Zastosowanie modeli mieszanych Shukli i regresji łącznej do analizy stabilności i adaptacji genotypów
Część I. Podstawy teoretyczne
Wiesław Mądry
wieslaw_madry@sggw.edu.plKatedra Statystyki Matematycznej i Doświadczalnictwa, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie (Poland)
Abstrakt
Przedstawiono najważniejsze elementy teorii modelu mieszanego Shukli i wyprowadzonego z niego modelu regresji łącznej Eberharta-Russella-Shukli (model E-R-S). Podano możliwie proste i efektywne estymatory i testy dla parametrów tych modeli w przypadku danych w kompletnej klasyfikacji genotypy × środowiska, pochodzących z serii doświadczeń odmianowych. Przedmiotem wnioskowania są średnie genotypowe oraz inne parametry wymienionych modeli, zwane miarami stabilności genotypów. W modelu Shukli miarą stabilności jest wariancja interakcyjna, nazywana wariancją stabilności (σ2i), zaś w modelu regresji łącznej E-R-S są to współczynnik regresji (βi lub bi), wariancja reszt regresyjnych (σ2d(i) i σ2δ(i)) oraz współczynnik determinacji (R2i). Podane estymatory miar stabilności zostały uzyskane za pomocą metody MINQUE w modelu Shukli (1972) lub przybliżonej zwykłej metody najmniejszych kwadratów PZNK w modelu E-R-S (Eberhart i Russell, 1966; Shukla, 1972; Mądry, 2002). Do badania istotności tych parametrów zastosowano dokładne lub przybliżone testy F. Stwierdzono, że przedstawione narzędzia statystyczne w modelu Shukli dla danych kompletnych mają własności optymalne, natomiast narzędzia z metody PZNK w modelu E-R-S mają coraz lepsze własności wraz ze zwiększeniem liczby genotypów I oraz przewagi wariancji środowiskowej σ2e nad wariancjami pozostałych efektów losowych (Piepho, 1998; Mądry, 2002), co w praktyce jest często spełnione. Z tych rozważań i literatury wynika, że modele Shukli i E-R-S mogą być praktycznie przydatne do analizy stabilności i adaptacji genotypów.
Słowa kluczowe:
analiza stabilności i adaptacji genotypów, metoda MINQUE, model Shukli, model regresji łącznej Eberharta-Russella-Shukli (E-R-S), przybliżona zwykła metoda najmniejszych kwadratów PZNK, seria doświadczeń odmianowychBibliografia
Becker H. C., Leon J. 1988. Stability analysis in plant breeding. Plant Breeding 101: 1 — 23.
DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1988.tb00261.x
Google Scholar
Caliński T. 1960. On a certain statistical method of investigating interaction in serial experiments with plant varieties. Bull. de l’Acad. Polonaise des Sci. 8:565 — 568.
Google Scholar
Caliński T., Czajka S., Kaczmarek Z. 1997. A multivariate approach to analysing genotype — environment interactions. In: „Advances in Biometrical Genetics”. Krajewski P., Kaczmarek Z (eds.), Poznań: 3–14
Google Scholar
Caliński T., Czajka S., Kaczmarek Z., Krajewski P., Siatkowski I. 1995. SERGEN-a computer program for the analysis of series of variety trials. Biuletyn Oceny Odmian 26-27:39 — 41.
Google Scholar
Eberhart S. A., Russell W. A. 1966. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sci. 6:36 — 40.
DOI: https://doi.org/10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011x
Google Scholar
Eskridge K. M., Byrne P. F., Crossa J. 1991. Selecting stable cultivars by minimizing the probability of disaster. Field Crops Research 27:169 — 181.
DOI: https://doi.org/10.1016/0378-4290(91)90029-U
Google Scholar
Freeman G. H. 1973. Statistical methods for the analysis of genotype-environment interactions. Heredity 31:339 — 354.
DOI: https://doi.org/10.1038/hdy.1973.90
Google Scholar
Kaczmarek Z. 1986. Analiza doświadczeń wielokrotnych zakładanych w blokach niekompletnych. Roczniki AR w Poznaniu, Rozprawy Naukowe, Poznań.
Google Scholar
Kang M. S. 1998. Using genotype-by-environment interaction for crop cultivar development. Advances in Agronomy 62: 200 — 252.
DOI: https://doi.org/10.1016/S0065-2113(08)60569-6
Google Scholar
Leon J., Becker H. C. 1988. Repeatability of some statistical measures of phenotypic stability – correlations between single year results and multi years results. Plant Breeding 100:137 — 142.
DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1988.tb00228.x
Google Scholar
Lin C. S., Binns M. R., Lefkovitch L. P. 1986. Stability analysis: Where do we stnad? Crop Sci. 26:894 — 900.
DOI: https://doi.org/10.2135/cropsci1986.0011183X002600050012x
Google Scholar
Mądry W. 2002. Model mieszany regresji łącznej z nierównymi wariancjami reszt. XXXII Coll. Biom. 141 — 157.
Google Scholar
Magari R., Kang M. S. 1997. SAS-STABLE: Stability analysis of balanced and unbalanced data. Agron. J. 90: 929 — 932.
