基于R语言的GGE双标图在江苏省玉米联合体区域试验中的应用

赵青 孙杰 王朋 张志高

摘 要：通过基于R语言的GGE双标图法分析了5个玉米新组合的丰产性、稳产性和适应性，同时分析了7个试验点对参试组合的区分力和代表性。结果表明：神龙美玉28高产且稳产;LY1825较高产，但穩产性稍差。综合各试验点的区分力和代表性，东辛试点的区分力和代表性最好，是较理想的试验点。

关键词：玉米;GGE双标图;R语言;联合体;区域试验

中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）23-0105-03

Application of GGE-biplot Based on R Language for Regional Trial on Maize Varieties Consortium in Jiangsu

ZHAO Qing et al.

（Jiangsu Dahua Seed Enterprise Co.， Ltd Breeding Research Institute， Lianyungang 222344， China）

Abstract： This paper used GGE-biplot based on R language to analyze high-yield，stability and adaptability of maize yield，with five new maize hybrid combinations planted in Jiangsu Province. Meanwhile， representativeness and discrimination of seven different testing sites was analyzed. The results showed that， ‘Shennongmeiyu28’ was both the combination with a high and stable yield，and ‘LY1825’ had a relatively high yield also， but its stability was a bit poor. In terms of discrimination and representativeness， Dongxin had the best discrimination and representativeness and it was the best testing site.

Key words： Maize; GGE biplot; R language; Consortium; Regional trial

2016年1月，全国农技中心颁布了《关于受理国家审定主要农作物品种联合体试验申请的通知》[1]，提倡并鼓励科企积极组建联合体自主安排试验，进一步扩宽了审定渠道，促进了种业的科学化发展[2]。玉米联合体区域试验是评价玉米新品种优劣的重要步骤，目前我国玉米联合体试验所采用的分析方法多为算数平均值法，此方法不能解释基因型以及基因型和环境互作效应。Yan于2001年提出基因型主效加基因型与环境互作效应模型（GGE模型）的双标图[3]，被广泛应用于评价水稻、小麦[4]、玉米[5]、大豆[6]等农作物新品种的丰产性、稳产性和适应性。

本研究利用基于R语言的GGE双标图对2020年江苏省玉米联合体区域试验进行分析，比较各参试组合的丰产性、稳产性和适应性，以及各试点的区分力和代表性，为评价江苏省玉米联合体试验中优良品种和参试地点提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点 2020年在江苏省组织开展大华玉米联合体区域试验，试验点共11个，其中有4个试验点受涝严重，做报废处理，未列入统计分析。7个区域试验地点分别位于岗埠（E1）、东辛（E2）、徐州铜山（E3）、徐州丰县（E4）、宿迁（E5）、沭阳（E6）、滨海（E7）。

1.2 试验材料 参试玉米品种共5个，分别是LY1825（G1）、大华3176（G2）、神龙美玉16（G3）、神龙美玉28（G4）和郑单958（G5），其中G5为对照品种。

1.3 试验设计 试验小区采取随机区组排列，每个参试品种种1个小区，3次重复，小区面积20m2，5行区，等行，密度67500株/hm2;纯作，四周设保护行，收获时全小区计产，3次重复的平均产量换算成单位面积的产量。

1.4 统计分析 使用R软件（版本号：4.0.3）的GGEBiplotGUI包对5个联合体区域试验参试组合和各个试验点间的关系进行GGE双标图分析。将原始数据转化为3列表形式，第1列为参试组合（Gen）、第2列为试验地点（Env）、第3列为产量（Yield）。运行完各命令行后会出现交互界面，通过鼠标操作可得各种GGE双标图。

2 结果与分析

2.1 不同玉米组合的产量 由表1可知，4个参试组合的平均产量在7930.1～8811.2kg/hm2，G1产量最高，G2产量最低。在各试点间，E1平均产量最高为9511.8kg/hm2，E7平均产量最低为6330.5kg/hm2，E1比E7高50.3%。从表2可以看出，品种、试点、品种-试点互作分别能解释11.6%、82.2%、4.0%的变异，均达极显著水平。试点成为影响品种产量最主要的因素，品种-试点的互作也是影响品种产量很重要的因T素。从图1GGE双标图可以看出，横坐标解释了89.92%的G（品种）+GE（品种-试点互作），纵坐标解释了6.41%的G+GE，两者可以解释96.33%的G+GE。

