重金属低积累玉米品种的稳定性和环境适应性分析

摘要：选择当地大面积推广的5 个玉米品种：正红311（1）、成单30（2）、川单428（3）、隆单8（4）和川单418（5），种植于四川射洪县玉米示范区的7 个试点，通过AMMI 模型研究品种和环境交互效应对玉米籽粒积累重金属能力的影响，旨在获得对重金属吸收具有低积累性和环境适应性较好的玉米品种。结果表明，Cu 的品种效应（SS，平方和）占总效应的77.6%，玉米籽粒低积累Cu 的性状有很高的重现性；而As、Hg、Pb、Zn、Cr 5 种重金属元素品种与环境交互效应同品种、环境效应比较占主导作用，分别为63.4%、74.3%、50.3%、69.2%和57.5% 。通过双标图分析，比较了不同玉米品种籽粒富集重金属能力的大小和稳定顺序。AMMI 模型为研究品种×地点交互效应对作物积累重金属能力的影响和评价品种稳定性提供了较好的分析方法，对于低重金属积累品种的准确筛选和成功应用具有重要意义。

    随着工农业生产的发展，全球农田土壤中有毒有害重金属含量呈急剧增加之势[1]。土壤是农业生产的直接载体，受重金属污染的土壤，其农作物可食用部分重金属含量高，通过食物链进入人或动物体内进一步富集，引起慢性重金属中毒，危害人体健康[2-3]。因此，如何有效地降低农作物可食用部分重金属的含量，已日益受到人们的关注。而通过选育低重金属积累品种来降低作物对重金属的吸收和积累，从而减少粮食的有毒有害重金属含量，被国内外普遍认为是现实可行的途径[4]。迄今为止，筛选重金属低积累品种的方法仍在探索阶段，多数研究方法是通过外加重金属的室内盆栽或大田试验，探讨作物可食用部分重金属含量在种内或种间的差异。已有研究表明，玉米[5]、水稻[6]、油菜[7]、莴苣[8]、番茄[9]等存在重金属低积累的作物品种。
    由于土壤理化性质和农艺管理措施导致土壤重金属的生物有效性改变，作物品种在不同地区吸收重金属的能力不一致，这给低积累作物品种的筛选工作带来了困难[10-11]。筛选出作物可食用部分对重金属具有低积累性的品种，种植在不同条件的土壤上，这种低积累性状是否能重复出现，对于不同的土壤环境作物是否有较好的适应性，是广大研究者急待解决的问题。大量研究表明，作物吸收重金属的能力受品种、环境、品种和环境交互（G×E）作用的影响[12-13]。研究作物低积累重金属能力的稳定性，有利于筛选出对不同环境具有较好适应性的低积累品种，对品种的准确筛选和成功应用具有重要意义[14-15]。
    加性主效和乘积交互作用模型（Addition Main effects and Multiplication Interaction Model 简称AMMI模型）已经被广泛用于评价品种的稳定性和适应性，与常规的方差分析和线性回归模型相比，其应用范围更广而且更有效，适用于研究品种与环境互作等复杂的生物现象[14，16-17]。AMMI 模型已应用到甜玉米、水稻、小麦产量的稳定性评价，并获得较好的效果[13，17-18]。然而有关AMMI 模型应用在作物对重金属积累与富集能力评价方面的研究报道尚为鲜见，本文将AMMI 模型运用到重金属低积累的玉米品种筛选中，研究了品种和环境交互效应对玉米籽粒积累重金属能力的影响，旨在获得对重金属具有低积累性和较好稳定性的玉米品种。