甜瓜種質(zhì)葉部SPAD值的變異分析

劉海英　梁長志　高路銀　張家欣　王文霞　胡建斌　侯娟

摘 要： 為了探討不同甜瓜種質(zhì)資源葉部SPAD值分布，以210份甜瓜種質(zhì)為試材，分析了甜瓜開花期和坐果期葉部SPAD值的變異。結(jié)果表明，開花期葉部SPAD值野生甜瓜最大，其次為厚皮甜瓜、薄皮甜瓜;坐果期厚皮甜瓜葉部SPAD值最大，葉部SPAD值基本符合正態(tài)分布，屬于數(shù)量性狀。開花期與坐果期葉部SPAD值之間均呈極顯著相關(guān)，葉部SPAD值隨著葉位升高而增加，中部葉位L14的葉部SPAD值最大，且變異系數(shù)最小，可作為甜瓜葉部SPAD值的測定葉位?；诜N質(zhì)的SPAD值、種質(zhì)類型及來源，210份甜瓜種質(zhì)可聚為4類，各類SPAD值分布范圍出現(xiàn)一定差異。研究結(jié)果可為甜瓜種質(zhì)資源的評價(jià)利用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 甜瓜;SPAD值;葉綠素含量;葉位;變異系數(shù)

中圖分類號：S652? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1673-2871（2020）05-006-06

Abstract：? In order to study the distribution for leaf SPAD value of different melon germplasms， 210 melon germplasms were used as experimental materials， the leaf SPAD value were analyzed in the flowering and fruiting stages. The results showed that the variation of SPAD value of wild melon was the highest in the flowering stage， followed by thick skin melon and thin skin melon， however， the variation of SPAD value of thick skin melon was the highest in the fruiting stage. The leaf SPAD value was approximately normally distributed and speculated to be a quantitative character. The SPAD values were significantly correlated with each other in both the flowering and fruiting stages， SPAD value increased with the rising of leaf position， and reached the maximum in the middle leaf position （L14）， the variation coefficient of L14 was the smallest， suggesting that L14 may be an ideal position for determining the leaf SPAD value in melon. Based on the SPAD value， germplasm type and source， 210 melon germplasms were classified into 4 groups， there were some differences for the SPAD distribution in different groups. The results provide a reference for evaluation and utilization of melon germplasms.

Key words： Melon; SPAD value; Chlorophyll content; Leaf position; Variation coefficient

甜瓜（Cucumis melo L.）是葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物，具有廣泛的遺傳多樣性[1]。關(guān)于甜瓜的分類，國內(nèi)外的研究者有不同的說法，但無定論[2-4] ，根據(jù)甜瓜的生態(tài)學(xué)特性，一般將其分為薄皮甜瓜和厚皮甜瓜，還有一些野生甜瓜或未經(jīng)馴化栽培的甜瓜。甜瓜是一種具有高附加值的果品，屬世界十大果品之一。我國是世界上甜瓜栽培面積最大、產(chǎn)量最高的國家[3]，據(jù)《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料（2017）》數(shù)據(jù)顯示[5]：2017年全國甜瓜播種面積34.88萬hm2，總產(chǎn)量1 232.60萬t。

光合作用是作物產(chǎn)量的根本來源，葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，而光合作用主要依賴于葉綠素，植物光合作用的強(qiáng)弱在一定范圍內(nèi)與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)，并影響著作物產(chǎn)量和品質(zhì)的形成[6-10]，葉綠素含量的測定在優(yōu)良品種選育和抗性研究等方面都很重要[11-12]。傳統(tǒng)的葉綠素含量測定是通過紫外分光光度法測定的，這種測定方法過程復(fù)雜、耗時(shí)、效率低。而SPAD-502葉綠素儀是一種輕便的葉綠素含量檢測儀，不受時(shí)間和氣候條件限制，可直接帶到田間進(jìn)行測定，具有快速、簡便和無損的特點(diǎn)，其測定的SPAD值可較好地反映植物葉片上葉綠素的濃度[13]。目前，SPAD-502葉綠素儀已應(yīng)用于多種作物[14-20]，蘇云松等[10]研究結(jié)果表明，馬鈴薯葉片SPAD值與葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量和單株產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)，李永紅等[15]發(fā)現(xiàn)，桃樹葉片SPAD值與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)，曾建敏等[16]研究表明，烤煙葉片葉綠素含量與SPAD值呈正相關(guān)，宋廷宇等[18]發(fā)現(xiàn)，菜心葉片SPAD值與葉綠素含量呈顯著相關(guān)性，艾天成等[19]研究表明，水稻、棉花、玉米、高粱和大豆等農(nóng)作物葉片的葉綠素含量與SPAD值呈顯著的相關(guān)性。此外，SPAD-502葉綠素儀在甜瓜上也有應(yīng)用，Azia等[20]研究發(fā)現(xiàn)，厚皮甜瓜葉片葉綠素含量與SPAD值有顯著相關(guān)性，宋廷宇等[21]研究表明，‘八里香和‘翠美綠寶2個薄皮甜瓜葉片的SPAD值與葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量的相關(guān)性均極顯著，胡國智等[22]利用SPAD-502葉綠素儀測定甜瓜主莖葉不同葉位SPAD值的空間分布并進(jìn)行氮素營養(yǎng)診斷。

