番茄種質資源的多樣性和聚類分析

張 靜 ，白 瑞 ，賈 瑩 ，溫仕達 ，郎小平 ，許小勇

（1.山西農業(yè)大學園藝學院 山西太谷 030801； 2.山西省設施蔬菜提質增效協(xié)同創(chuàng)新中心 山西太谷 030801）

番茄（Lycopersicon esculentumMill.）是茄科番茄屬一年生或多年生草本植物，起源于南美洲，又名西紅柿，洋柿子[1]。番茄果實口感好，富含多種維生素及礦物質，對人體健康非常有益，是全球廣泛栽培的重要蔬菜作物，在我國栽培面積較大[2]。我國并非番茄起源中心，因此收集番茄種質資源至關重要，對種質資源進行鑒定評價并選出優(yōu)良種質是對種質資源進行利用的基礎。番茄種質資源可以從形態(tài)學[3-9]、花粉學[10]、同工酶[11-13]和分子標記[14-20]4 個水平進行鑒定評價，其中形態(tài)學標記簡單直觀，也為進一步的分子鑒定、分類及種質資源利用提供基本的參考依據[21]。筆者在收集番茄種質資源的基礎上，通過分析32份番茄種質的主要形態(tài)性狀，并以此為依據進行聚類分析，從而進行鑒定評價，為番茄新品種的培育提供重要依據。

1 材料與方法

1.1 材料

32份番茄種質編號及來源見表1，包括1個品種（‘卡蜜爾’，編號 V1），9 個品系（編號 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 和 L9），22 個自交系（編號 S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19、S20、S21 和 S22）。

表1 供試32份番茄種質來源及主要特性

1.2 方法

1.2.1 田間試驗設計 供試材料于2016年3月22日浸種催芽，3月27日播種至72孔穴盤，5月10日定植于山西農業(yè)大學園藝站試驗田。采用隨機區(qū)組設計，3次重復，露地栽培，株行距為40 cm×80 cm，每小區(qū)定植30株，常規(guī)田間管理。

表2 番茄種質資源形態(tài)性狀觀測方法及賦值情況

1.2.2 觀測項目及記錄標準 在番茄生長發(fā)育時期，每個種質隨機調查10株，記錄其下胚軸顏色、株高、葉片類型、始花期、單花序花數、果形、成熟果色和裂果性等22項主要形態(tài)指標（表2）。質量性狀采用直接觀察法，數量性狀采用具體測量法，觀測標準參照《番茄種質資源描述規(guī)范和數據標準》[22]。

1.2.3 數據統(tǒng)計和分析 采用Excel 2010進行數據的整理分析與相關計算，利用SAS 8.1軟件采用距離類平均法進行聚類分析，繪制樹狀聚類圖。

2 結果與分析

2.1 番茄種質資源形態(tài)性狀多樣性分析

對32份番茄種質資源的22個形態(tài)性狀進行了分析。結果表明（表3），不同材料之間存在很大的差異，不同性狀在不同材料之間表現出不同程度的多樣性。從番茄種質資源植株形態(tài)性狀多樣性來看，莖葉茸毛和葉片著生狀態(tài)表現出較大的差異，變異系數分別為51.25%和39.66%。下胚軸顏色、株高、葉片類型、葉片形狀和葉裂刻的變異系數均在30%以下，其中下胚軸顏色無變異。從番茄種質資源花形態(tài)性狀多樣性來看，單花序花數和單花序果數表現出很大的變異，變異系數分別為48.98%和44.06%，始花期和花序類型的變異系數均在30%以下。從番茄種質資源果實形態(tài)性狀多樣性來看，果形、果實橫切面形狀、裂果性、果肉顏色和果實橫徑的變異較大，變異系數分別為54.11%、40.07%、36.99%、33.28%和30.27%，成熟果色、果頂形狀、果肩形狀、果實縱徑、果肉厚度和果實心室數變異系數均在30%以下（表3）。綜合表3中結果可以看出供試番茄材料的遺傳改良潛力較大。

表3 番茄種質資源形態(tài)多樣性基本統(tǒng)計數據

2.2 基于形態(tài)性狀的聚類分析

圖1 32份番茄種質資源聚類圖

根據對番茄形態(tài)性狀的觀測指標值，通過SAS系統(tǒng)軟件Cluster過程，采用距離類平均法進行聚類，最后由Tree plot程序得到樹狀圖（圖1）。結合聚類樹狀圖和形態(tài)性狀調查結果將32份番茄種質資源劃分為6大類群，類群Ⅰ包括24份材料，即S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S19、S20、S21、S22、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 和 L9，特點為葉裂刻較深，果肩形狀微凹，商品果為中果或大果，S3的商品果橫徑最大，為7.01 cm，S20的商品果橫徑最小，為5.43 cm；類群Ⅱ包括S16和S18，其成熟果色為橙黃，果肉顏色為淺黃色，商品果為小果；類群Ⅲ包括1份材料，即S17，特點為葉裂刻中等，商品果為小果，成熟果色及果肉顏色為紅色，果形為長梨形；類群Ⅳ包括3份材料，即S13、S14和S15，特點是花序類型為雙歧花序，商品果為小果，果肩形狀為平，無裂果現象；類群Ⅴ包括材料V1，其商品果為大果，商品果橫徑為7.06 cm，果形及果實橫切面形狀均為不規(guī)則形狀；類群Ⅵ包括S12，其特點為番茄植株較高，葉片類型為普通葉型，葉片形狀為羽狀復葉，商品果為小果，成熟果色及果肉顏色為粉紅色。