DOI: https://doi.org/10.2134/agronj1997.00021962008900060013x
Google Scholar
Nabugoomu F., Kempton R. A., Talbot M. 1999. Analysis of series of trials where varieties differ in sensitivity to locations. J. Agric. Biol. Env. Stat.: 4:310 — 325.
DOI: https://doi.org/10.2307/1400388
Google Scholar
Perkins J. M., Jinks J. L. 1968. Environmental and genotype-environmental components of variability. III. Multiple lines and crosses. Heredity 23: 339 — 346.
DOI: https://doi.org/10.1038/hdy.1968.48
Google Scholar
Piepho H. P. 1993. Use of the maximum likelihood method in the analysis of phenotypic stability. Biom. J. 35: 815 — 822.
DOI: https://doi.org/10.1002/bimj.4710350709
Google Scholar
Piepho H. P. 1996. Comparing cultivar means in multilocation trials when the covariance structure is not circular. Heredity 76: 198 — 203.
DOI: https://doi.org/10.1038/hdy.1996.28
Google Scholar
Piepho H. P. 1997. Analyzing genotype-environment data by mixed models with multiplicative effects. Biometrics, 53: 761 — 766.
DOI: https://doi.org/10.2307/2533976
Google Scholar
Piepho H. P. 1998. Methods for comparing the yield stability of cropping systems — a review. J. Agron. Crop Sci. 180: 193 — 213.
DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-037X.1998.tb00526.x
Google Scholar
Piepho H. P. 1999. Stability analysis using the SAS system. Agron. J. 91: 154 — 160.
DOI: https://doi.org/10.2134/agronj1999.00021962009100010024x
Google Scholar
Piepho H. P., van Eeuwijk F. A. 2002. Stability analyses in crop performance evaluation. In: Crop improvement: Challenges in the twenty-first century. Kang, M. (ed.). Food Products Press, Binghamton, New York: 307 — 342.
Google Scholar
Rajfura A. 2002. Zastosowanie statystycznych miar stabilności i analizy skupień do oceny i selekcji genotypów owsa i pszenicy jarej. Praca doktorska, SGGW, Warszawa.
Google Scholar
Searle S. R. 1987. Linear models for unbalanced data. J. Wiley & Sons, New York: 490.
Google Scholar
Shukla G. K. 1972. Some statistical aspects of partitioning genotype x environment components of variability, Heredity 29: 237 — 245.
DOI: https://doi.org/10.1038/hdy.1972.87
Google Scholar
Sivapalan S., O’Brien L. O., Ortiz-Ferrara G., Hollamby G. J., Barclay I., Martin P. J. 2000. An adaptation analysis of Australian and CIMMYT/ICARDA wheat germplasm in Australian production environments. Aust. J. Agric. Res. 51: 903 — 915.
DOI: https://doi.org/10.1071/AR99188
Google Scholar
Yau S. K. 1995. Regression and AMMI analyses of genotype x environment interactions: an empirical comparison. Agron. J. 87: 121 — 126.
DOI: https://doi.org/10.2134/agronj1995.00021962008700010021x
Google Scholar
Autorzy
Wiesław Mądrywieslaw_madry@sggw.edu.pl
Katedra Statystyki Matematycznej i Doświadczalnictwa, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Poland
Statystyki
Abstract views: 123PDF downloads: 17
Licencja
Prawa autorskie (c) 2003 Wiesław Mądry
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Wiesław Mądry, Mike Talbot, Krzysztof Ukalski, Tadeusz Drzazga, Marzena Iwańska, Podstawy teoretyczne znaczenia efektów genotypowych i interakcyjnych w hodowli roślin na przykładzie pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 240/241 (2006): Wydanie regularne
- Wiesław Mądry, Tadeusz Śmiałowski, Krzysztof Ukalski, Przewidywanie średnich cechy w populacjach potomstwa na podstawie parametrów biometryczno-genetycznych rodziców: modele i ich zastosowanie dla żyta ozimego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 235 (2005): Wydanie regularne
- Marzena Iwańska, Wiesław Mądry, Anna Rajfura, Tadeusz Drzazga, Porównanie syntetycznych wskaźników stopnia szerokiej adaptacji odmian na przykładzie serii doświadczeń przedrejestrowych z pszenicą ozimą , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 253 (2009): Wydanie regularne
- Wiesław Mądry, Zastosowanie modeli mieszanych Shukli i regresji łącznej do analizy stabilności i adaptacji genotypów , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 226/227 (2003): Wydanie regularne
- Paweł Jannkowski, Andrzej Zieliński, Wiesław Mądry, Analiza interakcji genotyp-środowisko dla pszenicy ozimej z wykorzystaniem metody graficznej biplot typu GGE , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 240/241 (2006): Wydanie regularne
- Paweł Jankowski, Andrzej Zieliński, Wiesław Mądry, Analiza interakcji genotyp-środowisko dla pszenicy ozimej z wykorzystaniem metody graficznej biplot typu GGE , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 240/241 (2006): Wydanie regularne
