南瓜種質(zhì)資源遺傳變異、遺傳力和遺傳進(jìn)度研究

Mekala Srikanth,Bharad S G,Thulasiram L B,Potdukhe N R

（Department of Horticulture,Dr.Panjabrao Deshmukh Krishi Vidyapeeth,Akola-444 001,Maharashtra,India）

張桂蘭（編譯）

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所 鄭州 450000）

南瓜（學(xué)名）屬于葫蘆科（Cucurbitaceae）南瓜屬（Cucurbita）草本植物，作為主要葫蘆科蔬菜廣泛種植于世界各地，包括熱帶、亞熱帶和溫帶許多地區(qū)。南瓜屬有3個(gè)主要栽培種；美洲南瓜、中國南瓜、印度南瓜。美洲是公認(rèn)的南瓜栽培種起源地，墨西哥、秘魯沿海、秘魯北部安第斯山脈西坡和危地馬拉等地均在早期發(fā)現(xiàn)過南瓜。南瓜栽培種早在16世紀(jì)初己傳入歐洲，南瓜傳播至中國的途徑可能為：從美洲開始，傳入西班牙、意大利、葡萄牙等歐洲國家，再流傳到亞洲的印度或東南亞，然后進(jìn)入中國南部并向全國傳播擴(kuò)散。中國和印度是世界上的南瓜主要生產(chǎn)國，其中，中國的栽培面積居世界第二，產(chǎn)量居世界第一。隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改善和對(duì)南瓜營養(yǎng)成分及其醫(yī)療保健價(jià)值研究的深入，南瓜將越來越受到人們的重視，全世界南瓜栽培面積、單產(chǎn)及總產(chǎn)量也在成倍增長。在中國，南瓜的栽培面積逐年遞增，據(jù)近幾年觀察，華北等地的南瓜種植面積最大，西北、西南的南瓜種植面積僅次于華北地區(qū)，隨著美洲南瓜生產(chǎn)規(guī)模的壯大，東北地區(qū)的種植面積也逐年增多。

南瓜的3大栽培種，品種種類繁多。開展南瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性的分析研究有利于南瓜種質(zhì)資源的收集和保存，可為親本選配、遺傳多樣性分布以及親緣關(guān)系的研究提供理論依據(jù)。在作物育種、品種改良和雜種優(yōu)勢(shì)利用中有著重要意義。其中基因型變異系數(shù)（genotypic coefficient of variation；GCV）與表型變異系數(shù)（phenotypic coefficient of variation；PCV）在檢測基因型變異度方面是重要指標(biāo)。在確定環(huán)境對(duì)基因表達(dá)的影響方面，遺傳力和遺傳進(jìn)度是非常重要的參數(shù)。王洋洋[1]對(duì)64份美洲南瓜品種、蔡寶炎[2]對(duì)32份中國南瓜品種進(jìn)行了種質(zhì)資源調(diào)查研究，龍榮華等[3]對(duì)云南南瓜資源分布多樣性進(jìn)行了調(diào)查，這些研究對(duì)于探明南瓜的遺傳差異、遺傳力和遺傳進(jìn)度作出了分析和判斷，為南瓜遺傳育種工作提供了依據(jù)。

Mekala Srikanth等[4]的試驗(yàn)在印度馬哈拉施特拉園藝學(xué)院進(jìn)行，對(duì)于23份印度南瓜品種共觀察記錄21個(gè)參數(shù)：90天蔓長（m）、90天基本分枝數(shù)、第一雄花節(jié)位、第一雌花節(jié)位、播種至第一雄花開放天數(shù)、播種至第一雌花開放天數(shù)、雄花與雌花比率（%），節(jié)間長度（cm），至第一瓜收獲的天數(shù)、坐果率（%），單株結(jié)果數(shù)、單株果實(shí)產(chǎn)量（kg）、平均單果質(zhì)量（kg）、果實(shí)長度（cm）、果徑（cm）、每 hm2果實(shí)產(chǎn)量（t）、果皮厚度（cm）、果肉厚度（cm）、果腔大小（cc）、單果種粒數(shù)、百粒種子質(zhì)量（g）。遺傳多樣性數(shù)據(jù)分析參照Panse and Sukhatme的方法；基因型變異系數(shù)（GCV）與表型變異系數(shù)（PCV）的相關(guān)性按照Burton的公式計(jì)算；遺傳力與遺傳進(jìn)度按照J(rèn)ohnson等的方法計(jì)算。

