基于GGE雙標(biāo)圖的綠豆品種鄭綠20號的豐產(chǎn)穩(wěn)定性分析

收稿日期：2023-09-08

基金項(xiàng)目：河南省中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項(xiàng)目（Z20221341070）；河南省農(nóng)業(yè)良種攻關(guān)項(xiàng)目（2022010401）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2023TD036）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院優(yōu)質(zhì)秋糧及特色作物綠色高效發(fā)展專項(xiàng)（2023FZ05 ）

作者簡介：王保勤（1972-），女，河南鎮(zhèn)平人，副研究員，主要從事豆類作物遺傳育種及栽培研究，（電話）0371-67883828（電子信箱）wbq27@126.com；通信作者，黃長志（1971-），男，助理研究員，主要從事豆類作物遺傳育種及栽培研究，（電子信箱）huangchzhi@163.com。

王保勤，李君霞，周秋峰，等. 基于GGE雙標(biāo)圖的綠豆品種鄭綠20號的豐產(chǎn)穩(wěn)定性分析［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（7）：6-12．

摘要：鄭綠20號在2019年河南省綠豆［Vigna radiate （L.） R. Wilczek］新品種鑒定試驗(yàn)中，田間性狀表現(xiàn)優(yōu)良、抗性好、產(chǎn)量高，4個參試點(diǎn)均比對照鄭綠8號增產(chǎn)。為了進(jìn)一步考察鄭綠20號的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性，采用GGE雙標(biāo)圖分析2019年河南省綠豆新品種鑒定試驗(yàn)參試品種的農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀，并對綠豆品種9個性狀進(jìn)行變異性和相關(guān)性分析。結(jié)果表明，鄭綠20號的主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、株高、主莖節(jié)數(shù)變異系數(shù)在試驗(yàn)點(diǎn)中變異程度較大；主莖節(jié)數(shù)與生育期呈顯著正相關(guān)，與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，與株高呈正相關(guān)；產(chǎn)量與主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、莢長、莢粒數(shù)呈正相關(guān)。豐產(chǎn)穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，鄭綠20號為適宜推廣的兼具豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的綠豆新品種。

關(guān)鍵詞：綠豆［Vigna radiate （L.） R. Wilczek］；鄭綠20號；相關(guān)性；GGE雙標(biāo)圖；豐產(chǎn)性；穩(wěn)產(chǎn)性

中圖分類號：S522 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）07-0006-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.07.002 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Analysis of good productivity and stability of Zhenglv No. 20 based on GGE biplot

WANG Bao-qin1， LI Jun-xia2， ZHOU Qiu-feng1， HUANG Chang-zhi1

（1. Zhengzhou Institute of Agricultural and Forestry Sciences， Zhengzhou 450005，China； 2. Institute of Food Crops，Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： In the identification test of new mung bean［Vigna radiate （L.） R. Wilczek］ varieties in Henan Province in 2019， Zhenglv No. 20 had excellent field traits， good resistance and high yield， and the yield of Zhenglv No. 20 was higher than that of the control variety Zhenglv No. 8 in four test sites. In order to further investigate the high and stable yield of Zhenglv No. 20， the agronomic and yield traits of mung bean from the identification test of new varieties in Henan Province in 2019 were analyzed by GGE biplot， and the variability and correlation of 9 traits of mung bean varieties were analyzed. The results showed that the variation coefficient of main stem branch number， pod number per plant， plant height， and main stem nodes number of Zhenglv No. 20 varied significantly at the experimental sites. The node number on the main stem was significantly positively correlated with the growth period， significantly negatively correlated with yield， and positively correlated with plant height. The yield was positively correlated with the main stem branch number， pods number per plant， pod length and seed number per pod. The results of good productivity and stability showed that Zhenglv No. 20 was a new mung bean variety with a high and stable yield， which was suitable for promotion.

