江蘇地區(qū)30個絲瓜種質(zhì)資源評價(jià)

馮英娜，高 帥，劉葉瓊，姚 璇，郭衛(wèi)東，王媛花，蘇小俊，顏志明*

（1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 句容 212400；2.江蘇現(xiàn)代園藝工程技術(shù)中心，江蘇 句容 212400；3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，江蘇 南京 210014）

絲瓜為葫蘆科絲瓜屬一年生攀緣草本植物，絲瓜起源于印度一帶，在我國南北地區(qū)均有栽培，逐漸形成了具有地方特色的絲瓜種質(zhì)，種質(zhì)資源（尤其是地方品種）比較豐富［1］。絲瓜不僅是我國夏季主要食用的瓜類蔬菜，同時(shí)還具有藥用價(jià)值和美容價(jià)值。絲瓜中含有黃酮類、生物堿類等活性物質(zhì)，具有消炎、抗菌等作用，其種子還含有抑制艾滋病毒的活性物質(zhì)，因此，絲瓜也是一種藥用植物［2］。

我國的絲瓜育種起步較晚，對絲瓜種質(zhì)資源的收集、創(chuàng)新、利用等方面的研究不夠全面，絲瓜雜交新品種選育和生產(chǎn)等應(yīng)用也較少［3］。絲瓜種質(zhì)資源多樣性研究是絲瓜新品種選育、遺傳理論研究、生物技術(shù)研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)［4］。廣泛收集和整理絲瓜的種質(zhì)資源，分析絲瓜種質(zhì)資源的親緣關(guān)系，為絲瓜親本選配提供科學(xué)依據(jù)，已成為科研工作者的重要工作［5］。高莉平［6］、王光惠［7］等對作物的農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析和相關(guān)性分析，確定了不同品種間的親緣關(guān)系和不同性狀間的相關(guān)性，為雜種優(yōu)勢提供了理論依據(jù)。葉新如等［8］對60份絲瓜材料的16個田間農(nóng)藝性狀分析發(fā)現(xiàn)變異系數(shù)為0%~111%；多樣性信息指數(shù)為0~2.037；通過主成分分析，提取出5個能夠涵蓋絲瓜大部分農(nóng)藝性狀的指標(biāo)。王嬌陽等［4］以浙江省32個絲瓜種質(zhì)資源為材料，研究了絲瓜的22個農(nóng)藝性狀，通過主成分分析提取了5個主成分，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)81.308%，根據(jù)前5個主成分與性狀的相關(guān)性分析，選出14個影響力較大的性狀；在主成分分析的基礎(chǔ)上，對32個絲瓜種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，在歐式距離的水平上首先劃分為2大類，又可進(jìn)一步劃分為6個亞類。盡管分子標(biāo)記已經(jīng)廣泛應(yīng)用于遺傳多樣性分析，但以農(nóng)藝性狀研究植物的遺傳變異具有便捷、低成本、更直觀的優(yōu)勢［7］。以主成分分析、聚類分析對絲瓜種質(zhì)資源進(jìn)行多樣性分析也較為常見［8］。但目前關(guān)于絲瓜各農(nóng)藝性狀的相關(guān)性、主成分分析、多個品種聚類分析方面的研究還比較匱乏。

本試驗(yàn)選取了來自全國各地30個絲瓜種質(zhì)資源進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析，以期為絲瓜種質(zhì)的收集、保存、鑒定、創(chuàng)新、利用，以及雜交育種的親本選擇、選配提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所蘇小俊研究員團(tuán)隊(duì)提供。30個絲瓜種質(zhì)主要分布在浙江、湖北、廣西、重慶、江蘇、四川、福州、湖南、河南和上海等地區(qū)（表1）。

表1 供試材料

1.2 試驗(yàn)方法

絲瓜種質(zhì)于2020年4月統(tǒng)一定植于江蘇農(nóng)博園農(nóng)學(xué)園藝學(xué)院蔬菜基地。同一品種分3個小區(qū)，每個小區(qū)種植30棵，管理方式與絲瓜生產(chǎn)管理相同。

