薄皮甜瓜糖酸含量及其與果實(shí)性狀的 灰色關(guān)聯(lián)度分析

黃 松，高路銀，楊森要，劉海英，胡建斌*

(1.信陽農(nóng)林學(xué)院，河南 信陽 464001； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河南 鄭州 450002)

薄皮甜瓜是甜瓜(CucumismeloL.)的一種變異類型，對應(yīng)于植物學(xué)分類的短毛亞種(ssp.agrestis)[1]。與世界上廣泛分布的厚皮甜瓜(長毛亞種ssp.melo)不同，薄皮甜瓜主要分布在中國中東部地區(qū)以及日本和朝鮮半島[2]，因此也被外界稱為東方甜瓜(Oriental melon)。一般認(rèn)為，我國中東部地區(qū)是世界薄皮甜瓜的起源地[3]，其種質(zhì)資源十分豐富，幾乎包含了Pitrat分類標(biāo)準(zhǔn)短毛亞種下所有的變種[4]，為甜瓜育種提供了豐富的基礎(chǔ)性材料。品質(zhì)改良一直是甜瓜的重要育種目標(biāo)之一，糖酸含量是甜瓜品質(zhì)的重要構(gòu)成因素，對甜瓜的口感和風(fēng)味有很大影響，一直是甜瓜育種者的研究對象。薄皮甜瓜包含越瓜變種(var.conomon)、香瓜變種(var.makuwa)、梨瓜變種(var.chinensis)、泡瓜變種(var.momordica)和酸瓜變種(var.acidulus)[3]，不同變種果實(shí)的糖酸含量差異較大，例如越瓜變種(俗稱菜瓜)糖含量極低，酸瓜變種有機(jī)酸含量較高，一般處于野生、半野生狀態(tài)。目前對甜瓜糖酸性狀的研究主要集中在厚皮甜瓜上[5-7]，而針對我國特有的薄皮甜瓜研究甚少。為了探討不同類型薄皮甜瓜糖酸性狀的變異，選取了18份代表性的薄皮甜瓜種質(zhì)，并對其進(jìn)行糖酸性狀評價(jià)，以期為薄皮甜瓜的品質(zhì)育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所用共18份薄皮甜瓜種質(zhì)，均選自河南農(nóng)業(yè)大學(xué)西、甜瓜課題組前期構(gòu)建的核心種質(zhì)[8]，其中國內(nèi)14份，日本2份，印度和韓國各1份。根據(jù)Pitrat的分類標(biāo)準(zhǔn)[1]，這些種質(zhì)分別屬于5個(gè)不同變種(表1)。

表1 供試的18份薄皮甜瓜種質(zhì)資源

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2016年春秋兩季在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)科研基地(鄭州毛莊)進(jìn)行試驗(yàn)。春季于3月初保護(hù)地育苗，4月初塑料大棚定植，苗齡28 d；秋季7月初遮陽育苗，7月中下旬塑料大棚定植，苗齡20 d。一壟雙行定植，株行距50 cm×80 cm，每份種質(zhì)13～15株，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置3 次重復(fù)。所有種質(zhì)進(jìn)行吊蔓栽培，雙蔓整枝，其他田間管理同常規(guī)。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

在果實(shí)成熟期，每份種質(zhì)隨機(jī)選取3個(gè)單株，分別采收1個(gè)果實(shí)，切取果實(shí)中部果肉并混合，進(jìn)行糖酸組分含量的測定。采用日產(chǎn)手持測糖儀(AtagoPAL-1)測定果實(shí)可溶性固形物含量(Soluble solid content，SSC)，采用蒽酮比色法測定果實(shí)的蔗糖和果糖含量，采用酸堿滴定法測定檸檬酸和蘋果酸含量[9-10]。采用直尺測量果實(shí)橫徑、縱徑，并計(jì)算果形指數(shù)，采用游標(biāo)卡尺測量果肉厚度，采用電子秤(ACS-30)測量果實(shí)質(zhì)量，并計(jì)算各性狀的香農(nóng)多樣性指數(shù)(Shannon’s diversity index)[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用DPS 7.05軟件對糖酸組分含量進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)量分析和差異顯著性檢驗(yàn)，采用軟件中的灰色關(guān)聯(lián)程序?qū)ζ焚|(zhì)指標(biāo)和果實(shí)性狀進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 薄皮甜瓜糖酸含量的比較

