甜瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀多樣性分析

脫佳琪 張貞偉 彭曉洋 王續(xù)杰 趙奕涵 梁鄲娜

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.10.023

摘要：為揭示甜瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的多樣性，篩選特異種質(zhì)，為甜瓜新品種的選育奠定基礎(chǔ)。以35份甜瓜資源為材料，對(duì)甜瓜子葉、蔓、葉、花、果實(shí)和種子的41項(xiàng)農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查，對(duì)其多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，不同品種間農(nóng)藝性狀存在差異，27項(xiàng)質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)在0.30～2.07之間，平均值為0.95。14項(xiàng)數(shù)量性狀的變異系數(shù)在6.93%～51.20%之間，平均值為25.16%。質(zhì)量性狀中果皮底色的變異最為豐富，多樣性指數(shù)為2.07，數(shù)量性狀中變異系數(shù)最大的是種子千粒重，其變異系數(shù)為51.20%。對(duì)甜瓜的數(shù)量農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，將35份甜瓜種質(zhì)資源分為3類，其中第Ⅰ類有14份資源，其特征為植株莖粗壯，種子大且質(zhì)量大。第Ⅱ類有6份種質(zhì)資源，其特征為植株高，但莖細(xì)小。第Ⅲ類有15份種質(zhì)資源，其特征為植株矮小，種子小且輕。綜上所述，參試甜瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀具有豐富的多樣性，可為甜瓜種質(zhì)資源創(chuàng)新、新品種選育提供豐富的材料基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：甜瓜；種質(zhì)資源；農(nóng)藝性狀；多樣性分析；聚類分析

中圖分類號(hào)：S652.02? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）10-0173-06

收稿日期：2023-07-12

基金項(xiàng)目：塔里木大學(xué)校長(zhǎng)基金（博士）人才項(xiàng)目（編號(hào)：TDZKBS202106）。

作者簡(jiǎn)介：脫佳琪（2001—），女，甘肅涇川人，碩士，主要從事甜瓜種質(zhì)資源創(chuàng)新與新品種選育工作。E-mail：3151390268@qq.com。

通信作者：梁鄲娜，博士，副教授，主要從事蔬菜種質(zhì)資源創(chuàng)新與新品種選育、蔬菜生理與高效栽培技術(shù)研究。E-mail：liangdanna 121423@163.com。

甜瓜（Cucumis melo L.）是世界十大水果之一［1］。豐富多樣的育種材料是作物遺傳改良的材料基礎(chǔ)，我國(guó)甜瓜資源豐富，變異類型眾多。目前，國(guó)家西甜瓜中期庫(kù)（由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所建立）中保存的甜瓜種質(zhì)近2 000份［2］。新疆維吾爾自治區(qū)是我國(guó)著名的瓜果之鄉(xiāng)，甜瓜品種資源豐富，除了有老漢瓜、伽師瓜等豐富的地方資源外，還發(fā)現(xiàn)了1份野生甜瓜資源［3］。近幾年南疆的甜瓜產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展，甜瓜產(chǎn)業(yè)已逐漸規(guī)?；?，為了充分發(fā)揮南疆地區(qū)的優(yōu)勢(shì)，增加農(nóng)民收入，分析甜瓜資源農(nóng)藝性狀多樣性，篩選出適宜南疆栽培且優(yōu)質(zhì)的甜瓜資源，提高經(jīng)濟(jì)效益，是目前亟需解決的問題之一。

目前，對(duì)于甜瓜種質(zhì)資源的研究，主要是對(duì)農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查，并采用主成分分析［4］、遺傳多樣性分析［5-6］、聚類分析［6-8］等方法對(duì)甜瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀多樣性進(jìn)行研究。本研究對(duì)35份從各地收集到的甜瓜資源的子葉、下胚軸、葉、蔓、花、果實(shí)和種子等組織的重要農(nóng)藝性狀進(jìn)行測(cè)定，對(duì)其多樣性進(jìn)行分析，初步了解現(xiàn)有資源的農(nóng)藝性狀特性，旨在為優(yōu)質(zhì)甜瓜資源篩選和新品種選育奠定材料基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)以全國(guó)各地收集的35份甜瓜資源作為試驗(yàn)材料，詳見表1。

試驗(yàn)地點(diǎn)位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師阿拉爾市塔里木大學(xué)園藝試驗(yàn)站（40°32′51″N，81°18′28″E）。

