張林++周俊輝++張德銀++劉君紅++殷勇++劉興貴

摘 要：采用GGE雙標(biāo)圖法對2013—2014年全國高粱品種糯高粱組6個試驗地點的14個糯高粱品系試驗數(shù)據(jù)進行分析。結(jié)果表明：2013年G7（407A/LZ1050R），2014年G10（遼糯14-2）屬于高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)較好的品系；在主要農(nóng)藝性狀中，小區(qū)產(chǎn)量與糯高粱育性成正相關(guān)，育性的高低是影響糯高粱產(chǎn)量的重要指標(biāo)之一。在6個糯高粱試點中，2013年瀘州和貴陽代表性最強，長沙代表性最弱，而武漢、重慶和宜賓代表性居中。2014年重慶代表性最強，而長沙、武漢、貴陽和瀘州居中。從兩年的區(qū)域試驗各品種生態(tài)區(qū)來看，瀘州、貴陽和重慶試點兼?zhèn)漭^強的鑒別力和較好的代表性。本研究利用GGE雙標(biāo)圖能夠更加直觀地分析糯高粱品種豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和試點鑒別力、代表性，可為糯高粱品種區(qū)域試驗數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)備地分析提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：GGE雙標(biāo)圖；糯高粱；區(qū)域試驗；產(chǎn)量穩(wěn)定性

中圖分類號：S514 文獻標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.12.019

Application of GGE-biplot in Regional Trial of Waxy Sorghum Varieties

ZHANG Lin1 ， ZHOU Junhui1，ZHANG Deyin1， LIU Junhong2，YIN Yong1，LIU Xinggui1

（1. Yibin Academy of Agricultural Science，Yibin，Sichuan 644000，China；2. Rural Committee of Liangping， Liangping， Chongqing 405200，China）

Abstract： In order to accurately evaluate the comprehensive trait of waxy sorghum varieties（lines），GGE-biplot method was used to analyze the dates from the national regional trials for waxy sorghum from 2013 to 2014.Fourteen lines of waxy sorghum were tested in six sites. The results showed that G7（407A/LZ1050R）in 2013 and G10（LIAONUO14-2） in 2014 had higher yield and better yield stability than other lines. Waxy sorghum yield was positively correlated with in main agronomic traits， which sterility is one of the important factors influencing the production. Luzhou and Guiyang were the best representative testing site， Changsha was the worst in 2013.Chongqing was the best representative testing site in 2014.Luzhou，Guiyang and Chongqing had better discrimination power and representativeness test point than other sites. GGE-biplot could intuitively and simply showed high yield ability， yield stability and representativeness in national regional trails.

Key words： GGE-biplot； waxy sorghum； regional trial； yield stability

高粱既是我國重要的旱地糧食作物，又是重要的飼料和能源作物[1]。糯高粱在遺傳上由一對隱性基因所控制（wxwx），所以籽粒胚乳的淀粉幾乎由支鏈淀粉組成[2]。糯高粱是我國名酒茅臺、瀘州老窖、五糧液及郎酒釀造的主要原料之一[3]。然而，近幾年來我們國家有效耕地面積持續(xù)減少，高粱種植與水稻、玉米、馬鈴薯等糧食作物爭地，因此，非常有必要通過選育優(yōu)良品種和優(yōu)化栽培技術(shù)來提高高粱總產(chǎn)量。

