肯尼亚大豆多性状基因型-环境互作模型优化与高产稳产品种选育研究

本研究针对肯尼亚大豆种植面临的基因型-环境互作(G×E)复杂性和多性状协同改良难题，通过19个环境点5年田间试验，采用加权绝对得分均值(WAASB)和期望增益指数(DGI)模型，从65个基因型中筛选出12个兼具高产(遗传增益15.6%)、早熟(1.3%)和理想株型(6.5%)的优良品种，为非洲新兴大豆产区提供了精准育种策略。

　　

全球大豆蛋白需求激增正推动种植向非洲等新农业边疆扩张，但热带地区的生态适应性成为关键瓶颈。肯尼亚作为东非农业大国，其复杂多变的海拔梯度（1010-2162米）和土壤异质性导致大豆品种表现波动剧烈，传统单性状选择方法难以兼顾产量与稳定性。这一背景下，圣保罗大学遗传多样性育种实验室联合国际热带农业研究所等机构，通过跨年度多地点试验揭示了基因型-环境互作规律，为热带大豆育种提供了新范式。

研究团队采用混合线性模型(MLM)和最佳线性无偏预测(BLUP)分析65个基因型在19个环境中的表现，结合WAASB指数评估稳定性，并创新性应用DGI指数实现多性状协同选择。试验网络覆盖肯尼亚6大生态区，包括西部湿润森林（Busia）、中部稀树草原（Nakuru）和东南过渡带（Kibwezi），通过随机区组设计收集株高(PH)、成熟天数(NDM)和产量(GY)数据。

基因型与环境互作效应
似然比检验(LRT)显示基因型、环境及其互作对所有性状均有极显著影响(p<0.001)。G×E互作方差占比最高达48.6%（GY），表明存在强烈交叉互作。海拔梯度（Δ1150米）是主要变异源，如Njoro（2162米）试点品种株高(107cm)显著高于低海拔区。

多性状遗传关联
遗传相关分析揭示关键权衡：GY与NDM呈强负相关(r=-0.71)，与PH呈中度负相关(r=-0.42)。这种"高产-早熟-矮秆"关联模式为选择指标设计提供了依据。

稳定性与性能平衡
WAASBY双标图将基因型分为四类象限，G42等12个品种在第四象限兼具高产(GY>2954kg/ha)和低WAASB值（稳定性参数）。DGI指数选择使GY遗传增益达15.6%，显著高于单性状选择效率。

环境鉴别力解析
Murang'a（E17）虽平均产量最高(2954kg/ha)，但鉴别力低；而Bungoma（E12）虽产量最低(676kg/ha)，却表现出最强基因型鉴别能力，被推荐为核心测试点。

该研究首次系统量化了东非大豆G×E互作强度，建立的"稳定性-性能"双维选择模型突破了热带大豆育种瓶颈。G42等品种的推广预计可使肯尼亚大豆单产提升15%以上，为保障非洲粮食安全提供种源支撑。方法论上，WAASB与DGI的整合为复杂生态区作物育种提供了可复制框架，相关模型已应用于Pan-African大豆试验网络的其他成员国。《Scientific Reports》评审专家认为，该研究"通过创新统计模型将传统育种经验转化为可量化的决策参数，对发展中国家作物改良具有示范意义"。