PDF《双标图分析在农作物品种多点试验中的应用》

1806 作物学报第36 卷 在早期的品种-环境两向数据分析中, 多把GE 当作一个干扰因素, 因为其主要目的是选育受GE影 响较小的稳产品种.许多旨在避免GE的 稳定性 指 标应运而生[1] . 稍后, 人们认识到一些品种与地点的 互作在年际间可重复出现, 因此是可以利用的[2] . 为此, Gauch和Zobel[3] 提出了按G和GE划分品种生态 区(mega-environment)的概念和方法, 目的是把目标 环境分为不同的品种生态区, 通过在不同的生态区 内选育和部署不同的品种, 把GE中可重复的部分利 用起来, 从而提高作物的总体生产力. 再后来, 人们 认识到, 多点试验数据不但可以用来评价品种, 而 且也是评价和选择适合于品种鉴定的试验点或环境 的宝贵资料, 由此确立了多点试验数据分析的三大 目标, 即品种评价、试验点评价和品种生态区划分 [4-8] .从方法论的角度, 划分品种生态区应在第一顺 位, 因为所谓优良品种和理想试验点都是针对特定 品种生态区而言的[8] . 1.2 双标图分析简史与现状 一图胜千言 .为帮助认识和理解多点试验数 据, 人们提出了多种图解方法.其中最著名的是 Finlay和Wilkinson[9] 的联合回归图, Gauch和Zobel等[3,10] 创立的AMMI (加性主效应和积性互作效应)组图, 和 笔者 等[4-8] 创立的GGE双标图分 析系统.AMMI分析问世后, 联合回归图的使用越来越少. GGE双标图问世后, AMMI分析也逐渐被取代, 尽管 对于AMMI和GGE双标图孰优孰劣尚有争论[8,10-11] . 双标图(biplot)最初由Gabriel[12] 提出, 用来图解 主成分分析(PCA)或特征值分解(SVD)两向数据表 所得出的结果. 双标图 的字面意思, 是指把两向表 中每个行的名称(如品种名)和每个列的名称(如地点 名)都标在同一个图上.与其他图解法相比, 双标图 有一个独特的 内积原理 . 即双向表中的每一个数 值(元素)都可从图上直观得出, 因为它近似等于该 数据所在行的向量长度、所在列的向量长度及行向 量和列向量间夹角的余弦三者之积.由于这一特性, 任意两向表或矩阵, 只要能为一个 2-D(两维)矩阵所 近似, 就可以用一个 2-D双标图来同时直观分析各 行之间的关系、各列之间的关系和行与列之间的交 互关系.这在品种-环境两向数据的分析上分别对应 于品种之间的相似性、试验点之间的相关性和品种 与试验点之间的相互作用, 即品种的一般适应性和 特殊适应性.因此, 正确使用双标图可能同时实现 上述品种多点试验数据分析的三大目标.其他图解 法, 包括AMMI组图[10] 都不具备这个特性. Bradu和Gabriel[13] 最早把双标图用于分析农作物 (棉花, Gossypium sp.)品种-环境两向数据.Kempton[14] 首次把它用于分析小麦(Triticum aestivum)品种与环境 的相互作用. Kroonenberg[15] 以农业研究人员为对象写 了一个系统介绍双标图分析的小册子, 其主要内容稍 后被收入[16] . biplot 一词最早出现在美国农学会的杂 志上, 是由

1988 年Zobel等[17] 介绍AMMI时提出. GGE Biplot 一词由笔者等首次提出[18] . 此后, biplot 便越来越多地出现于这些杂志中(图1).在中国, biplot 一词首先由王磊等[19] 在介绍AMMI分析时引 入并被译为 双标图 .笔者等[20] 在介绍GGE双标图时 把 biplot 译为 叠图 , 但 双标图 似乎更为贴切并已 得到广泛认可.随着有关双标图文章的大量涌现, 双 标图分析越来越成为育种工作者和农业研究人员必不 可少的数据分析工具. 图1含有 双标图 的文章在美国农学会杂志上逐年出现 的次数 Fig.