農(nóng)作物新品種選育通常需要同步對高粱產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病蟲及生育期特性等多目標(biāo)性狀進行選擇改良，使得該品種在最適宜的區(qū)域獲得高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，以提高農(nóng)作物的綜合生產(chǎn)力。作物品種區(qū)域試驗分析的中心任務(wù)是正確地把握品種與環(huán)境互作的模式[4]。目前，AMMI模型在分析農(nóng)作物區(qū)域試驗數(shù)據(jù)中已經(jīng)廣泛被應(yīng)用，但該模型的分析僅考慮基因環(huán)境互作，不對基因的實用價值進行系統(tǒng)和直觀分析，而GGE雙標(biāo)圖不僅可以評價基因環(huán)境互作，且可對多年多點數(shù)據(jù)中的品種表現(xiàn)、試驗點和品種生態(tài)劃分進行直觀的全面的評價[5]。目前，利用GGE雙標(biāo)圖評價區(qū)試農(nóng)作物品種產(chǎn)量穩(wěn)定性和適應(yīng)性以及試驗點的代表性和鑒別力的研究很多，但針對全國高粱區(qū)域試驗得評價較少。有關(guān)研究表明，GGE雙標(biāo)圖已被廣泛應(yīng)用于棉花[5-6]、玉米[7]、大豆[8]、燕麥[9]、大麥[10]、小麥[11]、油菜[12]、谷子[13]、烤煙[14]、甜蕎[15]及甘蔗[16]等作物的多品種或多點試驗研究。在全國高粱區(qū)域研究中，王艷秋[17]、盧峰等[18]利用AMMI模型分別對2006年春播早熟組高粱和飼草組高粱區(qū)域試驗品種的穩(wěn)定性、適應(yīng)性及試驗地點的鑒別力進行了分析，并得到了較高的可信度。而采用GGE-biplot對糯高粱的區(qū)域試驗進行分析的研究還未見報道。本研究通過GGE雙標(biāo)圖法分析了2013—2014年全國糯高粱各品種（系）在不同生態(tài)環(huán)境下的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性，同時選擇各試驗點的鑒別力和代表性，旨在為糯高粱新品種的篩選以及高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)，同時也為GGE雙標(biāo)圖在高粱區(qū)域試驗中的應(yīng)用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試材來源

以2013—2014年全國糯高粱品種（系）區(qū)域試驗各參試品種為試材，試點數(shù)共6個。試點承擔(dān)單位分別是湖南省農(nóng)科院高粱研究開發(fā)中心（長沙）、四川省農(nóng)科院水稻高粱研究所（瀘州）、四川省宜賓市農(nóng)科院（宜賓）、貴州省農(nóng)科院旱糧所（貴陽）、重慶農(nóng)科院特色作物研究所（重慶）及湖北省種子管理局（武漢）。

參試糯高粱品種（系）分別為：繁A-34/NK1、407A/LZ21R、遼粘A-1/091868、晉糯12-1、003A/3536、九糯雜1號、407A/LZ1050R、晉粱糯4號、瀘糯13號（CK）、遼糯14-2、13218A/20982R、遼糯14-1、1335A/TY3560R、川糯粱15號（CK），如表1所示。

1.2 試驗設(shè)計

采用隨機組區(qū)設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積不小于15 m2，四周設(shè)保護行。土質(zhì)為粘壤土、長江沖積潮土、沙壤、第四紀紅壤土等，前茬為大豆、油菜、棉花等，地勢平坦，肥力中等。收獲時，去掉兩側(cè)邊行，收中間數(shù)行計產(chǎn)。所選試驗地具有一定代表性，栽培管理略高于當(dāng)?shù)匾话闼健?/p>

1.3 統(tǒng)計分析

應(yīng)用GGE-biplot軟件對各參試糯高粱品種（系）的產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀進行雙標(biāo)圖分析。雙標(biāo)圖中各指標(biāo)向量之間的夾角的余弦值可判斷指標(biāo)間的相關(guān)性。由品種（系）或試點在平均環(huán)境軸（Average environment axis）的投影位置判斷品種的高產(chǎn)性和試點代表性，由品種或試點到平均環(huán)境軸的向量長度判斷品種的穩(wěn)定性和試點的鑒別[19-20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 糯高粱參試品種（系）高產(chǎn)性和穩(wěn)定性分析

由圖1可知，糯高粱品系第1主成分（PC1）解釋的效應(yīng)為穩(wěn)產(chǎn)性效應(yīng)，第2主成分（PC2）的效應(yīng)為豐產(chǎn)性效應(yīng)，GGE雙標(biāo)圖可以解釋G與GE互作信息，2013年互作信息為71.3%，2014年互作信息為79.1%。從2013—2014年全國糯高粱參試品種（系）產(chǎn)量平均表現(xiàn)看（表2），2013年G7（407A/LZ1050R）平均產(chǎn)量最高，達到7.24 t·hm-2，G1（繁A-34/NK1）平均產(chǎn)量最低；2014年G11（13218A/20982R）平均產(chǎn)量最高，達到6.28 t·hm-2，G13（1335A/TY3560R）平均產(chǎn)量最低。從平均產(chǎn)量的穩(wěn)定性來看，2013年各品種（系）的穩(wěn)定性大小依次為G2>G7>G6>G5>G9>G3>G8，2014年各品種（系）的穩(wěn)定性大小依次為G12>G10>G11>G8>G14>G13>G5，但在表2中只能看出產(chǎn)量和試點的位次，不能直觀分析每個品種（系）在各試點的穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性，而品種的穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性是決定其推廣應(yīng)用價值的重要指標(biāo)[19]。綜合來看，2013年G7（407A/LZ1050R）和2014年G10（遼糯14-2）產(chǎn)量表現(xiàn)最好，且較穩(wěn)定。