Key words： mung bean［Vigna radiate （L.） R. Wilczek］； Zhenglv No. 20； correlation； GGE biplot； good productivity； stability

綠豆［Vigna radiate （L.） R. Wilczek］是中國重要的食用豆類作物，具有播種期彈性大、適應(yīng)性強(qiáng)、耐貧瘠性強(qiáng)的特點(diǎn)，對土質(zhì)要求不嚴(yán)，在山坡薄地、沙土、黑土、黏土、田間地頭均可種植，同時也經(jīng)常被當(dāng)作填閑和救災(zāi)作物［1］。綠豆在促進(jìn)農(nóng)業(yè)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用［2］。作物產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀是基因（G）、環(huán)境（E）、基因與環(huán)境互作（G×E）的綜合表現(xiàn)。試點(diǎn)及年份的變化體現(xiàn)了基因與環(huán)境的互作效應(yīng)，當(dāng)不同品種應(yīng)對不同環(huán)境條件時，互作效應(yīng)才能發(fā)生，互作效應(yīng)可使環(huán)境對品種產(chǎn)生較大影響，使基因型在不同環(huán)境中出現(xiàn)變化［3，4］。GGE雙標(biāo)圖同時考慮基因型和基因與環(huán)境間的互作關(guān)系，能夠直觀有效評價各試點(diǎn)的鑒別力、代表性和品種的豐產(chǎn)性與穩(wěn)定性。GGE雙標(biāo)圖已經(jīng)在玉米［5］、小麥［6］、花生［7］、馬鈴薯［8］、油菜［9］等作物上被運(yùn)用，但是鮮見用于綠豆試驗(yàn)。本研究為了進(jìn)一步考察在2019年河南省新品種鑒定試驗(yàn)中表現(xiàn)突出的鄭綠20號的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性，利用GGE雙標(biāo)圖對2019年鑒定試驗(yàn)中綠豆品種的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀進(jìn)行了豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性分析，并揭示了綠豆各性狀基因型與環(huán)境的互作關(guān)系，對參試品種作出合理評價，以期為鄭綠20號的推廣應(yīng)用提供進(jìn)一步的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

鄭綠20號是以“93-1”品系作母本、冀綠0308作父本進(jìn)行有性雜交，逐年逐代選育而成的品種。2019年參加河南省新品種鑒定試驗(yàn)，田間性狀表現(xiàn)優(yōu)良、抗性好、產(chǎn)量高，4個參試點(diǎn)均比對照鄭綠8號增產(chǎn)，平均增產(chǎn)12.66%。

以2019年鑒定試驗(yàn)8個參試品種與4個參試點(diǎn)的產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行變異性、相關(guān)性及基因型與環(huán)境的互作分析。2019年參試品種編號為G1～G8（表1），參試點(diǎn)編號為E1～E4，依次為鄭州市、安陽市、南陽市、洛陽市。

1.2 性狀調(diào)查

按照《綠豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［10］，在綠豆生育期間記錄生育期。在綠豆收獲期， 每個小區(qū)隨機(jī)選取10株，測定株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)、莢長、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、千粒重，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)分析，利用SPSS 17.0軟件對各性狀均值進(jìn)行相關(guān)性分析，用Genstat中的biplot軟件繪制不同條件下的GGE雙標(biāo)圖，對不同試點(diǎn)和參試品種性狀進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鄭綠20號主要農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀的表現(xiàn)及變異分析

由表2可知，鄭綠20號9個性狀的變異程度不同（3.57%～70.47%），變異廣泛。主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)在試驗(yàn)點(diǎn)中變異程度最大，株高、主莖節(jié)數(shù)變異系數(shù)也較大，說明不同生長環(huán)境下鄭綠20號這4個性狀表現(xiàn)差異都較明顯，受環(huán)境的影響較大，是相對不穩(wěn)定的性狀。鄭綠20號9個性狀的變異程度由大到小依次為主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、株高、主莖節(jié)數(shù)、產(chǎn)量、莢粒數(shù)、千粒重、莢長、生育期；主莖分枝數(shù)變異程度最大，達(dá)70.47%；生育期表現(xiàn)最為穩(wěn)定，不同環(huán)境對生育期影響較小。

