雄性不育辣椒杂交种在喜马拉雅西北部生态多样区的稳定性模型与广适性调控研究

为解决辣椒基因型与环境互作(GEI)对杂交种稳定性的影响问题，研究人员通过联合回归(E-R)、AMMI和GGE双标图模型，在7个不同环境中评估16个雄性不育辣椒杂交种。结果表明DPCHYB 10和DPCHYB 5兼具高产(627.68 g/plant)与稳定性，GGE双标图鉴定E5(Berthin)为最具判别力环境。该研究为生态多样区辣椒杂交种选育提供了关键模型选择依据。

　　

辣椒（Capsicum annuum L. var. annuum）作为全球重要的香料作物，以其独特辛辣风味和丰富营养价值著称，富含维生素C、类胡萝卜素、辣椒素（capsaicinoids）等活性成分，在食品、医药和化妆品行业具有广泛应用。印度作为全球最大的辣椒出口国，其产量却常受环境波动影响，尤其在喜马拉雅西北部地区，多样的 agroclimatic conditions（ agroclimatic conditions ）导致基因型与环境互作（Genotype × Environment Interaction, GEI）显著，成为杂交种稳定推广的核心挑战。传统育种中，雄性不育（Male sterility）技术已广泛应用于辣椒杂交种制种，但如何精准鉴定兼具高产与广适性的杂交种仍需系统研究。

为此，研究人员在《Scientific Reports》发表了最新研究，通过多环境试验（Multi-Environment Trials, MET），结合三种稳定性统计模型——Eberhart-Russell（E-R）联合回归、AMMI（Additive Main Effects and Multiplicative Interaction）和GGE（Genotype + Genotype × Environment）双标图分析，全面评估了16个辣椒杂交种（包括12个新杂交种和4个对照种）在7个不同环境中的表现。这些环境涵盖5个田间地点（Palampur、Bajaura、Berthin、Mandi、Dhaulakuan）和2种聚氨酯栽培模式（常规与自然农法），海拔跨度468-1290米，土壤类型从黏土到砂质黏壤土，气候条件包括湿润温带到亚热带，构成了典型的生态多样性区域。

研究采用的关键技术方法包括：① 多环境试验设计（7个地点/栽培模式），② 联合回归模型（Eberhart-Russell）计算回归系数（b_i）和回归偏差（S2_di），③ AMMI模型分解基因型主效和环境互作效应，④ GGE双标图分析基因型与环境互作模式，⑤ 使用R软件和SAS v.9.1进行统计计算。所有杂交种采用随机完全区组设计（Randomized Complete Block Design, RCBD），每重复16株，记录开花期、果数、单果重等9个性状。

结果分析

基因型表现与环境互作

方差分析表明，基因型和环境效应对所有性状均达显著水平（p<0.05），GEI互作尤其显著（Supplementary Table S1）。杂交种DPCHYB 10以平均单株产量627.68克位居首位，较最佳对照种Him Palam Mirch 2（377.86克）增产66.11%，且在除E1（Palampur）外的所有环境中表现稳定。DPCHYB 5在E1环境中产量最高（583.50克），两者均通过E-R模型验证为高产稳定型杂交种。

联合回归模型（E-R）稳定性鉴定

E-R模型显示（Table 5-7），DPCHYB 10和DPCHYB 5对单株果数和产量均具有单位回归系数（b_i=1）且偏离回归偏差不显著（S2_di=0），表明其对环境变化响应稳定。DPCHYB 2在开花期、果数和产量上也显示类似稳定性。而DPCHYB 6和DPCHYB 12在有利环境中表现更佳（b_i>1），适合高投入条件种植。

AMMI模型解析互作模式

AMMI分析中（Table 8），环境主效贡献率高于基因型，尤其影响开花期、果数和产量。前两个主成分（PC1和PC2）解释了GEI变异的70%以上。AMMI1双标图（Fig. 2A-B）显示DPCHYB 2在果数和产量上最接近原点，表明其广适性；而DPCHYB 10和DPCHYB 12虽高产但稳定性较低。AMMI2双标图（Fig. 2C-D）进一步将环境分为两组：E1、E5、E3为一组，E4、E6、E7、E2为另一组，其中DPCHYB 3和DPCHYB 10在E4和E2中表现优异，适合特定环境推广。

GGE双标图揭示“胜出环境”

GGE双标图（Fig. 3-4）的“Which won where”模式（Fig. 4D）明确显示：DPCHYB 10在除E1外所有环境中产量领先，而DPCHYB 5为E1的胜出基因型。环境向量分析（Fig. 4A）表明E5（Berthin）最具判别力和代表性，其与平均环境坐标（AEC）夹角最小，适合作为核心测试环境。均值-稳定性双标图（Fig. 4C）再次验证DPCHYB 2和DPCHYB 5在多个性状上兼具高产和稳定性。

结论与意义

本研究通过整合E-R、AMMI和GGE三种模型，首次系统评估了雄性不育辣椒杂交种在喜马拉雅西北部生态多样区的适应性。DPCHYB 10和DPCHYB 5被鉴定为高产且稳定的杂交种，其单位回归响应（b_i=1）和低偏差特性（S2_di=0）使其具备广泛推广潜力。GGE双标图进一步明确E5（Berthin）作为理想测试环境，可高效筛选适应性基因型。

该研究为解决GEI导致的品种推荐难题提供了实证方案，三种模型的互补使用避免了单一方法的局限性——E-R模型侧重线性响应预测，AMMI解析互作结构，GGE则直观展示基因型-环境匹配模式。成果对应对气候变化、资源衰退及生物胁迫挑战具有重要意义，可为印度及类似生态区辣椒杂交种选育提供决策依据，助力可持续农业发展。