蔡寶炎等[2]對(duì)32個(gè)中國南瓜品種，從形態(tài)學(xué)水平、染色體水平和分子水平進(jìn)行了遺傳多樣性檢測。形態(tài)學(xué)水平檢測是根據(jù)懷德克[5]制定的南瓜栽培種檢索表和國際植物新品種保護(hù)聯(lián)盟制定的南瓜DUS測試指南上的性狀等，確定了生長勢(shì)、分枝性、葉色、瓜形、單瓜質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)等72個(gè)形態(tài)學(xué)性狀作為調(diào)查內(nèi)容，對(duì)32份南瓜資源進(jìn)行了分析，排除結(jié)果相同的性狀后得到50個(gè)性狀的基本統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。選出性狀表現(xiàn)有差異的材料對(duì)形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行基本的統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出各性狀的最大限度值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)。使用SAS軟件的RINCOMP進(jìn)行了形態(tài)學(xué)性狀主成分分析。使用NTSYS的UPGMA進(jìn)行聚類分析。通過RAPD分子標(biāo)記技術(shù)，在染色體和分子水平上對(duì)南瓜的遺傳多樣性進(jìn)行了分析。

王洋洋等[1]通過形態(tài)學(xué)觀察和SSR分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)64個(gè)美洲南瓜品種在分子水平進(jìn)行了遺傳多樣性檢測分析。其中，標(biāo)記共用引物300對(duì)，美洲南瓜引物序列100對(duì)，印度南瓜轉(zhuǎn)錄組引物100對(duì)，建立PCR反應(yīng)體系，對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物采用聚丙烯酰胺凝膠電泳處理、染色，記錄SSR條帶，用NYSTS軟件對(duì)初始矩陣進(jìn)行聚類分析、主成分分析。Gong等[6]采用SCAR標(biāo)記結(jié)合SSR標(biāo)記對(duì)104份南瓜材料進(jìn)行了多樣性分析。盧麗芳等[9]以85份南瓜資源為供試材料，利用SRAP分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行遺傳多樣性分析。Mekala Srikanth等[4]的試驗(yàn)，在調(diào)查研究中的所有特性均在0.01水平上差異顯著，表明野生遺傳差異的存在。這一結(jié)果與Sudhakarpandey等人對(duì)南瓜的研究結(jié)果趨勢(shì)一致。

遺傳多樣性是所有育種工作研究的基礎(chǔ)。通過種質(zhì)資源的現(xiàn)有性狀表達(dá)來研究其進(jìn)化方向，弄清楚品種的親緣關(guān)系，可以更好地對(duì)優(yōu)良基因進(jìn)行分配，從而對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行開發(fā)。同時(shí)，選擇具有優(yōu)良性狀的親本，形成雜種優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到合理利用新種質(zhì)的目的；利于種質(zhì)資源的合理開發(fā)和利用，為引種和馴化提供理論指導(dǎo)。所以，作物種質(zhì)資源的利用、評(píng)價(jià)、保存和收集離不開遺傳多樣性的探討。

Mekala Srikanth等[4]通過試驗(yàn)觀察得出，南瓜園藝性狀中，90天蔓長在2.60～3.56 m；90天分枝數(shù)為2.26～3.50；第一雄花節(jié)位和第一雌花節(jié)位分別為2.2～3.2和8.61～15.53；播種至第一雄花開放天數(shù)與播種至第一雌花開放天數(shù)分別為44.56～54.56 d和52.27～64.83 d；雄花與雌花比率為 9.84～13.72；節(jié)間長度為3.76～5.56 cm；首次收獲所需時(shí)間為88.90～107 d；坐果率范圍變化較大，為31.6%～66.5%；平均單株結(jié)果數(shù)變化較大，為1.22～3.71；單株果實(shí)產(chǎn)量為 4.31～13.08 kg；平均單果質(zhì)量為 2.33～4.75 kg；果實(shí)長度變化也較大，為19.48～32.22 cm；果實(shí)直徑為13.72～24.58 cm；每 hm2果實(shí)產(chǎn)量為 21.58～65.40 t；果皮厚度為0.16～0.46 cm；果肉厚度為2.97～5.25 cm；果腔大小為687.76～2 950 cc；單果種子數(shù)為106.1～278.53粒；百粒種子質(zhì)量為10.57～15.27 g。調(diào)查結(jié)果表明，這些性狀的變異度很大。變異度越大，意味著可用于品種改良的選擇性與成功機(jī)會(huì)越大。南瓜種質(zhì)資源不同性狀變異度差異顯著，viz，Go?palkrishnan等，Doijode and sulladmath對(duì)這一結(jié)論也有報(bào)道。

