陳傳杰,孫景詩,肖連明,郭光,顧寅鈺
(山東省蠶業(yè)研究所,山東 煙臺 264000)
桑產(chǎn)業(yè)是我國傳統(tǒng)特色優(yōu)勢農(nóng)業(yè)的重要組成部分,在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)是農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的重要增長點之一[1-2]。桑樹是桑產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ),產(chǎn)業(yè)效益的繼續(xù)提升,必須要有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗逆性強的良桑品種作支撐。進行桑品種區(qū)域試驗,分析評價良桑品種的穩(wěn)定性,是桑品種選育研究的延伸與完善,對開展品種推廣應(yīng)用具有重要意義[3-7]。
在生產(chǎn)中,作物產(chǎn)量主要取決于基因、環(huán)境及基因與環(huán)境的互作效應(yīng),而產(chǎn)量的穩(wěn)定性主要受基因與環(huán)境的互作效應(yīng)影響[8]。桑品種區(qū)域試驗穩(wěn)定性一般采用線性回歸方差分析,僅能解釋部分基因與環(huán)境的互作效應(yīng),具有一定的局限性。AMMI模型(主效可加互作可乘模型)可將方差分析和主成分分析有機地結(jié)合起來,被廣泛應(yīng)用于小麥[9]、水稻[10]、玉米[11]、花生[12]、大豆[13]、油菜[14]等作物產(chǎn)量穩(wěn)定性分析上,但在桑樹區(qū)域試驗中應(yīng)用較少。因此,本文以北方蠶業(yè)協(xié)作區(qū)第五批桑品種區(qū)域試驗結(jié)果為資料,采用AMMI模型分析桑樹新品種的穩(wěn)定性和適應(yīng)性,以期為桑樹新品種的評價應(yīng)用提供理論依據(jù)。
北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)第五批桑品種區(qū)域試驗參鑒品種有山東的昌盛,陜西的9330、0206,安徽的皖桑1號、皖桑2號,山西的晉選8號、晉選9號,對照品種為湖桑32號,共計8個桑品種。
區(qū)域試驗在山東煙臺、陜西周至、山西夏縣三地進行,各試點統(tǒng)一采用完全隨機區(qū)組設(shè)計,重復3次,共9個小區(qū),每小區(qū)24 m2,行距180 cm,栽植密度為1.5萬株·hm-2。各項目調(diào)查按照《北方蠶區(qū)桑樹品種共同鑒定工作細則》進行[15]。
數(shù)據(jù)資料引自北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)各試點桑品種鑒定年終總結(jié)、試驗報告、論文等[16-17]。采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行品種區(qū)域試驗AMMI模型分析,其方程式為[18]:
式中:yijk是第i個品種在環(huán)境j的第k次重復的產(chǎn)量。μ為產(chǎn)量總體平均值,αi為基因型平均偏差,βj為環(huán)境平均偏差,λs為第s個交互效應(yīng)主成分(IPCA)軸的奇異值,γis為第s軸的基因型特征向量值,δis為第s軸的環(huán)境特征向量值,n為主成分因子軸的總個數(shù),θij為殘差,εijk為試驗誤差項。
在第五批參加鑒定桑品種中,選擇資料比較齊全的8個品種(包括對照)的全年產(chǎn)葉量為AMMI分析數(shù)據(jù)。表1顯示,平均產(chǎn)葉量由高到低依次為昌盛>0206>晉選8號>晉選9號>9330>皖桑1號>皖桑2號>湖桑32號,參鑒品種的產(chǎn)葉量均高于對照。其中最高的昌盛可提高48.56%,極顯著高于產(chǎn)葉量排第2位的0206;最低的皖桑1號也可增產(chǎn)10.65%,極顯著高于對照。
表1 北方蠶業(yè)協(xié)作區(qū)第五批區(qū)域鑒定試驗桑品種產(chǎn)葉量
