利用AMMI和GGE双变量图模型研究菜豆（Lens culinaris L.）中铁和锌含量的空间适应性

《BMC Plant Biology》：Investigating the spatial adaptation for iron and zinc content using AMMI and GGE biplot model in lentil (Lens culinaris L.)

　　

摘要

背景

小扁豆是一种全球重要的豆类作物，是铁（Fe）和锌（Zn）的主要膳食来源。然而，基因型与环境之间的相互作用（G×E）常常导致不同环境下的微量营养素表达不一致，从而限制了遗传改良的进展以及稳定、高营养价值品种的开发。

方法

使用随机区组设计（包含三次重复）对25个小扁豆基因型（包括3个对照品种）在7个不同环境中进行了评估。通过ICP–MS方法测定了籽粒中的铁和锌含量。采用方差分析、AMMI分析、GGE双标图和ASV（AMMI稳定性值）分析来评估基因型与环境之间的相互作用、基因型稳定性以及适应性。

结果

AMMI模型显示，IPCA1和IPCA2的效应非常显著（P<0.001），共同解释了铁含量变异的85.7%和锌含量变异的88.2%。AMMI模型表明G7和G13是铁含量稳定的基因型，而G23在锌含量方面表现出一定的稳定性。根据ASV结果，G8、G13和G12在铁含量方面最为稳定；G23、G13和G1在锌含量方面也最为稳定。GGE双标图分析显示，PC1和PC2解释了铁含量总变异的84.41%和锌含量总变异的82.54%。根据GGE双标图的结果，G13和G3在铁含量方面表现优异，而G7、G24和G21在锌含量方面表现良好。研究识别出3个具有不同优势基因型的主要环境区域，这些区域在铁和锌的含量上分别存在差异。

结论

基因型与环境之间的显著相互作用影响了小扁豆中铁和锌的积累。识别出稳定且富含微量营养素的基因型以及不同的优势环境区域，突显了多环境测试的重要性。AMMI和GGE双标图分析在解析基因型与环境之间的相互作用以及指导选择营养价值高且稳定的小扁豆基因型方面发挥了重要作用。