高稳系数和回归系数法评价芝麻新品种产量性状

张伟民 高树广 胡敏杰 张春花 王瑞霞 徐东阳 李伟峰 徐博涵 杨光宇

（1.河南省西华县农业科学研究所 河南 西华 466600；2.周口市农业科学院 河南 周口 466001）

芝麻是世界上最古老的油料作物之一，也是我国的特色优质农产品[1]，被称为“万油之王”[2]。芝麻不仅富含对人体有益的不饱和脂肪酸、氨基酸和矿物质，还含有维生素E、芝麻醇、芝麻素、芝麻蛋白、植物甾醇等功能物质[5-8]。我国芝麻的产量和品质均位居世界前列，其中河南省是中国的芝麻主产区，芝麻种植面积和芝麻产量均占我国芝麻总种植面积和芝麻总产量的30%[4]。近年来，随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对营养保健食品的需求量越来越高，芝麻作为一种重要的药用和食用作物，在国内需求中有着稳定的增长[9-10]。据相关资料显示，2018年，中国芝麻需求量达到121.8万t，其中进口82.82万t[11]，超过我国芝麻生产总量的160%，表明我国芝麻产量远远不能满足市场的需求。因此，为缓解国内芝麻生产与需求的矛盾，保障国家粮油安全，选育高产、稳产、优质、多抗的芝麻新品种，提高芝麻单产和总产量，实现农业增产增效已成为当前芝麻育种研究的首要任务。

周芝11号是周口市农业科学院以郑芝13号为母本、漯芝16号为父本，通过有性杂交选育的芝麻新品种，于2021年通过河南省种子管理站鉴定（鉴定编号：豫品鉴芝2021007）。该品种属单秆型，三花四棱，茎秆绿色，茸毛中等，花色乳白，蒴果致密，成熟时蒴果轻裂，籽粒纯白。为明确周芝11号的推广应用价值，本研究利用高稳系数和回归系数法分析了2018年、2019年黄淮流域芝麻新品种区域试验和2020年展示试验数据资料，进一步明确了周芝11号的高产、稳产、适应性和品质特性，为周芝11号的大规模推广应用提供了坚实的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料和试验地点

1.1.1 试验材料2018年黄淮流域芝麻新品种区域试验参试品系19个，2019年黄淮流域芝麻新品种区域试验参试品系22个，2020年全国芝麻新品种展示试验（黄淮产区）参试品系8个，对照品种均为豫芝4号。1.1.2试验地点2018年、2019年区试地点6个，

分别是信阳市农业科学院、南阳市农业科学院、阜阳市农业科学院、驻马店市农业科学院、宿州市农业科学院、河南省农业科学院原阳基地；2020年展示试验地点3个，分别是河南省农业科学院原阳基地、驻马店市农业科学院、安徽省农业科学院。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计2018年、2019年区域试验均分为2组，采取随机区组设计，10行区，行长5 m，行距0.4 m，小区面积20 m2，条播，3次重复，重复间设走道，试验地四周设保护行。2020年展示试验，采取随机区组设计，20行区，行长5 m，行距0.4 m，小区面积40 m2，2次重复，重复间设走道，四周设保护行。

1.2.2 试验管理 各试验点均按照统一试验方案进行田间管理、观察记载和考种，每一项田间管理和测定项目均在同一天内完成。全生育期只对虫害、杂草采取防控措施，不对病害进行人工防控。

1.2.3 基因组信息测定 为评价参试品种的特异性和稳定性，采用Illumina高通量测序技术对参试样品进行重测序。

1.3 数据分析

1.3.1 丰产性分析 采用Excel和SPSS 17.0进行数据处理和统计分析[15]。采用一般通用公式计算产量平均值（X）和标准差，采用参试品种与对照品种相比较的方法进行丰产性分析[16]，采用Duncan's新复极差法比较参试品种之间产量差异显著性。

1.3.2 稳产性分析 以标准差与产量的比值计算变异系数，用变异系数（CV）衡量品种稳产性[17]；采用温振民1994年提出的简化公式（公式1）计算高稳系数（HSC），以高稳系数来综合分析高产性和稳产性[18]。

式中，HSCi表示第i个参试品种的高稳系数，Xi表示第i个品种的平均产量，Si表示第i个品种的标准差，XCK表示对照品种的平均产量。

1.3.3 适应性分析 采用Eberhart-Russell[17]提出的公式计算回归系数（公式2），用回归系数法[19]来分析品种的适应性。

式中，bi表示第i个品种的回归系数；Yij表示第i个品种在第j个区试点中的平均产量；Ij表示第j个区试点的环境指数，即第j个区试点的平均产量与整个区试总平均产量的差值。

2 结果与分析

2.1 基因组信息测定与分析

周芝11号与豫芝11号基因组比对，mapping率为96.19%、特异SNP 446 534个、杂合SNP 331 663个、SNP杂合率为0.10%，比对效率高，数据质量高，符合同物种基因组信息比对要求。周芝11号与100个参试样本的遗传距离变幅在0.126 3～0.515 6，遗传相似性范围为48.84%～83.34%，相似性低于90%，符合参试品种特异性要求。周芝11号基因组重测序reads与 筛 选 元 件CaMV35S、Bar、Bt和NOS进 行 序 列 比对，表明周芝11号不含有转基因成分。

2.2 产量构成要素分析

芝麻高产育种要以株蒴数和蒴粒数多、千粒重高、果轴较长、始蒴位低且株高适中为主要选择目标[20]。根据2018-2019年黄淮区芝麻新品种区域试验统计结果（表1），周芝11号平均株高178.3 cm，始蒴高度69.8 cm，黄梢尖4.0 cm，果轴104.5 cm；单株蒴数88.7个，蒴粒数61粒，千粒重3.018 g。周芝11号主要产量要素协调、稳定，年际间变化小，符合高产芝麻品种对产量构成因素的要求。