1.2? 試驗(yàn)方法

2022年3月5日采用50穴穴盤進(jìn)行播種育苗，當(dāng)幼苗長(zhǎng)至2葉1心時(shí)采用坐水栽方式進(jìn)行定植，定植畦畦寬70 cm，畦高15 cm，每畦雙行定植，株距35 cm，行距50 cm，每份資源定植26株。本試驗(yàn)采用雙蔓整枝，在主蔓和子蔓的第8～12節(jié)位保留1組結(jié)瓜蔓，其余側(cè)蔓全部摘除。待定瓜后，保留2～3張葉片，將結(jié)瓜蔓摘心；待瓜蔓爬滿架時(shí)，對(duì)主蔓和保留的子蔓進(jìn)行摘心。定植后整個(gè)生育期間按照植物生長(zhǎng)需要追施肥料，進(jìn)行統(tǒng)一的常規(guī)栽培管理。

1.3? 試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定

本試驗(yàn)每份資源每次隨機(jī)選擇8個(gè)單株進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)3次。指標(biāo)測(cè)定方法參考《甜瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［9］，并對(duì)其稍作調(diào)整，質(zhì)量性狀詳見表2。

子葉、下胚軸：第1張真葉展平時(shí)，調(diào)查不同品系子葉的形態(tài)特征和生物學(xué)特性相關(guān)指標(biāo)，包括子葉長(zhǎng)度、子葉寬度、子葉顏色、下胚軸高度、下胚軸粗度、下胚軸顏色等指標(biāo)。

葉：定植后，待甜瓜主蔓第8節(jié)位點(diǎn)葉片完全展開時(shí)，對(duì)不同品系第8節(jié)位葉的葉長(zhǎng)、葉寬進(jìn)行測(cè)定；待到商品瓜始收期，對(duì)甜瓜葉片的葉片姿態(tài)、葉片表面形態(tài)、葉片形狀、葉片缺刻、葉片尖端形狀、葉緣鋸齒、葉片顏色等性狀指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查。

蔓：定植后，待甜瓜第8節(jié)位點(diǎn)完全伸展時(shí)，對(duì)樣本株的8～9節(jié)位的節(jié)間長(zhǎng)度、主蔓長(zhǎng)度、蔓上茸毛類型、主蔓粗度等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查。

花：待第1雌花開放后，對(duì)雌花花瓣顏色、雌花花瓣形狀、子房茸毛、子房外輪廓等性狀指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查。

果實(shí)：待定瓜后，調(diào)查果面絨毛情況；待商品瓜成熟后，每份資源每次隨機(jī)選擇10個(gè)果實(shí)，對(duì)果實(shí)形狀、果面網(wǎng)紋、果面網(wǎng)紋分布、果面網(wǎng)紋粗度、果皮底色、果皮覆紋、果皮覆紋顏色、果皮覆紋形狀、果皮暈色、果臍形態(tài)等性狀指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，重復(fù)3次。

種子：待種瓜成熟時(shí)，收取種子，調(diào)查種子形狀、種皮底色、種子長(zhǎng)度、種子寬度、種子千粒重等性狀指標(biāo)。

1.4? 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)采用Excel 2019和DPS 7.55統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，變異系數(shù)及多樣性指數(shù)采用公式進(jìn)行計(jì)算。

CV=（SD/MD）×100%。

式中：CV為變異系數(shù)；SD為標(biāo)準(zhǔn)差；MD為平均值。

H′=∑（Pi）（lnPi）。

式中：H′為香農(nóng)多樣性指數(shù)；Pi為頻率。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 甜瓜農(nóng)藝性狀調(diào)查分析

2.1.1? 子葉農(nóng)藝性狀調(diào)查

由表3和表4可知，35份種質(zhì)資源中，49%的資源子葉顏色為綠色，51%為淺綠色，子葉顏色的多樣性指數(shù)為0.69。下胚軸顏色主要為淺綠色，35份種質(zhì)資源中91%下胚軸顏色為淺綠色，9%下胚軸顏色為綠色，下胚軸顏色的多樣性指數(shù)為0.30。甜瓜資源子葉長(zhǎng)度變異系數(shù)為35.06%，子葉寬度變異系數(shù)為28.08%，下胚軸粗度變異系數(shù)為31.75%，下胚軸高度變異系數(shù)為36.55%。

