103份番茄種質(zhì)資源精簡化栽培下遺傳多樣性分析及綜合評價(jià)

中圖分類號：S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）02-0324-11

摘要：【目的】分析與評價(jià)精簡化栽培下不同番茄種質(zhì)資源的遺傳多樣性，為篩選適合于精簡化栽培番茄的種質(zhì)資源、培育適應(yīng)該栽培方式的番茄新品種提供依據(jù)。【方法】以103份有限生長型番茄種質(zhì)資源為材料，進(jìn)行露地精簡化栽培管理，測定13項(xiàng)質(zhì)量性狀和11項(xiàng)數(shù)量性狀，進(jìn)行遺傳多樣性、相關(guān)性、聚類、主成分和隸屬函數(shù)分析綜合評價(jià)。【結(jié)果】24個(gè)性狀的變異系數(shù)為 6 . 1 2 % ～ 1 8 5 . 2 5 % ；遺傳多樣性指數(shù) 為 0 . 1 3 2 ～ 2.062；在276對性狀相關(guān)性中，顯著相關(guān)（ 和極顯著相關(guān)（ P lt; 0 . 0 1 ）的性狀各有28對；103份番茄種質(zhì)劃分為4個(gè)類群，其中第Ⅲ類材料株型較為直立，果實(shí)整齊度和單株產(chǎn)量高，可作為適于精簡化栽培雜交組合的親本材料。13個(gè)性狀歸納為5個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá) 6 5 . 9 6 9 % ： D 值排序排名前5的材料依次是21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654?！窘Y(jié)論】103份種質(zhì)材料精簡化栽培下遺傳多樣性豐富，21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654適于精簡化栽培。

0 引言

【研究意義】番茄（Solanumlycopersicum）是茄科番茄屬一年生或多年生草本植物，原產(chǎn)于南美洲熱帶地區(qū)，在我國廣泛栽培[1-4]。2021年我國番茄種植面積約為 ，同比增長0 . 7 7 % ，產(chǎn)量為6 t，同比增長（20 。研究調(diào)整番茄傳統(tǒng)的種植模式，對開展精簡化栽培及適宜品種的選育有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】番茄精簡化栽培是植株生長過程中無需搭架、整枝和打權(quán)的新型栽培管理方式。

邵秀麗等7對長豇豆搭架模式進(jìn)行改良，采用“人\"形竹架 + 立柱鐵絲 + 尼龍繩固定相結(jié)合的方式，與傳統(tǒng)模式相比，每 可節(jié)省100元以上。楊斌8在番茄生產(chǎn)過程中運(yùn)用輕簡化技術(shù)，每 可節(jié)省 3 0 % 繞蔓人工和 20 % 采摘人工。選育適宜品種，基因型與栽培模式同樣重要[9]種質(zhì)資源作為作物遺傳改良的物質(zhì)基礎(chǔ)，利用番茄種質(zhì)資源的遺傳多樣性，可以有效提高精簡化栽培番茄育種效率[10-12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，對番茄種質(zhì)資源的研究較多，主要集中在抗病和品質(zhì)上，并已經(jīng)篩選出一些優(yōu)秀的種質(zhì)資源材料[13-16]，但缺少精簡化栽培下番茄種質(zhì)資源的研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】對前期收集的103份有限生長型番茄種質(zhì)材料進(jìn)行露地精簡化栽培，調(diào)查田間性狀，并進(jìn)行遺傳多樣性、相關(guān)性、聚類、主成分和隸屬函數(shù)分析，綜合評價(jià)適合精簡化栽培的番茄種質(zhì)資源，為適于精簡化栽培番茄新品種提供理論依據(jù)和材料基礎(chǔ)。

材料與方法

1.1 材料

材料為蔬菜課題組和共同收集的103份番茄種質(zhì)資源。材料于2021年4月27日播種于寧夏大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場7號溫室（ E）。表1

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在98孔穴盤中育苗，每份材料播種28粒，待其長到5＼～6片真葉時(shí)選取大小均勻長勢良好的幼苗露地定植，采用半高壟雙行覆膜栽培，壟高2 0 c m ，畦寬 ，株距 ，隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，精簡化栽培管理（完全不搭架、不整枝、不打權(quán)），其他管理與常規(guī)栽培方式一致。每份材料定植12株，調(diào)查每個(gè)小區(qū)選取4株長勢基本一致的番茄材料。

1.2.2 測定指標(biāo)

