埃塞俄比亚优质蛋白玉米杂交种的产量稳定性及基因型与环境互作

《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Grain yield stability and genotype by environment interaction of quality protein maize hybrids in Ethiopia

玉米（Zea mays L.）在埃塞俄比亚不同农业生态区的生产涉及 humid highland、humid midland 等多个环境。通过评估48个优质蛋白玉米（QPM）实验杂交种和2个商用对照种，分析表明环境（78.59%）、基因-环境互作（GEI，16.84%）和基因（4.57%）共同影响产量。G5、G13、G14等杂交种在多环境试验（METs）中表现稳定高产，Holeta环境最具区分能力。GGE双图模型最有效，揭示G13、G14、G25为最优组合，Holeta环境代表性强。研究为埃塞俄比亚及东非QPM品种选育提供依据。

　　在非洲地区，尤其是埃塞俄比亚，玉米（Zea mays L.）是重要的粮食作物之一，广泛用于人类和动物的营养需求，同时也为农业生产和经济发展提供重要支持。然而，当前埃塞俄比亚的玉米产量远低于全球平均水平，这主要归因于多种限制因素，包括干旱、土壤贫瘠、病虫害、农业投入品的获取困难以及农民对改良品种的接受度较低。因此，研究如何在不同生态环境中选择高产且稳定的玉米品种具有重要的现实意义。

本研究旨在通过多环境试验（METs）评估50个玉米品种（包括48个优质蛋白玉米（QPM）实验杂交种和两个商业对照品种）的平均产量、产量稳定性以及基因型与环境互作（GEI）效应，从而为埃塞俄比亚的玉米生产提供科学依据。研究覆盖了六个主要生态环境，这些环境涵盖了从高海拔湿润地区到低海拔干旱地区的广泛区域，以确保结果的代表性与适用性。通过分析这些数据，研究者希望找到适合特定生产环境的高产且稳定的QPM杂交种，从而提高粮食安全和农民收入。

研究发现，基因型、环境和基因型与环境互作三者对产量变异的贡献分别为4.57%、78.59%和16.84%。这一结果表明，环境因素对玉米产量的影响最大，其次是基因型与环境互作，而基因型本身对产量的贡献相对较小。因此，在选择优良品种时，需要充分考虑不同生态环境的特点，以确保品种在多种条件下都能表现出良好的适应性和稳定性。

在稳定性分析中，研究采用了多种方法，包括AMMI稳定性值（ASV）、产量稳定性指数（YSI）和GGE双图分析。其中，AMMI分析揭示了基因型与环境互作对产量的影响，并通过交互主成分轴（IPCA）进一步细分了互作效应。研究发现，G5、G19、G22和G42在不同环境中表现出较高的稳定性和产量，而G5在所有稳定性分析中被认定为最稳定的基因型。GGE双图分析则通过主成分分析（PCA）识别出G13、G14和G25为最理想的杂交种。这些结果表明，GGE双图分析在识别高产且稳定的杂交种方面具有更高的准确性和效率。

在测试环境中，Holeta因其较高的区分能力和代表性被认定为最理想的测试环境。该环境能够有效区分不同基因型的产量表现，并且能够代表多种生态环境的特征。因此，Holeta被推荐作为进一步评估和推广优良杂交种的重要平台。

此外，研究还分析了不同测试环境之间的关联性，发现某些环境之间存在较强的正相关，而另一些环境则表现出负相关。例如，Holeta、Ambo和Adet之间的正相关表明，这些环境的玉米产量表现较为一致，而Haramaya和Kulumsa之间的负相关则表明，它们的玉米产量表现存在较大的差异。这种环境间的关联性分析有助于优化测试设计，减少不必要的测试环境，提高研究效率。

研究还发现，某些基因型在特定环境中表现优异，但在其他环境中则表现不佳。这表明，基因型的适应性和稳定性是多方面的，需要综合考虑不同环境的影响。通过AMMI和GGE双图分析，研究者能够更准确地识别出在多种环境中都能表现出良好适应性的基因型，从而为品种改良和推广提供科学依据。

综上所述，本研究通过多环境试验和多种统计方法，揭示了埃塞俄比亚不同生态环境中QPM杂交种的产量表现和稳定性特征。研究结果不仅为选择高产且稳定的玉米品种提供了重要参考，也为优化测试设计和提高研究效率提供了科学支持。未来，这些优良杂交种有望在埃塞俄比亚及东非地区的玉米生产中发挥重要作用，为提高粮食安全和改善农民生活条件做出贡献。