基于GT双标图对小麦新品系的分类评价

为了从产量、品质方面准确评价旱肥地试验小麦新品系,以2020—2021年连续2年参加国家黄淮冬麦区旱地组多点比较试验的26份新品系为材料,应用多元统计方法分析了大田条件下2年间产量和品质性状的变化。结果表明:26份品系的产量和品质性状2年变异系数分别为2.0%~74.2%和2.1%~95.1%,变异较大,变异系数大小顺序依次为稳定时间>湿面筋含量>蛋白质含量>吸水率=单位面积产量>容重;相关分析表明,2年产量与品质性状存在负相关关系,稳定时间均与蛋白质含量、吸水量正相关,稳定时间与产量负相关,其中稳定时间与蛋白质含量相关系数均较高。在相关分析的基础上,采用聚类分析方法将2年中26份小麦参试品系聚为4类,并在主成分品种、性状(genotype by trait,GT)双标图(biplot)和聚类图中进行展示,聚类结果与新品系的实际表现一致,其中‘泰科麦4835’‘洛旱35’‘农大162’‘山农611436’连续2年划为同一类型,表现为产量较高、品质优良。该研究结果可为参试新品系的合理评价和推广应用提供理论依据。

基于GYT双标图综合评价黄河流域中熟杂交棉花区域试验品种

对黄河流域中熟杂交棉花区域试验参试品种进行分析和评价,可以为品种合理布局和品种性状改良提供科学依据。本研究利用GYT双标图对2022—2023年黄河流域30个参试品种的产量、品质、农艺性状、抗病性进行综合评价,深入分析皮棉产量与铃重、单株铃数、霜前花率、衣分、第一果枝节位、果枝数、生育期、株高、子指、纤维长度、断裂比强度、马克隆值、伸长率、整齐度、枯萎病指数、黄萎病指数等性状的组合水平,联合方差分析结果表明, 2年试验中所有性状的基因型效应和环境效应均达到了极显著水平,大部分基因型与环境互作效应达到了显著或极显著水平,同时大部分互作效应平方和占比总变异平方和比例大于基因型效应。筛选出中棉所9B07等产量-性状组合优良的品种,比对照品种中棉所9711适应性更广、丰产性更好,具有较高的应用推广价值。GYT双标图比GT双标图具有解释的变异比例更高、拟合度更好、分析结果可信度更高等优点,可以更加直观展示参试品种特点,为我国作物品种多性状综合评价提供参考。

棉花纤维质量指数的构建与WGT双标图分析

棉花纤维质量受到多项纤维性状的共同作用和影响,科学构建纤维综合评价指数有利于客观评价棉花纤维的总体质量水平。本研究采用2019—2021年期间中国纤维质量监测中心在新疆主产棉区的棉纤维质量抽检数据构建了棉纤维质量指数模型,并采用WGT双标图方法对质量指数进行可视化分析和品种分类评价。结果表明,(1)棉纤维综合评价指数的构成因子及权重分别为纤维长度(权重为0.451)、整齐度(0.173)、比强度(0.285)、马克隆值(–0.117)和颜色级(–0.526)。(2)基于纤维品质综合评价指数(CEI)和性状协调指数(TCI)构建了纤维质量指数(FQI),并筛选出新陆中64、新陆早78和中棉113等综合纤维质量表现最好的品种,以及新陆早67、新陆早54、酒棉18号和新陆中78等综合纤维质量表现较差的品种。(3)用WGT双标图实现对纤维品质综合评价指数、性状协调指数和纤维质量指数的可视化分析。(4)采用WGT双标图分析方法将纤维质量监测抽检的52个棉花品种划分为4个特征明显的品种类型,其中, I型品种的纤维综合表现最好;II型品种综合表现较差;III型品种性状协调指数表现最好,其余性状表现差;IV型品种颜色级表现差,其余性状表现较好。本研究在对主产棉区棉花纤维品质指标广泛抽样的基础上采用逐步回归分析的方法构建了纤维综合评价指数,并结合性状协调指数建立了纤维质量指数,同时采用WGT双标图方法实现了可视化分析,可为科学制定中国棉花纤维质量指数提供理论支持,也为其他类似的品种多性状数据分析提供了应用范例。

