基于種子數(shù)量性狀的西番蓮遺傳多樣性分析

徐 麗，高 玲，陳 媚，馮紅玉，趙亞南

(1 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試儋州分中心，海南儋州，571737；2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，武漢，430070)

西番蓮為西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(Passiflora)多年生爬藤植物，大約有576種，主要來自南美洲的熱帶和溫帶地區(qū)[1]，在鮮食、藥用[2]和觀賞領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[3]。我國種植的食用種主要為紫果種PassifloraedulisSims和黃果種P.edulisf.flavicarpaDegener以及二者的雜交種，俗稱“百香果”，主要分布在海南、福建、廣東、廣西、云南、貴州等熱帶和亞熱帶地區(qū)[4]。目前制約該產(chǎn)業(yè)的主要因素為病毒病[5-6]及莖基腐病等病害[7]，而控制這些病害的有效途徑為選育抗病品種[8]。由于西番蓮許多品種全年開花，花期較長，種間雜交較為容易[9]，而豐富的種質(zhì)資源是開展種間雜交選育抗病品種的關(guān)鍵。

我國種植的可食用西番蓮為舶來品，20世紀(jì)60年代從國外引入[10]，國內(nèi)種質(zhì)資源相對較少，主要來源于國外。冷言峰[11]、章希娟等[12]先后對西番蓮葉、花、果實(shí)等表型性狀進(jìn)行了分析，應(yīng)東山等[13]、夏玲等[14]從分子生物學(xué)角度對西番蓮種質(zhì)資源遺傳多樣性進(jìn)行了分析，而對西番蓮種子多樣性的研究未見報(bào)道。由于種子性狀較為穩(wěn)定，在植物分類學(xué)上具有一定價(jià)值，探究種子表型數(shù)量性狀的變化能為品種選育提供一定的參考[15-16]。因此，筆者對35份西番蓮種質(zhì)的種子性狀進(jìn)行多樣性分析，以期為西番蓮種質(zhì)資源的合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究于2020年10月至2022年3月進(jìn)行。35份西番蓮種質(zhì)均來自農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試儋州分中心西番蓮資源圃(見表1)。

表1 35份西番蓮種質(zhì)信息

1.2 方法

利用萬深SC-G型掃描儀掃描每份種質(zhì)種子30粒，并對種子圖像進(jìn)行分析，得到種子長度、寬度、長寬比、直徑和周長。種子千粒質(zhì)量采用電子天平(0.01 g)稱量1 000粒種子的質(zhì)量，重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)利用Excel整理，SPSS Statistics 26軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、方差分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子性狀

結(jié)果可以看出，6個(gè)種子數(shù)量性狀的變異系數(shù)均大于12%，變異程度均很大。其中種子千粒質(zhì)量變異系數(shù)最大，為53.06%；ZY-4千粒質(zhì)量最小，為1.67 g，ZY-30最大，為37.96 g，兩者相差21.7倍。種子長寬比的變異系數(shù)最小，但也達(dá)到12.51%。種子長與種子直徑變異系數(shù)相當(dāng)，分別為23.81%和23.29%；種子寬和種子周長變異系數(shù)也相當(dāng)，分別為24.39%和24.67%(見表2)。

表2 35份西番蓮種質(zhì)種子性狀變異情況

2.2 種子數(shù)量性狀相關(guān)性分析

結(jié)果可以看出，種子周長、直徑、長、寬及種子千粒質(zhì)量相互之間存在極顯著相關(guān)性，種子長寬比與種子周長、直徑、長、寬間不存在相關(guān)性或顯著相關(guān)性(見表3)。說明種子形狀與種子千粒質(zhì)量極顯著相關(guān)。

表3 35份西番蓮種質(zhì)種子性狀間的相關(guān)性

2.3 種子數(shù)量性狀聚類分析

聚類分析可以看出，在歐式距離為6.5時(shí)，可以將35份種質(zhì)聚為5大類(見表4和圖1)。對不同類群種質(zhì)種子同一性狀進(jìn)行方差分析，發(fā)現(xiàn)不同類群間種子周長、直徑、長、寬、千粒重存在顯著性差異，而種子長寬比無顯著性差異。5個(gè)類群種子千粒質(zhì)量從小到大依次為：第Ⅱ類、第Ⅰ類、第Ⅲ類、第Ⅳ類、第Ⅴ類。