筆者利用SPAD-502葉綠素儀調(diào)查統(tǒng)計(jì)了210份甜瓜種質(zhì)開花期和坐果期的葉部SPAD值，并進(jìn)行變異分析，旨在了解不同甜瓜種質(zhì)葉部葉綠素含量情況，以便評價(jià)其光合能力、品質(zhì)及抗性，為甜瓜的遺傳育種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甜瓜種質(zhì)共有210份[23]，其中厚皮類型80份、薄皮類型98份、野生類型32份，主要來自國家西瓜甜瓜種質(zhì)中期庫（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所）和美國USDA甜瓜種質(zhì)庫，材料來源地主要為美國、中國和印度等國家。

1.2 方法

1.2.1 育苗及定植 試驗(yàn)于2018年3月在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園區(qū)蔬菜生產(chǎn)基地進(jìn)行。選取色澤正常、整齊一致且籽粒飽滿的上述甜瓜種質(zhì)種子，經(jīng)常規(guī)方法浸種、催芽，出芽后播種于72孔（6×12）穴盤，在日光溫室中育苗。育苗基質(zhì)為草炭、珍珠巖和蛭石，相應(yīng)體積比為3∶2∶2，1 m3基質(zhì)中拌1.5 kg復(fù)合肥。育苗室溫保持晝/夜溫度為（23～28 ℃）/（15～20 ℃）。待幼苗長到2葉1心后，選取長勢一致的幼苗定植于塑料大棚，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法為完全隨機(jī)，將210份材料采用單壟雙行定植方式進(jìn)行定植，行距1.6 m，株距0.40 m，每個材料設(shè)置4個重復(fù)，采用吊蔓栽培，常規(guī)水肥管理。

1.2.2 SPAD值測定 采用SPAD-502葉綠素儀進(jìn)行測定。于開花期（定植后40 d）和坐果期（定植后55 d）分別測定各甜瓜種質(zhì)主莖不同葉位的SPAD值，分別是每個植株自下而上的第8片葉（L8）、第14片葉（L14）和第20片葉（L20），每張葉片分別取從里到外3個點(diǎn)進(jìn)行測定，每個葉片SPAD值取3個點(diǎn)的平均值，每個材料取相應(yīng)葉位的4個重復(fù)的平均值。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用SSPS 19.0軟件對各甜瓜種質(zhì)SPAD值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算極小值、極大值、極差、均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，變異系數(shù)/%=（標(biāo)準(zhǔn)差/平均值）×100，并進(jìn)行相關(guān)性分析。采用Shannons信息指數(shù)（H）對其不同種質(zhì)SPAD值遺傳多樣性進(jìn)行評價(jià)，H= -ΣPilnPi，Pi為第i種變異類型出現(xiàn)的頻率，此處Pi為相應(yīng)級數(shù)的種質(zhì)數(shù)/總種質(zhì)數(shù)，根據(jù)SPAD值范圍進(jìn)行分級，利用相應(yīng)種質(zhì)SPAD值的平均值（M）和標(biāo)準(zhǔn)差（S），將其分為10級，進(jìn)而計(jì)算相應(yīng)頻率和頻數(shù)，分級參照1級< M-2S，10級≥M+2S，其中每級相差0.5 S[24]。采用Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和作圖。聚類分析是基于所有甜瓜種質(zhì)SPAD值、種質(zhì)類型及來源進(jìn)行的，利用DPS 7.5軟件計(jì)算各種質(zhì)間的遺傳相似系數(shù)，通過MEGA 6.0對其進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜種質(zhì)開花期和坐果期不同葉位葉部SPAD值的變異統(tǒng)計(jì)分析

