74份番茄種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性分析及綜合評價

摘要 為加快番茄品種攻關(guān)，通過構(gòu)建番茄種質(zhì)資源庫，加強種質(zhì)資源的廣泛收集、鑒定、評價，結(jié)合優(yōu)良基因和有效基因，對下一步創(chuàng)制番茄骨干親本、定向選育番茄新品種奠定基礎(chǔ)。采用聚類分析、主成分分析和表型性狀綜合評價方法，對74份番茄的23個表型性狀進行遺傳多樣性分析及評價。結(jié)果表明，74份番茄種質(zhì)的變異程度高，類型多樣，且遺傳多樣性豐富。12個數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)為1.27～2.05，株高遺傳多樣性指數(shù)最大。11個質(zhì)量性狀遺傳多樣性指數(shù)為0.20～1.39，果頂形狀的遺傳變異最大。聚類分析結(jié)果表明，供試74份種質(zhì)資源可劃分為5個類群9個亞類，各番茄果形之間劃分明顯。主成分分析和綜合評價結(jié)果表明，前7個主成分累計貢獻(xiàn)率為72.522%，第一主成分主要反映番茄果實性狀，第二主成分主要反映果實的營養(yǎng)品質(zhì)，第三主成分主要反映果實的顏色特征。各種質(zhì)的綜合得分為-0.902 ～ 2.856，5份得分高的種質(zhì)HX023、HX024、HX027、HX059、HX056可作為核心育種資源加以利用。

關(guān)鍵詞 番茄；種質(zhì)資源；表型性狀；遺傳多樣性；綜合評價

中圖分類號 S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）14-0028-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.14.007

Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of Phenotypic Traits of 74 Tomato Germplasm Resources

LI Kai，ZHENG Yu-li， LIU Yan et al

（Baotou Institute of Agricultural and Animal Husbandry Science and Technology， Baotou， Inner Mongolia 014013）

Abstract In order to accelerate the research of tomato varieties，the establishment of tomato germplasm resource bank， strengthening the extensive collection， identification and evaluation of germplasm resources， combining good genes and effective genes， laid the foundation for the next step to create tomato backbone parents and directional breeding of new tomato varieties，the genetic diversity of 23 phenotypic traits of 74 tomato cultivars was analyzed and evaluated by cluster analysis， principal component analysis and comprehensive evaluation of phenotypic traits.The results showed that 74 tomato germplasm had high degree of variation， diverse types and rich genetic diversity.The genetic diversity index of 12 quantitative traits ranged from 1.27 to 2.05， with the highest genetic variation at plant height.The genetic diversity index of 11 quality traits ranged from 0.20 to 1.39， and fruit apex shape had the largest genetic variation.The results of cluster analysis showed that the 74 germplasm resources could be divided into 5 groups and 9 subgroups， and the fruit shapes were obviously divided.The results of principal component analysis and comprehensive evaluation showed that the cumulative contribution rate of the first seven main components was 72.522%.The first principal component mainly reflected the fruit traits， the second principal component mainly reflected the nutritional quality of the fruit， and the third principal component mainly reflected the fruit color characteristics.The five germplasms with high comprehensive scores were HX023， HX024， HX027， HX059 and HX056， which could be used as the core breeding resources.

Key words Tomato;Germplasm resources;Phenotypic character;Genetic diversity;Comprehensive evaluation

基金項目 內(nèi)蒙古自治區(qū)科技創(chuàng)新引導(dǎo)項目“分子標(biāo)記輔助番茄核心育種材料創(chuàng)制及多抗優(yōu)質(zhì)新品種的選育”（CXYD2022BT10）。

作者簡介 李凱（1994—），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，助理農(nóng)藝師，從事茄果類蔬菜新品種的選育及生物技術(shù)的應(yīng)用研究。*通信作者，助理研究員，碩士，從事茄果類蔬菜新品種的選育及生物技術(shù)的應(yīng)用研究。

