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西北地区马铃薯基因型与环境互作效应分析及优异品种筛选
张连瑞, 唐振三, 何振明, 宋金凤, 栾倩倩, 杨秋华
作物学报    2026, 52 (10): 3142-3152.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2026.64020
摘要   （235） HTML （7） PDF（pc） （1311KB）（89）  

解析马铃薯基因型在不同年份及试点环境下的性状表现, 明确基因型与环境互作(G×E)对表型变异的影响, 筛选关键性状优异且稳定的基因型及其适宜环境, 为特定区域品种选育及合理布局提供依据。本研究以17份马铃薯品种为供试材料, 2023—2025年连续种植于甘肃省张掖市山丹县清泉镇、位奇镇和霍城镇, 测定植株农艺性状(株高、茎粗、主茎数)和块茎产量组分(单株结薯数、单株产量、小区产量)。采用联合方差分析与基因型与环境互作效应(GGE)双标图评价基因型适应性、稳定性及试点区分力和代表性; 采用多性状稳定性指数(MTSI)进行综合筛选。联合方差分析表明, 除茎粗外, 其余农艺与产量性状在基因型、年份及试点间均差异显著。基因型效应及其与年份、试点的互作是引起基因型表型变异的主要因素。单株结薯数基因型效应占比最高(50.04%), 其次为单株薯重(36.72%)和小区产量(20.92%); 在互作效应中, 茎粗的基因型×年份×试点互作效应占比最高(36.85%), 主茎数、小区产量及单株薯重次之, 分别为27.35%、25.89%和25.04%。对照品种大西洋、陇薯23号和中薯18号在株高、产量等关键性状上表现优异且稳定性高。清泉与霍城试点对基因型具有较强的区分力和环境代表性, 且2024—2025年试点区分力整体优于2023年。GGE双标图及MTSI可有效鉴定基因型并筛选出理想试点环境。大西洋、陇薯23号等基因型在关键性状上表现优异且稳定, 2024—2025年的清泉与霍城试点可代表理想环境用于品种精准评价与推广。


性状
Trait		 变异来源
Source of variation		 平方和
Sum of square		 自由度
df		 均方
Mean square		 F-value P-value
株高
Plant height (cm)		 基因型 Genotype (G) 33,321.67 16 2082.60 119.15 < 0.001
环境 Environment (E) 12,462.63 2 6231.32 356.61 < 0.001
年份 Year (Y) 13,329.06 2 6664.53 381.30 < 0.001
基因型×环境G×E 54,022.80 32 1688.21 96.59 < 0.001
基因型×年份G×Y 60,155.33 32 1879.85 107.55 < 0.001
年份×环境Y×E 53,796.76 4 13,449.19 769.47 < 0.001
基因型×年份×环境G×Y×E 7885.57 64 1231.34 70.45 < 0.001
残差 Residual 5033.79 288 17.48
总变异Total 311,315.29 458
茎粗
Stem diameter (cm)		 基因型 Genotype (G) 4.97 16 0.31 98.68 < 0.001
环境 Environment (E) 1.63 2 0.82 259.38 < 0.001
年份 Year (Y) 2.73 2 1.37 433.23 < 0.001
基因型×环境G×E 10.35 32 0.32 102.66 < 0.001
基因型×年份G×Y 11.47 32 0.36 113.80 < 0.001
年份×环境Y×E 1.13 4 0.28 89.59 < 0.001
基因型×年份×环境G×Y×E 19.39 64 0.30 96.16 < 0.001
残差 Residual 0.91 288 0.00
总变异Total 52.62 458
主茎数
Number of main stems per plant		 基因型 Genotype (G) 69.33 16 4.33 9.04 < 0.001
环境 Environment (E) 3.29 2 1.65 3.43 0.034
年份 Year (Y) 8.94 2 4.47 9.32 < 0.001
基因型×环境G×E 99.37 32 3.11 6.48 < 0.001
基因型×年份G×Y 133.73 32 4.18 8.71 < 0.001
年份×环境Y×E 2.59 4 0.65 1.35 0.025
基因型×年份×环境G×Y×E 174.76 64 2.73 5.69 < 0.001
残差 Residual 138.11 288 0.48
总变异Total 638.86 458
