基于AMMI模型的烤煙品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性評價

劉 偉，朱列書，朱靜嫻，馮連軍，楊 亞

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128；2 中國煙草中南農(nóng)業(yè)試驗站，湖南長沙 410128)

煙草品種區(qū)域試驗?zāi)康氖沁M(jìn)一步檢驗新選育品系的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性及地區(qū)適應(yīng)性[1]。 目前，品種間豐產(chǎn)性的差異采用通常的方差分析法進(jìn)行多重比較即可，而品種的穩(wěn)定性和適應(yīng)性主要決定于基因型與環(huán)境互作(G×E)效應(yīng)的大小。G×E互作效應(yīng)通常采用線性模型進(jìn)行分析，但線性模型一般僅能解釋很少一部分交互作用的變化，沒有充分利用試驗所獲得的信息，具有很大的約束性[2]。筆者采用主效可加互作可乘模型 AMMI對試驗區(qū)的品種進(jìn)行穩(wěn)定性[3]分析，提高了估算準(zhǔn)確性，為進(jìn)一步研究基因與環(huán)境的互作效應(yīng)提供了更有效的方法參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試烤煙品種10份(由中國煙草中南農(nóng)業(yè)試驗站提供)：HY-9J，HY-5X，HY-7T，HY-9X，HY-9CH，03-5-4，03-15-6，CZ-43，C6212，K326(CK)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2010年3月至2010年7月在(郴州桂陽、永州煙科所、湖南農(nóng)大基地)3個試驗點進(jìn)行。采用完全隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，2行區(qū)，每行種30株，行株距為1.2 m×0.45 m，小區(qū)面積36 m2，四周設(shè)置保護(hù)行。

1.3 分析方法

數(shù)據(jù)分析借助于Excel和DPS數(shù)據(jù)處理軟件。用AMMI模型分析法對參試品種的產(chǎn)量進(jìn)行穩(wěn)定性分析。AMMI模型分析原理是對每一基因型與環(huán)境交互作用進(jìn)行主成分分析(簡稱IPCA )，由兩個參數(shù)向量構(gòu)成即基因型和環(huán)境IPCA軸，在AMMI分析中穩(wěn)定性參數(shù)是IPCA，品種IPCA的絕對值越大，說明該品種的互作普遍，則該品種越不穩(wěn)定，其中IPCA1對穩(wěn)定性的影響比IPCA2的大。在IPCA1的平方和比較大的情況下，可根據(jù)IPCA1來評價品種的穩(wěn)定性。在利用AMMI模型分析的基礎(chǔ)上，通過雙標(biāo)圖可進(jìn)一步了解基因型與環(huán)境互作[4]。AMMI雙標(biāo)圖是以品種、地點平均產(chǎn)量為橫坐標(biāo)，IPCA1為縱坐標(biāo)，通過雙標(biāo)圖可直觀看出基因型、環(huán)境及基因型×環(huán)境互作效應(yīng)的大致情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量方差分析

由表1可知，地點內(nèi)區(qū)組間產(chǎn)量差異顯著，說明不同區(qū)組間的土壤肥力等非試驗條件差異較大，地點、品種及品種×地點間均有極顯著差異，需進(jìn)行多重比較。

表1 參試品種產(chǎn)量方差分析Table l The analysis of variance for the yield of tobacco varieties

從表2可以看出，參試品種產(chǎn)量以CZ-43最高，03-5-4，HY-9J，HY-9J，C6212產(chǎn)量相對較高，與對照品種K326差異不顯著，與品種HY-7T差異極顯著，品種03-15-6，HY-9CH，HY-9X產(chǎn)量較低；各參試點產(chǎn)量比較結(jié)果為，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)基地(2 272.45 kg/hm2)與郴州桂陽(2 163.9 kg/hm2)間差異不顯著，二者與永州煙科所(1 805.7 kg/hm2)產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著(p＜0.01)。

表2 各品種間產(chǎn)量多重比較結(jié)果Table 2 The results of multiple comparisons among different tobacco varieties

從表3可以看出，各基因、環(huán)境、基因與環(huán)境互作效應(yīng)顯著，說明參試品種的產(chǎn)量水平存在極顯著差異，且環(huán)境對產(chǎn)量影響較大。其中基因、環(huán)境、基因與環(huán)境互作平方和占總變異平方和分別為16.75%，20.13%，34.71%，說明在試驗中對產(chǎn)量影響作用大小順序為環(huán)境與基因的交互作用、環(huán)境和基因。IPCA1也達(dá)到極顯著差異水平，說明基因型與環(huán)境互作絕大部分變異集中在第一個IPCA軸上。

表3 參試品種產(chǎn)量AMMI模型方差分析結(jié)果Table 3 The results of AMMI model analysis for the yield of tobacco varieties

