基于GGE双标图分析菜用甘薯登记品种的丰产稳产及适应性

戴习彬， 周志林， 李荣德， 邱永祥， 杨新笋， 肖世卓， 孙书军， 王 远， 曹清河

(1.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏徐州 221131； 2.全国农业技术推广服务中心，北京 100125；3.福建省农业科学院作物研究所，福建福州 350013； 4.湖北省农业科学院粮食作物研究所，湖北武汉 430072)

2017年5月，我国开始实施非主要农作物品种登记制度，秉承“放管服”改革精神，品种入市不再设置门槛，多类型多用途的特色品种得以登记入市推广，不断满足市场和人们生活消费需求。其中，在甘薯上，除了登记淀粉加工、鲜食的薯块类品种外，还登记了一批叶菜类的甘薯菜用品种。

菜用甘薯指地上分枝多、茎叶生长快、茎端茸毛少、无苦涩味、口感嫩滑、营养成分丰富的甘薯新类型，其茎叶可作叶菜食用。菜用甘薯除了富含常见的蛋白质、膳食纤维、维生素、矿质元素外，其茎叶中还含有功能性成分多酚类物质，具有丰富的营养价值、保健功能。近年来甘薯茎叶提取物在抗氧化、抑制癌细胞增值、降血糖、提高免疫力等方面的研究报道也越来越多。菜用甘薯生长喜高温高湿，再生能力强，对台风、暴雨的抗性强于其他叶菜类，可作为理想的“伏缺菜”，补充夏季叶菜品种的不足。

品种区域(生产)试验是新品种大面积推广和科学布局的重要依据，主要评价新品种在不同区域的丰产性、稳定性和适应性。3个指标中的丰产性最容易评价，而由于品种基因型与环境之间的互作，使得品种稳定性和适应性相对较难评价。基因型主效应及其与环境互作(genotype main effect plus genotype-environment interaction，GGE)双标图分析法是一种以双标图数学原理为基础的区试数据分析方法，该方法综合考虑基因型效应(genotype，G)及基因与环境的互作效应(genotype-environment，GE)，不仅可以直观地反映出品种的丰产性、稳产性和适应性，还能够分析试点对品种的鉴别力。GGE双标图分析法已广泛应用于玉米、小麦、大麦、水稻等农作物品种区域试验及种质材料的高产性和稳产性评价中。目前尚没有基于GGE双标图法分析菜用甘薯的报道。本研究采用GGE双标图法对4个推广面积较大的菜用甘薯登记品种在不同地区进行生产试验，探究各品种食味品质、丰产性、适应性、稳定性表现及试点鉴别力，旨在筛选适合各区域大面积推广应用的菜用甘薯品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用4个菜用甘薯品种分别为福菜薯18(g1)、薯绿1号(g2)、鄂薯10号(g3)、福薯7-6(g4)，种苗由福建省农业科学院作物研究所、江苏徐淮地区徐州农业科学研究所、湖北省农业科学院粮食作物研究所提供，详见表1。

表1 参试品种信息

1.2 试验设计

2018年分别在南方薯区福建福州(e1)、长江薯区湖北武汉(e2)、北方薯区江苏徐州(e3)3个薯区国家菜用甘薯区试鉴定平台试验基地种植，试验地地势平坦，肥力均匀，有灌排条件，不遮阴，畦作，株、行距分别为30、20 cm，栽插密度11 000株/667 m，小区面积不少于50 m，3个重复，随机区组排列。

水肥管理按当地大田生产的中等偏上水平进行，播种前施(N、PO、KO质量比为16 ∶6 ∶20)三元复合肥50 kg/667 m，栽插后15～20 d，追施高氮复合肥15～20 kg/667 m，以后每次采摘后追肥1次。各试验点根据当地气候条件安排栽插及采收测产时间。

