巴西亚隆多尼亚州农林业系统中可可产量的选择、遗传参数及多年稳定性研究

《Scientific Reports》：Selection, genetic parameters, and multi-year stability of cacao yield under agroforestry in Rond?nia, Brazil

　　

摘要

可可是一种具有全球重要性的商品，深受消费者欢迎。可可树主要在发展中国家种植，其中超过60%的产量集中在科特迪瓦和加纳，但这两个国家的产量正在下降。这一情况为世界第七大可可生产国巴西带来了新的机遇。作为巴西第四大可可生产州，朗多尼亚州拥有诸多竞争优势，例如靠近亚洲市场、以众多小型农户为主以及有能力供应优质可可。然而，仍需推荐具有高产和稳定性的本地可可品种。为此，我们利用混合模型估算了遗传参数和基因型值，并通过构建基因型与年份的交互作用模型来研究其时间稳定性（包括协方差结构）。本研究选取了30个可可品种，在随机区组设计中进行三次重复试验，每个区组包含9株植株。可可产量从第三年开始连续七年进行评估。实验结果显示，不同品种之间存在显著差异，平均干豆产量（476公斤/公顷）的波动幅度较大（接近七倍）。实验精度较高（变异系数\(CV = 37.5\%\)），遗传变异系数（\(CV_{g} = 60.7\%\)）和遗传力（\(H_{g}^{2} = 0.932\)）也表明该地区适合进行品种选育。在评估的十个用于描述基因型与年份交互作用（G × A）的协方差矩阵模型中，三因素因子分析模型（FA3）的拟合效果最佳。这种优越性可能源于该模型能够捕捉到G × A交互作用的潜在结构，而不仅仅局限于时间序列数据，还能解释非自回归相关性。为了进一步分析残差协方差，我们采用了与FA3模型相匹配的异质对角矩阵。根据重复性系数的结果，连续两年的产量数据足以用于选育新品种，而五年数据则可用于品种推广。基因型与年份之间的遗传相关性表明，可可产量具有中等程度的关联性（\(\varvec{C} > 0.41\)），某些年份的关联性更强（\(\varvec{C} > 0.80\)）。此外，不同年份间品种的排名也发生了显著变化。通过因子分析工具，我们选出了五个产量最高且最稳定的品种（EEOP 33、63、65、80和Ipiranga 1），这些品种适应朗多尼亚州的农林复合种植模式，其遗传优势达到了64.66%。高产且稳定的品种能够为种植者带来相对稳定的收入，确保其长期从事可可种植活动。