優質抗病小麥新品種川麥618產量特性分析

鄭建敏，蒲宗君，呂季娟，羅江陶，鄧清燕，劉培勛，李式昭

（1.四川省農業科學院作物研究所/糧油作物綠色種質創新與遺傳改良四川省重點實驗室/農業農村部西南地區小麥生物學與遺傳育種重點實驗室，成都 610066；2.四川省種子管理站，成都 610041）

小麥具有耐寒、耐旱、耐瘠、適應性強的特點，是應對氣候變化、面對自然災害威脅具有優勢的戰略型作物，也是世界分布最廣的糧食作物[1]。小麥是四川省第二大口糧作物，播種面積和總產量僅次于水稻[2]。四川小麥屬雨養農業區作物，栽培管理簡便，不僅能夠在溫度較低的冬春季節里充分利用溫光水及各種地質條件進行糧食生產，還能與其他作物間套作種植，提高耕地復種指數，增加全年糧食總產量，對保障糧食安全具有重要作用[3-4]。

品種豐產性和穩產性的分析方法較多，AMMI模型和GGE雙標圖法被認為是較為理想的方法，廣泛應用于品種產量特性分析[5-20]。AMMI 模型(additive main effects and multiplicative interaction，加性效應和乘積交互作用模型)將方差分析和主成分分析結合起來，將基因型和環境互作效應分解為基因型分量和環境分量，且能用雙標圖對品種和環境互作進行較可靠的分析，找到穩產性較好的品種[6-8,10,12-16]。GGE雙標圖(genotype main effects and genotype×environment interaction，基因型主效加基因型-環境互作效應雙標圖)同時考慮了品種主效應和品種-環境互作效應，可對品種、試點和劃分生態區域進行有效評價，且可用圖形清晰直觀地展示結果[17-20]。

川麥618（川審麥20220005）是四川省農業科學院作物研究所選育的小麥新品種。其選育過程為：以中國科學院成都生物研究所提供的優質材料34756為母本，本單位自育品系SW9262為父本配制組合；其后以（34756/SW9262）F1為母本，引進抗病材料20828 為父本配置三交組合，采用低代混合選擇和高代系譜選擇法，結合西昌夏播加代，歷經8年10代選育，于2016年穩定成系，2017—2019年進行產量測評和病害鑒定，2020—2021年參加2年區試，2022年參加生產試驗。省區試2年15點平均每666.7 m2產量392.57 kg，比對照增產4.19%，15 點中12點增產，增產點占80%；平均生育期176.5 d，株高88.57 cm，有效穗21.7萬穗/666.7 m2，穗粒數42.17粒，千粒重52.03 g；分蘗力中等，穗粒數與千粒重協調。2020年區試，由榮縣和井研統一送樣，農業農村部谷物及制品質量監督檢驗測試中心（哈爾濱）品質分析結果為：容重798 g/L，粗蛋白質含量13.04%，濕面筋29.2%，降落數值246 s，形成時間3 min，穩定時間3.3 min，達四川省優質中筋小麥標準。2020—2022年四川省植保所接種抗性鑒定結果：高抗條銹病、中感白粉病和中感-中抗赤霉病。小麥功能芯片檢測結果表明，川麥618含有抗條銹病基因Yr26、Yr29、Yr82、Yr78、QYrsn.nwafu-1BL、QYrqin.nwafu-2AL和QYrqin.nwafu-2BL；抗白粉基因Pm12；抗赤霉病QTLQFhb.caas-3BL和QFhb.caas-5AL；抗葉銹病基因Lr46、Lr37和Lr67。廣大用戶對川麥618 的產量特性并不了解，開發應用過程中無法充分發揮優勢和規避風險。為保障生產安全和促進新品種的應用，本研究利用AMMI模型和GGE雙標圖法對川麥618 的產量特性進行深入剖析，以期能夠為新品種推廣和研究提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料與數據來源

2年區試：川麥618 于2020年參加四川省小麥第1年區試，位于第4 組，該組參試品種13 個，加對照（綿麥367）共計14個品種，有效試點8個，通過試驗品種5個；2021年第2年區試，這5個品種均安排在第3 組，對照為綿麥367，有效試點7 個。利用6個品種（含對照）7個試點2年區試數據分析，試點及品種見表1。試驗采用隨機區組設計，3 次重復，小區面積13.34 m2。田間管理按當地高產栽培方式進行，治蟲不治病，成熟后及時收獲。

