利用R 语言GGE 双标图进行黄淮海区玉米新组合评价分析

孙 佩 张培风 张玉红 周联东 李 栋 王 蕊 王文洁 张瑞平 李 祥 马朝阳 李合顺 王学军

（河南省新乡市农业科学院，新乡 453002）

玉米是我国重要的粮食作物，也是饲料和工业原料的重要来源，在我国粮食安全中占有重要地位[1]。依据亲缘关系以及遗传成分将玉米自交系划分为不同的杂种优势类群是玉米育种研究的重要内容[2-5]。根据远缘杂种优势理论，Bouchez 等[6]划分了Reid 群和非Reid 群2 个杂种优势类群。2007 年Jones 等[7]构建了Lancaster×Reid 杂种优势模式，已成为美国玉米育种的主要杂种优势模式。欧洲把玉米自交系主要划分为硬粒型和马齿型2 个杂种优势类群，墨西哥和南美洲主要以Tuxpeno×ETO 杂种优势模式为主[8-9]。Fan 等[10]将玉米自交系划分为3个杂种优势群，即Suwan1 群、Reid 群和非Reid 群，构建了三角形杂种优势模式。我国温带玉米主产区主要以Reid、Lancaster、塘四平头、旅大红骨和P 群5 个杂种优势群相互杂交为主[11]。张世煌[12]对我国常用玉米自交系的杂种优势群进行分析，主要划分为3 个杂种优势群（国内种质、Reid 群和非Reid 群）或6 个亚群（塘四平头亚群、旅大红骨亚群、Reid 亚群、PA 亚群、Lancaster 亚群和PB 亚群），目前我国多数玉米育种家认同这种划分方法[13-14]。

本研究采用不同杂种优势模式的玉米新组合为材料，通过对一年多点收获期产量和籽粒含水量分析，同时利用R 语言GGE 双标图对不同杂种优势类群的丰产性和稳产性，以及试验点的代表性和鉴别力进行了评价分析，以期为指导玉米育种改良和创新的方向提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料本研究以河南省新乡市农业科学院选育的20 个玉米新组合作为供试材料，郑单958作对照。组合的编号、名称及在育种中的杂种优势类群划分见表1。

表1 组合名称及杂种优势类群划分

1.2 试验设计试验于2022年夏在河南省驻马店、新乡、荥阳、周口、鹤壁、商丘、开封、洛阳共8 个地点进行，各个试验点均采用随机区组试验设计，3 次重复，共63 个小区。每个小区种植5 行，行长6.7m，行距0.6m，种植密度75000 株/hm2。

1.3 试验实施情况试验均于6 月上中旬播种，田间管理同一般大田生产。成熟期每个小区收获中间3 行进行测产，同时采用PM8188 谷物水分测定仪测定籽粒的含水量，计算折合14%水分的产量。

1.4 数据分析采用Microsoft Excel 2007、SPSS17.0以及R 语言的GGE Biplot GUI 程序包对20 个组合和8 个试验点的数据进行综合分析与评价[15]。

2 结果与分析

2.1 不同组合在各个地点间平均产量及变异系数表2 为不同组合在8 个地点间平均产量及变异系数，可以看出，组合2（P128×B7）在8 个地点的每hm2平均产量最高，为9682.5kg，其次为组合10（P366×LH222）、组 合12（R1×B072）、组 合4（1785×F20），平均产量分别为9166.5kg、9094.5kg、9087.0kg，说明这些组合的丰产性相对较好。组合1（T1709×H1909）、组合9（P1305×H1122）、组合19（R1929×L957）、组合10（P366×LH222）、组合2（P128×B7）等10 个组合的变异系数均低于对照的变异系数，说明这些组合的稳产性相对较好。

表2 不同组合在各个地点间平均产量及变异系数

2.2 20 个组合在不同地点产量较对照增（减）幅表现从表3 可以看出，11 个组合平均产量增产率为正值，9 个组合为负值，其中组合2（P128×B7）、组合10（P366×LH222）、组 合4（1785×F20）在 不同地点比对照增幅的平均值较高，分别为13.0%、7.9%、7.9%，增减点数分别为7 增1 减、5 增3 减、5 增3 减，说明这3 个组合的稳产性相对较好。组合18（P159×L175）、组合7（R198×H138）平均增产率最低，分别为-19.5%、-9.9%，增减点数分别为1 增7 减、2 增6 减，说明这2 个组合的稳产性相对较差。

表3 20 个组合在不同地点产量较对照增（减）幅 （%）

2.3 不同新组合产量与籽粒含水量的分布20 个玉米新组合在不同地点收获期的平均产量和平均籽粒含水量分布表现见图1，可以看出18 个组合的平均籽粒含水量低于对照郑单958的含水量（26.5%），10 个组合的平均产量高于对照郑单958 产量（8647.5kg/hm2）。共有10 个组合位于第Ⅰ象限，收获期籽粒含水量低于对照，且产量高于对照，分别为：组 合2（P128×B7）、组 合4（1785×F20）、组合5（T1746×Y20）、组合8（P156×L5847）、组合9（P1305×H1122）、组 合10（P366×LH222）、组合12（R1×B072）、组合13（R36×B627）、组合14（T1728×B5346）、组合16（R1181×B8923）。

