张大爱,赵绪明,钱一萍,杜 莹,张志芬,高金锋,高小丽,王鹏科,冯佰利,柴 岩,付晓峰

(1 西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100；2 内蒙古农牧业科学院， 内蒙古 呼和浩特 010031)

用GGE双标图分析苦荞品种的产量稳定性及试验地点相似性

张大爱1,赵绪明1,钱一萍1,杜 莹1,张志芬2,高金锋1,高小丽1,王鹏科1,冯佰利1,柴 岩1,付晓峰2

(1 西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100；2 内蒙古农牧业科学院， 内蒙古 呼和浩特 010031)

【目的】 更准确有效地分析苦荞品种适应性，筛选优良苦荞品种和评价试验地点，为苦荞品种推广应用和区域试验试点的科学布局提供参考。【方法】 采用变异分析和GGE双标图对国家区域试验中第8轮苦麦区域试验的生育期、株高、主茎分枝数、主茎节数、千粒质量及产量进行分析。【结果】 (1)参试品种(系)在生育期、株高、主茎分枝数、主茎节数4个性状上的平均值表现为北方高于南方，而千粒质量和产量的平均值表现为南方高于北方。参试品种(系)间各个性状的变异小，稳定性较好，但类型不丰富。(2)南、北方各有其适宜的高产稳定品种。云荞67、昭苦2号、西苦7-3为适宜于南方的高产稳产品种；西农9940、凉苦-4和威苦02-286为适宜于北方的高产稳产品种。【结论】 利用GGE双标图可以对试验地点分组，但对于试验点的评价和取舍要结合地理环境条件进行客观分析。

苦荞；区域适应性；产量稳定性；GGE双标图

荞麦具有很高的营养价值和保健作用，在我国东北、华北、西北、西南地区广泛种植[1]。荞麦(Buckwheat)为蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum)一年生草本植物，是我国的小宗杂粮作物之一。它的栽培种有2个，分别是甜荞(F.esculentumMoench)和苦荞[F.tataricum(L.)Gaertn]，其中甜荞是异花授粉作物，结实率一般较低；苦荞虽然为自花授粉作物，但其无限总状花序的结实特性，往往受地理、气候、环境的影响造成成熟不一致，因而导致其产量低而不稳，极大影响着荞麦的生产[2]。作物品种区域试验主要是为了鉴定品种的丰产性、稳定性，为新品种的审定提供依据。对于区域试验的数据处理，目前主要采用联合回归图[3]、AMMI(加性主效互作可乘模型)组图[4-7]和GGE双标图[8-12]进行作物品种产量的丰产性和稳定性的系统分析。AMMI 模型已经被广泛应用于小麦[13]、蚕豆[14]、甜菜[15]、油菜[16]、玉米[17]、棉花[18]、烟草[19]等作物区域试验的数据分析中。严威凯等[20-21]提出的GGE双标图也逐渐被应用到多年多点区域试验中不同品种的稳定性和适应性分析。张志芬等[22-23]用GGE双标图对燕麦的产量稳定性和试点代表性进行分析，李琴琴等[24]对甜荞品种稳定性和试验地点相似性的分析，证明了GGE双标图分析的直观性、有效性。本研究主要采用变异分析和GGE双标图对国家区域试验第8轮苦荞试验数据进行分析，以评价南方和北方苦荞的生长差异，以及品种区域适应性、产量的稳定性及试点的相似性，为苦荞品种推广应用和区域试验试点的科学布局提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料和地点

第8轮全国苦荞区域试验(2006-2008年)已经过国家品种鉴定。参试品种(系)共14个：兴苦2号、西农9940、九江苦荞、晋苦2号、昭苦2号、迪庆苦荞、凉苦-3、凉苦-4、西苦7-3、西苦6-14、威苦01-374、威苦02-286、平01-043、云荞67。

第8轮全国苦荞区域试验参试材料(品系)为同一套，分北方组和南方组2个组别。北方组参试地点共15个：山西大同、五寨、太原，内蒙古达拉特、赤峰，陕西榆林、靖边，宁夏固原、盐池、西吉、彭阳、同心，甘肃会宁、定西、平凉。南方组参试地点共10个：四川昭觉、盐源、西昌，云南昆明、丽江、昭通，贵州威宁、贵阳、兴义，江西泰兴。

1.2 田间试验设计和考察指标

试验均为完全随机区组设计，3次重复，小区面积为10 m2。成熟时考察生育期、株高、主茎分枝数、主茎节数、千粒质量和单位面积产量等性状。

1.3 统计分析

用GGE-Biplot软件(基因与基因和环境双标图)进行双标图分析[20]。

2 结果与分析

2.1 参试苦荞品种的主要性状和产量变异

2.1.1 苦荞品种主要性状的平均表现 由表1可以看出，14个参试苦荞品种的生育期、株高、主茎分枝数、主茎节数4个性状，除个别品种(如九江苦荞、云荞67)在主茎节数上为南方略大于北方外，其他品种均表现为北方高于南方，因而所有品种的平均值为北方高于南方；千粒质量上表现为所有品种南方大于北方；产量上西农9940、威苦01-374表现为北方大于南方，其余品种均为南方组高于北方组，所有品种的平均值为南方高于北方。

