基于BLUP与GGE双标图的籼稻品种适应性及稻瘟病抗性综合评价研究

《Journal of Agriculture and Food Research》：Comprehensive Evaluation of Adaptability and Bacterial leaf blight Resistance of Intermediate Indica Rice Varieties in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River Based on BLUP and GGE Biplot

本研究针对长江中下游籼稻品种区域试验中基因型-环境互作（G×E）效应复杂、传统分析方法存在局限的问题，采用最佳线性无偏预测（BLUP）模型与GGE双标图相结合的方法，综合评价了24个籼稻品种的产量稳定性、适应性及稻瘟病抗性。研究筛选出隆两优148和双两优悦禾丝苗等综合性状优良的品种，并确定了安徽休宁、安徽芜湖、江西高安、江苏南京及浙江温州等代表性强的试验点。该方法有效克服了数据不平衡、环境误差异质性等传统分析难点，为品种精准推广和试验点优化提供了新思路，对水稻育种及区域试验评价具有重要理论与实践意义。

　　

水稻作为中国最重要的粮食作物，其种植面积约占全国农作物总面积的30%，年产量近2亿吨。长江中下游地区是中国最大的水稻产区，占全国水稻种植面积和总产量的50%以上。然而，水稻品种在不同生态区的表现存在显著差异，受基因型（G）、环境（E）及基因型-环境互作（G×E）效应的共同影响。这种互作效应往往导致品种稳定性评估困难，传统分析方法如方差分析、主成分分析等存在对G×E效应解释不直观、无法同时评估品种高产性和稳定性等局限。因此，如何科学评价品种的适应性、稳定性及抗逆性，并筛选代表性试验点，成为水稻区域试验中的关键问题。

为突破传统方法的瓶颈，本研究创新性地将最佳线性无偏预测（BLUP）模型与GGE双标图分析相结合，对长江中下游籼稻区域试验数据进行了系统分析。研究团队选取2021年长江中下游晚籼稻区域试验的24个品种（包括对照品种丰两优4号），在14个试验点（涵盖湖南、湖北、江西等8省份）开展多环境试验，并同步在6个省份进行稻瘟病抗性鉴定。试验采用完全随机区组设计，按《农作物品种区域试验技术规范水稻》（NY/T1300-2007）和《水稻品种试验抗稻瘟病鉴定与评价技术规程》（NY/T2646-2014）标准执行。关键技术方法包括：利用BLUP模型校正环境误差和缺失数据，通过ASReml-R软件分析G、E及G×E效应的方差显著性；基于BLUP预测值进行GGE双标图分析，采用R语言“GGEBiplots”包绘制功能图谱，参数设置为“Tester-centered G+GE”中心化和“No scaling”缩放，通过主成分（PC₁和PC₂）可视化品种稳定性、适应性及试验点区分力。

3.1 产量与稻瘟病抗性影响效应

方差分析表明，环境（E）、基因型（G）及基因型-环境互作（G×E）效应对水稻产量和稻瘟病抗性均具有显著影响（P<0.01），其中环境效应方差占比最高（产量21.38，稻瘟病抗性2.006），证实多环境试验中非遗传因素与遗传互作对性状评价的关键作用。

3.2 品种高产稳产性

通过GGE双标图“平均环境轴”分析发现，隆两优148（品种9）、两优28117（品种4）、双两优悦禾丝苗（品种6）等品种位于高产区间且垂直轴投影短，表明兼具高产与稳定性；而金两优1204（品种24）等品种产量低于对照且稳定性差。综合评估显示，品种9、4、6、1（春9两优70）为理想高产稳产品种。

3.3 品种生态适应性

基于多边形分区法，14个试验点被划分为5个生态区。两优28117（品种4）在江西高安、安徽休宁等7个点表现优异，双两优悦禾丝苗（品种6）在安徽芜湖、福建建阳适应性突出。而川康优533（品种16）等品种在现有试验点均未展现产量优势，提示需针对性优化试验布局。

3.4 试验点区分力与代表性

安徽休宁、安徽芜湖、江西高安、江苏南京和浙江温州5个试验点环境向量长且与平均环境轴夹角小（<90°），兼具强区分力与高代表性；而江西瑞昌、湖南岳阳等点因区分力弱或代表性不足，不宜作为本生态区优选试验点。稻瘟病抗性鉴定点中，湖北、福建、浙江三省综合表现最佳。

3.5 稻瘟病抗性评价

隆两优148（品种9）抗性综合指数最低且稳定性最佳，双两优悦禾丝苗（品种6）等次之。GGE双标图显示品种9与品种6最接近“理想抗病品种”靶心，与实际品种审定结果一致。

3.6 品种综合性能

以理想品种为圆心进行半径比较，隆两优148（品种9）和双两优悦禾丝苗（品种6）在产量与抗病性方面均最接近圆心，成为本次区域试验中综合性状最优的推广潜力品种。

本研究通过BLUP-GGE联合模型，突破了传统GGE双标图对数据平衡性和误差同质性的依赖，实现了对基因型效应与环境互作的可视化精准解析。该方法不仅筛选出隆两优148和双两优悦禾丝苗等优良品种，还明确了长江中下游稻区的高效试验点布局，为品种审定和推广提供了理论依据。研究结果验证了BLUP-GGE双标图在多环境试验数据分析中的优越性，尤其适用于存在缺失数据或误差异质性的复杂区域试验。未来可进一步结合多年度数据与多性状整合分析，深化品种稳定性评估及生态区划研究，推动水稻育种与推广的精准化和标准化。