图1 20 个玉米新组合收获期产量和籽粒含水量的分布

2.4 不同地点收获期籽粒含水量表现表4 为收获期在不同地点各个组合的籽粒含水量表现，可以看出，组合12（R1×B072）、组合2（P128×B7）、组合16（R1181×B8923）等组合在各个地点的籽粒含水量均相对较低，荥阳和周口组合13（R36×B627）的籽粒含水量相对较低，商丘和开封组合19（R1929×L957）的籽粒含水量相对较低。新乡、荥阳和开封组合8（P156×L5847）的籽粒含水量均相对较高，周口、开封和洛阳组合9（P1305×H1122）的籽粒含水量均相对较高，驻马店、新乡、荥阳、商丘4 个地点组合20（P99×H1593）的籽粒含水量均相对较高。

表4 不同地点收获期各个组合的籽粒含水量表现

2.5 玉米品种的适应性划分利用R 语言GGE 双标图对玉米组合的丰产性和稳产性，以及试验地点的代表性和鉴别力可以进行更加准确和直观的分析。图2 为各试验点的分组情况，本试验的试验点分布在3 个扇区里，新乡、商丘为第1 组，驻马店、荥阳、周口、鹤壁为第2 组，开封、洛阳定义为第3 组。根据严威凯[16]的分析结果，各扇区位于多边形顶角上的组合即为在该区内各试验点产量最高的组合。由图2 可以看出，组合8（P156×L5847）是第1 组产量最高的组合，组合2（P128×B7）是第2 组产量最高的组合，组合5（T1746×Y20）是第3 组产量最高的组合。

图2 各试验点的分组情况

2.6 各试验点间的关系图3 中可以看出，多数试验点之间存在正相关，开封、洛阳之间及驻马店、荥阳、周口之间存在紧密正相关，商丘与开封、洛阳之间存在微弱负相关。试验点间紧密正相关表示一些试验点有重复设置的可能性，比如驻马店和周口均位于河南省的东南部，只分析其中一个试验点的数据，并不影响对试验的整体评价。

2.7 各试验点的代表性、鉴别力评价由图4 可以看出，驻马店、荥阳、周口、鹤壁4 个试验点代表性较好。商丘环境向量最长，鉴别力最强，但其代表性较差。综合代表性与鉴别力，驻马店、荥阳、周口是本试验中最好的试验点，既有很好代表性又有很强的鉴别力。鹤壁也是比较理想的试验点。

图4 试验点的鉴别力和代表性评价

2.8 组合丰产性和稳产性评价从图5 可以看出，交点在平均环境向量正方向上的组合其产量高于试验平均产量，从丰产性考虑，本次试验中组合2（P128×B7）、组合12（R1×B072）、组合4（1785×F20）产量较高，其中最高的是组合2（P128×B7）。交点在平均环境向量负方向上的组合其产量低于试验平均产量，组合18（P159×L175）、组合7（R198×H138）、组 合11（T1747×B032）、组 合19（R1929×L957）、组合17（T1792×L5542）等产量较低，组合18（P159×L175）最低。从稳产性考虑，组合2（P128×B7）和组合4（1785×F20）的稳产性较好。从丰产性和稳产性综合评价，组合2（P128×B7）是本试验中最理想的品种，其次为组合4（1785×F20）。

图5 参试组合丰产性和稳产性评价

3 讨论与结论

美系群体选系所组配的杂交组合与其他杂种优势类群组配的杂交组合相比，其收获期的含水量均相对较低，是因为美系群体的原始材料均为引进的早熟材料，它具有熟期早、后期籽粒脱水快、适宜机械化收获等特点[17]。本研究中，R198×H138、R1×B072、R36×B627、R1181×B8923 和R1929×L957 均属于美系群体选系×塘四平头杂种优势模式，在各个地点不同程度的表现出籽粒含水量相对较低。

有报道认为PB 种质含有热带亚热带血缘，具有抗性强、熟期相对较晚等特点[18-19]，由于黄淮海近几年夏季持续高温干旱天气，以PB 种质组配出的杂交组合P128×B7、P366×LH222，在各个地点的平均产量比对照郑单958 分别高13.0%、7.9%，且变异系数较小，增减点数分别为7增1减和5增3减，表现出丰产性和稳产性均相对较好。P156×L5847、P1305×H1122、P99×H1593 因熟期较晚，收获时籽粒含水量均相对较高。

Reid×塘四平头杂种优势模式是黄淮海地区最具有代表性的一种模式，郑单958 作为代表性的杂交种，因其适应黄淮海年际间复杂多变的逆境气候，已经大面积推广种植20 年[20]。本研究中，属于Reid×塘四平头杂种优势模式的杂交组合有9 个，在不同地点其收获期的籽粒含水量均相对较高，其中1785×F20、T1746×Y20、T1728×B5346 在不同地点的产量平均值较高，表现出较好的丰产性。从变异系数可以看出，1785×F20 表现出较好的丰产性和稳产性。

采用R 语言GGE 双标图对20 个组合的丰产性和稳产性进行评价，P128×B7 是本试验中最理想的品种，其次为1785×F20。这与变异系数和平均增产幅度分析结果一致。说明R 语言GGE 双标图作为评价品种丰产性和稳产性的一种方法，具有很好的代表性。

对各试验点的代表性和鉴别力进行综合评价，驻马店、荥阳、周口是本试验中最好的试验点，既有很好代表性又有很强鉴别力，鹤壁也是比较理想的试验点。本研究仅以一年的产量数据进行分析，筛选优良玉米新组合，需多年多点鉴定结果，才能选育出大面积推广应用的玉米新品种。