引進茄子種質(zhì)資源產(chǎn)量相關(guān)性狀的多元統(tǒng)計分析

鮑 銳，吳麗艷，黎志彬，孔令明，龔亞菊*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所，云南 昆明 650205；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，云南 昆明 650205)

【研究意義】茄子(SolanummelongenaL.)為茄科茄屬1年生草本植物，熱帶多年生。古時稱茄子為酪酥，落蘇、昆侖瓜等。中國栽培茄子歷史悠久，類型和品種繁多，中國海南、云南、廣東、廣西仍有許多茄子的野生種和近緣種，一般認為中國是茄子的第二起源地[1]。目前，中國是茄子種植面積最大、保存茄子種質(zhì)資源最多的國家[2-3]。茄子的營養(yǎng)豐富，含有蛋白質(zhì)、多種維生素及微量元素，有降低膽固醇、防止動脈硬化和心血管疾病的作用[4]，是一種風(fēng)味鮮美、營養(yǎng)價值較高的蔬菜。茄子是中國栽培的主要蔬菜作物之一，在云南蔬菜生產(chǎn)中也同樣占有較重要的位置，像昆明紫長茄、易門羊角茄、開遠癟茄、華坪墨長茄等，在云南省很多市縣仍然是當(dāng)?shù)氐闹髟云贩N之一，受到種植者和消費者的歡迎[5]。但地方品種由于經(jīng)過長期種植和人工選擇，造成了品種退化，產(chǎn)量不高，商品性欠佳等問題，因此加快云南省茄子地方品種改良和優(yōu)良品種選育就顯得尤為重要，種質(zhì)資源的有效利用是關(guān)鍵。而對于種質(zhì)資源研究最基本的方法和途徑就是對其農(nóng)藝性狀進行鑒定和描述?！厩叭搜芯窟M展】多元統(tǒng)計分析是從經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)中發(fā)展起來的一個分支，它能夠在多個對象和多個指標(biāo)互相關(guān)聯(lián)的情況下分析它們的統(tǒng)計規(guī)律，很適合農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的特點[6]，已被廣泛應(yīng)用于作物品種分類和育種材料的篩選中[7-8]。趙德新[9]等對55個茄子的形態(tài)學(xué)主成分進行分析和聚類分析，將供試資源聚成圓茄、卵圓茄及長茄3個類群；吳麗艷[10]等對云南收集的40份野茄資源進行形態(tài)學(xué)的多元統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)40份野茄材料之間存在著顯著的遺傳差異，具有豐富的遺傳多樣性，發(fā)展和利用的潛力巨大；張念[11]等對收集的76份茄子資源進行了遺傳多樣性的形態(tài)標(biāo)記分析，并將供試資源分成了3大類群，認為在茄子遺傳育種中應(yīng)當(dāng)注重對原始資源的保存與利用，除了對目標(biāo)性狀的變異保留，也要對其他變異性狀有針對性的保存?！颈狙芯康那腥朦c】豐產(chǎn)和外觀品質(zhì)一直是中國茄子育種的主要目標(biāo)[12]，由于中國南北各地生態(tài)條件和消費習(xí)慣的不同，對茄子外觀品質(zhì)近乎苛求的條件也使得各地區(qū)的育種目標(biāo)有著較大的差異[13],引進的種質(zhì)資源需要評價分析后才可加以應(yīng)用。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究對茄子的始花節(jié)位、果實形狀、商品果色、單果重等9個形態(tài)學(xué)性狀進行測量記錄，并通過變異度分析、因子分析、相關(guān)性分析和聚類分析等多元統(tǒng)計分析方法，對自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所國家蔬菜種質(zhì)資源中期庫引進的66份茄子資源進行整理和分析，為加快優(yōu)良種質(zhì)資源的利用提供了依據(jù)，也為云南省地方茄子品種的科學(xué)育種提供可行性參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料是云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所于2015年自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所國家蔬菜種質(zhì)資源中期庫引進的66份茄子資源，編號1～66(表1)。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2016年2-9月在云南省嵩明縣牛欄江鎮(zhèn)小新街一家農(nóng)戶的蔬菜地進行，試驗地海拔1900 m。于2月22日播種，4月29日定植。試驗小區(qū)面積5 m2(長5.0 m×寬1.0 m)，株行距50 cm×45 cm，雙行種植，每小區(qū)20株，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，四周分設(shè)保護行。7月12日始收，9月29日末收，采收期80 d。田間管理同常規(guī)。