不同甜瓜種質(zhì)糖酸含量差異較大(表2)。果糖、葡萄糖、蔗糖含量變幅分別為2.55～25.33、3.32～18.62、6.65～30.06 g/kg，三者在不同種質(zhì)間的變化趨勢基本一致。羊角蜜、龍?zhí)?號、金太郎和白沙蜜的總糖含量較高，均超過60.00 g/kg，而鐵巴齒、馬泡-1、馬泡-2、WK867、PI614538的總糖含量較低，均低于20.00 g/kg。檸檬酸和蘋果酸含量變幅分別為0.55～1.32、0.08～0.62 g/kg，同一種質(zhì)的檸檬酸含量明顯高于蘋果酸含量。馬泡-1、馬泡-2、WK867、PI614538的總酸含量均高于1.70 g/kg，金太郎、花道子、平湖白梨、白沙蜜總酸含量均低于0.80 g/kg。糖酸比值較高(>70.00)的種質(zhì)有金太郎、黃金9號、花道子和白沙蜜，糖酸比值較低(<10.00)的種質(zhì)有馬泡-2、WK867和PI614538。

2.2 薄皮甜瓜糖酸含量和果實(shí)性狀的基本統(tǒng)計(jì)量分析

由表3可知，不同甜瓜種質(zhì)間糖酸含量還是果實(shí)性狀，均具有較大的差異，其變異系數(shù)均高于20.00%，香農(nóng)多樣性指數(shù)均高于0.80，說明種質(zhì)間的多樣性較豐富。總體上，糖酸含量較果實(shí)性狀的變異明顯。果糖、葡萄糖和蘋果酸的變異系數(shù)均超過50.00%，香農(nóng)多樣性指數(shù)大于1.60，是變異明顯的性狀。盡管總糖和總酸含量的變異系數(shù)并非最高，但其香農(nóng)多樣性指數(shù)(分別為1.69和1.74)僅次于果糖，說明其含量在種質(zhì)間的差異明顯且變異平緩，也是多樣性豐富的性狀。

表2 不同甜瓜種質(zhì)糖酸含量的比較

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。

表3 不同甜瓜種質(zhì)糖酸含量和果實(shí)性狀的統(tǒng)計(jì)分析

2.3 薄皮甜瓜糖酸性狀與果實(shí)性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

由于總糖和總酸含量變異明顯，且與其各自的組分含量變化趨勢基本一致，因而可代表果實(shí)的糖酸性狀，進(jìn)行性狀與性狀間的灰色關(guān)聯(lián)。根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，分別以總酸和總糖含量作為參考數(shù)列，6個(gè)果實(shí)性狀作為比較數(shù)列，通過灰色關(guān)聯(lián)度分析，可確定比較數(shù)列對參考數(shù)列的影響程度。

由表4可知，總糖含量與6個(gè)果實(shí)性狀的關(guān)聯(lián)度大小依次為：SSC、果肉厚度、果橫徑、單果鮮質(zhì)量、果形指數(shù)、果縱徑。其中，SSC對果實(shí)總糖含量影響最大，果肉厚度次之，說明在薄皮甜瓜的品質(zhì)育種過程中，對SSC和果肉厚度進(jìn)行選擇亦可實(shí)現(xiàn)對果實(shí)糖含量的改良。

表4 不同甜瓜種質(zhì)總糖含量與果實(shí)性狀的灰色關(guān)聯(lián)度

由表5可知，總酸含量與6個(gè)果實(shí)性狀的關(guān)聯(lián)度大小依次為：單果鮮質(zhì)量、果縱徑、果肉厚度、果橫徑、果形指數(shù)、SSC。其中，單果鮮質(zhì)量與總酸含量關(guān)聯(lián)度最大，果縱徑次之，說明要對果實(shí)的酸味進(jìn)行改良，可對單果鮮質(zhì)量和果縱徑2個(gè)性狀進(jìn)行選擇。

表5 不同甜瓜種質(zhì)總酸含量與果實(shí)性狀的灰色關(guān)聯(lián)度

由表6可知，糖酸比與6個(gè)果實(shí)性狀的關(guān)聯(lián)度大小依次為：SSC、果肉厚度、果橫徑、果形指數(shù)、單果鮮質(zhì)量、果縱徑。糖酸比與果實(shí)性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果與總糖與果實(shí)性狀(表4)的關(guān)聯(lián)結(jié)果基本一致，說明果實(shí)的糖酸比與總糖含量具有協(xié)同效應(yīng)，均可對SCC和果肉厚度進(jìn)行選擇實(shí)現(xiàn)其協(xié)同改良。