基于环境型鉴定技术划分生态区综合评价黄淮海青贮玉米品种

气候因子对农作物区域试验丰产性和适应性的影响较大。为准确评价青贮玉米品种在黄淮海夏播区的适应性、丰产性和稳定性,采用2002-2021年20 a的气象数据资料,依据环境型鉴定技术(ET)对2022年青贮玉米区域试验中12个试点进行生态区(ME)划分,依据品种-性状(GT)双标图和品种-产量×性状(GYT)双标图对15个参试品种的生物干重、干物质含量、倒伏率、倒折率、空秆率、小斑病、弯孢叶斑病、南方锈病、茎腐病、瘤黑粉病、生育期、株高和穗位高13个农艺性状以及全株淀粉含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量和粗蛋白质含量4个品质指标进行综合评价。结果表明,加性主效应和积性互作效应(AMMI)方差分析被测的13个农艺性状中基因型效应和环境效应均达到了极显著水平(P<0.01),除穗位高外其余性状基因型与环境互作效应也达到了极显著水平。6个省份的12个试点被划分为4个生态区,不同生态区间气象因子呈较大的变化趋势。生物干重与株高、穗位高呈极显著正相关,而与倒伏率、倒折率呈极显著负相关。GYT双标图与生态区结合,可以鉴别出不同生态区的优势品种。参试品种中渝单805在划定的4个生态区中均表现出丰产性突出、稳定性较好的特征,属于丰产稳产型品种。皖农科青贮8号、成单3601、正大511和衡玉1996等品种在ME2、ME3和ME4中丰产性和稳定性较好。安科青2号和KNX2202等品种在ME1和ME4中丰产性较差,金诚6在ME2和ME3中丰产性和稳定性均较差。基于环境型鉴定技术划分生态区和GYT双标图相结合评价青贮玉米品种的丰产性、稳定性和适应性,可以实现品种推广的精细定位。

基于GYT双标图分析对黄淮海生态区玉米品种综合评价

针对不同环境、多性状条件下优良品种选择效率低下的问题,探讨整合环境型鉴定技术(envirotyping techniques,ET)和多性状选择对黄淮海夏玉米区试参试品种进行综合评价,以期为品种合理布局提供理论依据。本研究以2016—2017年黄淮海夏玉米组区域试验数据为材料,基于当年19个环境协变量信息采用ET将40个试点划分为不同生态区(mega-environments,ME)。采用品种-产量×性状(genotype by yield×trait,GYT)双标图技术对不同生态区(mega-environments,ME)籽粒产量与生育期、株高、穗位高、倒伏率、空秆率、穗长、秃尖、穗行数、穗粒重、百粒重、茎腐病和黑粉病等农艺性状的组合表现进行综合评价,研究GYT双标图技术在玉米区域试验多性状评价中的作用。AMMI方差分析表明,2016年被测农艺性状基因型、环境和互作效应均达到了极显著水平(P<0.01),2017年被测农艺性状除穗位高互作效应不显著外,其余性状基因型、环境和互作效应均达到了极显著水平。根据当年气象因子信息将位于8个省份的40个试点划分为4个ME,降水亏缺(dbp)、饱和水汽压差(vpd)、相对湿度(rh)和最高温度(Tmax)在5个物候期中呈现出较大的变化趋势。GYT双标图与ME结合,可以筛选出不同ME的优势品种。2016年参试品种中,衡玉321和冀丰118在划定的4个ME中均表现出丰产性突出、稳定性较好的特征,属于丰产稳产型品种。而潞玉36和潞研1502则属于参试品种中丰产性、稳定性均较差的品种。2017年参试品种中,DK56在ME2和ME4试点中产量-性状组合表现较为协调,DK205和衡玉6105分别在ME1和ME3生态区中有较好的表现。对照品种郑单958两年区域试验表现出较好的稳定性但丰产性一般。基于环境型鉴定技术划分生态区与GYT双标图相结合对参试品种的丰产性、适应性和稳定性进行评价,实现品种推广的精细定位,为黄淮海夏玉米区品种多性状综合评价提供理论基础。