表2 AMMI模型分析結果Table 2 Analysis results of AMMI model

生產試驗：川麥618于2022年參加四川省生產試驗，位于第1組，該組含對照共計6個品種。利用生產試驗數據分析，試點及品種見表1。試驗采用大區對比法，無重復，7個試點，小區面積133～200 m2，同組同地塊，對照種居中排列，小區全收折算產量。田間管理按當地高產栽培方式進行，治蟲不治病，成熟后及時收獲。

1.2 分析方法

利用DPS數據處理系統（19.50版）[21]和Microsoft Excel 2010 進行數據分析，區域試驗采用多年多點AMMI 模型分析；生產試驗采用無重復AMMI 模型和GGE雙標圖分析。

2 結果與分析

2.1 區域試驗

2.1.1 AMMI模型分析

由方差分析結果可知，年份（Y）、品種（V）、試點（E）及相互間交互作用（V×E、V×Y、E×Y、V×E×Y）對產量的影響均達極顯著水平，試點間平方和占比最大（52.39%），其次為相互間交互作用（合計30.04%），品種間平方和占比4.43%，年份間平方和占比4.40%；說明試點間的變異是導致產量變異的主要影響因素，其次是相互間交互作用（其中又以E×Y和V×E交互作用為主）。線性回歸分析結果表明，聯合回歸和試點回歸達極顯著水平，品種回歸未達顯著水平，三者的平方和占品種與試點（V×E）交互作用的21.74%，即共解釋了品種與試點交互作用的24.61%，殘差則占78.26%，說明區域試驗數據的線性回歸的擬合效果較差。AMMI 模型分析結果，IPCA1、IPCA2、IPCA3 均達極顯著水平，IPCA4未達顯著水平，且四者平方和占互作平方和的49.78%，殘差占50.22%，說明AMMI 模型的擬合效果優于線性回歸模型。

2.1.2 川麥618豐產性和穩產性分析

在AMMI 模型分析中，以不同品種和地點的產量為橫軸，IPCA1 值為縱軸作雙標圖（圖1）；橫軸上，品種離中心原點越遠產量越高，縱軸上，品種越靠近橫軸穩定性越好。從圖1 可知，產量高低順序為V_2>V_1>V_5>V_3>V_4>V_6，參試品種穩定性大小表現為V_2>V_5>V_3>V_4>V_1>V_6，結合產量和穩定性，V_2（蜀麥1925）、V_5（川麥804）和V_3（川麥618）的豐產性和穩產性表現較好。

圖1 平均產量與IPCA 1雙標圖Figure 1 The biplot of mean yield and IPCA 1

圖1 僅解釋了27.14%的品種與試點的互作效應，而IPCA1與IPCA2二者共解釋了40.53%的互作效應，所以將ICPA1為橫軸，IPCA2為縱軸作雙標圖（圖2），推斷品種穩定性結果更為準確。圖2中，離原點越近的品種穩定性越好，由圖可知，品種穩定性順序為V_3>V_2>V_4>V_1>V_6>V_5，品種V_3（川麥618）、V_2（蜀麥1925）和V_4（科成麥15 號）的穩定性較好。

圖2 IPCA 1與IPCA 2雙標圖Figure 2 The biplot of IPCA1 and IPCA 2

由于IPCA1 與IPCA2 共解釋了40.53%的互作效應，還有占交互作用7.52%的IPCA3 和占1.72%的IPCA4，需結合穩定性參數Dg（e）值來判斷品種的穩定性[14]。Dg（e）為品種和試驗點的相對穩定參數ICPA 的K 維空間中品種或試驗點距離原點的歐式距離，Dg（e）值越小，品種穩定性越高。由表3 可知，參試品種的Dg（e）值大小順序為V_1>V_6>V_5>V_4>V_3>V_2，則穩定性排序為V_2>V_3>V_4>V_5>V_6>V_1，V_2（蜀麥1925）、V_3（川麥618）和V_4（科成麥15號）的穩定性較好。

表3 品種在互作主成分軸上的穩定性參數Table 3 Stability parameters of varieties on interaction principal component axis

因此，從2年區試數據AMMI 模型分析結果和穩定性參數Dg（e）值看，川麥618 的產量處于中等水平，穩定性好，綜合豐產性和穩產性均表現較好。

2.2 生產試驗

2022年7點大區生產試驗平均產量見表4，從表可知，平均產量高低排序為：中科麥1816>川麥618（優質）>蜀麥1958>川育42>綿麥367(CK)>西科麥5518，川麥618位列第二，比對照增產3.33%，7個試點中6 點增產，增產點次率85.71%。比較而言，川麥618的有效穗優勢突出，千粒重中等，穗粒數相對較少。