參考李錫香等[17]方法，對供試103份番茄種質(zhì)材料的13個(gè)質(zhì)量性狀（花柱長度、花柱形狀、花梗離層、花序類型、花色、葉色、葉片類型、莖葉絨毛、果肉色、果肩形狀、果頂形狀、株型和葉著生狀態(tài)）和11個(gè)數(shù)量性狀（首花序節(jié)位、單花序花數(shù)、單花序果數(shù)、單果重、果形指數(shù)、裂果率、畸形果率、果實(shí)整齊度、硬度、可溶性固形物含量和單株產(chǎn)量）測定所用儀器包括GY-4數(shù)字式果實(shí)硬度計(jì)、K70電子秤、MST-150T數(shù)顯游標(biāo)卡尺 45數(shù)顯糖度計(jì)等。

果實(shí)重量間整齊度指標(biāo)采用CR法：

式中， C R 值 （ % ） 表示番茄品種整齊度系數(shù)， 表示樣本中某個(gè)相對最小果重， 表示樣本中某個(gè)相對最大果重。 C R 值越小，則反映果實(shí)重量間整齊度越低， C R 值越接近于1，則整齊度越高， C R = 1 表示樣品果大小無差異[18] （ % ） 。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel2016軟件統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算各性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。對數(shù)量性狀進(jìn)行10級分類：1級 級 ? X + 2 δ ，中間每級間隔0.58， X 為平均數(shù)，8為標(biāo)準(zhǔn)差。Shannon-Wiener遺傳多樣性指數(shù)：

式中， s 指該性狀的類型數(shù)， i 指該性狀的第i個(gè)類型， 指第 個(gè)類型在該性狀占的比例[11，19-21]。用Origin 2022 進(jìn)行相關(guān)性分析，MEGA11進(jìn)行系統(tǒng)聚類，IBMSPSS25.0進(jìn)行主成分分析，隸屬函數(shù)分析并計(jì)算出綜合評價(jià) D 值。

計(jì)算各番茄材料標(biāo)準(zhǔn)化后數(shù)據(jù)的綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值：

式中 為番茄材料第 j 個(gè)綜合指標(biāo)： 和 分別為第 j 個(gè)綜合指標(biāo)的最大值和最小值。

權(quán)重計(jì)算：

式中， 為番茄材料第 j 個(gè)綜合指標(biāo)在所有評價(jià)指標(biāo)中的權(quán)重； 為不同番茄材料第 j 個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

綜合評價(jià) D 值計(jì)算：

式中， D 值反映材料的綜合得分情況，后按 D 值大小進(jìn)行綜合排名[22-23] 。

2 結(jié)果與分析

2.1 精簡化栽培下種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性

2. 1. 1 質(zhì)量性狀遺傳多樣性

研究表明，對103份精簡化栽培番茄種質(zhì)資源，13個(gè)質(zhì)量性狀呈現(xiàn)出較大的變異性和豐富的多樣性。變異系數(shù)是 1 1 . 0 1 % ～ 5 1 . 5 2 % ，平均值為 2 7 . 5 1 % ，其中葉片類型的變異系數(shù)最大（51. 5 2 % ），其次是株型、葉著生狀態(tài)，變異系數(shù)分別為 3 8 . 0 2 % . 3 3 . 6 9 % ，另外，花柱長度、葉色和花柱形狀變異系數(shù)也均大于 30 % ，變異較大。13個(gè)質(zhì)量性狀遺傳多樣性指數(shù) 的范圍是0 . 1 3 2 ～ 1 . 1 6 5 ，平均值為0.634，葉片類型的 最大（1.165），4個(gè)類型分布頻率分別為 3 7 . 8 6 % ，3 . 8 8 % ， 1 7 . 4 8 % ， 4 0 . 7 8 % ，果頂形狀、株型、葉著生狀態(tài)的 也均大于1.0，果頂形狀 為1.113，5個(gè)性狀分布頻率分別為 0 % . 1 . 9 4 % . 3 8 . 8 3 % ！4 1 . 7 5 % 和 1 7 . 4 8 % ;株型 為1.086，3個(gè)性狀分布頻率分別為 3 0 . 1 0 % （20 ， 4 0 . 7 8 % 和 2 9 . 1 2 % ；葉著生狀態(tài) 為1.034，3個(gè)性狀分布頻率分別為2 7 . 1 8 % ， 5 0 . 4 9 % 和 2 2 . 3 3 % 。葉片類型、株型、葉著生狀態(tài)這3個(gè)性狀的變異系數(shù)和 均較高，3個(gè)性狀在精簡化栽培下整體離散程度和遺傳多樣性較高。表2