基于GYT双标图对北部冬麦区国审小麦品种的回溯分析

北部冬麦区是我国重要的小麦主产区之一,对该麦区历年国审小麦品种进行回溯分析有助于小麦品种资源的合理利用。本研究基于产量与熟期、穗数、穗粒数、千粒重、容重、品质指数、抗病指数和抗寒指数等性状的组合,采用品种-产量×性状组合(GYT,genotype by yield×trait)双标图方法对2003-2023年期间北部冬麦区47个国审小麦品种进行了综合分析和分类评价。结果表明,47个国审小麦品种可划分为4个特征显著的品种类型。其中,Ⅰ型品种综合表现优秀,在产量与早熟性、抗病性、抗寒性、千粒重和容重等性状组合上表现突出,在产量与穗数、穗粒数和品质指数组合上表现优良,在生产上推广应用价值最高,主要包括京麦179、京农16和津麦3118等8个品种。Ⅱ型品种综合表现优良,在产量与品质指数、穗数组合上表现突出,在产量与抗病指数、抗寒指数组合上表现稍差,在生产上推广应用价值较高,但应注意生产安全,主要包括京麦202、京农19和轮选158等13个品种。Ⅲ型品种的产量与抗病和抗寒指数组合最好,但在其余性状组合上表现差,综合生产应用价值有限,可作为抗性亲本。Ⅳ型品种综合表现较差,可选择单性状表现优良的品种作为育种亲本应用。根据各品种在GYT双标图ATA轴上的投影位置,筛选出综合表现优良的京麦179、京农16、津麦3118、京麦189、京麦202、京花12号、京农19、轮选158和中麦623等品种。本研究采用GYT双标图分析方法基于“产量-性状”组合水平对北部冬麦区小麦品种进行综合评价和分类研究,为其他作物和地区的类似研究提供了参考。

基于GYT双标图分析对黄淮海夏玉米区域试验品种综合评价

旨在科学准确地对黄淮海夏播玉米区域试验参试品种进行综合评价,为品种合理布局和区域规划提供理论和实践依据。本研究采用GYT双标图技术对2020—2021年黄淮海夏玉米区域试验22个参试品种的籽粒产量与生育期、收获时籽粒含水量、株高、穗位高、倒伏率、穗长、穗粗、秃尖,穗粒重和百粒重等农艺性状的组合水平进行综合评价。方差分析表明,被测农艺性状基因型和环境效应均达到了显著水平(P<0.05),除穗粗、突尖长度和穗粒重等性状基因型与环境互作效应中无显著差异外,其余性状基因型与环境互作效应均达到了显著水平。籽粒产量、生育期、收获时籽粒含水量、穗粗、秃尖和百粒重等性状环境效应平方和占总方差平方和最大,倒伏率的基因型与环境互作效应平方和占总方差平方和最大。农艺性状相关性分析结果表明,籽粒产量与百粒重、株高、穗位高、穗长、穗粗和生育期呈极显著正相关(P<0.001),而与突尖长度呈负相关。根据参试品种的理想指数筛选出衡玉868、邯玉1806和宿单908等为产量-性状组合表现优良的品种,同时也鉴别出陕单685、敦玉291、邯玉17-6601和邯玉573等品种综合表现较差,对照品种郑单958表现一般。衡玉868较其他参试品种在黄淮海夏玉米区更具有广泛的适应性,展现出绝对的区域产量优势,具有广阔的推广前景。与GT双标图相比,GYT双标图显示出前2个主成分解释的变异比例较高、拟合度较好、分析结果可信度较高等优点。本研究运用GYT双标图技术对黄淮海夏玉米参试品种进行品种产量-性状特性分析,为本区玉米品种综合评价提供借鉴,也为其他作物品种多性状研究提供了参考。

