甜瓜雄性不育系ms2田间表型性状分析

陈俐丽，熊安平，石伟男，周佳霖，张 晔，盛云燕

（黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江 大庆 163319）

甜瓜（CucumismeloL.）为葫芦科（Cucurbitaceae）甜瓜属（Cucumis）植物，是一种色香味俱佳的世界性果品，在世界十大水果中位居第9位。甜瓜在中国种植广泛，总产量和栽培面积均居世界前列。中国适合甜瓜种植的优势区域主要集中于华东、中南、西北3个产区[1]。优质甜瓜品种的选育和推广对提高中国整体甜瓜产业销售和出口具有重要意义，能够应对甜瓜产业发展面临的挑战和问题，使单位种植效益更高，市场需求更广泛。在甜瓜的市场性操作当中，品种适应性及果实品质研究尤为重要[2]。甜瓜与其他作物相比具有明显的杂种优势，多年来国内外的育种工作者先后培育了大批量优良的甜瓜杂种一代种子，创造了巨大的经济效益[3-5]。但是目前杂交制种仍然延续人工摘除母本雄花、人工授粉、套袋等措施，工序复杂、工作量大、成本高，容易造成花器官的损伤，从而造成产量的下降。雄性不育是降低人工制种成本的一个重要并且稳定有效的方法，能够确保授粉的成功率及产量。植物雄性不育系在农业生产上有巨大的应用价值，因而雄性不育系的研究一直倍受重视[3-6]。目前甜瓜雄性不育系有5个类型，分别为ms1、ms2、ms3、ms4、ms5。ms2突变体是在Cantaloup型甜瓜La Jolla 40460的培育过程中发现的，该突变体材料具有抗白粉病等优良性状，其雄蕊比正常植株雄蕊小，而且花粉囊不开裂；显微观察结果显示ms2突变体含有少量或者不含有花粉，人工授粉成功率低于正常植株12倍左右[2-3,7]。

本研究以甜瓜雄性不育系ms2和北方常见栽培品种为材料，进行田间性状调查分析，比较其亲缘关系，为下一步利用甜瓜雄性不育为亲本进行杂交组合配置，创制甜瓜种植资源提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选择11份材料，其中包括雄性不育系ms2、杂交种1个、其他品系8个、常规品种1个，具体见表1。雄性不育系ms2，雄全同株，具有正常的雄蕊结构，花粉败育，自交授粉率低于5%，显著低于其他常规品种，杂交授粉率在98%以上。

1.2 试验方法

1.2.1 播种与田间管理

试验在黑龙江八一农垦大学试验大棚内进行。对所有的供试品种（系）甜瓜种子进行相同的催芽处理，种子“露白”之后播于穴盘内。穴盘育苗基质为营养土∶细沙＝5∶1，当幼苗长到2叶1心时定植。按畦宽80 cm，沟宽60 cm整地，每畦2行呈锯齿状栽植方式，植株间隔30 cm，在畦面中间预留灌水沟，覆盖黑色地膜。每个品种种植10株，重复3次。采用吊蔓栽培，双蔓整枝方式，人工授粉，每株留2～3个果实，花后35～45 d采收。

1.2.2 测定指标及方法

在果实成熟期，每个处理随机选取3个果实进行果实性状和品质指标的测定；每个处理随机选取5个果实，进行单果质量和产量的测定。在果实九成熟时进行取样，晴天上午露水干后摘取果实，采摘时用剪刀将甜瓜从蔓上剪下，然后进行测定。

甜瓜始花期，即从定植到第1朵雌花开放所需的时间（d）；叶面积利用叶面积仪测量，选择主蔓第5节叶片作为测量对象（cm2）；单果质量使用电子天平称量后取其平均值（g）；含糖量使用手持折光仪测定；果形指数即果实纵径与横径的比值，计算公式为D＝L/S，其中D表示果形指数，L表示果实长度（cm），S表示果实宽度（cm），多次测量、计算后取平均值；果肉厚度，即果实中心位置果腔到果皮边缘的距离（cm）；硬度利用果实硬度计进行测量（Pa）。

1.2.3 数据分析

采用Excel 2007及SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同甜瓜材料表型比较

从表2可以看出，由于甜瓜雄性不育系ms2是厚皮品种，从定植到第1雌花开放所需时间比其他品种（系）长，但无显著差异。ms2品系叶面积与其他品种（系）相比差异均显著；果实性状中果长与其他品种（系）相比差异均达极显著水平；ms2品系单果质量与M2-10差异显著，与其他品种（系）差异均达极显著；ms2品系果实硬度与998×3-2-2相比差异不显著，与M2-10、M1-3、菜瓜相比差异均达极显著水平，与其他品种（系）差异均不显著。ms2品系甜度与998×3-2-2、M1-3、7223H相比差异不显著，与其他品种（系）相比差异均达极显著水平。从整体水平上来看，雄性不育系ms2在表型性状上与其他品种（系）具有一定程度的差异，但是个别性状差异不显著。