2.2 9個性狀的相關(guān)性分析

表3是8個參試品種9個性狀的相關(guān)性分析結(jié)果，可知主莖節(jié)數(shù)與生育期呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.897，與株高呈正相關(guān)，說明生育期越長，前期營養(yǎng)生長時間長，營養(yǎng)生長旺盛，植株增高，主莖節(jié)數(shù)增多。生育期與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為

-0.879，與主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、莢長、千粒重呈負(fù)相關(guān)，主莖節(jié)數(shù)與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 -0.913，說明生育期長，前期植株容易旺長，主莖節(jié)數(shù)多，使得主莖分枝數(shù)少，單株莢數(shù)減少，從而降低產(chǎn)量。產(chǎn)量與主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、莢長、莢粒數(shù)呈正相關(guān)，主莖分枝數(shù)與單株莢數(shù)呈正相關(guān)，主莖分枝數(shù)越多，單株莢數(shù)越多，產(chǎn)量越高。

2.3 綠豆品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的綜合分析

豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖中，過原點(diǎn)和圓圈的向量為平均環(huán)境軸，箭頭所指的方向是品種在所有環(huán)境下近似平均性狀的走向。垂線是反映基因型與環(huán)境相互作用的傾向性，長短表示偏離平均環(huán)境軸程度。垂線越長說明該基因型所考察性狀受環(huán)境影響越大即越不穩(wěn)定，基因型垂線在平均環(huán)境軸箭頭方向上的落點(diǎn)越靠前，說明該品種的綜合表現(xiàn)越接近或超過平均水平。GGE雙標(biāo)圖中以既豐產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的理想品種為圓心作等距離畫出多個同心圓，最靠近圓心的品種為性狀在參試環(huán)境下的最優(yōu)基因型。

2.3.1 產(chǎn)量分析 圖1是根據(jù)品種-環(huán)境的相互關(guān)系揭示綠豆品種平均產(chǎn)量豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的雙標(biāo)圖。產(chǎn)量性狀的第1主成分（PC1）解釋了82.92% 的G與G×E，第2主成分（PC2）解釋了12.97%的G與G×E，共解釋了產(chǎn)量性狀G與G×E信息的95.89%（PC1+PC2）。產(chǎn)量由高到低依次為G6、G2、G3、G4、G8、G1、G5、G7。G6距離平均環(huán)境軸的垂線最短最穩(wěn)定，其次是G7較短較穩(wěn)定。在以理想品種所作同心圓中，G6最接近于同心圓中心，其次是G2，產(chǎn)量高，穩(wěn)定性強(qiáng)，為理想品種。G6、G2是既豐產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)的理想品種。

2.3.2 主莖分枝數(shù)分析 圖2是主莖分枝數(shù)豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖，主莖分枝數(shù)的 PC1 解釋了65.41%的G與G×E，PC2解釋了20.79%的 G與G×E，GGE雙標(biāo)圖可以解釋G與G×E信息的86.20%。豐產(chǎn)性由高到低依次為G2、G3、G7、G1、G8、G5、G6、G4。G2、G1、G8距離平均環(huán)境軸線段較短，穩(wěn)定性較好；G7距離平均環(huán)境軸線段最長，較不穩(wěn)定；G2主莖分枝數(shù)是豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性較好的品種。G2接近于同心圓中心，因此其主莖分枝數(shù)接近理想品種，其次是G1、G3。因此，主莖分枝數(shù)較為理想的綠豆品種是G2。

2.3.3 莢長分析 莢長豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖如圖3所示，莢長性狀的PC1解釋了69.28%的G與G×E，PC2解釋了22.94%的G與G×E，GGE雙標(biāo)圖可以解釋G與G×E信息的 92.22%。豐產(chǎn)性由高到低依次為G6、G8、G3、G5、G1、G7、G2、G4。品種 G2的平均莢長接近試驗(yàn)總平均，垂線最短；其次是G7、G8較接近平均軸，穩(wěn)定性較好；最不穩(wěn)定的品種是G3，距離平均環(huán)境軸線段較長。品種G8和G6最接近于同心圓中心，是莢長表現(xiàn)較好的理想品種。

