別是宜單629（對(duì)照）、Hz06148、農(nóng)科玉1號(hào)、Kn0901、Hk9509、Sx0759、宜單984。

1.2? 分析方法

采用GGE-Biplot軟件進(jìn)行雙標(biāo)圖分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 品種適應(yīng)性

同一品種在不同地點(diǎn)表現(xiàn)不一致，反映出品種對(duì)地點(diǎn)的適應(yīng)性。把各個(gè)方向距離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的品種連起來(lái)形成一個(gè)把所有品種都囊括進(jìn)去的四邊形。過(guò)原點(diǎn)分別做各邊的垂線，將整個(gè)區(qū)域分割成4個(gè)四邊形，位于四邊形頂點(diǎn)的品種為該區(qū)域內(nèi)各試驗(yàn)點(diǎn)中表現(xiàn)最好的[7，8]。因此，Kn0901在恩施市、宜昌市、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣3個(gè)試點(diǎn)表現(xiàn)較好，Hk9509在建始縣、荊門市、仙桃市表現(xiàn)較好，農(nóng)科玉1號(hào)在各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)都不理想。

將各試驗(yàn)點(diǎn)與原點(diǎn)相連，稱為環(huán)境向量;將各品種與原點(diǎn)相連，稱為品種向量[11]。某一品種向量與某一環(huán)境向量夾角為銳角時(shí)，表示該品種在該試驗(yàn)點(diǎn)的產(chǎn)量高于該試驗(yàn)點(diǎn)所有品種產(chǎn)量的平均值;為直角時(shí)，表示等于平均值;為鈍角時(shí)，表示低于平均值[11]。農(nóng)科玉1號(hào)與除建始縣以外的試驗(yàn)點(diǎn)夾角均為鈍角，產(chǎn)量均低于平均值，不具備很好的適應(yīng)性;Kn0901與長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣、恩施市的夾角均很小，表現(xiàn)出很好的適應(yīng)性。

2.2? 地點(diǎn)鑒別力和代表性

理想的區(qū)域試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)該具備良好的鑒別力和代表力。鑒別力表示試驗(yàn)點(diǎn)區(qū)分品種和提供信息的能力，代表性體現(xiàn)該試驗(yàn)點(diǎn)能否代表目標(biāo)生態(tài)區(qū)的能力[8，9]。帶單向箭頭的為平均環(huán)境軸，各環(huán)境向量的長(zhǎng)度代表了它們的鑒別力，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，鑒別力越大;各環(huán)境向量與平均環(huán)境軸的夾角表示試驗(yàn)點(diǎn)的代表性，夾角越小，代表性越強(qiáng)。虛線同心圓的圓心表示虛擬理想試驗(yàn)點(diǎn)，越接近圓心的試驗(yàn)點(diǎn)綜合能力越好[11]。因此，各試驗(yàn)點(diǎn)鑒別力從強(qiáng)到弱依次為宜昌市、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣、建始縣、荊門市、仙桃市、恩施市、十堰市，代表性由強(qiáng)到弱依次為恩施市、仙桃市、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣、宜昌市、荊門市、建始縣、十堰市。綜合評(píng)價(jià)，長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣試驗(yàn)點(diǎn)距離同心圓圓心最近，因此是各試驗(yàn)點(diǎn)中最理想的，十堰市試驗(yàn)點(diǎn)較差。

2.3? 品種穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性分析

一個(gè)理想的品種應(yīng)該具備高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)兩個(gè)性質(zhì)。帶單箭頭的直線表示平均環(huán)境軸，沿箭頭方向產(chǎn)量越高。過(guò)原點(diǎn)與平均環(huán)境軸垂直的帶雙箭頭的直線代表品種與環(huán)境互作的傾向性，越偏離平均環(huán)境軸越不穩(wěn)定[10]。圖中第1主成分效應(yīng)值為65.7%，第2主成分效應(yīng)值20.6%，GGE雙標(biāo)圖共解釋了G與GE互作信息的86.3%。各品種產(chǎn)量從高到低依次是Kn0901、Hz06148、Hk9509、Sx0759、宜單629、宜單984、農(nóng)科玉1號(hào)。穩(wěn)定性最好的是Sx0759，最不穩(wěn)定的是農(nóng)科玉1號(hào)。