收稿日期 2023-07-05

番茄（Solanum lycopersicum L.）為茄科蔬菜作物，在我國南北皆有種植。番茄果實營養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨特，經(jīng)濟價值高，已成為現(xiàn)代蔬菜的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，更是鄉(xiāng)村振興的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。內(nèi)蒙古具有發(fā)展番茄產(chǎn)業(yè)獨特的自然條件和明顯的區(qū)位優(yōu)勢，番茄產(chǎn)業(yè)在內(nèi)蒙古興起，為內(nèi)蒙古農(nóng)民增收和種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整起到了舉足輕重的作用。目前，內(nèi)蒙古已成為繼新疆之后全國第二大番茄生產(chǎn)基地，但自主培育的番茄系列品種較少，不能滿足不同地域的種植需求以及不同加工用途的要求。番茄種質(zhì)資源是番茄遺傳改良的物質(zhì)基礎(chǔ)，而優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源又是育種的原材料［1］，為加快番茄品種攻關(guān)，通過構(gòu)建番茄種質(zhì)資源庫，加強種質(zhì)資源的廣泛收集、鑒定、評價，結(jié)合優(yōu)良基因和有效基因，對下一步創(chuàng)制番茄骨干親本，定向選育番茄新品種至關(guān)重要。

遺傳多樣性評價鑒定的方法主要有形態(tài)標(biāo)記法、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記法、生化標(biāo)記法和分子標(biāo)記法［2］。而表型性狀多樣性研究是遺傳多樣性分析和評價常用方法之一［3］ ，也是最直接、最基本的方法。目前已有關(guān)于通過番茄種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究，篩選優(yōu)良種質(zhì)資源的報道，龔亞菊等［4］通過遺傳多樣性分析、聚類分析及綜合評價研究49份大果番茄的農(nóng)藝性狀，篩選出6份綜合性狀優(yōu)良的種質(zhì)材料可用于大果番茄育種和生產(chǎn)。鄧學(xué)斌等［5］對3 026份加工番茄種質(zhì)資源進行20個表型性狀和均勻覆蓋12條染色體的40個SNP標(biāo)記，構(gòu)建10種初始核心種質(zhì)。游茜［6］對45份矮生番茄種質(zhì)資源進行了遺傳多樣性分析和綜合評價，篩選出4份性狀優(yōu)良的矮生番茄種質(zhì)資源。鄭福順等［7］通過對480份番茄種質(zhì)資源的20個表型性狀進行遺傳多樣性分析；利用歐氏距離和不加權(quán)類平均法構(gòu)建3組核心種質(zhì)。

番茄品種改良的關(guān)鍵是種質(zhì)資源的有效利用，進行番茄種質(zhì)資源遺傳多樣性和分類的研究，對于鑒別特異種質(zhì)、確定核心親本、提高遺傳育種效率具有重要意義［8］。目前，通過表型性狀研究番茄種質(zhì)資源遺傳多樣性的很多，但有關(guān)番茄種質(zhì)資源綜合評價方面的研究較少，筆者對74份引入的高代番茄種質(zhì)資源材料進行多元化分析，同時應(yīng)用主成分分析和隸屬函數(shù)法相結(jié)合對其進行綜合評價，篩選出表現(xiàn)優(yōu)良的核心番茄種質(zhì)材料，豐富了內(nèi)蒙古自治區(qū)番茄種質(zhì)資源，為下一步創(chuàng)制骨干親本、定向選育番茄新品種奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試番茄種質(zhì)資源材料有74份，均為包頭市農(nóng)牧科學(xué)技術(shù)研究所從全國各地收集引入的高代材料。

1.2 試驗方法

試驗于2021年2—9月在包頭市農(nóng)牧科學(xué)技術(shù)研究所麻池基地進行。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。在番茄生長發(fā)育期調(diào)查番茄相關(guān)農(nóng)藝性狀和果實品質(zhì)等23個性狀指標(biāo)（植株性狀2個，花部性狀1個，果實性狀15個，品質(zhì)性狀5個）。