表1 2018-2019年区域试验中周芝11号主要产量构成要素分析

2.3 丰产性分析

由表2可知，2018年黄淮流域芝麻新品种区域试验，周芝11号平均单产1 325.30 kg/hm2，比豫芝4号（对照）增产12.08%，增产达极显著水平，4点次增产，增产点次占80%，居第二组参试品种第1位。2019年黄淮区芝麻新品种区域试验，周芝11号在6个试验点平均单产1 506.33 kg/hm2，比豫芝4号（对照）增产10.86%，6点次均增产，增产点次占100%，居第一组参试品种第2位。2年11点次平均单产1 415.82 kg/hm2，平均比豫芝4号增产11.43%，2年11个点有10个点比对照增产，增产点次占90.91%。2020年国家芝麻新品种展示试验（黄淮片区），周芝11号在3个试验点平均单产1 271.83 kg/hm2，比豫芝4号增产6.65%，增产点次100%，居参试品种第3位。由此表明，周芝11号是一个具有较大增产潜力、高产的优良品种。

2.4 稳产性分析

由表2可知，在2年黄淮区芝麻新品种区域试验和国家芝麻新品种展示试验（黄淮流域）中，周芝11号变异系数分别为18.19%、15.87%、5.32%，平均变异系数为13.13%，相对较低，说明周芝11号产量受环境影响不大，稳产性较好。周芝11号HSC值分别为83.35%、84.79%、91.80%，在参试品系中分别排第3、2、2位，平均高稳系数为86.65%，相对较高，充分说明该品种遗传基础较好。

2.5 适应性分析

由表2可知，2018年、2019年黄淮流域芝麻新品种区域试验和2020年国家芝麻新品种展示试验（黄淮流域）中，周芝11号回归系数分别为1.358 6、1.143 9、0.933 3，平均回归系数为1.145 3，趋近于1，说明周芝11号具有广泛的适应性。

表2 周芝11号丰产性、稳产性和适应性分析

2.6 品质分析

周芝11号籽粒纯白，经农业农村部农产品质量监督检验测试中心（郑州）测定（表3），周芝11号平均粗脂肪含量55.4%、平均粗蛋白质含量20.9%。

表3 2018-2019年区域试验周芝11号品质分析

2.7 抗性表现

2018年、2019年在芝麻枯萎病和茎点枯病病圃进行人工接种鉴定（表4），周芝11号2018年枯萎病和茎点枯病的病情指数分别为5.07和15.68，高抗枯萎病和茎点枯病；2019年枯萎病和茎点枯病的病情指数分别为10.09和44.58，抗枯萎病，高感茎点枯病；枯萎病和茎点枯病2年平均病情指数分别为7.58和30.13，周芝11号高抗枯萎病、感茎点枯病。

3 讨论与结论

在高产稳产芝麻新品种的选育过程中，品种区域试验是必不可少的环节，该环节通过对产量的构成要素、品质及抗性进行分析评价，综合各性状进行全面鉴定[21，24]，从而评价参试品种的丰产性、稳定性和适应性[21]，是检验品种是否优良的基本依据[22-23]。其中，用目标品种与对照品种的产量相比较的方法分析目标品种的丰产性，具有直接、简单、明了、清晰的优点，但该方法不能反映目标品种的稳产性。而目标品种产量的标准差和变异系数可以反映出品种的稳产性，但不能分析其丰产性。因此本研究选用计算简便、结果易于量化和排序的高稳系数来综合分析新品种丰产性和稳产性，选用能体现环境对品种产量影响的回归系数反映品种的适应性[25]。品种的稳产性主要以变异系数（CV）和高稳系数（HSC）来衡量，其中变异系数主要衡量品种稳产性，变异系数越小，反映品种的产量在不同环境下变化越小，表明该品种稳产性越好[26]；高稳系数衡量丰产性，并兼顾稳产性，高稳系数越大，表明品种丰产稳产性越好。作物产量是遗传因素和外部环境共同作用的结果，以各试验点的平均产量与整个区试总平均产量的差值（环境指数）为自变量，以每个参试品种在相应各试验点的产量为依变量计算回归系数b，以回归系数b反映品种对不同环境的敏感程度。当b=1时，表示该品种具有广泛适应性；当b<1时表示该品种高于平均适应性；当b>1时，表示该品种的适应性低于平均适应性[27]。

本研究应用高通量测序技术、变异系数、高稳系数、回归系数、人工接种鉴定等方法，对芝麻新品种周芝11号的物种特异性、产量、品质及抗性进行了综合分析与评价。基因组信息比对表明周芝11号不含有转基因成分，且符合芝麻同物种基因组信息要求、参试品种特异性要求。区域试验、展示试验（黄淮流域）中，芝麻新品种周芝11号的平均单产分别为1 415.82 kg/hm2、1 271.83 kg/hm2， 较豫芝4号（对照）分别增产11.41%、6.65%。在区域试验和展示试验（黄淮流域）中，周芝11号平均变异系数为13.13%，较各参试品系相对较低，说明周芝11号产量受环境影响不大，稳产性好；平均高稳系数为86.65%，较各参试品系相对较高，说明该品种遗传基础较好；回归系数平均值为1.145 3，接近1，说明周芝11号具有广泛的适应性。经人工接种鉴定，周芝11号高抗枯萎病、感茎点枯病。

综合分析表明，周芝11号主要产量要素协调、稳定，年际间变化小，是一个综合性状好、丰产性、稳产性和适应性强的芝麻新品种，可在黄淮流域芝麻产区大面积推广种植，但在苗期和盛花期应及时做好茎点枯病的防治工作。