2.1.2 苦荞品种在南方组和北方组的主要性状变异 14个苦荞品种(系)在南方组和北方组的生育期、株高、主茎分枝数、主茎节数、千粒质量和产量6个主要性状的平均变异如表2所示。从表2可以看出，所有性状在试点间的变异系数大于品种间的变异系数，试点间的差异也均达到了极显著水平，说明各试点的环境差异较大，这也有利于鉴定品种在不同环境条件下的适应性。南方组和北方组相比较，各个性状在品种间的变异表现比较复杂。生育期和株高在北方和南方表现出变异系数小且基本相当，品种间的差异也达到了极显著和显著水平，说明尽管受不同环境条件的影响，但这2个性状在品种间的变化是相对稳定的，即受遗传因素影响较大；主茎分枝数、主茎节数和千粒质量这3个性状在北方和南方表现不同，虽然变异系数小且相差不大，但品种间的差异在北方达到了极显著水平，而在南方却未达到显著水平，说明这3个性状受环境条件的影响较大，尤其是在北方；在产量性状上，北方、南方的变异系数相差很大，南方的变异系数明显大于北方，而且品种间的差异在南方达到了极显著水平，而在北方差异不显著，说明产量受环境条件的影响在南、北方呈现不同的变化，即南方的变异幅度大且品种差异大，而北方变异幅度小且品种差异小，所以品种在北方受环境条件影响较小，相对比较稳定，而在南方则环境影响大且不稳定。

注：*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01)。

Note:* significant difference(P<0.05)；** extremely significant difference(P<0.01).

2.2 参试苦荞品种产量的平均表现和稳定性

2.2.1 在北方组的平均表现和稳定性 如图1所示，横坐标代表品种的平均产量，在横坐标越靠近箭头所指示的方向，产量越高；带单箭头的直线为“平均环境向量”，沿着向量方向，越靠前的产量越高；带双箭头的直线与“平均环境向量”垂直，表示苦荞品种与试验点互作的倾向性，由代表品种的点向“平均环境向量”作垂线，垂线越短表示品种的稳产性越好，反之则稳产性越差。由图1-A可知，北方组产量最高的是晋苦2号，其次是西农9940，最低的是西苦7-3。稳定性较好的是威苦02-286、西农9940、凉苦-4、凉苦-3。表3中预测值是经GGE-Biplot软件对产量作图后的转换值，测定值是横坐标(产量)上值的大小，没有单位；不稳定性是纵坐标上稳定性测定值的大小，正负表示向量的方向，绝对值越小代表稳定性越好。由表3可见，在北方组中，西农9940产量高且稳定性好，其次是威苦02-286，表现较差的是西苦7-3、西苦6-14和兴苦2号，凉苦-3稳定性较好，但产量低，晋苦2号产量最高，但稳定性较差。

2.2.2 在南方组的平均表现和稳定性 如图1-B所示，南方组与北方组的双标图在图形和横坐标的向量值上并不相同，这是由于苦荞品种在南方组和北方组的产量表现不同所致。南方组产量最高的是迪庆苦荞，其次是云荞67，最低的是西农9940。稳定性较好的是西农9940、西苦7-3、威苦01-374、昭苦2号、九江苦荞、云荞67、平01-043。由表4可见，在南方组中，迪庆苦荞虽然产量高，但稳定性中等；西农9940产量低但稳定性好，在南方表现较差；产量高又稳定性好的品系是云荞67、昭苦2号、西苦7-3。

2.3 参试苦荞试点分组及地区适应性

2.3.1 北方组苦荞试点分组及地区适应性 用北方组3年各个参试试点产量的3个重复作双标图，如图2所示。

从图2可以看出，苦荞区域试验地点相对分散，分组不明显，其中陕西榆林与其他试点差异较大。苦荞参试地点可以分为3组，第1组包括山西五寨，内蒙古赤峰、达拉特，宁夏同心、彭阳、固原，甘肃定西、平凉；第2组包括宁夏盐池、西吉，山西大同、太原，甘肃会宁；第3组包括陕西榆林、靖边。第2组的山西大同、宁夏西吉、宁夏盐池试点较相似。从品系的地区适应性来看，西苦7-3游离于所有试点之外，其适应性最差，西苦6-14、兴苦2号适应于第3组，晋苦2号在第2组较适应，其他品系在第1组适应性较好。

