基于DUS測試的不同品種黃瓜性狀研究

常龍波，于立芝

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院，山東煙臺 264670）

0 引言

中國是黃瓜主要生產(chǎn)消費國家，黃瓜品種產(chǎn)量的提高對推動蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展具有重要意義。為了讓更多優(yōu)質(zhì)的黃瓜品種進入市場以滿足需求，不同品種的測試鑒定工作尤其重要[1]。DUS測試性狀分析是開展DUS 測試工作的基礎(chǔ)，測試性狀的選擇對DUS 測試工作起著關(guān)鍵性的作用[2]。吳燕等[3]、任麗等[4]分別對芝麻和水稻的DUS 測試標(biāo)準(zhǔn)品種的實際表現(xiàn)進行了分析；陳海榮等[5]、盧柏山等[6]利用DUS 測試性狀對玉米進行了形態(tài)多樣性的分析；單飛彪等[7]、王永行等[8]對向日葵和小麥進行了遺傳多樣性分析，焦雄飛等[9]對兵豆的質(zhì)量性狀進行了多樣性分析；趙洪等[10]基于DUS測試分析得出，鮮食玉米生育期等性狀對鮮食玉米在上海地區(qū)評價有重要影響；褚云霞等[11]對非洲菊品種DUS測試數(shù)量性狀進行分級研究，后其又通過觀測分析篩選出六出花的DUS 測試性狀[12]；黃志城等[13]、管俊嬌等[14]等分別研究了不同栽培環(huán)境和措施對番茄和玉米數(shù)量性狀DUS 測試性狀的影響；Aravind 等[15]在45 個突變體中鑒定了24 個DUS 性狀，選擇6個突變體作為新突變體并將其推廣到生產(chǎn)試驗中；Afriyie-Debrah 等[16]對UPOV 規(guī)定的32 個DUS 性狀進行評分，并進行基因分型；Ranjani 等[17]基于定性性狀對豇豆基因型進行形態(tài)學(xué)表征；Akeith Singh等[18]根據(jù)DUS 試驗的指導(dǎo)原則對石榴品種的特異性進行鑒定。相關(guān)的研究以不同的角度、用不同的方法對農(nóng)作物品種的DUS性狀進行了研究，具有重要的理論和實踐指導(dǎo)意義。筆者對3 個品種的黃瓜進行DUS 測試試驗，觀察測量黃瓜植株、葉片和果實性狀，對不同品種黃瓜群體目測和個體測量性狀表達差異性進行分析研究。本研究采用不同的數(shù)據(jù)分析方法對黃瓜群體目測和個體測量性狀進行分析，優(yōu)化各種分析方法的應(yīng)用，明確試驗品種黃瓜的特異性和穩(wěn)定性，以利于提高黃瓜DUS測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、公正性和客觀性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為自主選育的黃瓜品種和煙臺地方黃瓜品種。品種1（新改良煙臺地黃瓜）和品種2（中農(nóng)煙地1 號）為自主選育；品種3（煙臺地黃瓜）為煙臺地方黃瓜品種，作為對照品種。

1.2 試驗方法

試驗于2022 年5—8 月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院試驗基地進行。各品種于2022 年5 月15 日播種。小區(qū)面積為11.2 m2（長7 m、寬1.6 m），重復(fù)3 次，共9個小區(qū)，兩邊設(shè)保護行。采用低畦雙行種植，每小區(qū)種植34 株，株行距為40 cm×60 cm。日常栽培管理措施均相同，田間管理參照大田生產(chǎn)。

在商品果采收期，按照NY/T 2235—2012《植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南黃瓜》[19]，對果實群體性狀進行判定，記錄相應(yīng)的表達狀態(tài)，用分級代碼數(shù)值表示。每小區(qū)隨機選取10 個植株進行個體性狀測量。每小區(qū)分別取10 個商品瓜，對果實縱徑、果實橫徑以及瓜把長度等進行測量，同時觀測果實的棱、瘤等性狀，以其均值為最終值。

2022年6月25日—8月2日采用稱重法測量黃瓜的產(chǎn)量。黃瓜單果重為黃瓜的產(chǎn)量與單果數(shù)量的比值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 符合系數(shù)分析 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品種的實際表達狀態(tài)與NY/T 2235—2012 中代碼的差異，計算不同品種黃瓜各性狀的符合系數(shù)，如式(1)。

式中，A是某個標(biāo)準(zhǔn)品種或性狀的符合系數(shù)，a為某個標(biāo)準(zhǔn)品種或性狀在測試指南中的代碼，b為某個標(biāo)準(zhǔn)品種或性狀實測的代碼，X為其指南代碼的平均值。

1.3.2 變異系數(shù)分析 利用Office Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)整理，計算不同品種黃瓜各性狀的變異系數(shù)。

1.3.3F檢驗 利用Office Excel 2019 軟件進行數(shù)據(jù)整理和相關(guān)計算，運用SPSS 27.0軟件進行方差分析。

1.3.4 相關(guān)性分析 運用SPSS 27.0 計算黃瓜性狀與品種之間的Pearson相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種黃瓜DUS群體目測性狀