2.3.4 主莖節(jié)數(shù)分析 主莖節(jié)數(shù)豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖如圖4所示，主莖節(jié)數(shù)性狀的PC1解釋了 90.38%的G與G×E，PC2解釋6.84%的G與G×E，GGE雙標(biāo)圖可以解釋G與G×E信息的97.22%。豐產(chǎn)性由高到低依次為G7、G5、G1、G8、G2、G4、G6、G3。G1、G3距離平均環(huán)境軸線段較短，穩(wěn)定性較好；G4、G5、G6距離平均環(huán)境軸線段較長，穩(wěn)定性較差。G7最接近同心圓中心，其次是G5、G1，G7是主莖節(jié)數(shù)的理想品種。

2.3.5 株高分析 株高豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖如圖5所示，株高性狀的PC1解釋了85.29%的G與 G×E，PC2解釋了11.53%的G與G×E，GGE雙標(biāo)圖可以解釋G與G×E信息的96.82%。豐產(chǎn)性由高到低依次為G5、G2、G7、G4、G1、G6、G3、G8。G1、G5距離平均環(huán)境軸線段較短，穩(wěn)定性較好；G3距離平均環(huán)境軸線段較長，穩(wěn)定性較差。株高豐產(chǎn)穩(wěn)定性較好的品種是G5、G2、G7。G5最接近同心圓中心，是株高的理想品種。

2.3.6 單株莢數(shù)分析 單株莢數(shù)豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖如圖6所示，單株莢數(shù)性狀的PC1解釋了 89.19%的G與G×E，PC2解釋了8.80%的G與G×E，GGE雙標(biāo)圖可以解釋G與G×E信息的97.99%。豐產(chǎn)性由高到低依次為G2、G3、G1、G4、G6、G5、G8、G7。G2、G8距離平均環(huán)境軸線段較短，基本上位于平均環(huán)境軸上，穩(wěn)定性較好；G4距離平均環(huán)境軸線段較長，穩(wěn)定性較差；單株莢數(shù)豐產(chǎn)穩(wěn)定性表現(xiàn)較好的是G2、G3。G2最接近同心圓中心，是單株莢數(shù)最符合理想品種的品種。

2.3.7 莢粒數(shù)分析 莢粒數(shù)豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖如圖7所示，豐產(chǎn)性由高到低依次為G1、G6、G7、G5、G4、G3、G2、G8。G1、G2、G8距離平均環(huán)境軸線段較短，穩(wěn)定性較好；G7、G4距離平均環(huán)境軸線段較長，穩(wěn)定性較差；莢粒數(shù)豐產(chǎn)穩(wěn)定性表現(xiàn)較好的是G1、G6；G2莢粒數(shù)表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，低豐產(chǎn)性。G1、G6靠近同心圓中心，是莢粒數(shù)表現(xiàn)較好的品種。

2.3.8 千粒重分析 千粒重豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的GGE雙標(biāo)圖如圖8所示，千粒重性狀的PC1解釋了77.96% 的G與G×E，PC2解釋17.02%的G與G×E，GGE雙標(biāo)圖可以解釋G與G×E信息的94.98%。豐產(chǎn)性由高到低依次為G5、G8、G6、G3、G7、G1、G4、G2。G4距離平均環(huán)境軸線段較短，穩(wěn)定性較好；G8距離平均環(huán)境軸線段較長，穩(wěn)定性較差。G5、G8、G6接近同心圓中心，G5千粒重最符合理想品種。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)對綠豆品種的主要農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行了變異性及相關(guān)性分析，結(jié)果表明，主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)在試驗(yàn)點(diǎn)的變異程度最大，株高、主莖節(jié)數(shù)變異系數(shù)也較大，與韓粉霞等［11］和康澤然等［12］的研究結(jié)果一致。性狀的遺傳變異系數(shù)體現(xiàn)了變異的程度，變異系數(shù)與變異潛力是正相關(guān)關(guān)系，變異系數(shù)越大，該性狀被改變的可能性也大［13］。綠豆品種在這4個性狀上變異潛力大，育種的選擇基礎(chǔ)廣，在品種選擇過程中對這些性狀的選擇范圍較廣。