圖1 35份西番蓮種質(zhì)種子性狀聚類

表4 35份西番蓮種質(zhì)不同類群種子數(shù)量性狀比較

第Ⅰ類種子有7份種質(zhì)，隸屬于4個(gè)種。該群體種子千粒質(zhì)量7.67～9.68 g之間，種子千粒質(zhì)量、周長、直徑、長、寬變異系數(shù)分別為8.02%、6.19%、3.19%、8.06%、8%，種子長寬比變異系數(shù)較大，為15.94%。該類群種子偏扁，千粒質(zhì)量較低。

第Ⅱ類種子有4份種質(zhì)，分別屬于不同種。在5個(gè)類群中千粒質(zhì)量均值最小，范圍1.67～5.05 g，變異系數(shù)最大，達(dá)55.24%。此外，種子周長、直徑、長、寬變異系數(shù)也較大，分別為18.02%、16.23%、17.72%、17.78%。該類群種子偏小，形狀各異。

第Ⅲ類種子有8份種質(zhì)，分別屬于5個(gè)種。種子周長、直徑、長、寬、千粒質(zhì)量變異系數(shù)較小，分別為7.70%、6.12%、7.83%、6.95%、6.89%，種子長寬比變異系數(shù)較大，為15.22%。該類群種子長、寬、千粒質(zhì)量中等。

第Ⅳ類種子有13份種質(zhì)，分別屬于4個(gè)種。種子周長、直徑、長、寬、長寬比、千粒質(zhì)量變異系數(shù)分別為7.58%、5.95%、8.66%、6.29%、8.91%、8.22%，變異系數(shù)較小，均小于10%。該類群種子直徑、長、質(zhì)量中等，形狀為橢圓形。

第Ⅴ類有3份種質(zhì)，分別屬于2個(gè)種。該類種子直徑、長、周長變異系數(shù)最小，小于5%，分別為2.34%、2.75%、3.37%；種子寬的變異系數(shù)較小，為6.82%；長寬比和千粒質(zhì)量的變異系數(shù)也不大，變異系數(shù)均小于10%，變異程度不大。該類群種子大小、質(zhì)量較大，種子較扁平。

3 結(jié)論與討論

種子繁殖為西番蓮繁殖方式之一[17]，相對于其他器官，種子形態(tài)特征受環(huán)境影響較小，比較穩(wěn)定，在分類學(xué)上具有重要意義。本研究對35份西番蓮種質(zhì)資源種子數(shù)量性狀的多樣性分析結(jié)果表明，35份種質(zhì)的種子變異較大，種子周長、直徑、長、寬、千粒質(zhì)量變異系數(shù)均大于23%，且種子千粒質(zhì)量變異系數(shù)達(dá)到了53.06%。種子性狀相關(guān)性分析結(jié)果表明，種子周長、直徑、長、寬及千粒質(zhì)量間存在極顯著相關(guān)性，種子長寬比與種子周長、直徑、長、寬、千粒質(zhì)量間不存在相關(guān)性或顯著相關(guān)性?？梢姺N子形狀與種子千粒質(zhì)量極顯著相關(guān)。35份種質(zhì)種子6個(gè)數(shù)量性狀聚類分析發(fā)現(xiàn)，可將35份種質(zhì)分為5類，其千粒質(zhì)量從低到高依次為第Ⅱ類，千粒質(zhì)量2.78 g；第Ⅰ類，千粒質(zhì)量8.26 g；第Ⅲ類，千粒質(zhì)量16.13 g；第Ⅳ類，千粒質(zhì)量20.93 g；第Ⅴ類，千粒質(zhì)量35.01 g。綜合研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，西番蓮不同種質(zhì)種子性狀差異較大，同種內(nèi)不同品種間種子性狀較為相似。目前已經(jīng)報(bào)道的西番蓮種質(zhì)資源中對種子研究相對較少，《中國植物志》[18]中對西番蓮種子的描述也僅有種子形狀和長度，偶有種子直徑或顏色。本研究較深入地分析了西番蓮種質(zhì)資源種子的遺傳多樣性，為西番蓮種質(zhì)資源遺傳多樣性評價(jià)、種質(zhì)創(chuàng)制和深入挖掘利用提供了參考。