2.2 雙標(biāo)圖AMMI穩(wěn)定性分析

經(jīng) AMMI模型產(chǎn)量分析[5]結(jié)果可知，品種HY-9J，HY-5X，HY-7T，HY-9X，HY-9CH，03-5-4，03-15-6，CZ-43，C6212，K326的IPCA1值分別為-0.6378，-2.6214，-3.7093，-2.8896，5.104，-3.8401，0.8438，3.9675，1.309和2.5135。湖南農(nóng)大基地、郴州桂陽、永州煙科所的IPCA1值分別為-7.988，4.8316和3.2029。從圖1中品種和環(huán)境的坐標(biāo)圖可以看出，品種的橫坐標(biāo)越大，說明該品種產(chǎn)量越高，豐產(chǎn)性越強(qiáng)。縱坐標(biāo)IPCA1絕對值越小，說明該品種穩(wěn)定性越強(qiáng)，適應(yīng)性越廣。品種豐產(chǎn)性高低順序依次是，CZ-43，03-5-4，HY-9J，C6212，K326(CK)，HY-7T，HY-5X，03-15-6，HY-9CH，HY-9X。

圖1 品種產(chǎn)量AMMI模型雙標(biāo)圖Fig. l The double-axes diagram of AMMI model analysis for the yield of tobacco varieties

品種產(chǎn)量穩(wěn)定性大小順序為HY-9J，03-15-6，C6212，K326，HY-5X，HY-9X，HY-7T，03-5-4，CZ-43和HY-9CH。環(huán)境IPCA1絕對值大小順序為湖南農(nóng)大、郴州桂陽和永州煙科所，說明湖南農(nóng)大基地對品種鑒別力較強(qiáng)，要求種植的品種需具有特殊適應(yīng)性，永州煙科所則對品種鑒別力較低，大多參試品種對其有較好的適應(yīng)性。

2.3 參試品種產(chǎn)量穩(wěn)定性評價

離差與變異度在一定程度上反映出品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性。品種產(chǎn)量的正向離差越大說明該品種豐產(chǎn)性越好，負(fù)向離差越大則豐產(chǎn)性越差；變異度越小說明該品種產(chǎn)量穩(wěn)定性越好，適應(yīng)性強(qiáng)[6]。由表4可知，在參試的10個烤煙品種中HY-9J和C6212兩個品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性好，CZ-43和03-5-4豐產(chǎn)性好，穩(wěn)定性差，品種HY-7T和HY-5X豐產(chǎn)性較好，穩(wěn)定性差或較差，HY-9X和HY-9CH豐產(chǎn)性差，穩(wěn)定性差。

表4 參試品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性評價Table 4 The evaluation of prolificacy and yielding dependability of tobacco varieties

3 小結(jié)與討論

通過產(chǎn)量方差分析和AMMI模型穩(wěn)定性分析結(jié)果可以看出，HY-9J和C6212兩品種產(chǎn)量均較高，具有豐產(chǎn)穩(wěn)定的特性，適宜地點廣泛，可進(jìn)行小面積生產(chǎn)示范；品系03-5-3與CZ-43產(chǎn)量主效應(yīng)也較大、豐產(chǎn)性好，但其與地點的互作效應(yīng)較大，穩(wěn)定性不夠強(qiáng)，推廣應(yīng)用時應(yīng)選擇適宜的地區(qū)種植；品種HY-9X和HY-9CH，其豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性都較差，因此利用價值不大。

在3個試點中，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)基地對品種的鑒別力較高，永州煙科所對品種的鑒別力較低，大多參試品種均能適應(yīng)這一地區(qū)，C6212適宜在永州地區(qū)種植，CZ-43適宜在郴州地區(qū)種植，而品種03-5-4則適宜種植在湖南農(nóng)大地區(qū)。

國內(nèi)外已有不少學(xué)者[7～10]將AMMI模型應(yīng)用于水稻、小麥、蠶豆、甜菜、甘蔗、棉花、玉米、芝麻、亞麻、糜子、油菜等作物區(qū)域試驗數(shù)據(jù)的分析，說明此種分析方法在區(qū)域試驗中的應(yīng)用比較成熟，而此種方法在煙草方面的運用還鮮有報道。通過AMMI模型分析結(jié)合平均產(chǎn)量、IPCA雙標(biāo)圖，可直觀明了地反映出品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性(適應(yīng)性)，而且對于深入理解品種和環(huán)境互作效應(yīng)、制定相應(yīng)育種目標(biāo)和良種的示范推廣有重要參考價值。

本文在應(yīng)用 AMMI模型分析品種穩(wěn)定性時，所用的地點環(huán)境只有 3個，數(shù)量偏少，對分析結(jié)果的準(zhǔn)確性有一定影響，在今后作同類分析時應(yīng)適當(dāng)增加試驗地點。對于得出的環(huán)境的分辨力及品種(系)的穩(wěn)定性不能單純看結(jié)果，應(yīng)根據(jù)多年多點次區(qū)域試驗結(jié)果進(jìn)行分析，以提高試驗的準(zhǔn)確性和可靠性。

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