蔡寶炎等[2]對(duì)32份中國南瓜品種的50個(gè)形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)分析，聚類分析結(jié)果表明，32份材料的相似系數(shù)分布在0.29～0.70之間?？梢娫囼?yàn)材料遺傳多樣性確實(shí)很豐富。供試材料在相似系數(shù)0.29處可根據(jù)分枝性、主莖色、莖刺毛、葉色、葉緣、葉面茸毛、葉面白斑、瓜形等性狀分為2個(gè)類群。由主成分分析結(jié)果可知，這些性狀之間的關(guān)聯(lián)程度較小且均很重要?？偟南嚓P(guān)系數(shù)取決于相關(guān)性狀的多少。

王洋洋等[1]對(duì)64份美洲南瓜材料45個(gè)植物學(xué)性狀的調(diào)查結(jié)果表明，除瓜梗質(zhì)地、花萼片形狀、花冠色、主莖形狀、果面蠟粉、果面特征、果瘤數(shù)量、果?；颗虼筮@些特征無明顯變異外，供試材料變異系數(shù)在6.3%～70.84%之間，平均值為34.43%。這些變異系數(shù)也表明了植物學(xué)性狀的遺傳多樣性非常復(fù)雜。在平均變異系數(shù)中，數(shù)量性狀達(dá)到32.99%，小于質(zhì)量性狀（35.86%）；就所有性狀的變異系數(shù)來說，瓜臍直徑最大，達(dá)到70.84%，其次為葉形，達(dá)到66.77%，花蕾形狀變異系數(shù)最小，為6.3%。其他性狀均呈現(xiàn)出不同的遺傳多樣性，肉厚為19.21%，單瓜質(zhì)量為33.6%，瓜形49.71%等等。

對(duì)上述性狀進(jìn)行NTSYS聚類分析，遺傳范圍為0.19～0.76。在遺傳相似系數(shù)為0.253處，供試的64份美洲南瓜被聚成2大類群，第I類群包含5份種質(zhì)資源，該類群均為裸仁，此類群的生長習(xí)性均為蔓生，生長勢(shì)較強(qiáng)，果?；啃螤顬樾菭睿~形表現(xiàn)為掌狀，葉面有白斑，但白斑數(shù)量較少，圓柱形花蕾，花片小而細(xì)，花冠淺黃，花冠大。第II類群包含59份美洲南瓜，此類供試南瓜的種子均有殼，可稱為有殼類型。該研究的生態(tài)類型與形態(tài)學(xué)的聚類分析結(jié)果較一致。通過SSR分子標(biāo)記聚類分析得出的結(jié)論與形態(tài)學(xué)標(biāo)記得出的結(jié)論一致。

Gong等[6]采用SCAR標(biāo)記結(jié)合SSR標(biāo)記將104份南瓜材料分為3大類，即C.fraterna、C.texana、C.pepo。盧麗芳等[7]以85份南瓜資源為供試材料，利用SRAP分子標(biāo)記技術(shù)將其分為3大類；在親緣關(guān)系研究中，在17對(duì)引物中獲得了200條條帶，其中187條具有多態(tài)性，其比率達(dá)93.5%。聚類分析發(fā)現(xiàn)：GS 為 0.450 0～0.985 0，C.pepo與C.mosehata的遺傳距離小于與C.maxima的遺傳距離。Mekala Srikanth等[4]調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，所有性狀的表型變異系數(shù)（PCV）均高于基因型變異系數(shù)（GCV），說明環(huán)境因素在影響性狀表達(dá)方面起著重要作用。因此，在育種工作中，依表型進(jìn)行選擇更為可靠。本研究證實(shí)了Dhatt和Singh對(duì)南瓜研究的觀點(diǎn)。

