北方蚕业科研协作区第五批桑品种AMMI模型稳定性分析

陈传杰，孙景诗，肖连明，郭光，顾寅钰

(山东省蚕业研究所，山东 烟台 264000)

桑产业是我国传统特色优势农业的重要组成部分，在经济欠发达地区是农村经济发展的重要增长点之一[1-2]。桑树是桑产业的物质基础，产业效益的继续提升，必须要有优质高产抗逆性强的良桑品种作支撑。进行桑品种区域试验，分析评价良桑品种的稳定性，是桑品种选育研究的延伸与完善，对开展品种推广应用具有重要意义[3-7]。

在生产中，作物产量主要取决于基因、环境及基因与环境的互作效应，而产量的稳定性主要受基因与环境的互作效应影响[8]。桑品种区域试验稳定性一般采用线性回归方差分析，仅能解释部分基因与环境的互作效应，具有一定的局限性。AMMI模型(主效可加互作可乘模型)可将方差分析和主成分分析有机地结合起来，被广泛应用于小麦[9]、水稻[10]、玉米[11]、花生[12]、大豆[13]、油菜[14]等作物产量稳定性分析上，但在桑树区域试验中应用较少。因此，本文以北方蚕业协作区第五批桑品种区域试验结果为资料，采用AMMI模型分析桑树新品种的稳定性和适应性，以期为桑树新品种的评价应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

北方蚕业科研协作区第五批桑品种区域试验参鉴品种有山东的昌盛，陕西的9330、0206，安徽的皖桑1号、皖桑2号，山西的晋选8号、晋选9号，对照品种为湖桑32号，共计8个桑品种。

1.2 试验设计

区域试验在山东烟台、陕西周至、山西夏县三地进行，各试点统一采用完全随机区组设计，重复3次，共9个小区，每小区24 m2，行距180 cm，栽植密度为1.5万株·hm-2。各项目调查按照《北方蚕区桑树品种共同鉴定工作细则》进行[15]。

1.3 数据来源及分析方法

数据资料引自北方蚕业科研协作区各试点桑品种鉴定年终总结、试验报告、论文等[16-17]。采用DPS数据处理系统进行品种区域试验AMMI模型分析，其方程式为[18]:

式中:yijk是第i个品种在环境j的第k次重复的产量。μ为产量总体平均值，αi为基因型平均偏差，βj为环境平均偏差，λs为第s个交互效应主成分(IPCA)轴的奇异值，γis为第s轴的基因型特征向量值，δis为第s轴的环境特征向量值，n为主成分因子轴的总个数，θij为残差，εijk为试验误差项。

2 结果与分析

2.1 区域试验鉴定桑品种产叶量

在第五批参加鉴定桑品种中，选择资料比较齐全的8个品种(包括对照)的全年产叶量为AMMI分析数据。表1显示，平均产叶量由高到低依次为昌盛>0206>晋选8号>晋选9号>9330>皖桑1号>皖桑2号>湖桑32号，参鉴品种的产叶量均高于对照。其中最高的昌盛可提高48.56%，极显著高于产叶量排第2位的0206；最低的皖桑1号也可增产10.65%，极显著高于对照。

表1 北方蚕业协作区第五批区域鉴定试验桑品种产叶量

2.2 产叶量的AMMI分析

用DPS软件对试验资料进行AMMI模型分析，结果表明，基因型(品种平方和)占处理平方和的78.7%，环境(各试验点平方和)占处理平方和的3.8%，基因型×环境交互作用占处理平方和的17.5%。数据分析显示，基因型、环境、基因型×环境交互效应对产量的影响均达到极显著(F=5.478**)，其中，基因型是环境的20.5倍，是交互作用的4.5倍，说明基因型的变异为变异的主要部分，交互作用的变异大于环境的变异。交互主成分(IPCA)达极显著(F=94.247**)，不显著的变异合并为残差，残差仅为交互作用的0.8%。IPCA平方和占交互作用的99.2%，说明AMMI模型的IPCA可以透彻地解释各品种产量的稳定性和品种的适应性。

2.3 稳定性参数分析

Gauch等[21]指出，在所有显著的IPCA上有较小值的基因型(或环境)即为稳定的基因型(或环境)。因此，IPCA分值的绝对值作为品种性状稳定性的判定参数标准，参数值越小，稳定性越好。在表2中，由IPCA值可知，在所用参鉴品种中，稳定性最好的是皖桑1号，其次是晋选8号。特征向量绝对值均不超过1，说明本次参鉴桑品种产叶量稳定性及适应性较好。

表2 桑品种的主要稳定性参数

2.4 双标图分析

AMMI模型双标图(图1)是以平均产叶量为X轴，IPCA值为Y轴所做的图形，可以更直观的显示出品种的稳定性和丰产性能。垂直方向(Y轴)上，越靠近原点的品种产叶量越稳定。从图1可以看出，皖桑1号稳定性最好，其次为晋选8号，其余6个桑品种与对照相仿；水平方向上，离原点越远，表明品种的丰产性越好，从图1中可以看出，昌盛丰产性能表现最突出，远高于其他所有品种，更是对照品种产量的1.5倍，而其他参鉴品种的丰产性能相近，也均显著高于对照。另外，皖桑1号、皖桑2号、晋选8号、晋选9号的稳定性和丰产性能均优于对照。

图1 叶产量与交互效应主成分(IPCA)双标图

3 小结与讨论

北方蚕业科研协作区由陕、鲁、晋、豫、冀等8省9个单位于1989年组成，主要进行蚕桑新品种鉴定工作。协作区试验点分布广、涉及省份多，可真实、充分地反映各桑品种的特征特性、适应性和稳定性。参鉴各单位技术力量强，鉴定工作标准统一，配置试验条件完善，提供数据科学、准确、详实。协作区桑树育种组30年来先后进行了6批共计48个桑树新品种鉴定工作，对桑树育种领域科研进步做出了突出贡献。在北方蚕业科研协作区第五批桑品种鉴定中，山东所、陕西所、山西所调查数据较完整。本文采用了山西试验点韩淑鸿等、陕西试验点陈旗等、山东陈传杰等撰写的试验总结、报告中的相关资料用于统计分析。

区域试验是评价农作物品种农艺、产量及品质性状的重要手段，为农作物品种审定或登记提供重要依据，同时也为作物育种及品种示范推广提供重要参考。本文用AMMI模型分析协作区第五批参鉴桑品种的产量数据表明，基因型的占比最大，其次是基因与环境交互效应，环境效应的占比最小。在丰产性能方面，所有参鉴品种的丰产性能均优于对照，其中昌盛的产量表现突出，比对照提高48.6%，比第2位的0206提高23.0%，充分说明了昌盛的丰产性，是本批次高产桑树新品种。在稳定性方面，皖桑1号表现最好。本研究说明，在我国北方蚕区，桑树品种选择应主要考虑品种，如某品种在较广泛的环境变化下仍可获得较高产量，仍可在适当地区推广应用，只有选用适合当地种植的桑树品种，才能实现稳产丰产。