基于AMMI模型的黑粒花生产量遗传稳定性分析

赵玉坤，宁东贤，杨秀丽，杨丽萍

（山西省农业科学院小麦研究所，山西 临汾 041000）

基于AMMI模型的黑粒花生产量遗传稳定性分析

赵玉坤，宁东贤，杨秀丽，杨丽萍

（山西省农业科学院小麦研究所，山西 临汾 041000）

为了探究不同黑粒花生品种（系）产量性状遗传的品种和环境交互效应，以山西南部5个试点的8个黑粒花生品种（系）为研究对象，应用AMMI模型分析不同品种的稳定性及试点分辨力。结果表明，品种河津三粒黑和新品系临黑丰1号、临黑3号在各试点具有较好的品种稳定性和环境适应性，且田间产量较高；大阳镇、韩村、阳村乡3个试点对参试品种（系）有较好的分辨力；河津三粒黑、太谷绿宝黑、临黑丰1号、临黑3号对大阳镇试点的特殊适应性较好。AMMI分析结果可为黑粒花生新品种选育及引种栽培提供依据。

AMMI模型；黑粒花生；稳定性

与普通花生相比，黑粒花生富含铁、锌、硒等微量元素和多种氨基酸[1-2]，其种皮衣色素提取成分中花色苷含量较高[3]，可作为食用天然色素，广泛应用于食品行业[4-5]，且具有抗氧化、止血、抗癌等多重功效[6]。黑粒花生产量与普通花生相近[7]，但其营养价值更高[8]，商品性好[9]，售价较高，能够增加农民收入，是未来高效农业的稀有作物之一[10]。随着我国种植业结构的优化调整[11]，黑粒花生开发和应用前景广阔[12-14]。

加性主效应和乘积交互作用模型（Additive main effects and multiplicative interaction，AMMI）能有效地分析不同作物品种在异质环境内的遗传稳定性及适应性[15-17]，为作物新品种选育及引种栽培提供理论支撑[18-20]。AMMI模型在水稻[21-22]、小麦[23]、玉米[24-25]等作物上应用较多，黑粒花生上少见报道。

本研究针对山西省南部5个试点的8个黑粒花生参试品种（系）开展产量性状调查及AMMI评价分析，筛选出遗传稳定性好、适应性强的优良黑粒花生品种（系），更好地服务于山西省特色花生产业发展。

1 材料和方法

1.1 试验材料

8个参试品种（系）分别为：黑美人、河津三粒黑、浮山小黑粒、太谷绿宝黑、新乡太行农家黑、临黑丰1号、临黑3号、临黑7号，以C1～C8表示。

1.2 试验方法

试验于2016年5—11月分别在临汾市尧都区大阳镇（DY）、韩村基地（HC）、襄汾县汾城镇（FC）、运城市盐湖区曲村（QC）、河津市阳村乡（YC）5个试点完成，以E1～E5表示。人工点播，每穴2粒，播种密度18万穴/hm2。各试验点均为随机区组设计，每品种3次重复，每小区长5 m，宽2.4 m，播种6行，行距35 cm，穴距20 cm。生育期内追肥、除草等田间管理措施与当地大田生产一致。

1.3 调查方法

黑粒花生生育期各性状调查参照花生区域试验记载标准进行。各试点收获后进行室内考种，按小区实际面积折合计产（kg/hm2）。

1.4 数据分析

AMMI模型分析借助SAS 9.3统计软件完成。其原理如下。

式中，yge为环境e中基因型g的均值；De和Dc分别为试点和品种的相对稳定性参数；N为样本数；μ为总体均值；αg为基因型平均偏差；βe为环境平均偏差；n为主成分因子轴个数；λn为第n个主成分特征值；γgn为第n个主成分的环境得分；δgn为第n个主成分的基因型得分；θge为残差。

2 结果与分析

2.1 不同黑粒花生品种（系）的产量变异方差分析

由表 1可知，基因型（G）、环境（E）和基因×环境交互作用（GEI）之间存在极显著差异（P＜0.01），GEI引起的变异占总方差变异的86.01%，是主要影响因素，而其他基因型、环境造成的变异仅占8.35%和 5.64%，IPCA1，IPCA2，IPCA3均能显著地影响各试点产量水平（P＜0.05），三者累计解释了交互作用的95.75%，可以更好地分析GEI效应。

