基于AMMI模型的烤烟品种丰产性和稳定性评价

刘 伟，朱列书，朱静娴，冯连军，杨 亚

(1 湖南农业大学农学院，长沙 410128；2 中国烟草中南农业试验站，湖南长沙 410128)

烟草品种区域试验目的是进一步检验新选育品系的丰产性、稳定性及地区适应性[1]。 目前，品种间丰产性的差异采用通常的方差分析法进行多重比较即可，而品种的稳定性和适应性主要决定于基因型与环境互作(G×E)效应的大小。G×E互作效应通常采用线性模型进行分析，但线性模型一般仅能解释很少一部分交互作用的变化，没有充分利用试验所获得的信息，具有很大的约束性[2]。笔者采用主效可加互作可乘模型 AMMI对试验区的品种进行稳定性[3]分析，提高了估算准确性，为进一步研究基因与环境的互作效应提供了更有效的方法参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试烤烟品种10份(由中国烟草中南农业试验站提供)：HY-9J，HY-5X，HY-7T，HY-9X，HY-9CH，03-5-4，03-15-6，CZ-43，C6212，K326(CK)。

1.2 试验设计

试验于2010年3月至2010年7月在(郴州桂阳、永州烟科所、湖南农大基地)3个试验点进行。采用完全随机区组排列，3次重复，2行区，每行种30株，行株距为1.2 m×0.45 m，小区面积36 m2，四周设置保护行。

1.3 分析方法

数据分析借助于Excel和DPS数据处理软件。用AMMI模型分析法对参试品种的产量进行稳定性分析。AMMI模型分析原理是对每一基因型与环境交互作用进行主成分分析(简称IPCA )，由两个参数向量构成即基因型和环境IPCA轴，在AMMI分析中稳定性参数是IPCA，品种IPCA的绝对值越大，说明该品种的互作普遍，则该品种越不稳定，其中IPCA1对稳定性的影响比IPCA2的大。在IPCA1的平方和比较大的情况下，可根据IPCA1来评价品种的稳定性。在利用AMMI模型分析的基础上，通过双标图可进一步了解基因型与环境互作[4]。AMMI双标图是以品种、地点平均产量为横坐标，IPCA1为纵坐标，通过双标图可直观看出基因型、环境及基因型×环境互作效应的大致情况。

2 结果与分析

2.1 产量方差分析

由表1可知，地点内区组间产量差异显著，说明不同区组间的土壤肥力等非试验条件差异较大，地点、品种及品种×地点间均有极显著差异，需进行多重比较。

表1 参试品种产量方差分析Table l The analysis of variance for the yield of tobacco varieties

从表2可以看出，参试品种产量以CZ-43最高，03-5-4，HY-9J，HY-9J，C6212产量相对较高，与对照品种K326差异不显著，与品种HY-7T差异极显著，品种03-15-6，HY-9CH，HY-9X产量较低；各参试点产量比较结果为，湖南农业大学基地(2 272.45 kg/hm2)与郴州桂阳(2 163.9 kg/hm2)间差异不显著，二者与永州烟科所(1 805.7 kg/hm2)产量差异达到极显著(p＜0.01)。

表2 各品种间产量多重比较结果Table 2 The results of multiple comparisons among different tobacco varieties

从表3可以看出，各基因、环境、基因与环境互作效应显著，说明参试品种的产量水平存在极显著差异，且环境对产量影响较大。其中基因、环境、基因与环境互作平方和占总变异平方和分别为16.75%，20.13%，34.71%，说明在试验中对产量影响作用大小顺序为环境与基因的交互作用、环境和基因。IPCA1也达到极显著差异水平，说明基因型与环境互作绝大部分变异集中在第一个IPCA轴上。

表3 参试品种产量AMMI模型方差分析结果Table 3 The results of AMMI model analysis for the yield of tobacco varieties