2.1.1 不同品種黃瓜DUS群體目測性狀的表現(xiàn) 由表1可知，3 個品種之間的性狀6、8、10、14、15、19、20、22、27、30、32、39、40、42、43、45、46、47、48 并無差異。品種1和品種2的生長勢明顯比品種3更強，品種1、2的大部分果實棱的凸顯程度也強于品種3。

2.1.2 不同品種黃瓜DUS 群體目測性狀的符合系數(shù)計算3個品種同標(biāo)準(zhǔn)品種之間群體目測性狀的符合系數(shù)，符合系數(shù)越大，表示它們之間的差異越?。环舷禂?shù)越小，表示它們之間的差異越大。表2結(jié)果表明，不同品種的測量性狀存在不同程度的差異。品種1、2、3的性狀6、8、10、14、15、19、20、22、30、32、39、42、45、47、48的符合系數(shù)≥0.99，其中14個性狀符合系數(shù)均為1，說明3個品種這些性狀的表達并無差異。品種1的性狀27（瓜把形狀）符合系數(shù)小于0.97，表達狀態(tài)較品種2、3不穩(wěn)定。品種1、2的性狀36（果實棱）符合系數(shù)接近，均≥0.960，而品種3 的差異較大。品種1、2、3 的性狀40（果實刺密度）、43（果實瘤數(shù)量）的符合系數(shù)依次增加，但均大于0.960。品種1、2 的性狀46（心腔相對于橫徑大小）均為1，品種3的符合系數(shù)略小，表現(xiàn)出一定的差異性。

表2 不同品種黃瓜DUS群體目測性狀的符合系數(shù)

2.2 不同品種黃瓜DUS個體測量性狀

2.2.1 不同品種黃瓜個體測量性狀變異情況 由表3 可知，其中3 個品種的性狀9（主蔓節(jié)間長度）的變異幅度為0.06～0.08，性狀11（第一雌花節(jié)位）的變異幅度為0.26～0.29，性狀18（葉片長度）的變異幅度為0.04～0.06，性狀24（果實橫徑）的變異幅度為0.07～0.09，性狀23（果實縱徑）的變異幅度為0.06～0.09，性狀25（果實縱徑/橫徑）的變異幅度為0.07～0.09，性狀29（果實瓜把長度/縱徑）的變異幅度為0.13～0.17，以上性狀的變異系數(shù)在3 個品種之間的差異較小。性狀12（雌花節(jié)率）的變異系數(shù)在3 個品種之間差異較大，其中品種1 的變異系數(shù)最大，為0.27。性狀28（果實瓜把長度）的變異幅度為0.12～0.19，變異系數(shù)在3 個品種之間差異較大，其中品種2的變異系數(shù)最大，為0.19。

2.2.2 不同品種黃瓜個體測量性狀的變化 圖1展示了3 個黃瓜品種的每個測試樣本的個體性狀中的8 個性狀的測量數(shù)據(jù)。其中，品種1、2 的主蔓節(jié)間長度稍小于品種3。品種3的第一雌花節(jié)位明顯大于品種1、2，而品種2又略小于品種1。3個品種的葉片長度接近，但品種1、2的葉片長度變化范圍大于3。3個品種的果實橫徑差別不大。品種3的果實縱徑明顯小于品種1、2，且變化范圍大。品種3的果實縱徑橫徑比值也小于品種1、2。瓜把長度品種3 略小于品種1、2，3 個品種的瓜把長/縱徑比值差別不大。存在差異的性狀中，以第一雌花節(jié)位、果實縱徑的差異最為明顯。

圖1 不同品種黃瓜的個體測量性狀分類散點圖

2.3 不同品種黃瓜的性狀F檢驗

利用單因素方差分析研究品種之間第一雌花節(jié)位、雌花節(jié)率、主蔓節(jié)間長度、葉片長度、果實橫徑、果實縱徑、果實縱徑/橫徑、瓜把長度、瓜把長度/縱徑、棱、刺毛密度、瘤數(shù)量12 個性狀的差異性。從表4 可以看出，不同品種的黃瓜樣本對于葉片長度、果實橫徑、瓜把長度、瓜把長度/縱徑、刺毛密度、瘤數(shù)量共6 個性狀沒有表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)，對于第一雌花節(jié)位、雌花節(jié)率、主蔓節(jié)間長度、果實縱徑、果實縱徑/橫徑和棱6 項性狀呈現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。3 個品種之間第一雌花節(jié)位(F=32.993，P=0.000)、雌花節(jié)率(F=25.632，P=0.000)、主蔓節(jié)間長度(F=5.371，P=0.006)、果實縱徑(F=14.858，P=0.000)、果實縱徑/橫徑(F=11.786，P=0.000)、棱(F=14.648，P=0.000)均呈現(xiàn)出0.01 水平顯著性，說明性狀在品種之間存在顯著差異。

