AMMI模型分析不同基因型马铃薯产量稳定性

解国庆，董清山，范书华，王 艳，邵广忠，时新瑞，赵云彤

（黑龙江省农业科学院牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 1570 41)

马铃薯品种的丰产性和稳定性是评价其推广价值的重要参考指标，中国育种工作者一般只强调高产和优质，而对产量及其他性状的稳定性重视不够。然而，对产量的高产、稳产特性进行正确评价具有重要的理论与现实意义[1,2]。AMMI模型最早由Gauch[3]提出，将主成分分析与方差分析相结合，利用试验所获得的数据，绘出双标图进而直观地描述基因型、环境及互作效应的大小。现已被广泛用来研究基因型与环境互作效应，较多应用于玉米、小麦、马铃薯、水稻等作物品种区域试验中[4-9]，在分析品种单一性状年度稳定性的应用报道还较少。本研究利用AMMI模型对7个马铃薯品种（系）连续3年的产量数据进行分析，对同一地点产量的稳定性进行研究，探讨品种产量的稳定性，为特定地区品种产量的稳定性评价提供相关理论基础，对高产稳产品种的筛选具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

材料选自黑龙江省农业科学院牡丹江分院选育的4个不同类型的马铃薯优良品系及3个对照品种共7份（表1）。试验地点在黑龙江省农业科学院牡丹江分院试验田，试验时间为2012、2013和2014年。

表1 供试马铃薯品种Table 1 Potato breeding lines tested

1.2 试验方法

采用随机区组设计，3次重复，4行区，行长6 m，行距0.75 m，株距0.30 m。小区面积18 m2。施磷酸二铵（64%）30 kg/667m2、尿素（46.4%）15 kg/ 667m2、氯化钾（60%）30 kg/667m2。同一年内各项栽培措施按照当地常规进行并保证其同步性。相关数据使用Microsoft Excel 2003录入整理，利用唐启义和冯光明[10]DPS 7.05统计分析软件的AMMI模型分析模块对各材料按公顷产量进行分析。

AMMI模型的公式：

2 结果与分析

2.1 方差分析

不同基因型间、不同环境（年度环境变化）间达到了极显著差异（P＜0.01）。此外，基因型与环境之间也存在极显著互作效应（表2）。

2.2 AMMI模型分析

环境变异平方和占总变异平方和的6.41%，基因型变异平方和占47.69%，交互作用变异平方和占40.03%（表3）。说明基因型及基因与环境互作是决定马铃薯产量的主要因素。同时也表明，AMMI模型能很好地表达基因型与环境的互作效应。

表2 参试品种(系)产量方差分析Table 2 ANOVA for yield of potato varieties(lines)

表3 参试品种(系)产量AMMI模型分析Table 3 AMMI model analysis for yield of potato varieties(lines)

以基因型的产量数据为x轴，品种和地点的IPCA1值为纵轴作双标图（图1）。在水平方向上，横坐标值越大，说明该品种丰产性越好，不难看出，g5的丰产性最好，g4最差。在垂直方向，以IPCA1=0作一条水平线，则纵坐标的绝对值越小，该品种产量稳定性越好，由此可知，g3的稳定性最好，g4最差，2012年的环境条件下马铃薯的产量稳定性最好；品种与在同一侧的环境条件有正的交互效应，与另一侧的环境条件有负的交互效应，g2、g4与2013年的环境互作为正，即对其产量的提高有积极的作用，与2012、2014年的环境互作为负；g1、g3、g5、g6、g7与2012、2014年的环境互作为正，与2013年的环境的互作为负，对产量有减弱的作用。综合不同类型基因型在图中的位置可知：早熟材料g1的平均产量和稳定性均优于对照g2；高淀粉材料g3的平均产量和稳定性均优于对照g4；中晚熟材料g5的平均产量高于对照g7，但稳定性较差；g6平均产量低于g7，但稳定性略优于g7。

图1 产量和IPCA1双标图Figure 1 Biplot of yield and IPCA1

3 讨论

本研究应用AMMI模型对马铃薯品种（系）产量在特定区域内的年度稳定性进行了分析，该模型可以把一个品种（系）产量稳定性用立体的双标图简单表达和解释，结合方差分析对品种丰产性进行评价，这不仅对品种进行了可靠的稳定性分析，而且还可鉴别一些具有特殊基因型和环境互作效应的品种，对特定环境马铃薯品种的选育及引种栽培具有重要意义。

根据该模型分析结果，可以得出参试材料产量稳定性排序g3＞g6＞g7＞g1＞g5＞g2＞g4，平均产量排序为g5＞g7＞g1＞g6＞g2＞g3＞g4。早熟材料‘牡91320’（g1）的平均产量和稳定性均优于‘克新4号’（g2）；高淀粉材料‘牡9141’（g3）的平均产量和稳定性均优于‘克新12号’（g4）；中晚熟材料‘牡8153’（g5）的平均产量高于‘克新13号’（g7），但稳定性不如‘克新13号’（g7）；‘牡8182’（g6）平均产量低于‘克新13号’（g7），但是稳定性优于‘克新13号’（g7）。在马铃薯种植时，可根据不同用途选择产量高且稳定性好的品种。

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