表6 不同甜瓜種質(zhì)糖酸比與果實(shí)性狀的灰色關(guān)聯(lián)度

3 結(jié)論與討論

起源于我國的薄皮甜瓜是一個(gè)特有的變異類型，其地理分布也有一定的局限性，主要種植于東亞地區(qū)，特別是我國的中東部。早期的西方研究者所倡議的植物學(xué)分類忽視了這種特有的變異類型，如影響較大的羅典分類法，將世界甜瓜分為11個(gè)變種，其中并不包含薄皮甜瓜類型[12]。直至21世紀(jì)，法國學(xué)者Pitrat對包括東亞薄皮甜瓜在內(nèi)的世界甜瓜種質(zhì)資源進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了兩大亞種及其下屬的16個(gè)變種的分類方法[1]，凸顯了我國薄皮甜瓜在世界甜瓜資源中的地位。

現(xiàn)代生產(chǎn)實(shí)踐表明，薄皮甜瓜一般具有耐低溫、耐濕、早熟、結(jié)實(shí)力強(qiáng)、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，且可進(jìn)行省工栽培(露地栽培、趴地栽培、免整枝等)，已經(jīng)成為生產(chǎn)者關(guān)注的焦點(diǎn)，我國本土的許多薄皮甜瓜種質(zhì)在美國、日本等國家已經(jīng)作為主要抗源而加以利用[13]。例如，日本多抗甜瓜品種安濃系列(1、2、3號)的親本之一就是源于我國的梨瓜變種。盡管在分類上薄皮甜瓜的變種數(shù)(5種)少于厚皮甜瓜(11種)，但其多樣性也十分豐富。本研究發(fā)現(xiàn)，18份薄皮種質(zhì)的糖酸性狀變異系數(shù)變幅為26.28%～68.88%，香農(nóng)多樣性指數(shù)變幅為0.91～2.07，其遺傳變異豐富，這與高美玲等[7]在9份甜瓜種質(zhì)中的研究結(jié)果相似，說明薄皮甜瓜在糖酸性狀改良上存在很大的提升空間。特別是果糖和蘋果酸這2個(gè)組分，其變異系數(shù)(57.75%和68.88%)和香農(nóng)多樣性指數(shù)(2.07和1.62)均達(dá)到了較高水平，因此對甜瓜果實(shí)糖酸性狀的遺傳改良(如培育高糖低酸的品種)，從這2個(gè)組分入手可達(dá)到理想的效果。結(jié)合甜瓜的植物學(xué)分類來看，梨瓜變種(如羊角蜜、白沙蜜)和香瓜變種(如金太郎、黃金9號)具有高糖低酸特性，是高糖性狀的良好供體材料；而泡瓜變種(馬泡-1、馬泡-2)和酸瓜變種(WK867、PI614538)具有低糖高酸特性，可作為高酸性狀的供體。糖酸性狀可通過這些供體材料在田間雜交過程中實(shí)現(xiàn)重組，以培育適宜糖酸比的甜瓜新品種。一般而言，高酸種質(zhì)大多是一些野生或地方原始種(如本研究中的WK867、PI614538)，未經(jīng)過馴化、改良，若要利用其高酸性狀需進(jìn)行多輪性狀重組、選擇，以排除可能與之連鎖的劣質(zhì)性狀(如苦澀味等)[14]。

糖酸等品質(zhì)性狀指標(biāo)的測定較為復(fù)雜，對大量樣品的鑒定更是耗時(shí)費(fèi)力。性狀相關(guān)在植物界中普遍存在，通過對與之相關(guān)的性狀(一般是易于測定的形態(tài)性狀)進(jìn)行選擇，亦可實(shí)現(xiàn)其遺傳改良，同時(shí)大大簡化性狀鑒定的工作量。本研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析法將甜瓜果實(shí)糖酸含量與6個(gè)果實(shí)性狀進(jìn)行相關(guān)分析，得到了與總糖含量和總酸含量相關(guān)的性狀指標(biāo)，即SSC、果肉厚度和單果鮮質(zhì)量、果縱徑，這4個(gè)性狀指標(biāo)極易觀測，因而在甜瓜糖酸性狀遺傳改良過程中可作為初選指標(biāo)加以利用。甜瓜品質(zhì)育種不僅僅追求高糖低酸，適宜的糖酸比更能提高果實(shí)的口感和風(fēng)味。因此，通過灰色關(guān)聯(lián)度分析所篩選到的相關(guān)指標(biāo)，需進(jìn)行綜合選擇才能在現(xiàn)代甜瓜育種中發(fā)揮更好的作用。