表4 不同品種黃瓜的性狀F檢驗結(jié)果（方差分析）

2.4 不同品種黃瓜的性狀相關(guān)性分析

如表5所示，第一雌花節(jié)位、主蔓節(jié)間長度與品種呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.443、0.213。雌花節(jié)率、果實縱徑、果實縱徑/橫徑、果實棱與品種呈現(xiàn)出顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.414、-0.448、-0.040、-0.470。其中第一雌花節(jié)位、雌花節(jié)率、果實縱徑、果實縱徑/橫徑、果實棱在0.01級別（雙尾）相關(guān)性顯著，主蔓節(jié)間長度在0.05級別（雙尾）相關(guān)性顯著，葉片長度、果實橫徑、瓜把長度、瓜把長度/縱徑、果實刺毛密度、瘤數(shù)量與品種之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.008、-0.037、-0.162、0.106、0.091、0.091，相關(guān)性不顯著。

表5 不同品種黃瓜與性狀的相關(guān)性分析

2.5 不同品種黃瓜單果重和產(chǎn)量情況

2.5.1 單果重 不同黃瓜品種的單果重情況見表6，品種1、2的黃瓜果實均重大致相等，稍大于品種3的果實均重，由表7可知，3個品種的單果重沒有明顯的差異。

表6 不同品種黃瓜單果重g

表7 不同品種黃瓜單果重F檢驗結(jié)果（方差分析）

2.5.2 產(chǎn)量和單果數(shù)量 由表8 可知，黃瓜產(chǎn)量最高的是品種2，為42616.07 kg/hm2，比對照品種3 的30892.86 kg/hm2，增產(chǎn)11723.21 kg/hm2。品種1的產(chǎn)量為39000.00 kg/hm2，比品種3 增產(chǎn)8107.14 kg/hm2。品種2 較品種3 增收100000 個/hm2果實，品種1 較品種3增收66964個/hm2果實。通過單因素方差分析得品種間產(chǎn)量和單果數(shù)量均呈現(xiàn)0.01水平顯著差異（表9）。

表8 不同品種黃瓜產(chǎn)量和單果數(shù)量

表9 不同品種黃瓜產(chǎn)量和單果數(shù)量F檢驗結(jié)果（方差分析）

3 結(jié)論

應(yīng)用群體目測的方式對21 個群體目測性狀進行觀測，有14個測試性狀的符合系數(shù)為1，說明這些性狀在3 個品種之間并無差異。生長勢、瓜把形狀、果實棱、果實刺密度、果實瘤數(shù)量的符合系數(shù)小于0.99，說明存在不同程度差異。

應(yīng)用個體測量的方式觀測性狀時，3 個品種的第一雌花節(jié)位的變異系數(shù)均較大，雌花節(jié)率變異系數(shù)的差異較大，與趙陸滟等[20]的研究結(jié)果一致，表明3個黃瓜品種的遺傳潛力大。雌花節(jié)率表現(xiàn)為品種2(21.47%)>品種1(19.20%)>品種3(14.00%)。一般情況下，雌花節(jié)率高的黃瓜產(chǎn)量高、單果數(shù)量多，本試驗中3個品種的產(chǎn)量和單果數(shù)量符合此規(guī)律。

由單因素方差分析和性狀與品種之間的相關(guān)性分析得出，品種之間第一雌花節(jié)位、雌花節(jié)率、主蔓節(jié)間長度、果實縱徑和果實縱徑/橫徑、果實棱呈現(xiàn)出顯著性差異。果實縱徑、瓜形（果實縱徑/橫徑）與品種呈現(xiàn)出顯著負相關(guān)，品種1、2 的黃瓜果實個體較品種3 更長，因此品種1、2 單果重稍大于品種3，但單果重并未呈現(xiàn)差異顯著性，可能與測產(chǎn)時摘收的黃瓜發(fā)育情況不同有關(guān)。與品種呈現(xiàn)顯著相關(guān)的性狀的變異幅度不同，表明各性狀間還可能存在相互作用，需做進一步研究分析。

本試驗中品種1、2的多種性狀（包括生長勢、果實棱、第一雌花節(jié)位、雌花節(jié)率、主蔓節(jié)間長度、果實縱徑、果實縱徑/橫徑）表現(xiàn)出了明顯區(qū)別于品種3 且可重現(xiàn)的差異，由此可以判定品種1、品種2 具有特異性。品種1、2各選取30株樣本，均未出現(xiàn)異型株，判定品種1、品種2具備穩(wěn)定性。

4 討論

《植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南黃瓜》[19]中，性狀表是申請新品種時進行特異性測試的關(guān)鍵[21]，應(yīng)選擇可準(zhǔn)確識別、清晰表達的測試性狀，采取便于操作、重復(fù)性強的測試方法[22]。已有關(guān)于DUS測試的研究多為品種的遺傳多樣性分析[23-24]，或是測試指南的研制和完善[25-26]。本研究篩選生長類型、生長勢等21個群體目測性狀和主蔓節(jié)間長度、第一雌花節(jié)位等9個個體測量性狀共30個性狀進行觀測比較。通過在相同環(huán)境和管理方式下對不同品種黃瓜的性狀進行觀測和比較，排除外在環(huán)境而造成的差異，保證觀測的性狀差異均來自于品種差異。