2.1.2? 葉農(nóng)藝性狀調(diào)查

由表5可知，35份種質(zhì)資源中，54%的資源葉片表面形態(tài)表現(xiàn)為平展，32%表現(xiàn)為褶皺，14%為匙狀，葉片表面形態(tài)的多樣性指數(shù)為0.97。74%的資源葉片尖端形狀資源為頓尖，9%為銳尖，17%的資源為中，葉片尖端形狀的多樣性指數(shù)為0.74。49%的資源葉片缺刻淺，20%的資源葉片缺刻深，31%資源無(wú)葉片缺刻，葉片缺刻的多樣性指數(shù)為1.03。80%的資源葉片形狀為五角形，20%為心臟形，葉片形狀的多樣性指數(shù)為0.50。54%的資源葉片顏色為綠色，46%為深綠色，葉片顏色的多樣性指數(shù)為0.69。69%的資源葉片姿態(tài)為水平，17%為下垂，14%為直立，葉片姿態(tài)的多樣性指數(shù)為0.83。40%的資源葉緣鋸齒大，37%鋸齒小，23%無(wú)鋸齒，葉緣鋸齒的多樣性指數(shù)為1.07。71%的資源蔓上茸毛硬，29%軟，蔓上茸毛類型的多樣性指數(shù)為0.60。

由表6可知，葉長(zhǎng)變異幅度為6.07 cm，變異系數(shù)為14.81%；葉寬變異范圍為9.43～16.50 cm，變異系數(shù)為12.52%；葉形指數(shù)變異范圍為0.63～1.07，變異系數(shù)為13.82%。節(jié)間長(zhǎng)度變異系數(shù)為32.67%，株高變異系數(shù)為26.55%，莖粗變異系數(shù)為12.28%。

2.1.3? 果實(shí)農(nóng)藝性狀調(diào)查

由表7可知，果面絨毛多樣性指數(shù)為0.64，果皮暈色的多樣性指數(shù)為1.03，果臍形態(tài)多樣性指數(shù)為1.05，果皮底色的多樣性指數(shù)為2.07。6%的資源果實(shí)形狀為棒形，9%為橄欖形，20%為梨形，9%為卵形，3%為瓶頸形，34%為橢圓形，20%為圓形，果實(shí)形狀的多樣性指數(shù)為1.72。果皮覆紋的多樣性指數(shù)為0.62，果皮覆紋形狀的多樣性指數(shù)為1.30，果皮覆紋顏色的多樣性指數(shù)為1.63。果面網(wǎng)紋的多樣性指數(shù)為0.54，果面網(wǎng)紋粗度的多樣性指數(shù)為0.75；果面網(wǎng)紋分布的多樣性指數(shù)為0.75。

2.1.4? 花農(nóng)藝性狀調(diào)查

由表8可知，51%的資源子房外輪廓為橢圓，32%為圓，17%為長(zhǎng)橢圓，子房外輪廓的多樣性指數(shù)為1.01。54%的資源雌花花瓣形狀為中，23%為窄尖，23%為寬圓，雌花花瓣形狀的多樣性指數(shù)為1.01。雌花花瓣顏色主要為黃色，其中57%的資源雌花花瓣顏色為黃色，23%為淺黃色，20%為深黃色，雌花花瓣顏色的多樣性指數(shù)為0.98。17%的資源無(wú)子房茸毛，46%子房茸毛多，37%子房茸毛少，子房茸毛的多樣性指數(shù)為1.03。

2.1.5? 種子農(nóng)藝性狀調(diào)查

由表9和表10可知，40%的資源種皮底色為白色，26%為黃色，26%為黃白色，6%為黃褐色，3%為粉白色，種皮底色的多樣性指數(shù)為1.34。57%種質(zhì)資源的種子外形為橢圓形，43%為卵圓形，種子外形的多樣性指數(shù)為0.68。種子長(zhǎng)度變異系數(shù)為26.75%，種子寬度變異系數(shù)為23.31%，種形指數(shù)變異系數(shù)為6.93%，種子千粒重最大為53.56 g，變異系數(shù)為51.20%。

2.2? 聚類分析

使用DPS 7.55對(duì)甜瓜種質(zhì)資源的子葉長(zhǎng)度、子葉寬度、下胚軸粗度、下胚軸高度、葉長(zhǎng)、葉寬、葉形指數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、株高、莖粗、種子長(zhǎng)度、種子寬度、種形指數(shù)、種子千粒重進(jìn)行聚類分析，分析結(jié)果如圖1所示，在歐氏距離為28.17時(shí)，可以將35份甜瓜種質(zhì)資源分為三大類。

根據(jù)聚類分析，將3組類的數(shù)量性狀進(jìn)一步求均值，詳見表11。在3類之中，第Ⅰ類甜瓜資源的特征為子葉寬，下胚軸粗度最粗，第8張葉最寬，第8張葉葉形指數(shù)最小，植株莖最粗，種子長(zhǎng)度最長(zhǎng)，種子寬度最寬，種子千粒重最大，種形指數(shù)最大。第Ⅱ類甜瓜資源的特征為子葉最長(zhǎng)，子葉寬，下胚軸高度最高，第8張葉葉長(zhǎng)最短，8、9節(jié)間最長(zhǎng)，植株最高，莖最細(xì)。第Ⅲ類甜瓜資源的特征為子葉長(zhǎng)度最短，子葉寬度最窄，下胚軸粗度最細(xì)，下胚軸高度最矮，第8張葉葉長(zhǎng)最大，葉寬最小，葉形指數(shù)最

