用GGE双标图分析广西旱藕品种产量稳定性和试点代表性

何虎翼，杨　鑫，谭冠宁，何新民，唐洲萍，李丽淑

(广西壮族自治区农业科学院 经济作物研究所，广西 南宁 530007)



用GGE双标图分析广西旱藕品种产量稳定性和试点代表性

何虎翼，杨鑫，谭冠宁，何新民，唐洲萍，李丽淑

(广西壮族自治区农业科学院 经济作物研究所，广西 南宁 530007)

为了筛选适合广西种植的旱藕新品种，用GGE双标图分析了5个旱藕品种在广西4个不同海拔区域的产量稳定性和试点代表性。结果表明，兴芋3号属高产稳产型；兴芋2号稳定性好，产量较高；田林旱藕产量最低，稳定性较差；马山旱藕产量较高，但稳定性差。从品种对试点的特殊适应性分析，兴芋3号特殊适应性最广。从产量水平来看，兴芋3号表现较好，其次为兴芋2号，可加大力度推广。田林县和大化县试点区分能力强，都安县试点代表性较好。

GGE双标图；旱藕品种；产量稳定性；试点代表性

旱藕(LannaedulisKer.)是美人蕉科美人蕉属多年生单子叶草本植物，别名芭蕉芋、美人蕉芋，主要生长在亚热带丘陵地区[1]。旱藕营养丰富，可用来加工淀粉和粉丝。在中国，旱藕主要分布于云南、贵州、四川、重庆、河南、湖南、广西等地。2014年，广西旱藕种植面积在1万hm2左右，年产鲜藕45万t，主要种植在马山县、大化县、都安县、田林县等大石山地区。广西耕地少，干旱多，因此选育耐旱、耐贫瘠的旱藕新品种对广西发展旱藕产业、增加农民收入具有重要意义。品种评价是比较参试品种在各试点的产量、品质和抗性，利用合理的数学模型，对参试品种做出综合评价，从而筛选出适合当地种植的新品种。

品种的稳定性和适应性是育种工作者重点考虑的问题之一。基因型主效加基因型-环境互作效应模型(genotype main effect plus genotype-environment interaction，GGE)是严威凯先生开发的一款适用于作物品种评价的软件[2]。该软件可以通过分析多点试验数据来开展品种评价、试点评价、品种稳定性和适应性以及生态区划分工作[2]。目前，GGE双标图已广泛应用于小麦[3]、玉米[4]、花生[5]、大豆[6]、油菜[7]、甘蔗[8]、大麦[9]等作物品种多点试验数据分析，但尚未见应用GGE双标图分析旱藕品种的适应性和稳定性的报道。

本文应用GGE双标图分析广西旱藕品种在不同海拔地区的适应性和稳定性，以及试点代表性，以期为筛选适合广西不同生态区种植的旱藕品种提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料和地点

数据来源于2012—2014年广西旱藕区域试验，以主栽品种田林旱藕为对照，对每个试点平均产量进行GGE双标图分析。5个旱藕品种名称及代码、4个试点的海拔高度及代码见表1。

1.2试验设计

试验采用随机区组设计，行距0.6 m，小区面积30 m2(5.0 m×6.0 m)，3次重复，田间种植管理与当地大田生产水平相同。收获时随机调查3个小区，每小区调查10株，共30株，计算不同品种在不同试点的平均产量。

表1参试旱藕品种、试点和代码

Table 1Varieties， test sites and codes of cannas

代码品种代码试点海拔高度/m年降雨量/mm≥10℃积温/℃G1兴芋2号E1大化县6501461.94975.2G2马山旱藕E2都安县7741550.05200.0G3兴芋3号E3马山县5001667.16900.7G4平果旱藕E4田林县9131166.34527.4G5田林旱藕

1.3数据分析

利用GGE biplot软件对广西不同生态区旱藕品种试验进行综合分析，并以第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)形成一个x-y平面图来显示分析结果。

2　结果与分析

2.1不同旱藕品种产量比较

从表2可以看出，不同试点参试品种平均产量变幅为48 058.2～52 822.7 kg·hm-2，E3试点的参试品种平均产量最高，E4试点的参试品种平均产量最低，两者相差9.91%。在5个参试旱藕品种中，G1，G2，G3和G4平均产量均高于对照，平均产量最高的是G3，为88 034.5 kg·hm-2；最低的是G5，只有13 114.5 kg·hm-2，两者相差571.28%。随着海拔高度上升，参试旱藕品种平均产量明显下降。