单株结薯数
Number of tubers per plant		 基因型 Genotype (G) 579.35 16 36.21 572.12 < 0.001
环境 Environment (E) 2.70 2 1.35 21.48 < 0.001
年份 Year (Y) 3.31 2 1.66 26.32 < 0.001
基因型×环境G×E 105.95 32 3.31 52.59 < 0.001
基因型×年份G×Y 239.14 32 7.47 118.70 < 0.001
年份×环境Y×E 14.91 4 3.73 59.21 < 0.001
基因型×年份×环境G×Y×E 193.01 64 3.02 47.90 < 0.001
残差 Residual 18.13 288 0.06
总变异Total 1157.75 458
单株薯重
Weight per potato plant
 基因型 Genotype (G) 27.77 16 1.74 1217.17 < 0.001
环境 Environment (E) 1.09 2 0.56 383.88 < 0.001
年份 Year (Y) 1.36 2 0.68 477.86 < 0.001
基因型×环境G×E 12.55 32 0.39 274.76 < 0.001
基因型×年份G×Y 12.92 32 0.40 283.14 < 0.001
年份×环境Y×E 0.54 4 0.14 95.23 < 0.001
基因型×年份×环境G×Y×E 18.94 64 0.30 207.52 < 0.001
残差 Residual 0.41 288 0.00
总变异Total 75.63 458
小区产量
Plot yield of
small-sized tuber		 基因型 Genotype (G) 208,631.61 16 13,039.48 241.14 < 0.001
环境 Environment (E) 45,300.25 2 22,650.13 418.87 < 0.001
年份 Year (Y) 111,508.21 2 55,754.10 1031.05 < 0.001
基因型×环境G×E 131,286.24 32 4102.70 75.87 < 0.001
基因型×年份G×Y 137,598.89 32 4299.97 79.52 < 0.001
年份×环境Y×E 87,950.41 4 21,987.60 406.61 < 0.001
基因型×年份×环境G×Y×E 258,185.04 64 4034.14 74.60 < 0.001
残差 Residual 15,573.55 288 54.07
总变异Total 997,052.96 458
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表3 马铃薯农艺及产量性状方差分析
正文中引用本图/表的段落
2023—2025年多环境试验结果表明, 基因型株高、主茎数、单株结薯数、单株薯重及小区产量在试点间差异显著, 而茎粗在试点与年份间的差异不显著(图1-A~F)。除主茎数外, 其余性状的基因型、环境、年份×环境、基因型×环境及基因型×年份×环境互作效应均达极显著水平; 主茎数仅基因型效应显著(表3)。单株结薯数的基因型效应平方和占总变异平方和的比例最大(50.04%), 其次为单株薯重(36.72%)、小区产量(20.92%)、主茎数(10.85%)和株高(10.70%), 茎粗最小(9.45%)。各性状环境效应在总变异平方和中的占比较低(0.23%~4.54%)。在互作效应中, 茎粗的基因型×年份×环境互作效应在总变异平方和中的占比最高(36.85%), 主茎数、小区产量及单株薯重次之, 分别为27.35%、25.89%和25.04%。
在稳定性分析双标图中, 基因型在平均环境坐标(average tester coordination, AEC)上的投影点与平均环境轴(average environment axis, AEA)的垂直距离越小, 表明其稳定性越高, G×E效应也越小(图3-A~F)。株高方面, 基因型G2、G15、G1和G7投影值最大(株高最高), 其中G15稳定性最高; G3与G17投影值最小, 株高最低(图3-A)。茎粗方面, G11表现最好, 其次是G6、G12、G14等, 其中G6最为稳定(图3-B)。主茎数方面, G15、G17、G6、G10等主茎数量较多, 其中G17最为稳定(图3-C)。单株结薯数方面, G13、G15、G14、G11等结薯数量较多, 其中G15与G5最为稳定(图3-D)。单株薯重方面, G6、G7、G11、G5等单株薯重较大, 其中G7与G5最为稳定(图3-E)。小区产量方面, G6、G9、G2、G17等产量表现较高, 其中G2最为稳定(图3-F)。
本文的其它图/表
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