由表1可知，開花期同一葉位不同甜瓜種質(zhì)葉部SPAD值變異較大，如在L8葉位，野生甜瓜種質(zhì)的變異最大（12.58%），其次為厚皮甜瓜（12.43%），薄皮甜瓜最低（9.89%）。

坐果期結(jié)果顯示，同一葉位厚皮甜瓜變異較大，其變異系數(shù)高于野生甜瓜，薄皮甜瓜最低，如在L8葉位時(shí)厚皮甜瓜SPAD變異系數(shù)為19.90%、野生甜瓜SPAD變異系數(shù)為16.09%、薄皮甜瓜變異系數(shù)為15.32%，結(jié)果顯示不同時(shí)期甜瓜種質(zhì)葉部SPAD有一定的差異。

綜合開花期和坐果期的結(jié)果分析，可以看出變異系數(shù)最大的是葉位L8，其次是L20，最小是L14，不同節(jié)位SPAD均值表明葉部SPAD值隨葉位升高而增加，中部節(jié)位葉多數(shù)達(dá)到最高，隨后降低。

開花期和坐果期不同種質(zhì)不同葉位葉部SPAD多樣性指數(shù)（H）變幅是1.64～2.10，其中開花期厚皮甜瓜種質(zhì)多樣性指數(shù)最大（2.01），其次為薄皮種質(zhì)（1.92），野生種質(zhì)最?。?.86）;而坐果期薄皮種質(zhì)多樣性指數(shù)最大（2.09），其次為厚皮種質(zhì)（2.07），野生種質(zhì)最?。?.92）;進(jìn)一步表明開花期和坐果期葉部SPAD有一定的差異，不同類型甜瓜種質(zhì)葉部SPAD其多樣性有差異。同時(shí)，對所有甜瓜種質(zhì)開花期和坐果期不同葉位葉部SPAD值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明坐果期變異高于開花期（表1），甜瓜葉部SPAD值基本符合正態(tài)分布，推斷其屬于數(shù)量性狀（圖1）。

2.2 甜瓜種質(zhì)開花期及坐果期不同葉位葉部SPAD值間的相關(guān)性分析

由表2可知，開花期和坐果期的3個葉位葉部SPAD值之間呈現(xiàn)極顯著相關(guān)，開花期3個葉位葉部SPAD值與坐果期3個葉位葉部SPAD之間也呈現(xiàn)極顯著相關(guān)，尤其是開花期和坐果期的L14葉部SPAD值與其它葉位之間的相關(guān)系數(shù)普遍較大，說明這兩個時(shí)期的3個葉位葉片都可以用于測定甜瓜種質(zhì)葉部SPAD，尤其是兩時(shí)期中部葉位葉L14。同時(shí)，開花期與坐果期3葉位SPAD均值與其它時(shí)期各葉位葉部SPAD值之間也呈現(xiàn)極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高于L14與其它葉位之間的相關(guān)系數(shù)，說明利用3個葉位葉部SPAD值的均值也能更好的反映甜瓜種質(zhì)葉部SPAD值。

2.3 不同甜瓜種質(zhì)葉部SPAD值的聚類分析

由圖2可知，這210份甜瓜種質(zhì)大致分為4類（I、II、III和IV），第I類中共有77份材料，其中包括35份薄皮材料、34份厚皮材料和8份野生材料;第II類中共有41份材料，其中包括20份薄皮材料、14份厚皮材料和7份野生材料;第III類中共有40份材料，其中包括18份薄皮材料、16份厚皮材料和6份野生材料;第IV類中共有52份材料，其中包括25份薄皮材料、16份厚皮材料和11份野生材料;每一類中種質(zhì)SPAD值范圍分布如表3，其種質(zhì)來源地及SPAD值變化范圍有一定差異。

