基于ammi模型的魔芋品种主效关系分析

基于ammi模型的魔芋品种主效关系分析

云南省丰富的芋头资源，大面积种植芋头。然而,近年来云南魔芋生产上普遍存在良种缺乏、病虫危害严重等问题,生产上长期沿用一些老的地方品种,已表现出混杂、衰老和退化现象,致使大面积生产中单产水平低,直接影响到农民种植魔芋的积极性。进行魔芋区域试验,对了解魔芋品种的适应性、丰产性及稳定性,以及品种、环境对其主要性状指标的影响作用大小,对云南省各魔芋产区品种的选择具有一定的指导意义。主效可加互作可乘模型(AMMI模型)通过方差分析和主成分分析相结合,将基因型与环境的互作进行分割,从而可有效地考察每个基因型或环境的互作大小。用AMMI模型分析作物品种区域试验,能很好地通过品种、环境互作来反映品种的丰产性和适应性,是一种常用的而且较准确的分析方法。笔者对2010年云南5个地(州、市)开展的6个魔芋品系的区域试验数据进行AMMI模型分析,以了解各品系在各试验点的适应性及稳定性,为云南魔芋生产中品系的选用、推广种植提供依据。1材料和方法1.1种芋的单茎重为富源花魔芋(G1)、大关花魔芋(G2)、会泽花魔芋(G3)、丽江花魔芋(G4)、楚雄花2号(G5)、魔花15(G6,对照),种芋平均单茎重321g,由云南农业大学魔芋研究所提供。1.2研究点概况试验分别在昆明(E1)、昭通(E2)、楚雄(E3)、玉龙(E4)、永胜(E5)进行。各试验点均采用随机区组排列,3次重复,共设18个小区,小区长3m、宽2m,每小区种5行,每行种10个,行距40cm、株距30cm,播种沟深15cm。采用常规种植及田间管理。1.3统计分析采用DPS数据处理系统中的AMMI模型进行数据分析;同时进行方差分析和线性回归分析。1.3.1genge式的结构参数Yge=u+αg+βe+∑n=1NλnγgnδenθgeYge=u+αg+βe+∑n=1Νλnγgnδenθge式中,Yge表示品系(G)在试验点(E)中的产量,u为总体平均值,αg、βe分别为品系和试验点的平均偏差,λn为第n个交互效应主成分轴的特征值,γgn表示第n个主成分的品系得分,δen表示第n个主成分的试验点得分,N表示主成分轴的总个数,θge表示残差。1.3.2基因型kekdge、kdge、ksh、kj、ksh、kj、k-dgeD(ge)=∑k=1m(IPCA)2g(e)k−−−−−−−−−−−−√Dge=∑k=1mλkγgkδekθekD(ge)=∑k=1m(ΙΡCA)g(e)k2Dge=∑k=1mλkγgkδekθekDg(e)表示第g个品系或第e个试验点在m个IPCA上的得分,m为显著的IPCA个数,基因型Dg值越小越稳定,环境De值越大对基因型的分辨力越强。Dge表示相对基因型与环境互作的性质和大小,即基因型对环境的特殊适应性。2结果与分析2.1参试品系间的变异从方差分析看,品系、环境以及品系和环境互作的平方和分别占总平方和的68.98%、14.41%和16.61%,均达到极显著水平,可见品系间的变异占了主要部分,表明参试品系间的产量差异较大。线性回归结果显示,联合回归、基因回归和环境回归的平方和分别占互作平方和的29.44%、32.97%、0.34%,三者共解释了互作平方和的62.75%,残差仍然较大,占37.25%,说明回归模型解释的互作较少,对该试验数据的拟合不太好(表1)。2.2ipca1、ipca3的互作平方和平方都是建立互作总成分用AMMI模型对G×E互作进行分解,对交互主成分分析IPCA的显著性进行F测验表明,IPCA1、IPCA2的平方和分别占互作平方和的66.20%、25.61%,达极显著水平,IPCA3的平方和占互作平方和的6.92%,达显著水平,前3项互作总成分占品系和环境互作平方和的98.73%,而残差仅占1.27%(表1)。2.3无砂子系稳定性ipca从图示AMMI1的横轴方向看,品系的分布相对没有试验点集中,可见品系间产量的差异比试验点的差异大,其中,产量最高的是G5,G4次之,最低的是G1;从各试验点的产量看,E4最高,E2次之,E5最低。从纵轴方向的IPCA1值看,品系G1、G2、G5较靠近横轴,表明它们与环境的交互作用较小,其稳定性较好;品系G6、G4、G3距横轴相对较远,说明这些品系对环境相对敏感,稳定性较差。从图示AMMI2看出,品系G1离坐标原点最近,其次是G5、G2,表明品系G1的稳定性最好,G5、G2次之,G6、G4和G3最差。由表2看出,魔芋品系的稳定性参数值表现为G6>G4>G3>G5>G2>G1,即品系G1、G2、G5在各个试验点上表现出较好的稳定性,品系G6、G4、G3的稳定性相对较差。2.4魔芋品系对侧解力从表2可知,试验点的稳定性参数值由大到小为E2>E3>E4>E5>E1,试验点E2、E3对魔芋品系的分辨力较强,试验点E1、E5对魔芋品系的分辨力较弱。2.5不同品系点的生长特性从表3看出,与试验点E1互作的效应值最大是品系G1,为808.768,说明G1适宜在E1试验点种植,与E2、E3、E4、E5试验点互作最大的分别是G6(2396.097)、G2(1557.306)、G3(1469.844)和G4(1738.306),即G6、G2、G3和G4分别适宜在E2、E3、E4、E5试验点种植;最不适宜在E1、E2、E3、E4、E5试验点种植的品系分别为G3、G4、G6、G5、G3。就品系而言,G1在试验点E1、E4上的效应值较大,在E3、E5、E2试验点的效应值为较大的负值,表明G1在E1和E4试验点的适应性较强,适宜种植,而不宜在试验点E2、E3、E5种植;品系G2在试验点E3、E4、E5上有较大的效应值,而在E1、E2试验点为较大的负值,即G2适宜在E3、E4、E5试验点种植,不宜在试验点E1、E2种植;品系G3适宜在E4、E2、E3试验点种植,不适宜试验点E5和E1种植;G4适宜在试验点E5、E1、E3种植,不宜在在试验点E2、E4种植;G5适宜在E5、E3、E1试验点种植,不适宜在试验点E4、E2种植;G6适宜在E2、E1、E4试验点种植,不适宜在E3、E5试验点种植。3魔芋品系筛选1)AMMI模型将方差分析和主成分分析相结合更能具体地分析基因型与环境互作、品种稳定性的差异。试验结果表明,线性回归分析法只解释互作平方和的62.75%,而AMMI模型分析的3条主成分轴共解释了98.73%的互作平方和。可见,应用AMMI模型分析魔芋区域试验方法可行,分析结果与实际相符,对魔芋品系筛选具有指导意义。2)昆明、昭通、楚雄、玉龙、永胜试验点最适宜种植的品系分别为富源花魔芋、魔花15、大关花魔芋、会泽花魔芋、丽江花魔芋。昭通、楚雄试验点对品系的分辨力较强,昆明