表1 供试甜瓜品种（系）材料名称及来源

2.2 不同甜瓜材料表型指标之间的相关性分析

对供试品种（系）进行两两性状的相关性分析（表3和图1），结果显示始花期与单果质量呈显著相关，相关系数为0.65；始花期与果长呈极显著的线性相关，相关系数0.74；单果质量与果长、果宽及果肉厚度均呈极显著线性相关，相关系数分别为0.82、0.84、0.71；果实长度和果实宽度及果肉厚度均呈极显著线性相关，相关系数分别为0.73和0.71；果实宽度和果肉厚度呈显著线性相关，相关系数为0.61。

表2 不同甜瓜材料表型差异性比较

表3 不同甜瓜材料表型性状相关性分析

图1 不同甜瓜材料表型性状间线性相关关系

2.3 甜瓜品种聚类分析

根据各性状之间进行的相关性分析结果，选择显著性线性相关的性状作为变量，利用SPSS软件对各甜瓜品种进行聚类分析（图2）。结果显示：在遗传距离为25个单位处将11个甜瓜材料分为3类，ms2、M1-3、998×3-2-2、M2-10、M2-3、M1-4、7223H聚为一类，甜帅和3-2-2聚为一类，菜瓜和M1-59聚为一类。其中，在遗传距离为20个单位处，将第一类分为2个亚类，ms2为第1亚类，其余6份甜瓜材料为第2亚类。从聚类分析结果看出，第1类基本为厚皮甜瓜，第2类为典型的薄皮甜瓜，第3类M1-59为厚皮甜瓜与薄皮甜瓜杂交中间型，菜瓜属于薄皮甜瓜类。

3 结论与讨论

图2 甜瓜材料田间表型性状聚类分析

雄性不育系在植物界广泛存在，尤其是在开花植物中，它是一种有性繁殖过程中不能产生正常花药、花粉或雄配子的遗传现象。利用雄性不育培育不育系进行杂交制种，不仅能够降低制种成本，而且可以提高杂交种的纯度。研究人员指出F1代人工制种的成本为自然授粉成本的12～30倍[9-12]。近年来，农作物中关于雄性不育的机理一直是研究热点，在甘蓝、水稻、玉米、紫花苜蓿等作物上取得了较大的研究进展，但是关于雄性不育的应用报道相对较少[16-20]。甜瓜具有较强的杂种优势，甜瓜雄性不育的利用可以节省制种投入成本，并获得较高优势的组合[13]。本研究对甜瓜雄性不育系ms2表型性状的差异性分析显示，ms2与其他品种相比，除了始花期无显著差异外，在果实性状上如单果质量、果长、果宽、果实甜度等都具有一定程度的差异，说明利用ms2配置杂交组合，可以提高杂交后代的果实性状的表现。

近年来，国内外研究学者对甜瓜主要品种的表型性状进行了大量研究[13-16]，为甜瓜杂交组合的配置及新品种的创新提供了重要理论依据。始花期是与甜瓜早熟性相关的性状之一，开花越早，说明生育期越短，对培育早熟品种具有重要的意义。果实的单果质量、果长、果宽和果形指数是决定甜瓜产量的重要指标，也是决定市场消费趋势的表型性状，目前黑龙江地区消费者对近圆形、椭圆形的薄皮甜瓜具有较高的认可度[15-16]。

本研究通过表型性状调查，并对各性状进行了相关性分析，在相关性显著的基础上进行聚类分析，将甜瓜供试品种分为3类。从整体分类结果上看，分为厚皮甜瓜、薄皮甜瓜和菜瓜型，但是在第1类厚皮甜瓜中，发现ms2与其他材料的遗传距离较远，在遗传距离为20个单位处可以将ms2单独分为一个亚类，这与田间性状的显著性分析结果相互对应。此外，根据聚类分析的结果，将ms2与遗传距离较远的材料进行杂交组合配置，从理论上可以获得较高优势的组合，该项研究正在进行中。本研究对ms2与厚皮甜瓜、薄皮甜瓜及菜瓜进行了综合分析，研究结果为下一步配置杂交组合、甜瓜新品种的创制提供了基础。

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