1.2.2 性狀調(diào)查方法及標(biāo)準(zhǔn) 在對茄始花期，從每個小區(qū)隨機抽樣10株，觀察記錄首花節(jié)位；在四門斗開花結(jié)果期，從每個小區(qū)隨機抽樣10株對株高進行測量；在對茄商品成熟期，在不同小區(qū)的不同植株上選取10個果實，對其果形、果色、果實橫縱徑、單果重、單株果數(shù)、單株產(chǎn)量等進行測量和記錄。以上測定均設(shè)3次重復(fù)。茄子果實橫徑、縱徑用直尺、卷尺和游標(biāo)卡尺測量，單果重用電子秤測量；單株果數(shù)的測量是每小區(qū)總的果實數(shù)量除以每小區(qū)的株數(shù)；單株產(chǎn)量的測量是各小區(qū)采收期內(nèi)總產(chǎn)量除以小區(qū)株數(shù)；其他形態(tài)學(xué)性狀的鑒定對照《茄子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[14]一書進行，并對供試材料的果形、果色等進行數(shù)量化賦值，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：①果形：卵圓為1，長卵為2，短筒為3，長筒為4，長條為5。②果色：淺紫為1，鮮紫為2，紫紅為3，黑紫為4。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)利用軟件Excel 2003和SPSS19.0統(tǒng)計整理，進行變異度分析、相關(guān)性分析、因子分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 變異度分析

供試材料的形態(tài)學(xué)性狀變異情況詳見表2。9個性狀的平均變異系數(shù)為24.09 %，其中單果重的變異系數(shù)最大，為35.71 %，變幅為0.10～0.72；其次單株果數(shù)、果色的變異系數(shù)較大，分別為35.18 %和28.52 %；株高和首花節(jié)位的變異系數(shù)最小，分別為13.46 %和15.77 %；單株產(chǎn)量、果形、果實橫徑、縱徑的變異系數(shù)在19.03 %～26.97 %。

2.2 因子分析

對供試材料的9個產(chǎn)量相關(guān)性狀進行主成分分析得到9個主成分，其中前3個主成分的累計貢獻率為77.6 %，因此對這3個主成分分析基本可以得到9個產(chǎn)量相關(guān)性狀的大多數(shù)信息。表3中列出了利用最大方差旋轉(zhuǎn)法得到的因子特征值及特征向量的因子載荷值。結(jié)果顯示，單果重在主成分1(因子1)中有較高的載荷值，為0.921，其次是果實橫徑，為0.820，這2個性狀與茄子的果實重量有關(guān)，可稱為重量因子；主成分2(因子2)中果形和果實縱徑有著較高的載荷值，分別為0.893和0.883，這2個性狀可反映出茄子的果實形狀，可將其稱為形狀因子；主成分3(因子3)中單株果數(shù)和單株產(chǎn)量的載荷值最高，分別為0.782和0.682，這2個性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性較大，可稱為產(chǎn)量因子。

表1 供試茄子資源

2.3 相關(guān)性分析

由相關(guān)性分析的結(jié)果(表4)可以看出，果實橫徑與單果重、單果重與單株產(chǎn)量、果實橫徑與單株產(chǎn)量等11對性狀間表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)；株高與果實縱徑、果實縱徑與單果重、單株果數(shù)與單株產(chǎn)量等3對狀間呈顯著正相關(guān)。果形與果實橫徑、果色與單株產(chǎn)量、果實橫徑與單株果數(shù)等4對性狀間表現(xiàn)為極顯著負相關(guān)；果形與單果重呈顯著負相關(guān)。其他性狀間相關(guān)性不顯著。

2.4 聚類分析

圖1為66份材料的形態(tài)學(xué)性狀聚類分析圖，采用層次聚類(Hierarchial clustering)中的組間平均聯(lián)接法(Average Linkage Between Groups)。在歐氏距離(Euclidean Distance)約為14.0時，可劃分為4類。應(yīng)用LSD(齊性>0.05時)和Games-Howell(齊性<0.05時)進行多重比較分析得出同一性狀在各個類群之間的差異水平(表5)，結(jié)合聚類分析圖與差異水平情況，對4個類群的特征進行描述，第Ⅰ類群中包含有39份材料，主要形態(tài)特征為株高適中，果皮鮮紫色，果實橫縱徑較大，單果重較重，單株果數(shù)較少；第Ⅱ類包括21份材料，主要表現(xiàn)為植株較矮，較早熟(首花節(jié)位較低)，果實橫縱徑較小，單果重較輕，單株產(chǎn)量偏低；第Ⅲ類包括3份材料，主要表現(xiàn)為植株矮，早熟(首花節(jié)位低)，果色深，果實橫、縱徑小，單果重輕，單株果數(shù)多、產(chǎn)量低；第Ⅳ類包括3份材料，主要表現(xiàn)為植株高，晚熟(首花節(jié)位高)，果形長條形，單株產(chǎn)量高。

表2 供試材料形態(tài)學(xué)性狀變異情況

表3 因子載荷矩陣

表4 各性狀間的相關(guān)系數(shù)

注：**表示P<0.01極顯著水平，*表示P<0.05顯著水平；1株高；2首花節(jié)位；3果形；4果色；5果實縱徑；6果實橫徑；7單果重；8單株果數(shù)；9單株產(chǎn)量。

Note: **meant very significant level atP<0.01，* meant significant level atP<0.05；1 plant height；2 first flower bearing node；3 fruit shape；4 fruit color；5 longitudinal diameter of fruit；6 transverse diameter of fruit；7 weight per fruit；8 number of per plant；9 yield of per plant.

