多重 AMMI 模型研究以解析甘蔗种间杂交品种在产量与质量性状上的基因型与环境 (G×E) 相互作用

这项甘蔗研究为何重要

甘蔗的用途远不止为茶增甜。它提供了全球大部分糖类和大量可再生燃料。然而，农户常常会发现某些季节产量上升，下一季又下滑，即便他们种植的是有前景的新优良品种。本研究提出了一个切实且影响深远的问题：哪些甘蔗类型既能提供高产，又能在不同年份和作物周期中保持稳定的高糖含量？研究人员采用了先进且愈发贴近农户需求的工具，以区分昙花一现的高产型与真正可靠的主力品种。

多品种、多周期种植

研究团队在一处商业试验田中，针对19个甘蔗克隆进行了为期两年的试验，其中大多数品系在印度育成。他们跟踪了农户常见的三个收获周期：首茬种植、二茬植株和由旧茬桩萌发的茬口。对每一克隆，他们测量了对种植者和糖厂直接相关的性状：每公顷可收获茎棵数、茎高与茎径、单茎重、每公顷总茎产量以及实际可提取的糖量。他们还在栽后10个月和12个月时评估汁液品质，包括蔗糖百分比、纯度及商业可得蔗糖产量（反映工厂收益的关键指标）。

分离品种效应与环境效应

作物育种中最困难的任务之一是判断某一品种表现良好是因为其基因本身优越，还是恰好遇到有利的天气或土壤条件。为了解决这个问题，研究人员使用了一类称为 AMMI 的统计工具，旨在分离遗传效应、环境效应及两者之间的交互作用。他们将传统 AMMI 方法与为应对异常或极端数据而设计的“稳健”变体进行了比较。在五项主要产量性状及若干汁液性状的分析中，结果表明遗传和环境均显著影响作物表现，且两者的交互作用对茎产量、茎尺寸和糖产量尤为重要。

寻找既高产又稳定的甘蔗

为使结果便于选育应用，团队不仅绘制图表，还为每个克隆计算了稳定性评分。该评分优先考虑在各环境间表现接近总体平均值而非大幅波动的品种。若干克隆表现出较高的可靠性。在总体茎产量方面，Co 15020、Co 19002、Co 15017 和 Co 20010 等品系显示出高稳定性；在每公顷糖产量方面，Co 20010、Co 20005、Co 21004 和 Co 15020 脱颖而出。当研究者将产量与稳定性合并为单一指标时，Co 15017、Co 14012 和 Co 15020 被指出在高产且稳定的茎产方面尤其有前景，而 Co 20010、Co 86032 与 Co 15017 则在稳定糖产方面表现突出。

识别早熟且高糖的品系

并非所有甘蔗都需留田满12个月。能在10个月时即达到高蔗糖水平的早熟品系有助于糖厂错峰进料、农户分散风险。以300天的蔗糖和纯度阈值划分，研究将若干克隆归为早熟类型，包括 Co 11015、Co 15020、Co 20009、Co 20010、Co 20011 与 Co 21007。这些品系在高糖百分比与跨季节的相对稳定性之间取得了平衡。其中一个克隆 Co 20010 值得关注，它早期即积累高蔗糖，同时在后期仍能继续提高糖含量，使其既适合早期收获也适合常规收获安排。

对农户与糖厂的意义

简而言之，本研究表明可以识别出那些不仅在某个良年高产，而且能在不同作物周期中稳定产糖与产量的甘蔗克隆。在所测试的模型中，采用线性拟合的稳健 AMMI 方法能最清晰且一致地显示出哪些品种真正能应对变化的环境。表现突出的克隆，尤其是 Co 15017 与 Co 14012，以及长期使用的对照 Co 86032，现已具备在印度更广泛区域进一步试验的条件。如果它们的表现如预期，农户将可能获得能年年提供稳定茎吨位与糖含量的品种，从而有助于稳定收入并确保糖与乙醇向市场的更可靠供应。

引用: Durai, A.A., Kona, P., Pazhany, A.S. et al. Multiple AMMI models investigation to decipher the genotype by environment (G×E) interaction in sugarcane interspecific hybrids for yield and quality traits. Sci Rep 16, 9368 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32392-1

关键词: 甘蔗育种, 产量稳定性, 基因型环境互作, 制糖作物品种, 作物表现分析