表1 不同花生品种（系）试验的产量变异方差分析结果

2.2 不同黑粒花生品种（系）的产量遗传稳定性及AMMI模型分析

在AMMI模型分析中，当提取主成分≥3个时，参数Di能更好地反映产量性状在品种或试点间的稳定性变化。通过各个IPCA的载荷值可求出Dc和De，其值越小，代表所对应的品种稳定性越高或试点分辨力越好。花生新品系临黑3号（C7）在5个试点产量稳定性最好，而黑美人（C1）的产量变异表现出最差的稳定性。各试点分辨力高低依次排序为：E1＞E2＞E3＞E5＞E4，大阳镇和韩村 2 个试点对各品种产量变异的分辨力最高（表2）。黑美人的产量变异度最高，为临黑3号的4.72倍，说明黑美人花生品种的栽培对土壤肥力的环境条件要求更高。

表2 不同黑粒花生品种（系）试验的产量变异及稳定性参数分析结果

2.3 不同黑粒花生品种（系）的产量AMMI双标图分析

AMMI1双标图（图1）水平x轴方向品种远比试点分散，说明品种对产量造成的变异要大于试点的变异，垂直y轴方向表明基因×环境交互效应的差异。品种新乡太行农家黑（C5）和临黑7号（C8）的平均产量基本一致，但在y轴方向有较大差异，说明这2个品种受到品种环境GEI作用的影响要大于品种和试点各自的单独效应。品种的IPCA1值越接近零值，其稳定性越好，在图中表现为品种河津三粒黑（C2）、太谷绿宝黑（C4）和试点大阳镇（E1）、阳村乡（E5）有着较好的品种稳定性和试点分辨力。品种在二维坐标轴所处的位置对临近的试点有一定的正向效应。如临黑3号（C7）在汾城镇试点（E3）有较高的适应性和丰产性。在AMMI2双标图（图2）中，品种或试点离坐标轴原点越近，代表品种越稳定或试点分辨力越高。品种通过试点与原点的连线垂直投影越长，说明其交互效应值越大，对这些试点有着较好的特殊适应性。品种河津三粒黑（C2）、太谷绿宝黑（C4）、临黑丰 1号（C6）、临黑 3号（C7）在试点大阳镇（E1）、韩村（E2）有着较好的特殊适应性，且丰产稳产性好。AMMI1和AMMI2双标图反映的品种试点变化趋势与稳定性参数Di的变化基本一致，仅有小部分差异，这取决于2种分析方法的统计原理不同。

3 讨论

不同作物品种或新品系在不同参试地点的产量表现并不一致，这与品种本身的丰产性、稳定性和适应性有关。与方差分析、线性回归、通径分析等模型相比，AMMI模型分析更简洁有效，且适用范围广。AMMI分析将方差分析和主成分分析有机结合，为基因型和环境的GEI互作效应提供科学地解释模型，也可为某个品种和新品系对试点环境的特殊适应性提供鉴别依据。AMMI分析统计目的明确，但不能对产量关联的多目标性状进行综合评价分析，存在一定局限性。

在本研究中，黑粒花生品种（系）河津三粒黑、临黑丰1号、临黑3号在AMMI模型分析中表现出较好的品种稳定性和环境适应性，且其大田产量水平较高，而3个试点大阳镇、韩村、阳村乡对参试品种（系）有着较好的分辨力。其中，河津三粒黑、太谷绿宝黑、临黑丰1号、临黑3号4个黑粒花生品种（系）在大阳镇试点的特殊适应性好。在黑粒花生新品系推广或引种栽培中，要注重筛选丰产稳产性好的品种，同时也应加大对特殊适应性好的品种鉴选力度。利用AMMI模型能够全面分析品种和环境之间的GEI交互效应，结合当地生态条件和农业生产经验，可为花生新品种选育、丰产稳产性鉴定以及引种工作提供理论参考。

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Analysis on Yield Genetic Stability of Black Peanuts Based on AMMI Model

ZHAOYukun，NINGDongxian，YANGXiuli，YANGLiping
（Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China）

To explore different black peanut cultivars yield genetic characters G×E interaction effects,five sites,eight breeds were surveyed in southern Shanxi peanut belt,which was for comparatively evaluating different peanut cultivars'yield genetic stability and environment discrimination ability with AMMI model analysis.The results showed that Hejinsanlihei,Linheifeng 1 and Linhei 3 cultivars had better genetic stability,adaptability and high yield.Dayang,Hancun and Yangcun sites showed better cultivars discrimination.Hejinsanlihei,Taigulübaohei,Linheifeng 1 and Linhei 3 cultivars showed better special adaptation in Dayang site.AMMI model could provide guidance for black peanut breeding,introduction and cultivation experiments.

AMMI model;black peanuts;stability

S565.2

A

1002-2481（2017）11-1740-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.02

2017-05-31

山西省农业科学院特色农业技术攻关项目（YGG17085）；山西省农业科学院育种工程项目（17YZGC015）

赵玉坤（1984-），男，山西运城人，助理研究员，主要从事作物遗传育种及高产栽培研究工作。宁东贤为通信作者。