2. 1.2 數(shù)量性狀遺傳多樣性

研究表明，11個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)同樣存在較大變異和豐富多樣性。變異系數(shù)為 6 . 1 2 % ～ 1 8 5 . 2 5 % ，平均值為 4 6 . 3 4 % ，變異系數(shù)最大的是畸形果率（ 1 8 5 . 2 5 % ）。裂果率、單株產(chǎn)量、單果重和果形指數(shù)變異系數(shù)均 gt; 30 % ，變異系數(shù)分別為 9 7 . 3 5 % （204號 5 0 . 4 9 % ， 4 3 . 2 9 % 和 3 2 . 2 2 % ，單花序果數(shù)、可溶性固形物含量、單花序花數(shù)、首花序節(jié)位、硬度和果實(shí)整齊度這6個(gè)數(shù)量性狀變異系數(shù)均 lt; 3 0 % ，變異幅度較小。11個(gè)數(shù)量性狀遺傳多樣性指數(shù) 的范圍為 1 . 2 5 2 ～ 2.062，平均值為1.856。 最大的是果實(shí)整齊度（2.062）。首花序節(jié)位和單果重的 也 分別為2.052、2.017，畸形果率、果形指數(shù)的 1.5，多樣性程度相對較低。表3

2.2 精簡化栽培下番茄種質(zhì)資源相關(guān)性

研究表明，在276對性狀相關(guān)性中，有28對顯著相關(guān)（ ，其中14對顯著正相關(guān)，14對顯著負(fù)相關(guān)，有28對極顯著相關(guān)（ ），11對極顯著正相關(guān)，17對極顯著負(fù)相關(guān)。果肉色與花梗離層極顯著負(fù)相關(guān)，果肩形狀與花梗離層極顯著正相關(guān)，果頂形狀與果肩形狀極顯著負(fù)相關(guān)，首花序節(jié)位與果頂形狀極顯著負(fù)相關(guān)，單花序花數(shù)與果肩形狀極顯著負(fù)相關(guān)，單花序果數(shù)與單花序花數(shù)極顯著正相關(guān)，單果重與葉片類型、果肩形狀極顯著正相關(guān)，與花柱長度、果肉色極顯著負(fù)相關(guān)，果形指數(shù)與果頂形狀極顯著正相關(guān)，與花梗離層、果肩形狀、單果重極顯著負(fù)相關(guān)，裂果率與果肩形狀、單果重極顯著正相關(guān)，與果形指數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)，畸形果率與花序類型極顯著正相關(guān)，果實(shí)整齊度與株型極顯著負(fù)相關(guān)，果實(shí)硬度與果肩形狀、單果重、裂果率極顯著負(fù)相關(guān)，果實(shí)可溶性固形物含量與葉色、株型極顯著正相關(guān)，與單果重、裂果率極顯著負(fù)相關(guān)，單株產(chǎn)量與單果重極顯著正相關(guān)，與可溶性固形物含量極顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 精簡化栽培下番茄種質(zhì)資源聚類

研究表明，103份精簡化栽培番茄被劃分為4個(gè)類群。

第I類包含84份番茄材料，占所測材料的8 1 . 5 5 % ，其主要特點(diǎn)是單果重較大。

第Ⅱ類包含6份番茄材料，占所測材料的5 . 8 3 % ，其主要特點(diǎn)是首花序節(jié)位低，可溶性固形物含量較高，果形高圓居多，單果重較小，單株產(chǎn)量較低。

第Ⅱ類包含9份番茄材料，占所測材料的8 . 7 4 % ，其主要特點(diǎn)是株型較為直立，果實(shí)整齊度高，單株產(chǎn)量高，但果實(shí)硬度，可溶性固形物含量略低。

第V類僅包含4份番茄材料，占所測材料的3. 8 8 % ，其主要特點(diǎn)是單花序花數(shù)、果數(shù)高、果實(shí)硬度和可溶性固形物含量高，但首花序節(jié)位和裂果率高。圖2