2.3.2 南方组苦荞试点分组及地区适应性 从图3可以看出，苦荞参试地点可以分为3组，第1组包括四川昭觉、云南丽江；第2组包括云南昭通、江苏泰兴、四川西昌、贵州威宁；第3组包括贵州兴义、云南昆明、贵州贵阳、四川盐源。第2组的云南昭通、江苏泰兴试点较相似，四川西昌、贵州威宁试点较相似，第3组的云南昆明、贵州贵阳试点较相似。从分组情况看，由于GGE双标图是以3年各个试点的产量结果来分组的，并没有各个试点环境因素的介入分析，因此，这种分组不是单纯的地理环境上的分组，应该看做是品种对试点适应性的区域范围。从品系的地区适应性来看，西农9940、威苦02-286、威苦01-374、西苦6-14、兴苦2号5个品系游离于所有试点之外，适应性较差；凉苦-3、凉苦-4在第1组适应性较好；其他品系可适应于第2、3组的地区。

3 结论与讨论

在第8轮国家苦荞品种区域试验中，参试品种的生育期、株高、主茎分枝数、主茎节数均表现为北方高于南方，而千粒质量和产量则都表现为南方高于北方。南北方气候的差异对于苦荞的生长发育有着不同的影响。在营养生长时期，南方多雨少日照使得苦荞生长受阻，而北方温凉、日照时间长却有利于苗期生长繁茂；在生殖生长时期，北方高温干旱影响了苦荞干物质的合成、转运与积累，而南方充足的雨水为苦荞的产量提高提供了有利条件。

参试品系在许多性状上表现为品种(系)间的变异系数小于试点间的变异系数，这一方面说明品种的稳定性较好，另一方面也说明目前所选育品种的差异性小，类型不丰富。试点间的变异系数大以及差异显著性大也提示现有的试点气候、地理位置等环境条件差异大。苦荞生育性状、经济性状和产量性状因品种的遗传性以及环境条件的不同呈现不同的变化。

GGE双标图可以解释基因和环境更多的信息，可以更客观全面地评价参试品系的高产稳产性[8-12,22-24]。从第8轮国家苦荞品种区域试验来看，由于我国南方和北方的气候、地理差异，在南北方各具有其适宜的品种。例如，西农9940在北方是一个既高产又稳产的品种，但在南方却是表现较差的一个品种。

科学的选择区域试验试点，对于更准确地鉴别参试品种的生产力、适应区域及生态类型具有重要意义。GGE双标图虽然能够直观地对试点进行分组和评价[9-12,20-24]，但因为它是利用品种在试点上的产量结果进行分组的，更多反映地是品种对试点(地区)的适应性，因此，对于试点的评价和取舍，可以根据分组情况，同时结合试点的地理环境条件进行客观的评判，尤其是对于组内较相似的试点，应首先考虑取舍。

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GGE biplot based yield stability and test site similarity of tartary buckwheat varieties

ZHANG Da-ai1，ZHAO Xu-ming1，QIAN Yi-ping1，DU Ying1，ZHANG Zhi-fen2，GAO Jin-feng1，GAO Xiao-li1，WANG Peng-ke1，FENG Bai-li1，CHAI Yan1，FU Xiao-feng2

(1CollegeofAgronomy,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;2InnerMongoliaAcademyofAgriculturalandHusbandryScience,Huhhot,InnerMongolia,010031,China)

【Objective】 This study aimed to analyze the adaptability of tartary buckwheat,selection of elite varieties,and evaluation of test sites,and to provide information for application of buckwheat varieties and distribution of test sites.【Method】 Variance analysis and GGE biplot were conducted to analyze growing period,plant height,stem branch,nodes per plant,thousand grain weight and yield from the 8thnational variety regional test.【Result】 (1) Growing period,plant height,stem branch and nodes per plant in northern region were higher than in southern region,while thousand grain weight and yield in southern region were higher than in northern region.The traits were steady and trait variations were low while variety types were not rich.(2) Varieties that adapted to northern and southern regions were identified.Yunqiao 67,Zhaoku 2 and Xiku 7-3 were good for southern region while Xinong 9940,Liangku 4 and Weiku 02-286 were good for northern region.【Conclusion】 GGE biplot could be used to group test sites.But,selection and evaluation of test sites needs combination of geographical environment conditions.

tartary buckwheat；regional adaptability；yield stability；GGE biplot

2014-01-20

榆林市产学研合作项目(2014cxy-03)；陕西省科技统筹项目(2014KTZB02-03-03)；陕西省小杂粮产业技术体系资助项目(2009-2015)

张大爱(1987-)，女，安徽宿州人，硕士，主要从事杂粮育种及高产生态生理研究。

王鹏科(1963-)，男，陕西岐山人，副教授，硕士生导师，主要从事小杂粮遗传育种研究。

时间:2015-06-10 08:40

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.07.006

S517

A

1671-9387(2015)07-0101-08

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150610.0840.006.html