分析基因型-环境相互作用，并利用不同的稳定性模型鉴定出稳定且高产的高粱（Sorghum bicolor [L.] Moench）基因型

《BMC Plant Biology》：Analyzing genotype-environment interactions and identifying stable and high-yielding sorghum (Sorghum bicolor [L.] Moench) genotypes using different stability models

本研究通过综合评价基因型-环境互作（GEI），在三个地点三年试验中筛选出高产量稳定型苏丹草基因型。环境因素显著影响产量及相关性状，GEI对开花期天数影响最大，揭示存在三个超环境。ETSC 300,552（G1）以最高产量和最佳稳定性通过多环境试验验证及农民评价，获埃塞俄比亚品种委员会国家级发布批准。

　　

摘要

本研究旨在通过全面评估基因型与环境互作（Genotype Environment Interaction, GEI）来培育高产且稳定的高粱基因型。在三年时间里，采用随机完全区组设计（randomized complete block design）并在三个地点对15个高粱基因型进行了评估，每个地点重复三次实验。所有评估性状在基因型间均表现出显著的遗传变异，表明具有较大的遗传改良潜力。环境因素对基因型表现产生了深远影响，而基因型与环境互作（GEI）显著影响了关键性状，如抽穗期、成熟期和千粒重，尤其是抽穗期，这表明存在不同的环境条件。所有地点的平均粒产量为4.14吨/公顷。ETSC 300,552（G1）的产量最高。在不同环境条件下观察到的显著产量差异以及强烈的基因型与环境互作（GEI）证实了在品种开发中进行多环境测试的必要性。AMMI分析显示，基因型、环境及其互作对高粱粒产量具有高度显著的主效应，凸显了遗传差异以及环境间表现的不同。前两个交互作用主成分轴解释了总基因型与环境互作变异的49.6%。环境因素对总平方和的贡献占比高达27%，而基因型仅贡献了10%，这突显了环境因素对高粱粒产量的影响。GGE双坐标图（GGE biplot）中的“哪些基因型在哪些环境中表现最好”多边形视图有效地阐明了基因型与环境之间的关系，解释了总变异的59.39%，并识别出三个不同的环境条件。在第一个大环境（E3、E8、E7）中，G1、G5、G7和G14的表现最佳，其中G1被确定为最优基因型。通过对粒产量和16个稳定性参数的分析，G1和G7被认定为最稳定的基因型。具体而言，G1不仅具有高产量，还具有优异的稳定性（低方差和偏差），而\(\:{{\uptheta\:}}_{\left(\text{i}\right)}\)参数是衡量表现和一致性的优秀指标。最终，基于其一贯的优秀表现、高稳定性和农民的积极评价，G1获得了埃塞俄比亚品种发布委员会的正式批准，将在全国范围内推广。