在遺傳差異相關(guān)性方面，差異相關(guān)性最高的是果腔、單果種子數(shù)和單蔓結(jié)果數(shù)。高遺傳型變異系數(shù)GCV表明群組間變異范圍越大，經(jīng)簡單選擇獲得性狀改良的范圍越大。Mukunda Lakshmi等對(duì)南瓜也有類似研究，包括單蔓結(jié)果數(shù)、坐果率（%）和單果種子數(shù)。

在表型差異相關(guān)性方面，差異相關(guān)性最高的是果腔、單株結(jié)果數(shù)、平均單果質(zhì)量和單果種子數(shù)。高表型差異性顯示了目前存在的性狀是大量性狀選擇的結(jié)果。以上結(jié)果與Mohanty關(guān)于單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量和單果種粒數(shù)的結(jié)果趨勢(shì)一致。

Mekala Srikanth等[4]的研究結(jié)果表明，在廣義遺傳力評(píng)價(jià)方面，除果腔（84%）和節(jié)間長度（76%）以外，其他性狀遺傳力均較低，范圍是23.5%～84.8%。具有中度遺傳力的性狀包括果長（58%）、果肉厚度（57%）和果徑（53%）。低遺傳力性狀包括單果種子數(shù)（36%）、播種至第一雌花開放天數(shù)（34%）和果皮厚度（33%）。高遺傳力表明基于表型性狀選擇的有效性，但并不一定說明某一性狀具有高遺傳進(jìn)度。

Mekala Srikanth等[4]的調(diào)查結(jié)果顯示，不同性狀平均預(yù)期遺傳進(jìn)度范圍為3.4%～72.32%。其中果腔遺傳進(jìn)度最高，達(dá)到72.32%，其次是每hm2產(chǎn)量，遺傳進(jìn)度達(dá)到29.66%。遺傳進(jìn)度中等的性狀包括單株產(chǎn)量（29.33%）和單果種子數(shù)（27.5%）。該結(jié)果表明，具有中、高值EGA的性狀通過選擇可以很快得到改良。Kalloo等對(duì)南瓜每果種粒數(shù)也有類似報(bào)道。一般來說，具有高遺傳力伴隨著高遺傳進(jìn)度的性狀主要由加性基因控制，因此選擇現(xiàn)有材料對(duì)這類性狀的遺傳改良更為有效。Mekala Srikanth等研究中所有性狀方差分析的結(jié)果均顯著差異，表明性狀變異大。

總的來說，遺傳變異系數(shù)（GCV）比對(duì)應(yīng)的表型變異系數(shù)（PCV）更重要。高GCV和高遺傳力預(yù)期增加了更大的遺傳改良性。也表明基因的加性效應(yīng)對(duì)這些性狀遺傳的調(diào)節(jié)作用。因此，通過觀察這些性狀我們得知，這些性狀具有較大的選擇性，可以提供足夠的選擇范圍去改良，這些性狀通過選擇可以很快得到改良，同時(shí)表型變異系數(shù)在環(huán)境的影響下會(huì)變小。

[1]王洋洋．美洲南瓜種質(zhì)資源的遺傳多樣性研究[D]．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016．

[2]蔡寶炎．32份中國南瓜種質(zhì)資源的遺傳多樣性研究[D]．武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006．

[3]龍榮華，梅媛媛，梁明泰，等．云南南瓜資源地理分布的多樣性[J]．中國瓜菜，2011，24（5）：15-19.

[4] SRIKANTH M，BHARAD S G，THULASIRAM L B，et al．Studies on genetic variability，heritability and genetic advance in pumpkin(Cucurbita moschataDuch ex Poir．)[J]．International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences，2017，6（6）：1416-1422．

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[7]盧麗芳，朱海生，溫慶放，等．南瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性的SRAP 分析[J]．熱帶作物學(xué)報(bào)，2015，36（12）：2142-2148．