评估南非不同环境下大豆基因型×环境互作及多性状稳定性

《Scientific Reports》：Evaluating soybean genotype-by-environment interactions and multi-trait stability across South African environments

　　

摘要

大豆是南非重要的豆科作物之一，然而基因型×环境互作（GEI）使得可靠的品种选择变得复杂。尽管如此，南非主要大豆生产省（姆普马兰加省、西北省和自由邦省）的大豆基因型的GEI、表现和稳定性尚未得到全面评估。因此，本研究利用连续三个生长季的多环境试验（METs），评估了大豆基因型在关键农艺性状方面的GEI、表现和稳定性。采用加性主效应与乘性互作（AMMI）以及基因型加基因型-环境互作（GGE）双标图方法量化性状变异、识别最优基因型并表征环境关系。同时使用多性状稳定性指数（MTSI）、绝对得分加权平均值（WAASB）和绝对得分与产量加权平均值（WAASBY）进一步评估稳定性和表现，并利用弦图可视化性状间相关性。结果表明，环境效应在所有性状中均主导了性状变异。"哪个基因型-在何处胜出-于何环境"模式分析显示，没有任何基因型在所有环境中表现突出，但G5（LG60260IPRO）在所有评估性状中均为最优基因型，尤其是在各生长季中的凉爽环境（E1）和中等环境（E2）中表现尤为突出。向量分析显示，同一地点内的不同环境之间呈正相关，而不同地点间的环境呈负相关。WAASB将G8（PAN1521R）突出为在所有评估性状中最为稳定且表现优异的基因型，尤其在中等环境中表现最为突出。WAASBY鉴定出G5在所有性状中均为优越基因型，其优越性在凉爽和中等环境中尤为明显。MTSI鉴定出G2（DM59I60 RSF IPRO）在所有评估环境中均为持续稳定的基因型。弦图显示，E2中所有性状的性状间相关性以正相关为主，而E1和E3（温暖环境）中则呈现混合相关性。总体而言，所鉴定的优越、高产和稳定基因型是有望用于品种推荐以及面向南非多样化环境中产量、稳定性和适应性的大豆育种计划的候选材料。