表5 4個類群間產(chǎn)量相關(guān)性狀的差異水平(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

注：a,b,c,表示在同一性狀上不同類群之間的差異水平。

Note: a,b,c indicated the level of difference between different groups in the same trait.

3 討 論

本研究在對茄子育種目標(biāo)中較為注重的幾個產(chǎn)量相關(guān)性狀描述的基礎(chǔ)上進行了遺傳多樣性的多元統(tǒng)計分析。變異度分析的結(jié)果表明，9個形態(tài)學(xué)性狀的平均變異系數(shù)為24.09 %，其中變異系數(shù)最大的為單果重(35.71 %)，其次是單株果數(shù)和果色(35.18 %，28.52 %)；株高和始花節(jié)位的變異系數(shù)最小，分別為13.46 %和15.77 %；單株產(chǎn)量、果形、果實橫徑、果實縱徑的變異系數(shù)在19.03 %～26.97 %.變異系數(shù)較小表明此次引進的66份材料的形態(tài)學(xué)性狀較為相近，遺傳差異不顯著，遺傳多樣性較窄。相關(guān)性的分析結(jié)果表明，在呈極顯著正相關(guān)的性狀中，株高與首花節(jié)位、果實橫徑、單果重、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，這表示茄子的株高與這4個性狀存在密切的相關(guān)性；果實橫徑與單果重、單株產(chǎn)量等性狀間呈極顯著正相關(guān)，表明茄子果實橫徑與單果重和單株產(chǎn)量也存在密切的相關(guān)性，果實橫徑越大，單果重越大、單株產(chǎn)量越高；在呈極顯著負相關(guān)的性狀中，單株果數(shù)與果實橫徑和單果重呈極顯著負相關(guān)，表明茄子單株果實數(shù)量與果實橫徑的大小和單果重存在一定的相關(guān)性，果實橫徑越大，單果重越大，單株果實數(shù)量越少。通過因子分析得出，前3個因子的累計貢獻率為77.6 %。貢獻率的結(jié)果可以基本反映出9個性狀指標(biāo)與茄子產(chǎn)量及外觀品質(zhì)特征的關(guān)系，分析此3個因子便可以達到簡化分析程序的目的。基于產(chǎn)量相關(guān)性狀的聚類分析結(jié)果顯示可將供試材料劃分成4類，根據(jù)云南地區(qū)對茄子外觀品質(zhì)的趨向性，可選擇第Ⅰ類群中綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良的資源作為親本材料展開新品種的繁育，從而加快田間育種工作進程。但由于文章中對于茄子形態(tài)性狀涉及較少，只對茄子育種中有關(guān)產(chǎn)量性狀較為注重的幾個方面做了分析，而像葉、花、果實品質(zhì)性狀(蛋白質(zhì)、維生素、干物質(zhì)等)并未列入研究對象，且在多元統(tǒng)計分析的許多步驟里，如性狀的選取、規(guī)范化評價，數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化等都具有一定的主觀性，這些原因也會造成分類結(jié)果的不同。另外，由于近些年地區(qū)間的引種頻繁，不同生態(tài)類型間基因交流廣泛，單純依據(jù)果實的性狀和地理起源分類已經(jīng)不能真實地反映材料間的遺傳背景和遺傳差異[15]，因此，在形態(tài)學(xué)分類的基礎(chǔ)上，若配合以分子標(biāo)記等手段則更能準(zhǔn)確地反映種質(zhì)資源的遺傳性狀特點，今后將在這些方面進行深入研究。

4 結(jié) 論

茄子與其他果菜類蔬菜相比，最大特點是不同地域消費習(xí)慣對商品果外觀的苛求，育成品種必須適應(yīng)不同生態(tài)類型和市場銷售區(qū)域，尤其是果實形狀和果皮顏色這2項外觀品質(zhì)指標(biāo)的區(qū)域性很強[12]。云南城鄉(xiāng)居民多以長茄為主，果皮顏色以紫紅色最受歡迎。本研究通過聚類分析將引進的資源分成了四類，其中第一類材料綜合性狀較符合云南本地對茄子外觀品質(zhì)的消費習(xí)慣，具有這些性狀的種質(zhì)資源材料，在云南的茄子育種工作中是比較重要的育種資源，有較好的應(yīng)用前景，可用于下一步育種工作。

圖1 66份茄子材料的聚類圖Fig.1 Clustering dendrogram of 66 eggplant materials

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