表2参试旱藕品种在各试点的产量表现

Table 2The yield of canna varieties in various test sites

代码品种名称各试点平均产量/(kg·hm-2)E1E2E3E4平均位次G1兴芋2号60880.5Bb83649.3Aa50558.4Bb84001.3Aa69772.42G2马山旱藕10980.3Cc54528.0Bb96131.4Aa8826.0Dd42616.43G3兴芋3号90353.5Aa88102.9Aa95086.2Aa78595.5Aa88034.51G4平果旱藕83897.2Aa15317.7Cc10535.4Cc54424.5Bb41043.74G5田林旱藕(CK)16000.5Cc10211.9Cc11802.0Cc14443.5Cc13114.55平均52422.450362.052822.748058.2位次2314

从表3可以看出，环境和基因型-环境交互作用均达到显著差异水平，基因型、环境及基因型-环境交互作用的平方和分别占总平方和的0.31%，57.69%和42.00%，说明环境和基因型-环境交互作用是试验中产量变异的主要来源。第一主成分PCA1和第二主成分PCA2的平方和分别解释了交互作用的86.22%和13.58%，两者平方和占总互作平方和的99.80%，表明互作大部分集中在两个PCA轴上，基因型-环境交互作用信息可通过主成分分析来充分展现。

表3参试品种产量的方差分析

Table 3Variance analysis of yield of canna varieties

变异来源DFSSMSFPSS%总变异1923078740637.241214670559.85基因371894395.0523964798.352.590.2900.31环境413314593282.653328648320.66360.330.00357.69交互作用129692252959.54807687746.6387.430.01142.00PCA168357950182.921392991697.15150.790.00786.22PCA241315827253.15328956813.2935.610.02813.58误差218475523.489237761.74

2.2不同旱藕品种产量表现及试点划分

图1展现了各参试品种的最适种植区域，经过原点的垂线将品种连成的多边形分割成4个扇区，位于扇区内多边形顶角的品种就是该区试点的优胜品种。全部试点分别落在2个不同扇区内，即全部试点被分为2组，E1，E2，E4为一组，E3为另一组。品种G2在试点E3表现较好，品种G1和G3在试点E1，E2，E4表现较好。在E1，E2和E4区组中，G3产量最高。G4和G5没有落在任何试点区组上，意味着这2个品种在所有试点的表现均欠佳。

2.3各试点的鉴别力和代表性

理想试点的选择一定程度上决定着育种工作成效。各试点与原点连线(试点向量)长度体现了试点鉴别力，长度越长，试点鉴别力越好，而各试点向量与平均环境向量(图中小圆圈与原点连线)的夹角体现了试点的代表性，夹角越小，试点代表性越强。从图2可以看出，E4的区分能力最好，E2的代表性最好，这2个试点是比较合适的。在品种评价的相似性上，E1和E2，E4呈正相关，而与E3呈负相关，可以根据GGE双标图分析结果，将广西旱藕生态区划分为2个，即以马山县为代表的低海拔旱藕品种生态区和以大化县、都安县、田林县为代表的高海拔旱藕品种生态区，其中低海拔旱藕品种生态区雨量充沛、有效积温高，高海拔旱藕品种生态区雨量相对较少、有效积温偏低。

图1　试点的分组情况Fig.1　The grouping of test sites

图2　试点的鉴别力和代表性Fig.2　Discriminability and representativeness of test sites

2.4参试品种高产性和稳产性分析

图3可以用于分析参试品种的丰产性和稳定性，品种在平均环境轴上的垂足越靠近正向，表示品种丰产性越好；而垂线长度表示品种的稳定性，长度越长，品种稳定性越好。G3产量最高，G1次之，G4平均产量接近试验总平均。G3和G1的稳定性较好，G2稳定性最差。总的来说，G3是高产且稳产的品种，G1也有较好的适应性，可以在不同试点获得高产。

图3　参试旱藕品种高产性和稳产性Fig.3　High yield ability and stability of canna varieties

2.5参试品种两两比较

除了根据品种在各试点产量表现来进行品种比较外，还可以利用GGE双标图直观比较两个参试品种在各试点的产量表现。图4指的是G3和G5在各试点的产量表现。在E1，E2，E3和E4试点，G3的产量表现均优于G5。