大，8、9節(jié)間長(zhǎng)度最小，植株株高最矮，種子長(zhǎng)度最短，種子寬度最窄，種子千粒重最小，種形指數(shù)也最小。

3? 討論

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究人員利用不同方法對(duì)甜瓜農(nóng)藝性狀多樣性進(jìn)行了廣泛的研究［10-14］，王學(xué)征等通過(guò)主成分分析對(duì)甜瓜農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析［15］，李清等對(duì)甜瓜材料的質(zhì)量性狀進(jìn)行聚類分析［16］，郭麗霞等對(duì)塔吉克斯坦和部分新疆地方品種的農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析［17］，張永兵等對(duì)121份新疆甜瓜地方品種資源的表型遺傳多樣性進(jìn)行分析［3］。本研究分析了甜瓜子葉、下胚軸、葉片、莖、花、果實(shí)和種子重要農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)和變異系數(shù)，并對(duì)甜瓜資源進(jìn)行聚類分析。王吉明等的研究中野生甜瓜種質(zhì)資源具有豐富的遺傳多樣性，果實(shí)的質(zhì)量性狀為0.98［18］，本研究中果實(shí)的性狀表達(dá)最為豐富，果實(shí)性狀的平均多樣性指數(shù)為1.10，這與羅穎的結(jié)論［19］相似。段金鳳對(duì)果實(shí)表面特征進(jìn)行調(diào)查分析，用果皮覆紋顏色和果皮覆紋形狀的多樣性作為選育優(yōu)良品種的基礎(chǔ)［20］。本試驗(yàn)中果皮覆紋顏色的多樣性指數(shù)為1.63，果皮覆紋形狀的多樣性指數(shù)為1.30，優(yōu)良新品種選育時(shí)，也可以將果皮覆紋顏色和果皮覆紋形狀作為參考性狀。

本研究通過(guò)聚類分析將35份甜瓜種質(zhì)資源分為3類，第Ⅰ類資源的種子形狀最大，種子最重，下胚軸和莖最粗，如果要選育種子大、種子重和植株莖粗的品種，可以從第Ⅰ類資源中選擇合適的育種材料。第Ⅱ類資源的子葉最大，下胚軸最高，節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)，株高也最高，莖最細(xì)，如果選育植株高的品種，可以選用第Ⅱ類資源作為育種材料。第Ⅲ類資源的子葉最小，下胚軸最矮最細(xì)，節(jié)間長(zhǎng)度和株高最矮，種子最小、種子最輕。如果選育植株矮小的品種，可以從第Ⅲ類資源中選擇育種材料。如果想培育莖粗且植株長(zhǎng)得高的甜瓜資源，可以從第Ⅰ類和第Ⅱ類中選取合適的資源作為親本。

4? 結(jié)論

本研究對(duì)35份甜瓜資源的子葉、下胚軸、葉、蔓、花、果實(shí)和種子的41項(xiàng)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了記錄和測(cè)定，對(duì)其進(jìn)行農(nóng)藝性狀多樣性分析和聚類分析，試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）不同品種間農(nóng)藝性狀存在在差異，其中果實(shí)性狀的多樣性表達(dá)最為豐富，11項(xiàng)果實(shí)農(nóng)藝性狀的平均多樣性指數(shù)為1.10，其中果皮底色多樣性指數(shù)最大，數(shù)值為2.07。27項(xiàng)質(zhì)量性狀的平均多樣性指數(shù)為0.95。14項(xiàng)數(shù)量性狀的變異系數(shù)在 6.93%～51.20%之間，平均值為25.16%。其中種子千粒重的性狀表達(dá)最為豐富，其變異系數(shù)達(dá)51.20%。

（2）對(duì)甜瓜的重要農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，將35份甜瓜種質(zhì)資源分為3類，其中第Ⅰ類有14份資源，其特征為種子形狀最大，種子最重，下胚軸和莖最粗。第Ⅱ類有6份種質(zhì)資源，其特征為子葉最大，下胚軸最高，節(jié)間長(zhǎng)度最長(zhǎng)，株高也最高，莖最細(xì)。第Ⅲ類有15份種質(zhì)資源，其特征為子葉最小，下胚軸最矮最細(xì)，節(jié)間長(zhǎng)度和株高最矮，種子最小、質(zhì)量最輕。

本研究的35份甜瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀具有豐富的多樣性，可為甜瓜種質(zhì)資源創(chuàng)新、新品種選育提供材料基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

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