2.2 參試品系性狀的相關(guān)性分析

對糯高粱品種（系）的產(chǎn)量和生育期、株高、穗長、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、育性、傾斜率及絲黑穗發(fā)病率等9個主要農(nóng)藝性狀進行雙標(biāo)圖分析，向量間的夾角可以判斷向量之間相關(guān)性，各向量間的夾角的余弦值近似向量間的遺傳相關(guān)性，夾角越小，相關(guān)性就越高，夾角小于90°表示正相關(guān)，夾角大于90°表示負相關(guān)，夾角接近90°表示無相關(guān)[4]。從圖2中可以看出，2013年糯高粱小區(qū)產(chǎn)量與株高、穗長、傾斜率、育性及穗粒質(zhì)量的向量之間的夾角小于90°，與生育期的向量夾角接近90°，而2014年糯高粱小區(qū)產(chǎn)量與株高、育性、穗粒質(zhì)量及傾斜率的向量之間的夾角小于90°，與穗長和生育期的向量之間的夾角大于90°。從兩年的糯高粱各個農(nóng)藝性狀的相關(guān)性來分析，小區(qū)產(chǎn)量與育性的向量之間夾角的余弦值都較小，這說明產(chǎn)量與糯高粱育性成正相關(guān)，育性的高低是影響糯高粱產(chǎn)量的重要指標(biāo)之一。

2.3 糯高粱品系在各試驗點的適應(yīng)性分析

把圖3中位于頂點的品系連接起來，其他品系也包括在該多邊形內(nèi)。然后通過原點做各條邊的垂線，稱為平均線。把多邊形分成幾個扇形，位于頂點的品系就是在扇形內(nèi)所有試點表現(xiàn)最佳的品種（系）[4]。在圖3中，2013年疊圖被分成5個區(qū)，其中重慶和宜賓為一區(qū)，G3產(chǎn)量表現(xiàn)最好；武漢、貴陽和長沙為一區(qū)，G8產(chǎn)量表現(xiàn)最好；瀘州為一區(qū)，G7產(chǎn)量表現(xiàn)最好；沒有地方落于以G6為角頂?shù)膮^(qū)內(nèi)，說明該品種在6個區(qū)域環(huán)境中表現(xiàn)都不是最好；G2位于多邊形附近，說明該品種對環(huán)境變化較不敏感。2014年疊圖被分成4個區(qū)，貴陽、武漢、長沙和重慶為一區(qū)，G11產(chǎn)量表現(xiàn)最好；瀘州和宜賓為一區(qū)，G8產(chǎn)量表現(xiàn)最好。沒有地方落于以G5和G13為角頂?shù)膮^(qū)內(nèi)，說明G5、G13和G14在6個區(qū)域環(huán)境中表現(xiàn)一般，G12位于多邊形附近，說明該品種對環(huán)境變化較不敏感。

2.4 各試驗點的代表性和鑒別力

基于2013—2014年全國糯高粱區(qū)域試驗品種（系）小區(qū)產(chǎn)量，GGE雙標(biāo)圖“鑒別力和代表性”功能圖中的小圓圈代表“平均環(huán)境”，即各試驗環(huán)境的坐標(biāo)的平均值，通過原點和平均環(huán)境軸的射線稱為平均環(huán)境軸（AEA）。圖4表明，2013年各品種生態(tài)區(qū)間鑒別力的差異并不顯著，而各品種生態(tài)區(qū)對目標(biāo)試驗環(huán)境的代表性存在顯著差異，其中瀘州和貴陽代表性最強，長沙代表性最弱，而武漢、重慶和宜賓代表性居中。2014年各品種生態(tài)區(qū)間的鑒別力和代表性的差異都不顯著，重慶代表性最強，宜賓代表性最弱，而長沙、武漢、貴陽和瀘州居中。從兩年的區(qū)域試驗各品種生態(tài)區(qū)來看，瀘州、貴陽和重慶試點兼?zhèn)漭^強的鑒別力和較好的代表性。