首花節(jié)位、單花序果數(shù)、成熟前果色、成熟果色、果面棱溝、果頂形狀、果肩有無、果形、首花節(jié)位、果實橫切面形狀、心室數(shù)、裂果性、肉質(zhì)和果肉色采用直接觀察法，參考《番茄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進行統(tǒng)計、分級和賦值。株高使用卷尺測定，單果重使用電子天平稱重，果實縱徑、橫徑、果肉厚用游標(biāo)卡尺測定，在長勢一致的植株上選取5個大小均勻具有代表性的成熟果實進行直接測定，取平均值?？扇苄怨绦挝镉檬殖终凵鋬xBrix測量儀（MASTER-α，日本愛拓）測定，糖度、酸度、糖酸比用番茄糖酸度（PAL/BXACID3，日本愛拓）測定。調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用WPS軟件對數(shù)據(jù)進行整理，利用SPSS 26.0對相關(guān)性狀的數(shù)據(jù)進行描述性分析，主要包括平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、相關(guān)性分析、主成分分析及聚類分析。遺傳多樣性指數(shù)及綜合評價分析參考游茜［6］的計算方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄種質(zhì)資源表型性狀遺傳變異性分析

2.1.1 番茄數(shù)量性狀遺傳多樣性。

對供試番茄種質(zhì)材料的12個數(shù)量性狀進行統(tǒng)計學(xué)分析（表2）。74份番茄材料的變異系數(shù)為13.83% ～ 76.83%，其中單花序果數(shù)變異系數(shù)最大，首花節(jié)位變異系數(shù)最小。遺傳多樣性指數(shù)（H′）為1.27～2.05。株高、總酸及首花節(jié)位遺傳多樣性指數(shù)較高，均高于2，分別為2.05、2.04和2.01，其次果實縱徑、果實橫徑、單果重、可溶性固形物及總糖的遺傳多樣性指數(shù)也相對較高，均≥1.90，表明數(shù)量性狀的遺傳多樣性豐富。果形指數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)最低。

2.1.2 番茄種質(zhì)資源質(zhì)量性狀頻率分布。

對74份番茄核心種質(zhì)資源材料的11個質(zhì)量性狀進行描述性統(tǒng)計分析，結(jié)果見表3。由表3可知，各性狀變異系數(shù)在20.19%～54.72%，其中變異系數(shù)裂果性最大，果肩有無最小。遺傳多樣性指數(shù)（H′）為0.20～1.39。除果肩有無、果實橫切面形狀及風(fēng)味性狀外，剩余8個質(zhì)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)均大于1。果頂形狀的遺傳多樣性指數(shù)最大，分布頻率以微凹為主，占36.49%；肉質(zhì)和果形次之，分布頻率分別以軟和扁圓為主；風(fēng)味的遺傳多樣性指數(shù)最低，分布頻率以酸甜或酸為主。

2.2 番茄種質(zhì)資源形態(tài)學(xué)性狀相關(guān)性

為了研究不同性狀之間的相關(guān)程度，分析性狀之間的相互影響，對23個性狀進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，各個表型性狀之間具有復(fù)雜的相互關(guān)系。其中，果形與果頂形狀呈極顯著正相關(guān)，與果肩有無呈極顯著負(fù)相關(guān)；果肉色與成熟果色呈極顯著正相關(guān)；首花節(jié)位與株高呈極顯著正相關(guān)；單花序果數(shù)與果頂形狀、果形及株高呈極顯著正相關(guān)；果實縱徑、果實橫徑與果肩有無、肉質(zhì)呈極顯著正相關(guān)，與果頂形狀、果形、株高及單花序果數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，果實橫徑和果實縱徑呈極顯著正相關(guān)；果形指數(shù)與果頂形狀、果形、裂果性及單花序果數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與果實縱徑、果實橫徑、果肩有無呈極顯著負(fù)相關(guān)；單果重與果實縱徑、果實橫徑、肉質(zhì)呈極顯著正相關(guān)，與果頂形狀、果形、單花序果數(shù)、果形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；可溶性固形物與果形、裂果性、總酸呈極顯著正相關(guān)，與果肩有無、風(fēng)味、果實橫徑、單果重呈極顯著負(fù)相關(guān)；糖酸比與總酸呈極顯著負(fù)相關(guān)（表4）。