表4 7點大區生產試驗產量及三要素平均結果Table 4 Yield and results of three yield factors in 7 sites from production test

2.2.1 AMMI分析排序圖

采用DPS數據處理系統中無重復AMMI模型對生產試驗數據進行分析，獲得AMMI 分析排序圖（圖3），該圖橫軸為品種的平均產量，縱軸為IPCA1。在圖中當指定某一品種后，作出通過該點的兩條曲線，通過曲線交點的位置可以分析其品種的特性，即指定品種特性優于那些落在它左邊的品種[21]，如圖3可知，品種特性優劣順序為：中科麥1816>川麥618>蜀麥1958>川育42>綿麥367>西科麥5518，與產量高低順序一致。川麥618 位列第二，品種特性較好。

圖3 品種AMMI分析排序圖Figure 3 Results of AMMI analysis arrangement of varieties

2.2.2 GGE圖分析

利用DPS 數據處理系統中GGE_biplot 進行分析，得到“高產性和穩產性”具同心圓的GGE雙標圖（圖4），以各品種到中心點（又稱理想品種，是產量平均值和環境平均值同等權重時的綜合指標）的距離來判斷品種優劣，距離越小越好[21]。從圖4可知，中科麥1816 最接近中心點，其次是蜀麥1958；川麥618 位列第3，處于中上水平，豐產性和穩產性具有比較優勢。

圖4 “高產性和穩產性”功能具同心圓的GGE雙標圖Figure 4 GGE biplot with concentric circles 'high yield and stable yield' function

3 討論

農作物產量表現受品種、環境（非生物與生物環境）、栽培管理等多因素影響[22-31]，給生產安全造成威脅。農作物區域試驗與生產試驗是評價品種豐產性、穩產性和適應性切實可行的方法，為鑒定優良品種、降低風險、保障生產安全做出巨大貢獻，是品種進入市場流通前的重要流程[6,12,15,17-20,32]。通過對區域試驗與生產試驗數據的分析，可以獲得關于品種特性、環境效應及品種與環境互作效應等大量信息，為用戶根據需求選擇品種及種植生產提供依據。

本研究利用區試和生產試驗數據，采用多種方法對優質中筋小麥新品種川麥618的產量特性進行分析。方差分析結果表明，年份、品種、試點（即環境）及相互間交互作用對產量的影響均達極顯著水平，環境的變異是導致產量變異的主要影響因素，其次是相互間交互作用，品種效應相對較小，這一結果與前人的研究結果一致[13-16,19-20]。因年份及年份涉及到的交互作用存在較多不確定因素，難以把控。而品種及品種與試點的交互作用的影響相對可控，且對育種具有指導作用。同時，方差分析表明品種的影響相對有限，而品種與試點的交互作用影響相對較大，因此研究主要針對品種與試點交互作用展開了分析。在AMMI 模型分析中，利用不同的雙標圖，并結合穩定性參數Dg（e）值計算結果，判定優質中筋品種川麥618 的產量處于中等水平，穩定性好。省區試2年15 點，平均產量為392.57 kg/666.7 m2；大區生產試驗中，7點平均產量450.52 kg/666.7 m2；3年區域試驗產量表現穩定。AMMI 分析排序圖中直觀顯示，川麥618 品種特性優于蜀麥1958、川育42、綿麥367 和西科麥5518?！案弋a性和穩產性”具同心圓的GGE 雙標圖中，川麥618 與多個試點位于同一圈層，屬中上水平，豐產性和穩產性具有比較優勢。

4 結論

經多年試驗分析與田間觀察，本文作者認為川麥618主要優點：千粒重高、籽粒飽滿、亮白、商品性好，高抗條銹病、耐白粉病與赤霉病，品質達優質中筋小麥標準；主要缺點：分蘗力中等，需適當增加播種量，建議在平原及淺丘地區確?；久?8 萬/666.7 m2以上，可實現高產、穩產和優質。本研究利用2年區試和1年生產試驗數據，采用AMMI模型和GGE雙標圖等方法對優質中筋小麥新品種川麥618的產量特性進行分析，結果表明川麥618 產量處于中高水平，表現穩定，是一個豐產性和穩產性均表現較好的優質抗病品種。