图4　参试品种产量的两两比较Fig.4　Pairwise comparison of yield performance of canna varieties

3　结论与讨论

方差分析结果表明，环境和基因型-环境交互作用均达到显著差异水平，环境和基因型-环境交互作用的平方和分别占总平方和的57.69%和42.00%，环境对产量变异的影响大于基因型-环境交互作用和基因型，说明环境和基因型-环境交互作用对试验中参试品种产量影响较大，这与前人研究结果一致[10]。PCA1和PCA2的平方和分别解释了交互作用的86.22%和13.58%，两者平方和占总互作平方和的99.80%，表明互作大部分集中在两个PCA轴上，GGE双标图能较充分地表达基因型-环境交互作用信息，可直观得出基因型在某一环境下的真实表现，适合用于分析广西旱藕试验结果。

一个新品种能否推广应用取决于其丰产性和稳产性。采用GGE双标图对广西旱藕区域试验结果进行分析，筛选出高产稳产型兴芋3号；田林县和大化县试点的区分能力强，都安县代表性最好，马山县和大化县试点可以相互替换，在以后的区域试验中可以考虑去掉马山县试点，另行新增试点。此外，兴芋2号稳定性好，产量较高，也可大力推广。从品种对试点的特殊适应性来看，兴芋3号特殊适应性最广。田林旱藕产量最差，稳定性较低；马山旱藕产量较高，但稳定性差，这与各试点田间产量表现相一致。有意思的是，本研究发现随着海拔高度上升，参试旱藕品种平均产量明显下降，推测这可能与旱藕品种特性有关，今后还将作进一步研究。目前还没有旱藕品种生态区的研究报道，本文初步对旱藕品种生态区进行了划分，分别是低海拔旱藕品种生态区和高海拔旱藕品种生态区，这与旱藕品种在广西的种植情况基本吻合。一些地方品种，如平果旱藕、田林旱藕，由于长期没有提纯复壮，品种种性退化严重，产量低，品质差[11]。研究表明，采用GGE双标图不仅可以直观考察旱藕品种的丰产性、稳定性和适应性，还能划分不同生态区，为广西大面积发展旱藕生产提供参考依据。

由于GGE双标图只去除环境主效，能有效分析基因型-环境互作效应，也全面评价了基因型主效，逐渐在品种区域化推广中得到采用[2]。在今后推广应用GGE双标图时要注意，一方面可以利用多年多点的区域试验数据，另一方面可以考虑结合同期气象数据分析[12]，从而提高模型预测准确度。

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(责任编辑侯春晓)

The yield stability and site representative of canna varieties in Guangxi using GGE biplot

HE Hu-yi， YANG Xin， TAN Guan-ning， HE Xin-min， TANG Zhou-ping， LI Li-shu

(CashCropsResearchInstitute，GuangxiAcademyofAgriculturalSciences，Nanning530007，China)

In order to screen the new canna varieties suitable for plantation in Guangxi， the GGE biplot was used to analyze the yield stability and test site representatives of five canna varieties in four different altitude regions. The results showed that Xingyu 3 was a type of high and stable yield. The stability of Xingyu 2 was good with high yield. The yield of Tianlin canna was the lowest with poor stability. The yield of Mashan canna was higher， but its stability was poor. The special adaptability analysis of varieties in the test sites showed the special adaptability of Xingyu 3 was the widest. From the yield point of view， the performance of Xingyu 3 was good， followed by Xingyu 2， which should be greatly promoted. Tianlin and Dahua sites had the best discrimination， while Du’an site had the best representativeness.

GGE biplot; canna varieties; yield stability; site representative

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.02.04

2015-07-11

广西农业科学院基本科研业务专项(桂农科2014YQ06)

何虎翼(1974—)，男，广西北流人，硕士，助理研究员，研究方向为薯类作物育种和栽培技术。E-mail: wingtiger2008@126.com

S645.1

A

1004-1524(2016)02-0200-05

何虎翼， 杨鑫， 谭冠宁， 等. 用GGE双标图分析广西旱藕品种产量稳定性和试点代表性[J]. 浙江农业学报， 2016， 28(2): 200-204.