2.3 番茄種質(zhì)資源形態(tài)學(xué)性狀主成分分析

為了能夠進一步地反映番茄種質(zhì)資源各性狀中起主導(dǎo)作用的綜合指標(biāo)，對74份番茄種質(zhì)資源的23個表型性狀進行了主成分分析，分析結(jié)果較為理想。7個主成分的特征值均在1.0以上，累計貢獻(xiàn)率達(dá)72.522%，基本能夠反映全部指標(biāo)的大部分信息。

第一主成分特征值最大，為6.364，貢獻(xiàn)率為27.67%。特征向量中載荷較高且為正的性狀有果頂形狀、果形、單花序果數(shù)、果形指數(shù)、可溶性固形物、總糖等，特征向量分別為0.668、0.852、0.683、0.824、0.625、0.595。這類性狀主要與番茄果實和品質(zhì)有關(guān)。載荷負(fù)向絕對值較高的是果實縱徑、果實橫徑、心室數(shù)、單果重等，特征向量分別為-0.721、-0.888、-0.721、-0.794，說明在第一主成分中番茄的品質(zhì)與果實大小呈負(fù)相關(guān)。第二主成分特征值為2.77，貢獻(xiàn)率為12.044%。特征向量中載荷較高且為正的性狀有可溶性固形物、總糖、總酸，特征向量分別為0.621、0.493、0.583，這類性狀主要與番茄品質(zhì)有關(guān)。載荷負(fù)向絕對值較高的是株高、首花節(jié)位，特征向量分別為-0.533、-0.522。第三主成分特征值為1.964，貢獻(xiàn)率為8.541%。特征向量中載荷較高且為正的性狀有成熟果色、果肉色，分別為0.757、0.780，這類性狀主要與番茄顏色

有關(guān)。第四主成分特征值為 1.787，貢獻(xiàn)率為7.771%。特征向量中載荷較高且為正的性狀有果肉色、總酸，載荷負(fù)向絕對值較高的是成熟前果色、糖酸比。第五主成分特征值為1.467，累計貢獻(xiàn)率達(dá)62.405%（表5）。

2.4 番茄種質(zhì)資源形態(tài)學(xué)性狀聚類分析

對74份番茄種質(zhì)資源的23個表型性狀進行聚類分析，結(jié)果表明，在遺傳距離7.5處可劃分為五大類群（圖 1），不同類群之間具有一定的差異性。

第一類主要包括27份材料，分為3個亞類，其主要特征是成熟前果色以綠白或綠色為主，成熟果色為紅色或黃色，果形為扁圓或者圓形，單果重在50～100 g。這組材料可進一步篩選改良，為下一步創(chuàng)制核心種質(zhì)資源奠定基礎(chǔ)。