參照李國景《絲瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，在田間每個小區(qū)隨機(jī)選取10株對葉色、葉形、葉長、葉寬、第一雌花節(jié)位等17個性狀進(jìn)行了調(diào)查。

采用Excel 2010和SPSS 22軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)采用最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差和變異系數(shù)進(jìn)行差異分析；采用Person相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行相關(guān)性分析；采用組之間鏈接的系統(tǒng)聚類方法進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 絲瓜品種的主要瓜形表現(xiàn)

30個絲瓜品種種質(zhì)資源的瓜形表現(xiàn)差異較大，具體見圖1。絲瓜瓜形豐富，ZZS、早雜一號和寧德長絲瓜為有棱絲瓜，其瓜條較長，瓜條紡錘形。其他絲瓜為普通絲瓜，特早肉絲瓜、江蘇香絲瓜、極早絲瓜406、棒絲瓜、早雜二號肉絲瓜、早冠絲瓜406均為短圓筒；黑籽皺絲瓜、樂山絲瓜、林縣絲瓜、鄭州棒槌絲瓜、金陵香絲瓜、江蘇白籽絲瓜、早冠408、黑籽肉絲瓜、三江一號絲瓜為短棍棒；福州越初、桂林水瓜為鐮刀形；春絲瓜、線絲瓜、早雜一號、株洲沙田絲瓜為束腰形；五葉香、宜興絲瓜、德絲一號為長圓筒形；江蘇海安本地絲瓜、長沙肉絲瓜、浙絲一號為長棍棒形。

圖1 30個絲瓜種質(zhì)資源的瓜形比較

2.2 絲瓜種質(zhì)的主要農(nóng)藝性狀

30個絲瓜種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀差異較大（表2）。變異系數(shù)為12.68%~64.73%，農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)具體表現(xiàn)為：瓜形＞瓜棱＞瓜長＞葉緣＞瓜面特征＞瓜橫徑＞葉片尖端形狀＞葉形＞葉色＞近瓜蒂端形狀＞瓜皮色＞棱數(shù)＞瓜頂形狀＞葉柄長＞第一雌花節(jié)位＞葉片寬＞葉片長。其中第一雌花節(jié)位變異幅度為5~16，說明絲瓜在第一雌花節(jié)位上變異很大，能夠?yàn)榻z瓜熟性育種提供范圍較廣的材料；瓜形變異幅度為1~8，說明絲瓜形狀多樣，能夠滿足不同地區(qū)消費(fèi)者對絲瓜瓜形的需求；瓜長變異系數(shù)為41.53%，說明單株瓜長具有同樣的選擇潛力。

表2 30個絲瓜種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的差異分析

2.3 絲瓜種質(zhì)的相關(guān)性分析

對絲瓜農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析（表3），結(jié)果顯示各個植物學(xué)性狀之間存在一定的相關(guān)性。其中，葉寬與葉長（0.794）、瓜棱與瓜皮色（0.626）、瓜頂形狀與近瓜蒂端形狀（0.512）、瓜棱與葉色（0.495）之間存在極顯著性正相關(guān)；葉柄長與葉寬（0.362）、瓜長與葉長（0.363）、瓜橫徑與第一雌花節(jié)位（0.383）、瓜棱與葉緣（0.449）、棱數(shù)與瓜皮色（0.447）和瓜棱（0.433）呈顯著性正相關(guān)。棱數(shù)越多，瓜棱越明顯；瓜形與第一雌花節(jié)位（-0.362）、近瓜蒂端形狀與瓜長（-0.401）、瓜頂形狀與葉色（-0.457）、瓜皮色與瓜頂形狀（-0.396）、瓜棱與近瓜蒂端形狀（-0.449）和瓜頂形狀（-0.363）呈顯著性負(fù)相關(guān)。

表3 30個絲瓜種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

2.4 絲瓜主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

主成分分析是通過對絲瓜的所有性狀進(jìn)行歸納，將內(nèi)容相似、影響程度相近的性狀用一個指標(biāo)代替，能夠更加清晰地分析其性狀［9］。對30個絲瓜種質(zhì)資源進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)其成分構(gòu)成的主要信息集中在前6個主成分，其特征值累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)71.578%（表4），特征值總和為12.169，表明這6個主成分可以涵蓋農(nóng)藝性狀的大部分相關(guān)信息［10］。

