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
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。
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图2
适应性分析
正文中引用本图/表的段落
基于多环境试验的GGE双标图是解析G×E、筛选高产稳产品种及划分生态区的重要工具, 能直观呈现基因型的适应性与稳定性, 已广泛应用于多种作物[2,4,14-17]。但其研究多聚焦于特定性状或有限试点, 常忽视年份效应对表型的影响, 导致对基因型、年份与环境互作(G×Y×E)的系统解析不足, 制约了广适或特适品种的高效筛选[14,18]。此外, 性状间的不利遗传关联也使得单一性状难以全面反映品种综合表现。多性状稳定性指数(multi-trait stability index, MTSI)通过整合多环境、多性状数据, 可同步评估基因型综合表现与稳定性, 为弥补上述局限提供了有效途径[19-22]。本研究拟通过2023— 2025年3点环境试验, 对17份马铃薯基因型关键农艺性状与产量组分进行测定, 解析互作效应对性状的影响, 评价各基因型的适应性与稳定性, 并利用MTSI筛选适于当地生态条件、多性状综合表现优异且稳定的基因型, 以期为品种区域布局及推广提供依据。
适应性分析双标图通过从原点向多边形各边作垂线划分为若干扇区, 各试点分布于不同扇区, 扇区顶点基因型即为该环境下该性状表现最优的基因型(图2-A~F)。在株高性状GGE双标图中, 基因型G3、G17、G11、G5、G15、G2、G8构成多边形, 并将2023—2025年的3个试点划分在5个主要扇区内(图2-A)。各试点表现优异的基因型分别为清泉试点(G2、G15、G11、G8)、位奇试点(G2、G15、G3)与霍城试点(G5、G11、G8、G9)。在茎粗性状GGE双标图中, 基因型G11、G9、G4、G15和G13构成多边形, 并将2023—2025年的3个试点划分在3个主要扇区内(图2-B)。各试点表现优异的基因型分别为清泉试点(G11、G10、G9)、位奇试点(G11、G4)与霍城试点(G4、G11、G9、G10)。在主茎数GGE双标图中, 基因型G12、G4、G11、G14、G15、G8、G5和G3构成多边形, 并将2023—2025年的3个试点划分在6个主要扇区内(图2-C)。各试点表现优异的基因型分别为清泉试点(G15、G10、G17)、位奇试点(G12、G3)与霍城试点(G11、G10、G9、G14和G8)。在单株结薯数GGE双标图中, 基因型G10、G6、G14、G13、G12和G17构成多边形, 并将2023—2025年的3个试点划分在5个主要扇区内(图2-D)。各试点表现优异的基因型分别为清泉及位奇试点(G13、G10)、霍城试点(G17、G13、G12)。在单株薯重GGE双标图中, 基因型G4、G1、G12、G17、G11和G6构成多边形, 并将2023—2025年的3个试点划分在5个主要扇区内(图2-E)。各试点表现优异的基因型分别为清泉试点(G6、G11)、位奇试点(G6、G1、G4)与霍城试点(G11、G17)。在小区产量GGE双标图中, 基因型G16、G13、G15、G9、G6、G2、G7、G5和G12构成多边形, 并将2023— 2025年的3个试点划分在4个主要扇区内(图2-F)。各试点表现优异的基因型分别为清泉试点(G6、G9、G15)、位奇试点(G6、G9、G7)与霍城试点(G7、G2)。
缩写同图2。GGE双标图参数: Transform = 0; scaling = 1; centering = 2; SVP = 2。A: 株高; B: 茎粗; C: 主茎数; D: 单株结薯数; E: 单株薯重; F: 小区产量。
缩写同图2。GGE双标图参数: Transform = 0; scaling = 1; centering = 2; SVP = 2。A: 株高; B: 茎粗; C: 主茎数; D: 单株结薯数; E: 单株薯重; F: 小区产量。
A: MTSI分析; B: 相关性分析。缩写同图2。PH: 株高; SD: 茎粗; NMS: 主茎数; TNP: 单株结薯数; TWP: 单株薯重; TY: 小区产量。**、***分别表示在0.01和0.001水平上显著相关。
本文的其它图/表
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