用DPS軟件對試驗資料進行AMMI模型分析,結(jié)果表明,基因型(品種平方和)占處理平方和的78.7%,環(huán)境(各試驗點平方和)占處理平方和的3.8%,基因型×環(huán)境交互作用占處理平方和的17.5%。數(shù)據(jù)分析顯示,基因型、環(huán)境、基因型×環(huán)境交互效應(yīng)對產(chǎn)量的影響均達到極顯著(F=5.478**),其中,基因型是環(huán)境的20.5倍,是交互作用的4.5倍,說明基因型的變異為變異的主要部分,交互作用的變異大于環(huán)境的變異。交互主成分(IPCA)達極顯著(F=94.247**),不顯著的變異合并為殘差,殘差僅為交互作用的0.8%。IPCA平方和占交互作用的99.2%,說明AMMI模型的IPCA可以透徹地解釋各品種產(chǎn)量的穩(wěn)定性和品種的適應(yīng)性。
Gauch等[21]指出,在所有顯著的IPCA上有較小值的基因型(或環(huán)境)即為穩(wěn)定的基因型(或環(huán)境)。因此,IPCA分值的絕對值作為品種性狀穩(wěn)定性的判定參數(shù)標準,參數(shù)值越小,穩(wěn)定性越好。在表2中,由IPCA值可知,在所用參鑒品種中,穩(wěn)定性最好的是皖桑1號,其次是晉選8號。特征向量絕對值均不超過1,說明本次參鑒桑品種產(chǎn)葉量穩(wěn)定性及適應(yīng)性較好。
表2 桑品種的主要穩(wěn)定性參數(shù)
AMMI模型雙標圖(圖1)是以平均產(chǎn)葉量為X軸,IPCA值為Y軸所做的圖形,可以更直觀的顯示出品種的穩(wěn)定性和豐產(chǎn)性能。垂直方向(Y軸)上,越靠近原點的品種產(chǎn)葉量越穩(wěn)定。從圖1可以看出,皖桑1號穩(wěn)定性最好,其次為晉選8號,其余6個桑品種與對照相仿;水平方向上,離原點越遠,表明品種的豐產(chǎn)性越好,從圖1中可以看出,昌盛豐產(chǎn)性能表現(xiàn)最突出,遠高于其他所有品種,更是對照品種產(chǎn)量的1.5倍,而其他參鑒品種的豐產(chǎn)性能相近,也均顯著高于對照。另外,皖桑1號、皖桑2號、晉選8號、晉選9號的穩(wěn)定性和豐產(chǎn)性能均優(yōu)于對照。
圖1 葉產(chǎn)量與交互效應(yīng)主成分(IPCA)雙標圖
北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)由陜、魯、晉、豫、冀等8省9個單位于1989年組成,主要進行蠶桑新品種鑒定工作。協(xié)作區(qū)試驗點分布廣、涉及省份多,可真實、充分地反映各桑品種的特征特性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性。參鑒各單位技術(shù)力量強,鑒定工作標準統(tǒng)一,配置試驗條件完善,提供數(shù)據(jù)科學、準確、詳實。協(xié)作區(qū)桑樹育種組30年來先后進行了6批共計48個桑樹新品種鑒定工作,對桑樹育種領(lǐng)域科研進步做出了突出貢獻。在北方蠶業(yè)科研協(xié)作區(qū)第五批桑品種鑒定中,山東所、陜西所、山西所調(diào)查數(shù)據(jù)較完整。本文采用了山西試驗點韓淑鴻等、陜西試驗點陳旗等、山東陳傳杰等撰寫的試驗總結(jié)、報告中的相關(guān)資料用于統(tǒng)計分析。
區(qū)域試驗是評價農(nóng)作物品種農(nóng)藝、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的重要手段,為農(nóng)作物品種審定或登記提供重要依據(jù),同時也為作物育種及品種示范推廣提供重要參考。本文用AMMI模型分析協(xié)作區(qū)第五批參鑒桑品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明,基因型的占比最大,其次是基因與環(huán)境交互效應(yīng),環(huán)境效應(yīng)的占比最小。在豐產(chǎn)性能方面,所有參鑒品種的豐產(chǎn)性能均優(yōu)于對照,其中昌盛的產(chǎn)量表現(xiàn)突出,比對照提高48.6%,比第2位的0206提高23.0%,充分說明了昌盛的豐產(chǎn)性,是本批次高產(chǎn)桑樹新品種。在穩(wěn)定性方面,皖桑1號表現(xiàn)最好。本研究說明,在我國北方蠶區(qū),桑樹品種選擇應(yīng)主要考慮品種,如某品種在較廣泛的環(huán)境變化下仍可獲得較高產(chǎn)量,仍可在適當?shù)貐^(qū)推廣應(yīng)用,只有選用適合當?shù)胤N植的桑樹品種,才能實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)。