2.2 不同组合产量表现和试验点划分 图1将距离原点最远的品种顺次连接形成一个多边形，过原点向多边形每条边做垂线，这样把多边形分成若干个扇区，在同一扇区的试点在相同的生态区。7个试验点分成2组，E1和E6为一组，E2、E3、E4、E5和E7为一组。各区内位于多边形顶角上的组合是本区内各环境下最高产的组合，即G1在E1和E6两个试验点产量最高，G4在E2、E3、E4、E5和E7这5个试验点产量最高，G5（对照种）所在扇区不包含任何试验点，表明对照种在所有试点的表现都不好。

2.3 各试验点之间的关系 环境相关性评价可以直观地分析各试点生态环境的相似性，图2中连接原点和各试点的直线称为向量，2个试点向量夹角的余弦值近似于它们的相关系数，若2个试点向量间夹角小于90°表示正相关，说明2个试点对品种的排序相似;若2个试点向量间夹角大于90°表示负相关，说明2个试点对品种的排序相反。若2个试点向量间夹角接近90°表示无相关，无相关和负相关以为这可能存在不同品种生态区。从图2可以看出，7个试点之间都存在正相关，E2和E7之间存在紧密正相关，表明有些试验点也许是重复设置的，可以去掉这些重复设置的试验点，这样可以节约成本且不影响对品种的评价。

2.4 各试验点的区分力和代表性 在区试地点的选择上，我们希望试验点对参试品种有较强的区分力，还希望试验点对目标生态区有比较强的代表性。图3中的小圆圈代表“平均环境”，它的位置由各试点坐标的平均值所决定，用这个平均环境来代表目标试点，过双标图的原点和平均环境的直线称为平均环境轴。各试验点向量的长度表示的是试点的区分能力，向量长度越长，则试点区分力越强，反之越弱。因此本试验中E1、E2试点的区分力都很好，E3试点区分力最弱。向量与平均环境轴之间的夹角则表示了各试点的代表性，角度越小，则试点代表性越强。从图3中可以得出E2、E7试点代表性强。综合起来，E2试点的区分力和代表性最好，是理想的试验点。

2.5 组合的半产性与稳定性 在一定的品种生态区内，好的品种应该同时具备半产性和稳产性2个特征。图4中通过原点且与平均环境轴垂直的直线表示品种与试点相互作用的倾向性，品种在平均环境轴上的投影距离箭头所指方向代表品种产量平均表现，越靠近箭头所指方向平均表现就越好，箭头距离平均环境轴的远近代表品种稳定性，距离越远表示品种越不稳定。如图4所示，G4平均产量最高，其次是G1、G3、G2、G5。最稳定的品种是G3，其次是G4、G1，G2和G5最不稳定。综合来看，G4可算作是既高产又稳产的品种。

3 结论与讨论

玉米品种的高产性与稳产性一直是育种目标，如何客观地评价联合体区域试验参试玉米组合，有利于提高玉米的推广效率。GGE双标图相比于其他传统分析方法更加优越，不仅能评价品种的丰产性与稳产性，而且能评价试验点的区分力和代表性以及品种生态区的划分[7]。

本研究首次利用基于R语言的GGE双标图分析江苏省玉米联合体区域试验，结果表明：神龙美玉28高产且稳产;LY1825较高产，但稳产性稍差。综合各试验点的区分力和代表性，东辛试点的区分力和代表性最好，是理想的试验点。

通过以上分析可以看出，基于R语言的GGE双标图能够将大量数据清楚地用图展示品种和试验点的关系。由于GGE biplot 是收费软件，而R语言免费且可扩展性好，进行双标图分析操作简单，能够作为评价玉米及其他作物的良好方法。

参考文献

[1]赵劲霖，贺东刚，李泽锋，等.国家普通玉米品种联合体试验现状、存在问题及建议[J].中国种业，2018，277（04）：48-50.

[2]张海忠.玉米联合体试验现状，潜在问题及发展对策[J].河南农业，2019，517（29）：61-62.

[3]Yan，Weikai.GGEbiplot—A Windows Application for Graphical Analysis of Multienvironment Trial Data and Other Types of Two-Way Data[J].Agronomy Journal，2001，93（5）：1111-1118.

[4]常磊，柴守玺.GGE双标图在我国旱地春小麦稳产性分析中的应用[J].中国生态农业学报，2010，18（5）：988-994.

[5]趙青.玉米普通锈病抗性及产量性状的配合力分析和GGE双标图的应用[D].扬州：扬州大学，2017.

[6]昝凯，陈亚光，徐淑霞，等.基于R语言的GGE双标图在大豆区试中的应用[J].大豆科技，2019（4）：16-20.

[7]吕泽文，张友君，钟育海，等.区域试验玉米品种（系）产量稳定性和适应性的GGE双标图分析[J].湖北农业科学，2014，53（15）：3487-3491.

（责编：张宏民）