從以上分析可以看出，產(chǎn)量高的品種穩(wěn)定性不一定好，如Kn0901;穩(wěn)定性好的品種不一定高產(chǎn)，如宜單629。但評(píng)價(jià)一個(gè)品種必須結(jié)合穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性。虛線同心圓的圓心表示虛擬的具備最高產(chǎn)量和最好穩(wěn)定性的品種，距離圓心越近的品種綜合表現(xiàn)越好，因此，Hk9509表現(xiàn)最好，Sx0759、Hz06148次之，農(nóng)科玉1號(hào)表現(xiàn)最不理想。

3? 小結(jié)與討論

一個(gè)玉米品種在推廣之前要參與多次區(qū)域試驗(yàn)，由于年度間氣象因素差異大、各試驗(yàn)點(diǎn)環(huán)境不一致以及人為誤差等因素的存在，如何客觀、公正地評(píng)價(jià)一個(gè)品種成為育種學(xué)家和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家越來(lái)越重視的問(wèn)題。GGE雙標(biāo)圖的問(wèn)世，極大地解決了這個(gè)問(wèn)題，相比于之前的AMMI模型，GGE雙標(biāo)圖不僅能直觀地表現(xiàn)出數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的信息，更能充分考慮年際間的差異。GGE雙標(biāo)圖能很好地分析出不同品種對(duì)不同地點(diǎn)的特殊適應(yīng)性，這也是AMMI等其他模型所不及的。

湖北省玉米生產(chǎn)在前期遇到低溫、漬澇，后期遇到高溫等問(wèn)題，而且由于湖北省處于南北方的過(guò)渡地點(diǎn)，生態(tài)環(huán)境復(fù)雜。因此，育種工作應(yīng)結(jié)合不同生態(tài)區(qū)進(jìn)行。結(jié)合GGE雙標(biāo)圖并使用聚類分析對(duì)多年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行生態(tài)區(qū)分類，從而將多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)歸結(jié)為幾個(gè)大的生態(tài)區(qū)，對(duì)生態(tài)區(qū)有特殊適應(yīng)性的品種值得在該區(qū)域內(nèi)推廣。

通過(guò)對(duì)2009年區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選出了Hk9509、Sx0759、Hz06148、Kn0901 4個(gè)豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性較好的品種，農(nóng)科玉1號(hào)在各試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)均不理想，產(chǎn)量均未超過(guò)各試驗(yàn)點(diǎn)平均值，穩(wěn)定性也最差。地點(diǎn)鑒別力較大的試驗(yàn)點(diǎn)為宜昌市、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣、建始縣，地點(diǎn)代表性較強(qiáng)的為恩施市、仙桃市、長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣，綜合地點(diǎn)鑒別力和代表性分析，較好的試驗(yàn)點(diǎn)為長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣和宜昌市。試驗(yàn)點(diǎn)的篩選有利于提高區(qū)域試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 官成貴，楊新筍.湖北省玉米產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀與對(duì)策[J].玉米科學(xué)， 2003（?？?01-103.

[2] 張志芬.用GGE雙標(biāo)圖分析燕麥區(qū)域試驗(yàn)品系產(chǎn)量穩(wěn)定性及試點(diǎn)代表性[J].作物學(xué)報(bào)，2010（8）：1377-1385.

[3] 高金鋒.蕎麥品種穩(wěn)定性與適應(yīng)性分析及評(píng)價(jià)研究[D].陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.

[4] 金文林.作物區(qū)試中品種穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的秩次分析模型[J].作物學(xué)報(bào)，2000，26（6）：925-930.

[5] YAN W K，TINKER N A. Biplot analysis of multi-environment trial data：Principles and applications[J].Can J Plant Sci，2006，86：623-645.

[6] YAN W K. GGEbiplot—a windows application for graphical analysis of multi-environment trial data and other types of two-way data[J].Agron J，2001，93：1111-1118.

[7] YAN W K. Singular-value partitioning for biplot analysis of multienvironment trial data[J].Agron J，2002，94：990-996.

[8] 嚴(yán)威凱，盛慶來(lái)，胡躍高，等.GGE疊圖法-分析品種×環(huán)境互作模式的理想方法[J].作物學(xué)報(bào)，2001，27（1）：21-28.

[9] 嚴(yán)威凱.雙標(biāo)圖分析在農(nóng)作物品種多點(diǎn)試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].作物學(xué)報(bào)，2010，36（11）：1805-1819.

[10] 陳四龍，李玉榮，程增書，等.用GGE雙標(biāo)圖分析種植密度對(duì)高油花生生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2009，35（7）：1328-1335.

[11] YAN W，HOLLAND J B. A heritability-adjusted GGE Biplot for test environment evaluation[J].Euphytica，2010，171：355-369.