表4 絲瓜17個主要農(nóng)藝性狀主成分的特征值與貢獻(xiàn)率

由表5可知，主成分1荷載較高且為正值的是瓜棱因子，荷載值為0.212，稱之為瓜棱因子，符合相關(guān)性分析結(jié)果。荷載較高且為負(fù)值的有近瓜蒂端形狀、瓜頂形狀，荷載值分別為-0.166、-0.141，說明瓜棱與近瓜蒂端形狀和瓜頂形狀均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，且近瓜蒂端形狀與瓜頂形狀呈現(xiàn)正相關(guān)。

表5 絲瓜17個主要農(nóng)藝性狀的成分矩陣

主成分2荷載值較高的是葉寬和葉長，荷載值分別為0.354、0.268，稱之為生物量因子。荷載值較高且為負(fù)值的是第一雌花節(jié)位，荷載值為-0.158。說明葉寬與葉長呈正相關(guān)，且與第一雌花節(jié)位呈負(fù)相關(guān)。

主成分3荷載值較高的是瓜面特征，荷載值為0.326，稱之為瓜面特征相關(guān)因子。荷載值較高且為負(fù)值的是第一雌花節(jié)位，荷載值為-0.338。瓜面特征與第一雌花節(jié)位呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，在相關(guān)性分析中瓜面特征與第一雌花節(jié)位也呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)但不顯著。

主成分4荷載值較高的是葉形，荷載值為0.384，稱之為葉形因子。荷載值較高且為負(fù)值的是葉尖端形狀，荷載值為-0.366，葉形與葉尖端形狀呈負(fù)相關(guān)。

主成分5荷載值較高的是棱數(shù)，荷載值為0.414，稱之為外觀因子。荷載值較高且為負(fù)值的是瓜形和葉長，荷載值分別為-0.225和-0.231。棱數(shù)與瓜形、葉長均呈負(fù)相關(guān)。

主成分6荷載值較高的是葉尖端形狀，荷載值為0.375，稱之為葉尖端形狀因子。荷載值較高且為負(fù)值的是葉緣和葉柄長，荷載值分別為-0.402、-0.441。葉尖端形狀與葉緣、葉柄長均呈負(fù)相關(guān)。由此可知，前6個主成分包括的農(nóng)藝性狀，均可作為主要指標(biāo)對絲瓜種質(zhì)資源進(jìn)行鑒定及評價(jià)。

2.5 絲瓜種質(zhì)的聚類分析

采用組之間鏈接的系統(tǒng)聚類方法對30個絲瓜種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析（圖2），在歐式距離為15處，將30個絲瓜種質(zhì)分為2大類，第一大類是普通絲瓜，第二大類是有棱絲瓜。第二大類只包括序號1、18和5這3個絲瓜種質(zhì)，這3個種質(zhì)瓜面均有棱，瓜條均較長。普通絲瓜在歐式距離為10處又將絲瓜分為2小類，第一小類包括21、29、28、12、30、6、13、20、22、4、8、9、15、17、2、26、3、7、14、24、27、16、25、11、19、10共26個材料。瓜面特征平滑或微皺，瓜皮色由綠色到深綠色，多數(shù)第一雌花節(jié)位在10個以上。第二小類僅有23，瓜皮色為白色。有棱絲瓜在歐式距離為7處又分為2小類。第一小類包括18、5。植株表現(xiàn)為葉色深綠、葉形掌狀淺裂、葉緣鋸齒、葉片大小相當(dāng)。第二小類僅有1。