2.4精簡化栽培下番茄種質(zhì)資源主成分

研究表明，選取與精簡化栽培相關(guān)的13個(gè)性狀進(jìn)行3級分類：1級（長圓與扁平）： X?0 . 7 或 X gt; 1 . 5 ; 2 級（高圓與扁圓）： 0 . 7 lt; X ? 0 . 8 6 或 1 . 0 0 lt; X?1 . 5 0 ; 3 級（圓形）： 0 . 8 6 lt; X ? 1 . 0 0 ，以特征值高于1.00為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提取，13個(gè)成分中前5個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到 6 5 . 9 6 9 % ，5個(gè)主成分可以代表大部分參數(shù)，其中第1主成分的特征值為2.909，方差貢獻(xiàn)率為 2 2 . 3 7 4 % ，單果重、單株產(chǎn)量和果形指數(shù)具有較高正向載荷，特征向量分別為0.811、0.617、0.610，可溶性固形物含量具有較高負(fù)向載荷，特征向量為-0.675。第2主成分特征值為1.837，方差貢獻(xiàn)率為14.133，單花序果數(shù)和單花序花數(shù)具有較高正向載荷，特征向量分別為0.720、0.675。第3主成分的特征值為1.568，方差貢獻(xiàn)率為 1 2 . 0 6 0 % 。第4主成分的特征值為1.249，方差貢獻(xiàn)率為 9 . 6 0 6 % 。第5主成分的特征值為1.013，方差貢獻(xiàn)率為 7 . 7 9 6 % ，畸形果率具有較高負(fù)向載荷，特征向量為-0.755。表4

2.5 精簡化栽培下番茄種質(zhì)資源隸屬函數(shù)及綜 合評價(jià)

研究表明，各因子所對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率與提取的總方差貢獻(xiàn)率（ 6 5 . 9 6 9 % ）的比值作為權(quán)重，得出主成分綜合評價(jià)模型。 。依據(jù)綜合評價(jià)值 D 大小對精簡化栽培番茄種質(zhì)資源進(jìn)行排名， D 值越高表示該精簡化栽培番茄種質(zhì)資源的綜合性狀表現(xiàn)越優(yōu)秀，列出103份精簡化栽培番茄種質(zhì)資源綜合評價(jià)前20名，排在前5的材料分別是21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654，其得分值分別為0.758、0.710、0.698、0.688和0.681。表5

Tab.4Principal component analysis of tomato germplasm resources in streamlined cultivation

表5精簡化栽培下番茄種質(zhì)資源隸屬函數(shù)和綜合評價(jià)前20名

3討論

4結(jié)論

3.1預(yù)測種質(zhì)資源適應(yīng)性，對種質(zhì)資源開發(fā)與利用和雜交親本選配有重要作用[24-25]。研究對103份番茄種質(zhì)資源材料精簡化栽培管理，并對精簡化栽培下的24項(xiàng)性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析。質(zhì)量性狀與數(shù)量性狀的變異系數(shù)均值分別為2 7 . 5 1 % 和 4 6 . 3 4 % ，數(shù)量性狀的平均變異系數(shù)明顯高于龔亞菊等[26]（ 1 8 . 3 3 % ）、芮文婧等[27]（ 1 9 . 7 1 % ）呂維梧等[28]（21. 1 6 % ）、袁東升等[29]0 2 5 . 6 4 % ）、劉珮君等[30]（ 3 0 . 3 7 % ）的研究結(jié)果，具有較高變異性，可能與精簡栽培管理有關(guān)。質(zhì)量性狀 與數(shù)量性狀 均值分別為0.634和1.856，質(zhì)量性狀 低于芮文婧等[31（0.688）和史建磊等[32]（1.057）的研究結(jié)果，但數(shù)量性狀 高于芮文婧等[31]（1.783）和史建磊等[32]（1.114）的研究結(jié)果，原因應(yīng)該是數(shù)量性狀受多基因控制，受外界條件影響較大[25]。除數(shù)量性狀外，株型直接影響番茄植株直立性情況，關(guān)系到精簡化栽培的可行性，在精簡化番茄種質(zhì)資源相關(guān)性分析中，株型與葉片類型、首花序節(jié)位、果形指數(shù)、單果重負(fù)相關(guān)，與果肉色、可溶性固形物含量正相關(guān)，與王小娟等[33]的研究結(jié)果一致，在后續(xù)試驗(yàn)可以根據(jù)性狀之間的相互關(guān)聯(lián)性，對重要性狀的選擇或改良，間接地改良次要性狀[34」。但精簡化栽培下株型與葉色、果頂形狀正相關(guān)，與花序類型、單花序果數(shù)負(fù)相關(guān)，與王小娟等[33的研究結(jié)果出現(xiàn)不一致，原因是受試材料的不同以及精簡化栽培管理的影響。