1.3 测定项目与方法

参照国家菜用甘薯联合鉴定平台试验方案对农艺性状及品质进行鉴定。农艺性状：调查品种株型、茎端茸毛、叶形、分枝数、顶叶色、茎色、薯形、薯皮色、薯肉色等。品质鉴定：田间采摘茎尖测产后，带到室内进行食味综合评价。洗净淋干后，放入沸水中漂烫30 s左右，迅速捞出，品尝打分并对烫后颜色、香味、苦涩味、甜味、脆嫩度等进行评价。食味综合评分按百分制打分，以福薯7-6食味综合分设固定分70分，在此基础上，按每档5分浮动对参试品种打分。

1.4 数据分析

数据处理采用Excel 2016，采用DPS v7.05和GGE biplot 8.0软件分别进行方差分析和双标图分析。

2 结果与分析

2.1 各试点生育期分析

根据气候条件的不同，各地栽插时间有所差异。如表2所示，福州、徐州、武汉点分别在6月24日、6月7日、7月13日安排栽插，栽插后平均40 d后进行第1次采摘(27～53 d)，福州点首次采摘距栽插期时间最长，主要受台风影响。随后福州点平均10 d采摘1次，共采收5次；徐州点平均10.2 d采收1次，共采收6次；武汉点平均11.7 d采收1次，共采收6次。从栽插到最后1次采收，3个地区生育期分别为98、91、98 d，平均95.7 d。

表2 各试验点甘薯品种生育期

2.2 农艺性状调查

分别对3个地区种植品种特征特性进行调查(表3)，除了部分品种在薯形、薯皮色和薯肉色有所差异外，其他性状受环境影响不大。株型半直立，茎端无茸毛，心形叶，分枝中等，叶色、茎色均为绿色，鄂薯10号纺锤形，福菜薯18长纺锤形，薯绿1号及福薯7-6纺锤形或长纺锤形。

表3 甘薯品种特征特性

2.3 食味品质分析

表4食味品质分析显示，多数试点烫后颜色为绿色，无香味、无甜味、较脆，部分试点薯绿1号和鄂薯10号烫后颜色翠绿色、有香味，部分试点薯绿1号和福薯7-6有苦涩味。福薯7-6食味品质综合评分按70.00分计，居第4位；福菜薯18食味综合评分74.00，得分最高；薯绿1号食味综合评分为72.92，位居第2；鄂薯10号食味综合评分为72.08，居第3位。

表4 甘薯品质性状分析

2.4 茎尖产量差异显著性分析

2.4.1 各试点产量表现 如图1、表5所示，福州点共计测产5次，福菜薯18、薯绿1号、鄂薯10号、福薯7-6平均每次测产产量分别为430.3、409.3、399.5、389.2 kg/667 m，总产量分别为2 151.48、2 046.43、1 997.39、1 945.75 kg/667 m，除福菜薯18与福薯7-6产量差异达到显著外，其他品种间未达到显著水平。

徐州点共计测产6次，福菜薯18、薯绿1号、鄂薯10号、福薯7-6平均每次测产产量分别为364.4、387.9、357.4、401.4 kg/667 m，总产量分别为 2 186.51、2 327.32、2 144.11、24 08.12 kg/667 m，差异均未达到显著水平。

武汉点共计测产7次，福菜薯18、薯绿1号、鄂薯10号、福薯7-6平均每次测产产量分别为610.51、775.45、674.16、487.60 kg/667 m，总产量分别为4 273.58、5 428.24、4 719.20、 3 413.21 kg/667 m，所有品种产量差异均达到极显著水平。

2.4.2 不同地区数次采收产量动态变化 如图1所示，3个试点随着采收次数的增加，每次采收产量都有一个先上升再缓慢下降的过程，其中第2次采收产量在福州和徐州点达到最高，后缓慢下降，武汉点在第3次采收有明显的降低，第4次采收达到最高，后缓慢降低。