基于GYT双标图对西北内陆棉区国审棉花品种的分类评价

西北内陆棉区是我国最重要的主产棉区,对该棉区历年国审棉花品种进行科学分类和综合评价有利于国审品种资源的合理利用和棉花生产效率的提升。本研究采用GYT双标图分析对2003—2019年期间西北内陆棉区37个国审棉花品种的产量与霜前花率、纤维长度、比强度、马克隆值、枯萎病指数和黄萎病指数等性状的组合水平进行了综合分析和品种分类评价。结果表明,西北内陆棉区37个国审棉花品种可划分为3个特征明显的品种类型。其中,I型品种包括新陆早13号、中棉所49、新陆早21号、巴13222、新46、天云0769、Z1112、新石K18、J206-5、新石K21、禾棉A9-9、创棉508、H33-1-4、金科20、新K28、创棉512和J8031等17个品种,是产量与其余性状组合协调最好的品种类型,在生产上推广应用价值最高。II型品种产量和纤维品质表现一般,抗病性差,在当前生产上应用价值有限。III型品种的抗枯萎病性表现最好,但在其余性状上表现略差,综合生产应用价值有限,也许可作为抗病亲本应用。同时,根据各品种的理想指数筛选出创棉512、J8031、新K28、H33-1-4、金科20、新陆早13号和创棉508等综合表现优良的品种,也鉴别出新陆棉1号、新陆早33号、创棉501号和新陆早51号等综合表现相对略差的品种。本研究采用的GYT双标图分析方法是基于“产量-性状”组合水平对品种进行综合评价和分类研究,产量-性状组合之间的相关关系更加简单,多数组合间表现显著正相关,更适用于品种的多性状直观选择和综合评价,通常比先前的GT双标图解释的变异比率高,双标图模型拟合度更好,结果更可靠。本研究采用GYT双标图分析方法对西北内陆棉区国审品种的分类研究揭示了该棉区国审棉花品种的分类特征和应用价值,为本区的国家棉花品种试验审定提供了借鉴,也为其他作物品种的类似研究提供了范例。

Parental Selection in Rice Cultivar Improvement

The evaluation of rice （Oryza safiva L.） cultivars assists breeders in identifying useful trait relationships and in selecting parents as donors of specific traits. This study was conducted to compare long-grain rice cultivars using genotype x trait （GT） biplot analysis and determine potential donors of traits related to grain yield and quality. Seventeen cultivars in the 2005 and 2006 Uniform Regional Rice Nursery in Beaumont, Texas, USA were analyzed for 20 traits using GT biplot analysis. The GT biplots showed the diversity among cultivars with regards to yield-related traits. Cultivars recommended as donor parents were： Trenasse, Spring, Presidio, and Cocodrie for high grain yield and head rice rate Trenasse and Presidio for semi-dwarfness; Banks for tall plant height; Wells for high flag leaf area, panicle weight, and number and mass of filled grains per panicle; Hidalgo for high tiller density; Francis for high number of spikelets per panicle; Spring and Trenasse for short flowering duration; Cheniere for more days to heading and maturity and Spring for less days; and Spring and Hidalgo for high grain weiqht. Breeders can use these cultivars with specific traits to increase qrain yield and quality.

基于GGE双标图分析新麦草种质部分性状的基因型-环境互作

评价新麦草(Psathyrostachys juncea(Fisch.)Nevski)种质资源在不同地区生长特性的差异,可为不同环境新麦草种质材料的选育提供参考依据。本研究以21份新麦草种质为材料,利用方差分析、GGE双标图模型等方法对6个性状在2个地点3年间的数据进行分析。结果表明:21份种质材料在不同环境下性状存在显著差异,变异性最大的性状为分蘖数,变异性最小的是叶长;方差分析表明基因型与年份效应对新麦草的表型影响更大;GGE双标图模型分析结果显示,叶层高最高且稳定的材料是598614,株高较高且相对稳定的材料是619565,基丛径最大的材料是502573,但基丛径稳定性最好的是502572,冠幅最大且稳定的材料是502572,分蘖数最多且稳定的材料是619565,叶长最长且稳定的材料是598610;综合区分力和适应性,较为理想的试点是包头。研究初步确定了不同种植环境下适宜的种质材料,将为新麦草种质资源利用提供参考。