3 結(jié)論與討論

用GGE雙標(biāo)圖分析品種—環(huán)境兩項數(shù)據(jù)可以達到3個方面目標(biāo)：第一，直觀地把試點的特定環(huán)境分為若干品種生態(tài)區(qū)；第二，在一個生態(tài)區(qū)內(nèi)，同時顯示各品種的高產(chǎn)性和穩(wěn)定性；第三，同時顯示各試驗環(huán)境（試驗點）對品種的鑒別力和對目標(biāo)環(huán)境（目標(biāo)地區(qū)）的代表性[19]。具備生態(tài)環(huán)境鑒別力強但代表性弱的試點可用于淘汰不穩(wěn)定的品系，但不能用于選擇優(yōu)良品種，只有同時具備鑒別力和代表性的試點才能準(zhǔn)確地篩選高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)適應(yīng)強的品種。

本研究通過區(qū)域試驗，篩選出G7（407A/LZ1050R）和G10（遼糯14-2）等高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性較好的品系。G7（407A/LZ1050R） 2013年在瀘州適應(yīng)性較好，G10（遼糯14-2）和G11（13218A/20982R）在2014年大部分試驗點適應(yīng)性較好，但G11（13218A/20982R）產(chǎn)量不穩(wěn)定，所以遼糯14-2可以進行推薦參加生產(chǎn)試驗。對6個區(qū)域試驗點的鑒別力和代表性進行分析：在2013年參試地點中瀘州和貴陽代表性最強，長沙代表性最弱；2014年參試地點中試點鑒別力差異不顯著，重慶代表性最強，宜賓代表性最弱，瀘州、貴陽和重慶試點兼?zhèn)漭^強的鑒別力和較好的代表性，但年際間各試驗點的鑒別力和代表性變化較大，其原因可能是一方面受年際間和試驗環(huán)境組合模式差異影響，另一方面受當(dāng)?shù)睾０?、土壤結(jié)構(gòu)、土壤肥力、病蟲害、氣候條件、大田管理、栽培措施及人為因素等影響[21-22]。

應(yīng)用GGE-biplot軟件對2013—2014年糯高粱小區(qū)產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析，得出小區(qū)產(chǎn)量與育性的向量夾角均小于90°，與其它性狀的向量夾角不顯著，說明育性高低是影響糯高粱雜交種小區(qū)產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。而造成育性高低的因素包括親本的純度、制種技術(shù)、生態(tài)環(huán)境等因素，其中品種與生態(tài)環(huán)境互作因素可能是造成糯高粱育性低的主要原因。作物品種的穩(wěn)定性、適應(yīng)性是決定各個品種推廣應(yīng)用價值的重要指標(biāo)，除了檢驗品種的穩(wěn)產(chǎn)性外，試點的鑒別力也是育種工作比較關(guān)心的問題。因此，利用GGE雙標(biāo)圖進行高粱區(qū)域試點評價時，需要有長時間的資料積累，才能更加準(zhǔn)確地評價各個試點的鑒別力和代表性。

農(nóng)作物品種區(qū)域試驗是多年多點試驗，不僅要考慮品種因素和生態(tài)條件，同時各個因素之間存在復(fù)雜的互作關(guān)系，包括品種×品種、品種×環(huán)境、環(huán)境×環(huán)境，但在作物品種區(qū)試試驗分析中，中心任務(wù)是準(zhǔn)確地把握品種與環(huán)境互作間的效應(yīng)。利用GGE-biplot軟件對2013—2014年全國糯高粱區(qū)域試驗進行了分析，直觀地展現(xiàn)各品種在各試點的產(chǎn)量表現(xiàn)，為新品種在各個區(qū)域的合理化布局、充分發(fā)揮新品種的產(chǎn)量潛力以及GGE雙標(biāo)圖在高粱區(qū)域試驗中的應(yīng)用提供參考。

參考文獻：

[1]盧慶善，鄒劍秋，朱凱，等.試論我國高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展——一論全國高粱生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)[J].雜糧作物，2009，29（2）：78-80.