2.4.3 品种茎尖产量差异显著性分析 由4个品种在3个展示点茎尖产量差异显著性分析(表5)和方差分析(表6)可知，品种、环境以及品种与环境之间的互作均达到显著或极显著水平，所占的变异平方和分别为3.89%、87.77%和7.89%。福薯7-6平均茎尖产量2 589.07 kg/667 m，位居第4；福菜薯18平均产量2 870.52 kg/667 m，比福薯7-6增产10.87%，极显著高于福薯7-6，位居第3；薯绿1号平均茎尖产量3 267.33 kg/667 m，产量最高，比福薯 7-6增产26.20%，与其他3个品种差异达到极显著水平；鄂薯10号平均茎尖产量2 953.57 kg/667 m，比福薯7-6增产14.08%，极显著高于福薯7-6，居第2位。

表5 甘薯品种茎尖产量

表6 方差分析

2.5 品种与试点间的相关性

如图2所示，g1与e1的夹角小于90°，与环境有正向相互作用，而与另2个试点夹角大于90°，不利于在该地点种植；g2与所有试点的夹角都小于90°，说明基因型与环境间有正向相互作用，适合在3个地点种植；g3与e1和e2试点间夹角小于90°，与e3夹角大于90°，说明g3不适合在e3点种植；g4只适合在e3点种植。

2.6 品种与环境的最佳适应区域

如图3所示，双标图显示，各品种相连接形成多边形，过圆点作各连接线垂线，这些垂线将多边形分为4个区，落在每个区域中试点分成不同组，各组中顶角位置品种即为该区域产量最高的品种。左上角为第1区，顺时针依次为第2、3、4区。e3处在第1区中，最优品种为g4；e2处在的第2区，最优品种为g2；第3区没有落下任何试点和品种；e1所在的第4区有2个品种，最优为g1。

2.7 品种的丰产性与稳定性

在双标图中，横轴代表品种平均产量，剪头方向为正，越靠右，丰产性越好；纵轴代表了品种的稳定性，与横坐标垂线越短，稳定性越好。如图4所示，品种丰产性g2>g3>g1>g4，其中g2、g3位于箭头方向圆心右侧，说明其平均产量大于4个品种的平均值。稳定性方面g3>g2>g4>g1，g3稳定性最高，g1稳定性最差。

2.8 试点的代表性与鉴别力

试点向量与平均环境向量的角度是其对目标环境的代表性的度量，角度越小，代表性越强；试点向量的长度代表对品种的鉴别力，长度越长，鉴别力越强。图5可以看出，e2代表性和鉴别力最强，e1鉴别力最低，e3代表性最低。

3 结论与讨论

作物丰产性、稳定性和适应性一般受基因型和基因型与环境互作效应的影响，前人已经提出许多分析方法，目前最常用的为AMMI模型分析和GGE双标图分析。AMMI模型分析缺点是不能同时分析品种的丰产性和稳定性，GGE双标图可以对品种的丰产性和稳产性进行同步评价。

本研究结果显示，茎尖产量受基因型及环境影响较大，同一地区不同品种间产量差异达到显著或极显著水平；同一品种在不同地区差异也较大，其中武汉点平均产量最高，徐州与福州地区较为接近。4个参试品种中薯绿1号平均产量最高，鄂菜薯10号次之；食味品质方面福菜薯18最好，薯绿1号次之。数次采摘茎尖产量动态变化结果与邱永祥等的研究结果有一定相似系，都是在第2次产量有一个大幅跃升，主要是茎尖分枝数达到一定数量，对产量有显著促进作用。但没有发现第6次采摘有大幅提升，主要是本研究最多采摘7次，而邱永祥等采摘9次，同时与相邻采摘间隔时间也有一定关系。

采用GGE双标图对4个菜用甘薯登记品种丰产性、稳定性和适应性及试点鉴别力进行综合分析表明，薯绿1号丰产性最好，鄂薯10号次之，福薯 7-6 最差。稳产性方面鄂薯10号最好，薯绿1号次之，福菜薯18最差。品种与试点相关性及最适种植区方面，薯绿1号最适合在武汉地区种植，鄂薯10号、福菜薯18适合在福建地区种植，福州地区最佳种植品种为福菜薯18，而徐州地区最适种植品种为福薯7-6。武汉试点在代表性及鉴别力方面最好。GGE双标图为研究不同环境下菜用甘薯丰产性适应性提供了直观的分析方法，为品种的推广利用提供了参考。