在埃塞俄比亚蒂格雷地区，水分胁迫条件下蚕豆基因型的表现、稳定性以及基因型与环境之间的相互作用

《Ecological Genetics and Genomics》：Performance, Stability, and Genotype-Environment Interaction of Faba Bean Genotypes under Moisture-Stressed Conditions in Tigray, Ethiopia

　　格里贝塞拉斯·里亚德（Gebreselassie Reade）|阿特斯巴·格里贝塞拉斯（Atsbha Gebreslasie）|泽雷·西尤姆·格里贝塞拉斯（Zeray Siyoum Gebreslasie）|哈达斯·贝耶内（Hadas Beyene）
提格雷农业研究所（Tigray Agricultural Research Institute），邮政信箱492，梅克勒（Mekelle），提格雷（Tigray），埃塞俄比亚

**摘要**
蚕豆（Vicia faba L.）是埃塞俄比亚最重要的豆类作物之一，因其高蛋白质含量和固氮能力而备受重视。本研究评估了提格雷地区在水分胁迫条件下蚕豆基因型的表现，重点关注产量、农艺性状、基因型与环境（G×E）的交互作用以及抗病性。试验在两年内于三个地点进行，每个季节-地点组合代表一种不同的环境。采用随机完全区组设计，包含六个基因型和两个对照品种，通过ANOVA和AMMI模型分析了物候性状、产量组成及病害严重程度的数据。结果显示基因型间存在显著差异：在第4和第18号品系在有利条件下产量较高，而第13号品系在不同环境中的表现最为稳定。AMMI分析表明环境因素占产量变异的81.67%，凸显了基因型与环境之间的强烈交互作用。第13号品系被确定为最稳定且高产的基因型，而本地对照品种在特定环境中也表现良好。病害严重程度在基因型间变化较小，说明环境因素影响病害发展。本研究强调了遗传多样性在蚕豆育种中的重要性，并指出需要针对不同地区制定相应的种植建议。这些发现突显了产量潜力与稳定性之间的平衡，为培育能够适应环境变化的蚕豆品种提供了基础，从而支持埃塞俄比亚的粮食安全。

**引言**
蚕豆（Vicia faba L.）是最重要的豆类作物之一，仅次于干豆、干豌豆、鹰嘴豆和扁豆（Adak, Ulukan, 和 Güler 1999）。在埃塞俄比亚，蚕豆长期以来由小农在高海拔和中海拔地区种植。该国境内蚕豆的种植海拔范围为1800至3000米（Gebru和Mesganaw 2021）。全球范围内，埃塞俄比亚是仅次于中国的第二大蚕豆生产国（Afeta, Tesso, 和 Lule 2019）。蚕豆占该国豆类总产量的近三分之一。从营养角度来看，蚕豆富含蛋白质且含有所有必需氨基酸，可替代高蛋白的动物肉类产品（Abdalla等人2015；Gasim等人2015；Martineau-C?té等人2022；Mesfin Tadele 2019）。蚕豆通过改善土壤微生物多样性、土壤结构以及在轮作中减少水分使用来提高高地土壤肥力（Jensen, Peoples, 和 Hauggaard-Nielsen 2010）。

在全国范围内，蚕豆种植面积约为499,271公顷，年产量为1,041,9535公担；而在提格雷地区，种植面积为11,868.22公顷，产量为197,089.71公担（Central Statistical Agency, CSA 2020）。据中央统计局数据，埃塞俄比亚和提格雷地区的平均蚕豆产量分别为21.22公担/公顷和16.6公担/公顷。实际田间产量远低于研究结果（通常在30至39公担/公顷之间，Afeta 2020；Deresé 2022）。尽管蚕豆非常重要，但由于生物和非生物因素的限制，其生产和产量正在下降（Keneni, Jarso, 和 Wolabu 2007）。蚕豆的产量和质量受基因型、环境和管理措施的共同影响。Sellami等人（2021）指出，环境（年份×地点）和管理（播种日期）分别解释了34.01%和42.95%的产量变异。Ehab（El-Harty 2016）指出，终期干旱是导致产量大幅下降的主要环境因素，限制了蚕豆的生长发育、开花和结荚。蚕豆对水分缺乏尤为敏感（Müller等人1986；Ricciardi, Polignano, 和 De Giovanni 2001），比其他温带季节性豆类更易受干旱影响（Khan等人2010；Khan等人2007）。研究发现，在不同环境下，蚕豆种子产量可减少53.5%至74.4%（El-Harty 2016）。

**方法**
本研究从国际（ICARDA）和国内蚕豆研究项目（表1）获得了六个蚕豆基因型，包括一个当地品种和一个改良品种作为标准参照。这些基因型于2024年和/或2025年的主要种植季节（6月至11月）在提格雷三个主要蚕豆生产区进行种植（图1）。实验在Seharti、D/Temben和G/Afeshum三个地区连续两年进行。

**结果**
评估结果显示，蚕豆基因型在物候性状、产量及相关特征方面存在显著差异，表明具有可利用的遗传多样性。达到50%开花期的天数（DTF）在49.0至51.8天之间，其中第15号品系最早达到开花期（49.0天），而本地对照品系最晚（51.8天）。P值（0.034）表明这种差异具有统计学意义。

**讨论**
研究结果为蚕豆的农艺表现、抗病性、基因型与环境交互作用及产量稳定性提供了宝贵见解。遗传多样性有助于提高蚕豆在不同环境下的产量和适应性。基因型在开花期、成熟期等性状上的差异表明，通过选择育种可以提升产量和抗逆性。

**结论与建议**
研究揭示了蚕豆的农艺表现、抗病性及基因型与环境交互作用的重要信息。基因型间的遗传多样性为通过选择育种提高产量和适应性强提供了可能。在不同环境下选择品种时，基因型与环境之间的交互作用带来挑战，尤其是当涉及基因型排名变化时。理解这种交互作用的程度对于品种开发和推荐至关重要。然而，关于水分胁迫区域（特别是提格雷干旱易发区）的基因型与环境交互作用的研究仍有限。因此，本研究旨在：
1. 评估选定的蚕豆基因型在提格雷不同水分胁迫环境下的表现和适应性（包括产量和农艺性状）；
2. 确定提格雷干旱条件下基因型与环境交互作用的幅度、性质和模式；
3. 识别稳定、高产且适应性强的蚕豆基因型，为干旱地区的小农提供推荐品种；
4. 评估所评估蚕豆基因型对巧克力斑病的抗性。

**致谢**
作者感谢以下机构和个人的支持和协助：国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）、CGIAR气候变化、农业和粮食安全研究项目（CCAFS）、谷物豆类和旱地谷物项目（GLDC）及其资助者（http://www.cgiar.org/about-us/our-funders/）。

**作者贡献**
- 阿特斯巴·格里贝塞拉斯（Atsbha Gebreslasie）：撰写、审稿与编辑、软件使用、项目管理、数据分析、数据管理
- 泽雷·西尤姆·格里贝塞拉斯（Zeray Siyoum Gebreslasie）：监督、项目管理、方法设计、资金获取、数据管理、概念化
- 格里贝塞拉斯·里亚德（Gebreselassie Reade）：撰写、可视化、验证、资源协调、项目管理、方法设计、数据管理

**参考文献**
- CSA, 2016; Abebe等人, 2014

**利益冲突声明**
作者声明无利益冲突。所有共同作者均审查并批准了手稿内容，无需要披露的财务利益关系。本论文为原创作品，未在其他地方提交发表。