3 討論與結論

從研究結果可以看出，不同性狀在不同番茄種質之間表現出不同程度的多樣性。其中，果形、莖葉茸毛、單花序花數、單花序果數和果實橫切面形狀的變異系數較高，均超過了40%。果形的變異系數達到了54.11%，32份種質果形各異，其中19份為圓形，3份為扁圓形，3份為卵圓形，2份為長梨形，1份為扁平形，1份為長圓形，1份為高圓形，1份為桃形，1份為不規(guī)則形狀。另外，有11份番茄種質抗裂果性較強，分別為 S4、S13、S14、S15、S16、S20、S21、L3、L5、L6 和 L8。有一些性狀的變異系數較低，如花序類型、葉片類型和葉片形狀等。下胚軸顏色無變異。

基于筆者對番茄形態(tài)性狀記載的資料，通過距離類平均法聚類，把供試番茄種質劃分為6大類群。其中類群Ⅰ商品果為大果或中果，要培育大果型或中果型番茄應該從第Ⅰ類群選擇親本比較有效。

綜上所述，在供試的32份番茄種質中，果形、莖葉茸毛、單花序花數、單花序果數和裂果性等形態(tài)性狀方面存在著較大的遺傳差異。另外，收集的番茄種質中還具有一些特殊性狀，如橙黃色的番茄以及桃形、長梨形、不規(guī)則形狀的番茄材料，這些豐富的遺傳背景將為以后的番茄育種提供豐富的資源，也為進一步利用番茄種質資源提供參考依據。

[1]葉玉龍．18份國外番茄種質資源主要性狀研究[D]．貴陽：貴州大學，2007.

[2]張前榮．番茄種質資源鑒定評價[D]．南寧：廣西大學，2014.

[3]孫亞東，梁燕，吳江敏，等．番茄種質資源的遺傳多樣性和聚類分析[J]．西北農業(yè)學報，2009，18（5）：297-301．

[4]吳麗艷，龔亞菊，黎志彬，等．櫻桃番茄種質資源果實相關性狀的多元統(tǒng)計分析[J]．西南農業(yè)學報，2012，25（5）：1818-1822．

[5]劉維俠，曹振木，黨選民，等．番茄種質資源生物學性狀的初步觀察與評價[J]．植物遺傳資源學報，2008（01）：110-114．

[6]田啟建，趙致，葉玉龍．14份國外番茄種質資源綜合性狀評價[J]．種子，2008（3）：51-54．

[7]李軍，劉鳳軍．櫻桃番茄種質資源的果實及果穗性狀遺傳多樣性[J]．江蘇農業(yè)科學，2015，43（12）：180-183．

[8]鄧紅山，但忠，木萬福，等．番茄種質資源主要生物學性狀觀察與評價[J]．熱帶農業(yè)科學，2016，36（6）：50-53．

[9]龔亞菊，吳麗艷，黎志彬，等．大果番茄種質資源的遺傳多樣性和聚類分析[J]．西南農業(yè)學報，2013，26（6）：2447-2450．

[10]許霞，楊建平．番茄花粉形態(tài)特征及其演化、分類的探討[J]．西北農業(yè)學報，2003，12（1）：53-56.

[11]傅振清，趙揚，李彩霞，等．番茄種屬間過氧化物酶同工酶研究[J]．石河子農學院學報，1995（4）：31-34.

[12]文方德，李卓杰，傅家瑞．用ACP及ADH同工酶等電聚焦快速鑒定番茄雜種純度[J]．園藝學報，1996，23（2）：202-204．

[13]劉海學，麻建麗，張振剛．3個品種番茄過氧化物酶同工酶的研究[J]．哲里木畜牧學院學報，1999（2）：43-44.

[14]王柏柯，楊生保，余慶輝，等．加工番茄種質資源的SSR分析[J].植物遺傳資源學報，2014，15（1）：196-200．

[15]郭爽，張素平，丘漫宇，等．櫻桃番茄種質資源親緣關系的 InDel和 SSR 標記分析[J]．熱帶作物學報，2014，35（8）：1464-1468．

[16]王日升，李楊瑞，黃偉雄，等．利用SSR標記鑒定番茄種質資源[J]．西北植物學報，2005，25（12）：2426-2430．

[17]張洪溢，余誕年，王銳萍，等．番茄種質資源遺傳多樣性分析與RAPD 應用[J]．植物遺傳資源學報，2003，4（2）：151-156．

[18]張曉烜，許向陽，王傲雪，等．番茄種質資源遺傳多樣性的RAPD 分析[J]．北方園藝，2011（13）：115-118．

[19]溫慶放，朱海生，林義章，等．櫻桃番茄種質資源遺傳多樣性的RAPD 分析[J]．福建農業(yè)學報，2006，21（1）：59-62．

[20]丘漫宇，張素平，郭爽，等．番茄種質資源親緣關系的SSR分析[J]．中國蔬菜，2012（24）：39-42．

[21]胡小榮，陶梅，周紅立．番茄種質資源遺傳多樣性研究進展[J]．現代農業(yè)科技，2008（5）：6-8.

[22]李錫香，杜永臣．番茄種質資源描述規(guī)范和數據標準[M]．北京：中國農業(yè)出版社，2006：3-60.