圖2 30個絲瓜種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀系統(tǒng)聚類圖

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

隨著人們消費(fèi)習(xí)慣的改變和對絲瓜食療作用的深入了解，以及設(shè)施園藝在江蘇省的迅速推廣，絲瓜種植出現(xiàn)了大規(guī)模的設(shè)施栽培，逐步由露地栽培為主發(fā)展為設(shè)施和露地栽培并重模式。然而在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)設(shè)施專用品種的匱乏是目前絲瓜生產(chǎn)中迫切需要解決的問題，但有關(guān)絲瓜遺傳育種方面的報(bào)道相對較少［11-12］。選擇優(yōu)良的基因型和適宜的環(huán)境條件，結(jié)合優(yōu)質(zhì)、高效的栽培技術(shù)可以最大程度地發(fā)揮作物的優(yōu)良特性［13］。形態(tài)學(xué)標(biāo)記具有簡便、直觀、易行、快速的特點(diǎn)，是種質(zhì)資源評價(jià)和優(yōu)良種質(zhì)篩選的一個重要手段［14-15］。

本研究對2020年4月種植于江蘇農(nóng)博園30個絲瓜種質(zhì)的17個農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同絲瓜種質(zhì)不僅在形態(tài)上存在較大差異，在農(nóng)藝性狀上也存在不同程度的變異。農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)越大，遺傳多樣性越大，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，說明在育種中對優(yōu)良品種的選育越有利［16-17］。研究中，30個絲瓜種質(zhì)的變異系數(shù)為12.68%~64.73%，瓜形的變異系數(shù)最大，瓜棱次之，因此育種時(shí)應(yīng)選擇瓜形、瓜棱的種質(zhì)進(jìn)行改良。主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析表明，各性狀間存在不同程度的關(guān)聯(lián)，葉寬與葉長（0.794）、瓜棱與瓜皮色（0.626）、瓜頂形狀與近瓜蒂端形狀（0.512）、瓜棱與葉色（0.495）存在極顯著性正相關(guān)；葉柄長與葉片寬（0.362）、瓜長與葉片長（0.363）、瓜橫徑與第一雌花節(jié)位（0.383）、瓜棱與葉緣（0.449）、棱數(shù)與瓜皮色（0.447）、瓜棱（0.433）呈顯著性正相關(guān)。棱數(shù)越多，瓜棱越明顯；瓜形與第一雌花節(jié)位（-0.362）、近瓜蒂端形狀與瓜長（-0.401）、瓜頂形狀與葉色（-0.457）、瓜皮色與瓜頂形狀（-0.396）、瓜棱與近瓜蒂端形狀（-0.449）呈顯著性負(fù)相關(guān)。瓜長與瓜橫徑呈正相關(guān)但不顯著，這與李文嘉［18］的研究結(jié)果一致，說明在育種中不能僅僅注重瓜長，應(yīng)同時(shí)注重瓜長與瓜橫徑的比例協(xié)調(diào)，進(jìn)而選育出理想的瓜形。

按照絲瓜種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀，采用組之間鏈接的聚類分析方法將30個絲瓜種質(zhì)資源在歐式聚類為15處分為2大類，第一大類是普通絲瓜，第二大類是有棱絲瓜。其中第二大類僅包括1、18、5三個絲瓜種質(zhì)，這3個絲瓜種質(zhì)瓜面均有棱，瓜條較長。第二大類包括的種質(zhì)較少，有可能是搜集種質(zhì)資源不夠廣泛和種質(zhì)間的交流滲透較為深入造成的。同時(shí)，植物的農(nóng)藝性狀還受外界環(huán)境如栽培季節(jié)、栽培技術(shù)等因素的影響［19-21］。第一大類在歐式距離為10處又將絲瓜分為2小類，第一小類共有26個材料，瓜面特征平滑或微皺，瓜皮色由綠色至深綠色，多數(shù)第一雌花節(jié)位在10個以上。來自不同地理位置的絲瓜都可能聚為一類，可能是這些地區(qū)絲瓜種質(zhì)交流頻繁所造成的［22-23］。本試驗(yàn)主要采用2020年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，未能進(jìn)行多次重復(fù)，所以在農(nóng)藝性狀評價(jià)上會有一定誤差。

3.2 結(jié)論

本研究搜集的30個絲瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀差異顯著，具有豐富的遺傳多樣性，來自不同地域的絲瓜種質(zhì)交流頻繁而造成農(nóng)藝性狀聚類時(shí)聚為一類。在育種中應(yīng)對第一、第二主成分因子進(jìn)行選擇。