3 討論與結(jié)論

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要光合色素，其含量高低直接影響葉片光合能力，從而影響植物的產(chǎn)量、品質(zhì)及抗病性[9-12，25]。通過葉綠素儀SPAD-502測定的SPAD值可以間接反映植物葉片葉綠素含量[13]，進(jìn)而來預(yù)測植物的品質(zhì)、產(chǎn)量、抗性和輔助育種。筆者對210份甜瓜種質(zhì)開花期與坐果期不同葉位葉部SPAD值測定分析，結(jié)果表明不同甜瓜種質(zhì)、不同時(shí)期及不同葉位葉部SPAD值有一定差異（表1）。開花期同一葉位野生甜瓜種質(zhì)葉部SPAD值變異最大，其次為厚皮甜瓜、薄皮甜瓜，坐果期同一葉位厚皮甜瓜變異最大。本研究結(jié)果顯示，薄皮甜瓜種質(zhì)葉片SPAD值變化范圍為開花期40.0～57.9、坐果期39.3～55.5，宋廷宇等[21]前期測定了2個薄皮甜瓜品種（‘八里香和‘翠美綠寶）葉片SPAD值在40左右，在本試驗(yàn)所測定的結(jié)果范圍之內(nèi)。胡國智等[22]檢測了甜瓜主莖葉不同時(shí)期不同葉位SPAD值空間分布及不同施氮水平對各葉位SPAD值的影響，結(jié)果表明在各施氮水平下，不同葉位間葉部SPAD值存在一定差異，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。此外，在未施氮時(shí)，花果期頂1葉到頂4葉葉位SPAD值范圍是38.7～41.3，坐果期是46.0～48.3，也在本試驗(yàn)所測定的SPAD值范圍之內(nèi)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，開花期和坐果期3個葉位葉部SPAD值之間均呈現(xiàn)極顯著相關(guān)（表2），都可以用來測定衡量甜瓜葉部SPAD值。但是，不同葉位葉部SPAD值變異較大，多數(shù)表現(xiàn)為葉部SPAD值隨著葉位升高而增加，中部葉位最大，隨后降低，此結(jié)果與童淑媛等[26]的研究結(jié)果一致。另外，下部葉位L8變異系數(shù)最大，最小是L14（表1），由于L14葉部SPAD值與其它葉位之間的相關(guān)系數(shù)普遍較大，因此，筆者認(rèn)為中部L14葉位葉是較適宜的反映甜瓜葉部SPAD值的葉位。前期王穎[9]對3個厚皮甜瓜品種的光合特性、產(chǎn)量和品質(zhì)形成特點(diǎn)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，不同節(jié)位葉片在定形后葉片大小有一定差異，低節(jié)位葉片小，隨著節(jié)位升高，葉面積逐漸增大，中部節(jié)位葉片大小相近，高節(jié)位葉片逐漸變小。目前，在測定不同植物葉片SPAD值的葉位選擇上有一些差異。肖關(guān)麗等[27]對馬鈴薯不同葉位葉SPAD值變化規(guī)律進(jìn)行了研究，認(rèn)為下部葉位（倒3葉和倒4葉）相對穩(wěn)定，適宜用于測定葉片SPAD值。Yuan等[28]研究表明，水稻最適宜的SPAD值測定葉位是第4個完全展開葉的2/3位置處。胡國智等[22]認(rèn)為，甜瓜主莖頂3葉是較理想的SPAD值測定及氮素營養(yǎng)診斷葉。宋廷宇等[21]對薄皮甜瓜葉部SPAD值與葉綠素含量相關(guān)性進(jìn)行了分析，認(rèn)為需要取上、中、下部葉片進(jìn)行測定。

本研究顯示不同類型的甜瓜種質(zhì)開花期與坐果期葉部SPAD值的變異有一定差異，SPAD值基本符合正態(tài)分布，屬于數(shù)量性狀。葉部SPAD值隨著葉位升高而增加，中部葉位L14的SPAD值最大、變異系數(shù)最小，是較適宜的反映甜瓜葉部SPAD值的測定葉位。研究結(jié)果可為甜瓜SPAD值測定時(shí)的葉位選擇提供參考，并基于不同類型種質(zhì)的SPAD值對其光合能力進(jìn)行預(yù)測，為甜瓜種質(zhì)資源的評價(jià)利用提供依據(jù)。

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