3.2聚類分析，是種質(zhì)資源分類研究常用的一種統(tǒng)計(jì)方法，可以明確不同種質(zhì)間的遺傳關(guān)系，是目前作物育種的必要手段之一[16]。試驗(yàn)研究中所用的103份精簡化栽培番茄種質(zhì)材料被分為4類，明確了各類群特征，可以據(jù)此分析出每個(gè)類群在育種中的利用價(jià)值[35]。

主成分分析用于作物農(nóng)藝性狀的評價(jià)與篩

選，利用降維的方式，簡化選擇程序，具有一定科學(xué)性，可直觀顯示出作物各個(gè)性狀的重要程度[36-37]。孫珍珠等[38]在寬皮柑橘種質(zhì)資源多樣性研究中通過主成分分析，將18個(gè)表型性狀，篩選為9個(gè)主成分代表其表型大部分?jǐn)?shù)據(jù)，張瑩等[39]對梨種質(zhì)資源的8個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析，篩選為4個(gè)主成分代表其大部分信息。

103份番茄種質(zhì)劃分為4個(gè)類群，第I類材料的主要特點(diǎn)是單果重高于其他組材料。第Ⅱ類是小果番茄，可溶性固形物含量較高，單株產(chǎn)量偏低。第Ⅲ類材料株型較為直立，果實(shí)整齊度高，單株產(chǎn)量高，作為精簡化栽培雜交組合親本材料。第V類材料單花序花數(shù)、果數(shù)高，果實(shí)硬度，可溶性固形物含量高，但裂果率高，用作親本材料需考慮解決裂果問題。選取與精簡化栽培相關(guān)的13項(xiàng)性狀，歸納為5個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了6 5 . 9 6 9 % ，其中21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654，綜合表現(xiàn)優(yōu)異，是適合于精簡化栽培的優(yōu)良種質(zhì)資源。

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Genetic diversity analysis and comprehensive evaluation of 103 tomato germplasm resources in streamlined cultivation

LIU Yiyang1， ZHOU ，LIU Jingjing1，WANG Xiaomin1，2.3， HU Xinhua4，F(xiàn)U Jinjun4，GAO Yanming1，2.3，LI Jianshe1.2.3

（1. College of Enology and Horticulture，Ningxia University， Yinchuan 75Oo，China; 2. Ningxia ModernFacility Horticulture Engineering Technology Research Center，Yinchuan75Oooo， China; 3.Key Laboratory of Modern Molecular Breeding for Dominant and Special Crops in Ningxia， Yinchuan 75O0oO， China； 4. Ningxia Jufeng Seedlings Co.，Led， Yinchuan 75oo0o， China）

Abstract：【Objective】 Streamlined cultivation of tomato is a new type of cultivation management method that does not require scaffolding，pruning，and branching during plant growth. This project aims to screen germplasm resources suitable for streamlined cultivation of tomatoes and cultivate new tomato varieties that are suitable for cultivation methods.【Methods】103 limited growth tomato germplasm resources were taken as experimental materials to carry out streamlined cultivation management of open ground tomatoes. By measuring 13 quality traits and11 quantitative traits，genetic diversity analysis，correlation analysis，cluster analysis， principal component analysis，and membership function analysis were conducted，and finally a comprehensive evaluation was conducted.【Results】 The results showed that the coeffcient of variation for 24 personality traits was 6 . 1 2 % - 1 8 5 . 2 5 % ； The genetic diversity index was 0.132 -2.062；Among 276 pairs of trait correlations，there were 28 pairs of traits with significant correlation （ P lt; 0 . 0 5 ）and extremely significant correlation（ ），respectively；Cluster analysis divided 103 tomato germplasms into 4 groups，among which the third type material had a relatively upright plant type，high fruit uniformity andsingle plant yield， which could be used as a suitable parent material for streamlined cultivation hybrid combinations.In principal component analysis，13 personality traits were classified into 5 principal components，with a cumulative contribution rate of 65. 9 6 9 % ；The top 5 materials ranked according to the D were 21CL2597，21CL2577， 21CL2571，21CL2631and 21CL2654.【Conclusion】103 germplasm materials have rich genetic diversity in streamlined cultivation，and comprehensive evaluation suggests that 21CL2597，21CL2577，21CL2571， 21CL2631 and 21CL2654 are suitable for streamlined cultivation.

Key Words ：tomato;germplasm resource ;streamlined cultivation ; analysis of the genetic diversity profile; comprehensive evaluation