AMMI模型分析不同基因型馬鈴薯產量穩定性

解國慶，董清山，范書華，王 艷，邵廣忠，時新瑞，趙云彤

（黑龍江省農業科學院牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 1570 41)

馬鈴薯品種的豐產性和穩定性是評價其推廣價值的重要參考指標，中國育種工作者一般只強調高產和優質，而對產量及其他性狀的穩定性重視不夠。然而，對產量的高產、穩產特性進行正確評價具有重要的理論與現實意義[1,2]。AMMI模型最早由Gauch[3]提出，將主成分分析與方差分析相結合，利用試驗所獲得的數據，繪出雙標圖進而直觀地描述基因型、環境及互作效應的大小。現已被廣泛用來研究基因型與環境互作效應，較多應用于玉米、小麥、馬鈴薯、水稻等作物品種區域試驗中[4-9]，在分析品種單一性狀年度穩定性的應用報道還較少。本研究利用AMMI模型對7個馬鈴薯品種（系）連續3年的產量數據進行分析，對同一地點產量的穩定性進行研究，探討品種產量的穩定性，為特定地區品種產量的穩定性評價提供相關理論基礎，對高產穩產品種的篩選具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料選自黑龍江省農業科學院牡丹江分院選育的4個不同類型的馬鈴薯優良品系及3個對照品種共7份（表1）。試驗地點在黑龍江省農業科學院牡丹江分院試驗田，試驗時間為2012、2013和2014年。

表1 供試馬鈴薯品種Table 1 Potato breeding lines tested

1.2 試驗方法

采用隨機區組設計，3次重復，4行區，行長6 m，行距0.75 m，株距0.30 m。小區面積18 m2。施磷酸二銨（64%）30 kg/667m2、尿素（46.4%）15 kg/ 667m2、氯化鉀（60%）30 kg/667m2。同一年內各項栽培措施按照當地常規進行并保證其同步性。相關數據使用Microsoft Excel 2003錄入整理，利用唐啟義和馮光明[10]DPS 7.05統計分析軟件的AMMI模型分析模塊對各材料按公頃產量進行分析。

AMMI模型的公式：

2 結果與分析

2.1 方差分析

不同基因型間、不同環境（年度環境變化）間達到了極顯著差異（P＜0.01）。此外，基因型與環境之間也存在極顯著互作效應（表2）。

2.2 AMMI模型分析

環境變異平方和占總變異平方和的6.41%，基因型變異平方和占47.69%，交互作用變異平方和占40.03%（表3）。說明基因型及基因與環境互作是決定馬鈴薯產量的主要因素。同時也表明，AMMI模型能很好地表達基因型與環境的互作效應。

表2 參試品種(系)產量方差分析Table 2 ANOVA for yield of potato varieties(lines)

表3 參試品種(系)產量AMMI模型分析Table 3 AMMI model analysis for yield of potato varieties(lines)

以基因型的產量數據為x軸，品種和地點的IPCA1值為縱軸作雙標圖（圖1）。在水平方向上，橫坐標值越大，說明該品種豐產性越好，不難看出，g5的豐產性最好，g4最差。在垂直方向，以IPCA1=0作一條水平線，則縱坐標的絕對值越小，該品種產量穩定性越好，由此可知，g3的穩定性最好，g4最差，2012年的環境條件下馬鈴薯的產量穩定性最好；品種與在同一側的環境條件有正的交互效應，與另一側的環境條件有負的交互效應，g2、g4與2013年的環境互作為正，即對其產量的提高有積極的作用，與2012、2014年的環境互作為負；g1、g3、g5、g6、g7與2012、2014年的環境互作為正，與2013年的環境的互作為負，對產量有減弱的作用。綜合不同類型基因型在圖中的位置可知：早熟材料g1的平均產量和穩定性均優于對照g2；高淀粉材料g3的平均產量和穩定性均優于對照g4；中晚熟材料g5的平均產量高于對照g7，但穩定性較差；g6平均產量低于g7，但穩定性略優于g7。

圖1 產量和IPCA1雙標圖Figure 1 Biplot of yield and IPCA1

3 討論

本研究應用AMMI模型對馬鈴薯品種（系）產量在特定區域內的年度穩定性進行了分析，該模型可以把一個品種（系）產量穩定性用立體的雙標圖簡單表達和解釋，結合方差分析對品種豐產性進行評價，這不僅對品種進行了可靠的穩定性分析，而且還可鑒別一些具有特殊基因型和環境互作效應的品種，對特定環境馬鈴薯品種的選育及引種栽培具有重要意義。

根據該模型分析結果，可以得出參試材料產量穩定性排序g3＞g6＞g7＞g1＞g5＞g2＞g4，平均產量排序為g5＞g7＞g1＞g6＞g2＞g3＞g4。早熟材料‘牡91320’（g1）的平均產量和穩定性均優于‘克新4號’（g2）；高淀粉材料‘牡9141’（g3）的平均產量和穩定性均優于‘克新12號’（g4）；中晚熟材料‘牡8153’（g5）的平均產量高于‘克新13號’（g7），但穩定性不如‘克新13號’（g7）；‘牡8182’（g6）平均產量低于‘克新13號’（g7），但是穩定性優于‘克新13號’（g7）。在馬鈴薯種植時，可根據不同用途選擇產量高且穩定性好的品種。

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