2.2 双标图AMMI稳定性分析

经 AMMI模型产量分析[5]结果可知，品种HY-9J，HY-5X，HY-7T，HY-9X，HY-9CH，03-5-4，03-15-6，CZ-43，C6212，K326的IPCA1值分别为-0.6378，-2.6214，-3.7093，-2.8896，5.104，-3.8401，0.8438，3.9675，1.309和2.5135。湖南农大基地、郴州桂阳、永州烟科所的IPCA1值分别为-7.988，4.8316和3.2029。从图1中品种和环境的坐标图可以看出，品种的横坐标越大，说明该品种产量越高，丰产性越强。纵坐标IPCA1绝对值越小，说明该品种稳定性越强，适应性越广。品种丰产性高低顺序依次是，CZ-43，03-5-4，HY-9J，C6212，K326(CK)，HY-7T，HY-5X，03-15-6，HY-9CH，HY-9X。

图1 品种产量AMMI模型双标图Fig. l The double-axes diagram of AMMI model analysis for the yield of tobacco varieties

品种产量稳定性大小顺序为HY-9J，03-15-6，C6212，K326，HY-5X，HY-9X，HY-7T，03-5-4，CZ-43和HY-9CH。环境IPCA1绝对值大小顺序为湖南农大、郴州桂阳和永州烟科所，说明湖南农大基地对品种鉴别力较强，要求种植的品种需具有特殊适应性，永州烟科所则对品种鉴别力较低，大多参试品种对其有较好的适应性。

2.3 参试品种产量稳定性评价

离差与变异度在一定程度上反映出品种的丰产性和稳定性。品种产量的正向离差越大说明该品种丰产性越好，负向离差越大则丰产性越差；变异度越小说明该品种产量稳定性越好，适应性强[6]。由表4可知，在参试的10个烤烟品种中HY-9J和C6212两个品种的丰产性、稳定性好，CZ-43和03-5-4丰产性好，稳定性差，品种HY-7T和HY-5X丰产性较好，稳定性差或较差，HY-9X和HY-9CH丰产性差，稳定性差。

表4 参试品种的丰产性、稳定性评价Table 4 The evaluation of prolificacy and yielding dependability of tobacco varieties

3 小结与讨论

通过产量方差分析和AMMI模型稳定性分析结果可以看出，HY-9J和C6212两品种产量均较高，具有丰产稳定的特性，适宜地点广泛，可进行小面积生产示范；品系03-5-3与CZ-43产量主效应也较大、丰产性好，但其与地点的互作效应较大，稳定性不够强，推广应用时应选择适宜的地区种植；品种HY-9X和HY-9CH，其丰产性和稳定性都较差，因此利用价值不大。

在3个试点中，湖南农业大学基地对品种的鉴别力较高，永州烟科所对品种的鉴别力较低，大多参试品种均能适应这一地区，C6212适宜在永州地区种植，CZ-43适宜在郴州地区种植，而品种03-5-4则适宜种植在湖南农大地区。

国内外已有不少学者[7～10]将AMMI模型应用于水稻、小麦、蚕豆、甜菜、甘蔗、棉花、玉米、芝麻、亚麻、糜子、油菜等作物区域试验数据的分析，说明此种分析方法在区域试验中的应用比较成熟，而此种方法在烟草方面的运用还鲜有报道。通过AMMI模型分析结合平均产量、IPCA双标图，可直观明了地反映出品种的丰产性和稳定性(适应性)，而且对于深入理解品种和环境互作效应、制定相应育种目标和良种的示范推广有重要参考价值。

本文在应用 AMMI模型分析品种稳定性时，所用的地点环境只有 3个，数量偏少，对分析结果的准确性有一定影响，在今后作同类分析时应适当增加试验地点。对于得出的环境的分辨力及品种(系)的稳定性不能单纯看结果，应根据多年多点次区域试验结果进行分析，以提高试验的准确性和可靠性。

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