第二類主要包括3份材料，分為2個亞類，其主要特征是高圓型紅果，植株較高，單果重在100 g左右，可溶性固形物6%左右，糖酸比偏甜酸。

第三類主要包括31份材料，分為2個亞類，多為中型果，其主要特征是果形為扁圓或圓形，肉質(zhì)以軟為主，無裂果性，單果重在120～180 g。

第四類主要包括2份材料，其主要特征是扁圓型大紅果番茄，單果重在230 g左右，不裂果，可溶性固形物5%左右，糖酸比適中。這組材料可作為大果番茄選育供試材料。

第五類主要包括11份材料，分為2個亞類，均為小果型番茄，均為自有高代種質(zhì)材料。其主要特征是成熟前果色多為綠色，果頂形狀為微凸或凸尖，大多有果肩，肉質(zhì)以軟為主，無裂果性，果形指數(shù)相對較大，單果重在10～40 g，口感酸甜，可溶性固形物含量較高，果實風(fēng)味特性大多為酸甜。這組番茄果實較小、食用性較強，可作為培育口感型、高品質(zhì)櫻桃番茄品種的重要材料。

2.5 番茄種質(zhì)資源形態(tài)學(xué)性狀綜合評價

采用主成分分析法計算出74份番茄種質(zhì)資源的主成分得分，再根據(jù)各主成分的貢獻(xiàn)率，得到番茄各種質(zhì)的綜合得分值，對各種質(zhì)進行綜合評價。由表6可知，綜合得分F為-0.902～2.856，F(xiàn)值越高說明綜合性狀越好，排序前5份材料為HX023、HX024、HX027、HX059、HX056，其F值分別為2.856、2.273、2.070、1.847、1.122。

3 結(jié)論與討論

該研究對74份番茄種質(zhì)資源的23個表型性狀遺傳多樣性進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12個數(shù)量性狀中，遺傳多樣性指數(shù)為1.27～2.05，其中株高、單果重、可溶性固形物含量遺傳多樣性指數(shù)相對較大，這與袁東升［9］、許向陽等［10］及趙云霞［11］研究結(jié)果較為一致。單花序果數(shù)最小，這與王小娟等［12］研究結(jié)果相反。11個質(zhì)量性狀中，遺傳多樣性指數(shù)為0.20～1.39，其中果頂形狀及果形多樣性指數(shù)較大，這與張鐘炎等［13］研究結(jié)果較為一致。數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)明顯高于質(zhì)量性狀，說明數(shù)量性狀的遺傳多樣性更豐富。這與張鐘炎等［13］、芮文婧等［14］ 的研究結(jié)果一致。

運用主成分分析方法對種質(zhì)資源表型性狀進行評價，提取出幾個主成分，可以全面地掌握性狀表現(xiàn)并直觀地顯示數(shù)據(jù)［1］。該研究利用主成分分析法提取的7個主成分，累計貢獻(xiàn)率達(dá)72.522%，其中前3個主成分累計貢獻(xiàn)率達(dá)48.255%，第一主成分主要反映番茄果實性狀，第二主成分主要反映果實的營養(yǎng)品質(zhì)，第三主成分主要反映果實的顏色特征。聚類結(jié)果顯示，以歐式距離7.5為閾值，可將74份番茄資源分成五大類，聚類結(jié)果雖未將供試材料嚴(yán)格按照番茄類型進行聚類，但粗略的以單果質(zhì)量劃分，將大中小果形各聚一類，這與趙云霞等［11］研究結(jié)果一致。

目前利用模糊隸屬函數(shù)和主成分分析的綜合評價方法已廣泛應(yīng)用于植物種質(zhì)資源遺傳多樣性分析，可以較為全面、客觀、可靠地反映種質(zhì)資源材料綜合性狀的優(yōu)異［1，6，14-16］。該研究利用主成分分析和隸屬函數(shù)相結(jié)合的方法對74份番茄種質(zhì)資源的23個表型性狀進行綜合評價，通過綜合評價值判斷番茄綜合優(yōu)劣程度，篩選出HX023、HX024、HX027、HX059、HX056這5份得分較高的高代番茄種質(zhì)，作為核心種質(zhì)利用。該研究建立了番茄主要農(nóng)藝性狀的鑒定評價方法，對主要農(nóng)藝性狀進行了遺傳多樣性分析，而在其產(chǎn)量、抗病性、抗逆性等方面沒有涉及，有待繼續(xù)深入研究。

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