作物的性狀間存在著不同程度的相關(guān)性，利用性狀間的相關(guān)性有目的地對性狀進(jìn)行選擇育種，選擇性狀組合合理的株系，提高育種效率。本試驗(yàn)中主莖節(jié)數(shù)與生育期呈顯著正相關(guān)，與株高呈正相關(guān)；產(chǎn)量與主莖節(jié)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與株高呈負(fù)相關(guān)，說明當(dāng)植株主莖節(jié)數(shù)較多時，營養(yǎng)生長旺盛，植株增高，造成徒長，枝葉繁茂但單株莢數(shù)減少，使得產(chǎn)量降低。產(chǎn)量與主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、莢長、莢粒數(shù)呈正相關(guān)，與楊勇等［14］的研究結(jié)果產(chǎn)量與單株莢數(shù)和單莢粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)一致，表明高產(chǎn)綠豆田間選育應(yīng)優(yōu)先考慮主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)和單莢粒數(shù)，這樣更易獲得豐產(chǎn)性較好的新品種。合理利用這些綠豆研究成果，在高產(chǎn)育種選擇中利用綠豆農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各性狀之間最佳關(guān)系，達(dá)到產(chǎn)量最大化目標(biāo)，促進(jìn)優(yōu)異新品種的選育。

要想更好地推廣品種，分析品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性是必不可少的環(huán)節(jié)，只有同時兼具豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的品種才具有推廣價值［15］。一個品種在某一個性狀上表現(xiàn)為豐產(chǎn)性或穩(wěn)定性，或是兼具豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性，或是既不具有豐產(chǎn)性也不具有穩(wěn)定性。在實(shí)際生產(chǎn)中，不僅要考慮產(chǎn)量，還需要對與產(chǎn)量密切相關(guān)的農(nóng)藝性狀予以同等重視。本研究所有品種中，G6在產(chǎn)量、莢長、莢粒數(shù)3個性狀上兼具豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性，G2在產(chǎn)量、主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)3個性狀上兼具豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性。G7、G1、G5分別在主莖節(jié)數(shù)、莢粒數(shù)、千粒重上具有豐產(chǎn)性，但是不具有穩(wěn)定性。G7產(chǎn)量穩(wěn)定性好，G2、G1、G8主莖分枝數(shù)穩(wěn)定性好，G2、G7、G8莢長穩(wěn)定性好，G2千粒重穩(wěn)定性好。從GGE雙標(biāo)圖性狀分析綜合來看，G2（鄭綠20號）、G6（科大綠2號）為鑒定試驗(yàn)中既豐產(chǎn)又穩(wěn)定的理想品種。

本研究分析了2019年鑒定試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對參試品種的產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀進(jìn)行了分析，對品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性作出準(zhǔn)確評價。參試品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明，鄭綠20號表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性，鄭州、安陽、南陽、洛陽4個試驗(yàn)點(diǎn)比對照鄭綠8號依次增產(chǎn)6.00%、8.56%、5.71%、33.74%，平均增產(chǎn)12.66%。在GGE雙標(biāo)圖分析中，G2即鄭綠20號為參試品種中具有豐產(chǎn)穩(wěn)定性的理想品種，故鄭綠20號綜合性狀表現(xiàn)較好。由于本試驗(yàn)僅對1年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中每年的氣候和環(huán)境是不同的，要更準(zhǔn)確地評價品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性則需要進(jìn)行多年多點(diǎn)的區(qū)域試驗(yàn)［16，17］，因此為進(jìn)一步對鄭綠20號性狀進(jìn)行綜合分析和評價，綜合考察品種在實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)量潛力和穩(wěn)定性，需要經(jīng)過第二年的鑒定試驗(yàn)。

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