基于基因型 × 产量 × 性状（GYT）的甜菜品种在不同环境下的综合评价

《Scientific Reports》：Comprehensive evaluation of sugar beet varieties based on genotype?×?yield?×?trait (GYT) in different environments

研究人员运用 AMMI 模型、GGE 和 GYT 双标图，评估甜菜农艺性状及 GYT 互作，KWS7748 综合表现最佳。

　　在农业领域，甜菜作为一种重要的糖料作物，在全球农业经济中占据着不可忽视的地位。它主要种植于干旱和半干旱地区，我国的北方和东北地区是其重要产区。然而，甜菜的产量和品质受到多种因素的制约，这使得甜菜的种植面临诸多挑战。

一方面，甜菜对土壤条件极为敏感，不同的土壤环境会极大地影响其生长发育。例如，土壤的肥力、酸碱度以及微生物群落等因素，都可能导致甜菜在生长过程中出现各种问题，进而影响产量和品质。另一方面，基因型（G）、环境（E）以及基因型与环境的互作（GEI）等因素也在甜菜的产量和品质形成中起着关键作用。其中，GEI 效应较高时，意味着品种对环境条件更为敏感，稳定性也相对较差。这就导致在不同的种植环境下，同一品种的甜菜可能表现出截然不同的产量和品质。

在这样的背景下，为了推动甜菜产业的发展，提高甜菜的产量和品质，黑龙江大学现代农业与生态环境学院以及国家糖料改良中心的研究人员开展了一项重要研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为甜菜种植提供了极具价值的参考。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展这项研究。首先是田间试验，他们选取了 16 个新引进的甜菜品种，在我国北方和东北地区的 7 个试点进行种植。每个试点设置了不同的环境条件，以模拟实际生产中的多样化环境。其次，运用了统计分析方法，利用 AMMI 模型、GGE 双标图、GT 双标图和 GYT 双标图对试验数据进行深入分析。

研究结果主要分为以下几个方面：

1. AMMI 模型分析：研究发现，除了株高、叶长和 SPAD 值外，环境对其他农艺性状的影响均达到显著水平（p<0.05）。其中，环境对糖分含量、根腐病、叶宽和叶柄厚度的影响尤为显著（p<0.01）。这表明环境因素在甜菜的生长过程中起着至关重要的作用，是影响甜菜农艺性状的关键因素之一。
2. GGE 双标图分析：通过 GGE 双标图对基因型和 GEI 变异进行主成分分析（PCA），PC1 和 PC2 分别占总变异的 71.31% 和 18.96%，二者共同解释了基因型和 GEI 影响的 90.27%。研究还发现，不同品种在不同地区表现出不同的适应性。例如，KWS4606（G13）和 KWS7748（G1）在部分地区表现出色，而 KWS8036（G6）和 KWS1130（G3）在其他地区表现优异。这说明不同品种对特定环境具有独特的适应性，为甜菜品种的区域化种植提供了重要依据。
3. GYT 双标图分析：GT 双标图前两个主成分捕获了 16 个测试品种互作效应变异来源的 53.04%，而 GYT 双标图前两个主成分则涵盖了 93.04% 的变异来源。这表明 GYT 双标图在解释品种与性状互作关系方面具有更强的能力。在 GYT 双标图分析中，KWS4606（G13）在 GY-RR（GY×RR (-1)）组合中表现优异，KWS7748（G1）在 GY-BS、GY-SC、GY-SP 和 GY-SPAD 组合中表现突出，KWS4310（G11）在 GY-LW 和 GY-TP 组合中表现良好。这进一步说明了不同品种在不同产量 - 性状组合方面具有各自的优势。
4. 综合评价：通过对测试品种的综合评价，研究人员发现 KWS7748（G1）与叶宽、产量、SPAD 值等性状呈强正相关，是最适宜的品种之一。KWS4606（G13）对根腐病和褐斑病的抗性最强，是抗病性最好的品种。从产量和稳定性来看，KWS4606（G13）和 KWS7748（G1）产量较高，但 KWS7748（G1）的稳定性更优。这为甜菜品种的选择提供了明确的参考，种植者可以根据实际需求选择合适的品种。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，GYT 双标图作为一种新颖的统计方法，在综合评价甜菜品种方面具有显著优势。它能够同步选择和评估产量及关键性状，强调了产量在品种选择中的重要性。同时，研究还发现环境因素对甜菜的多个农艺性状影响显著，在制定提高甜菜产量的策略时，必须充分考虑基因型 - 环境互作。此外，虽然部分品种在某些地区表现突出，但综合理想指数和在不同环境下的表现，KWS7748（G1）在产量、稳定性和适应性方面表现最为均衡，为北方和东北地区甜菜品种的选择和推广提供了重要的科学依据。

这项研究为甜菜种植者提供了科学的品种选择依据，有助于提高甜菜的产量和品质，推动甜菜产业的可持续发展。同时，研究中运用的方法和思路也为其他作物品种的评价和选择提供了有益的借鉴，具有重要的理论和实践意义。