[2]周忠宇，柳青山，周福平，等.糯高粱育種要求性狀特征及研究進展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：547-549.

[3]丁國祥，曾慶曦，陳國民，等. 四川糯高粱品種的釀酒品質(zhì)及其育種目標(biāo)[J]. 綿陽經(jīng)濟技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報，1994（2）：14-16.

[4]嚴威凱，盛慶來，胡躍高，等. GGE疊圖法─分析品種×環(huán)境互作模式的理想方法[J]. 作物學(xué)報，2001（1）：21-28.

[5]李武，謝德意，趙付安，等.GGE雙標(biāo)圖對短季棉新品系和試點的評價及產(chǎn)量相關(guān)性狀分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，卷缺失（8）：1157-1159， 1162.

[6]許乃銀，李健.利用GGE雙標(biāo)圖和綜合選擇指數(shù)劃分棉花品種生態(tài)區(qū)[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014（9）：1113-1121.

[7]梁黔云，李清超，吳瑞，等. GGE雙標(biāo)圖在玉米品種區(qū)域?qū)嶒炛械膽?yīng)用[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2014（6）：224-228.

[8]周長軍，田中艷，李建英，等.雙標(biāo)圖法分析大豆多點試驗中品系產(chǎn)量穩(wěn)定性及試點代表性[J].大豆科學(xué)，2011，30（2）：318-321.

[9]焦偉紅，劉景輝，齊冰潔，等.用GGE雙標(biāo)圖分析燕麥品種（系）農(nóng)藝與品質(zhì)性狀[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27（1）：24-29.

[10]尚毅，賈巧君，朱靖環(huán)，等.基于GGE雙標(biāo)圖對南方冬大麥區(qū)域試驗的分析[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，23（2）：197-202.

[11]楊進文，朱俊剛，王曙光，等.用GGE雙標(biāo)圖及隸屬函數(shù)綜合分析山西小麥地方品種抗旱性[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013，24（4）：1031-1038.

[12]周志淑，王瑞，李加納.GGE雙標(biāo)圖對油菜雙列雜交試驗結(jié)果的分析[J].種子，2009，28（6）：102-104.

[13]楊天育，常磊，郭二虎，等.應(yīng)用GGE雙標(biāo)圖評價谷子區(qū)試品種穩(wěn)產(chǎn)性及試點代表性[J].作物雜志，2013（5）：51-54.

[14]吳春，李余湘，時宏書，等.GGE雙標(biāo)圖分析在烤煙品種區(qū)域試驗中的應(yīng)用[J].煙草科技，2014（5）：88-93.

[15]李琴琴，高乙萍，張志芬，等.甜蕎品種穩(wěn)定性和試驗地點相似性的GGE雙標(biāo)圖分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2013，31（1）：67-70， 121.

[16]羅俊，張華，鄧祖湖，等.應(yīng)用GGE雙標(biāo)圖分析甘蔗品種（系）的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀[J].作物學(xué)報，2013（1）：142-152.

[17]王艷秋，鄒劍秋.AMMI模型在高粱品種區(qū)域試驗中的應(yīng)用[J].雜糧作物，2007，27（5）：336-339.

[18]盧峰，王艷秋，鄒劍秋，等.AMMI模型在飼草高粱區(qū)域試驗分析中的應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（3）：258-260.

[19]嚴威凱.雙標(biāo)圖分析在農(nóng)作物品種多點試驗中的應(yīng)用[J].作物學(xué)報，2010，36（11）：1805-1819.

[20]呂澤文，張友君，鐘育海，等.區(qū)域試驗玉米品種（系）產(chǎn)量穩(wěn)定性和適應(yīng)性的GGE雙標(biāo)圖分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（15）：3487-3491.

[21]張志芬，付曉峰，劉俊青，等.用GGE雙標(biāo)圖分析燕麥區(qū)域試驗品系產(chǎn)量穩(wěn)定性及試點代表性[J].作物學(xué)報，2010，36（8）：1377-1385.

[22]張春明，趙雪英.用GGE雙標(biāo)圖分析區(qū)域試驗中小豆品系的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性及適應(yīng)性[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報，2013，3（1）：6-9， 31.