南瓜种质资源遗传变异、遗传力和遗传进度研究

Mekala Srikanth,Bharad S G,Thulasiram L B,Potdukhe N R

（Department of Horticulture,Dr.Panjabrao Deshmukh Krishi Vidyapeeth,Akola-444 001,Maharashtra,India）

张桂兰（编译）

（中国农业科学院郑州果树研究所 郑州 450000）

南瓜（学名）属于葫芦科（Cucurbitaceae）南瓜属（Cucurbita）草本植物，作为主要葫芦科蔬菜广泛种植于世界各地，包括热带、亚热带和温带许多地区。南瓜属有3个主要栽培种；美洲南瓜、中国南瓜、印度南瓜。美洲是公认的南瓜栽培种起源地，墨西哥、秘鲁沿海、秘鲁北部安第斯山脉西坡和危地马拉等地均在早期发现过南瓜。南瓜栽培种早在16世纪初己传入欧洲，南瓜传播至中国的途径可能为：从美洲开始，传入西班牙、意大利、葡萄牙等欧洲国家，再流传到亚洲的印度或东南亚，然后进入中国南部并向全国传播扩散。中国和印度是世界上的南瓜主要生产国，其中，中国的栽培面积居世界第二，产量居世界第一。随着人们饮食结构的改善和对南瓜营养成分及其医疗保健价值研究的深入，南瓜将越来越受到人们的重视，全世界南瓜栽培面积、单产及总产量也在成倍增长。在中国，南瓜的栽培面积逐年递增，据近几年观察，华北等地的南瓜种植面积最大，西北、西南的南瓜种植面积仅次于华北地区，随着美洲南瓜生产规模的壮大，东北地区的种植面积也逐年增多。

南瓜的3大栽培种，品种种类繁多。开展南瓜种质资源遗传多样性的分析研究有利于南瓜种质资源的收集和保存，可为亲本选配、遗传多样性分布以及亲缘关系的研究提供理论依据。在作物育种、品种改良和杂种优势利用中有着重要意义。其中基因型变异系数（genotypic coefficient of variation；GCV）与表型变异系数（phenotypic coefficient of variation；PCV）在检测基因型变异度方面是重要指标。在确定环境对基因表达的影响方面，遗传力和遗传进度是非常重要的参数。王洋洋[1]对64份美洲南瓜品种、蔡宝炎[2]对32份中国南瓜品种进行了种质资源调查研究，龙荣华等[3]对云南南瓜资源分布多样性进行了调查，这些研究对于探明南瓜的遗传差异、遗传力和遗传进度作出了分析和判断，为南瓜遗传育种工作提供了依据。

Mekala Srikanth等[4]的试验在印度马哈拉施特拉园艺学院进行，对于23份印度南瓜品种共观察记录21个参数：90天蔓长（m）、90天基本分枝数、第一雄花节位、第一雌花节位、播种至第一雄花开放天数、播种至第一雌花开放天数、雄花与雌花比率（%），节间长度（cm），至第一瓜收获的天数、坐果率（%），单株结果数、单株果实产量（kg）、平均单果质量（kg）、果实长度（cm）、果径（cm）、每 hm2果实产量（t）、果皮厚度（cm）、果肉厚度（cm）、果腔大小（cc）、单果种粒数、百粒种子质量（g）。遗传多样性数据分析参照Panse and Sukhatme的方法；基因型变异系数（GCV）与表型变异系数（PCV）的相关性按照Burton的公式计算；遗传力与遗传进度按照Johnson等的方法计算。

蔡宝炎等[2]对32个中国南瓜品种，从形态学水平、染色体水平和分子水平进行了遗传多样性检测。形态学水平检测是根据怀德克[5]制定的南瓜栽培种检索表和国际植物新品种保护联盟制定的南瓜DUS测试指南上的性状等，确定了生长势、分枝性、叶色、瓜形、单瓜质量、单株结果数等72个形态学性状作为调查内容，对32份南瓜资源进行了分析，排除结果相同的性状后得到50个性状的基本统计分析结果。选出性状表现有差异的材料对形态学性状进行基本的统计分析，计算出各性状的最大限度值、最小值、标准差、变异系数。使用SAS软件的RINCOMP进行了形态学性状主成分分析。使用NTSYS的UPGMA进行聚类分析。通过RAPD分子标记技术，在染色体和分子水平上对南瓜的遗传多样性进行了分析。

王洋洋等[1]通过形态学观察和SSR分子标记技术对64个美洲南瓜品种在分子水平进行了遗传多样性检测分析。其中，标记共用引物300对，美洲南瓜引物序列100对，印度南瓜转录组引物100对，建立PCR反应体系，对扩增产物采用聚丙烯酰胺凝胶电泳处理、染色，记录SSR条带，用NYSTS软件对初始矩阵进行聚类分析、主成分分析。Gong等[6]采用SCAR标记结合SSR标记对104份南瓜材料进行了多样性分析。卢丽芳等[9]以85份南瓜资源为供试材料，利用SRAP分子标记技术进行遗传多样性分析。Mekala Srikanth等[4]的试验，在调查研究中的所有特性均在0.01水平上差异显著，表明野生遗传差异的存在。这一结果与Sudhakarpandey等人对南瓜的研究结果趋势一致。

遗传多样性是所有育种工作研究的基础。通过种质资源的现有性状表达来研究其进化方向，弄清楚品种的亲缘关系，可以更好地对优良基因进行分配，从而对种质资源进行开发。同时，选择具有优良性状的亲本，形成杂种优势，可以达到合理利用新种质的目的；利于种质资源的合理开发和利用，为引种和驯化提供理论指导。所以，作物种质资源的利用、评价、保存和收集离不开遗传多样性的探讨。

Mekala Srikanth等[4]通过试验观察得出，南瓜园艺性状中，90天蔓长在2.60～3.56 m；90天分枝数为2.26～3.50；第一雄花节位和第一雌花节位分别为2.2～3.2和8.61～15.53；播种至第一雄花开放天数与播种至第一雌花开放天数分别为44.56～54.56 d和52.27～64.83 d；雄花与雌花比率为 9.84～13.72；节间长度为3.76～5.56 cm；首次收获所需时间为88.90～107 d；坐果率范围变化较大，为31.6%～66.5%；平均单株结果数变化较大，为1.22～3.71；单株果实产量为 4.31～13.08 kg；平均单果质量为 2.33～4.75 kg；果实长度变化也较大，为19.48～32.22 cm；果实直径为13.72～24.58 cm；每 hm2果实产量为 21.58～65.40 t；果皮厚度为0.16～0.46 cm；果肉厚度为2.97～5.25 cm；果腔大小为687.76～2 950 cc；单果种子数为106.1～278.53粒；百粒种子质量为10.57～15.27 g。调查结果表明，这些性状的变异度很大。变异度越大，意味着可用于品种改良的选择性与成功机会越大。南瓜种质资源不同性状变异度差异显著，viz，Go⁃palkrishnan等，Doijode and sulladmath对这一结论也有报道。

蔡宝炎等[2]对32份中国南瓜品种的50个形态学性状进行基本统计分析，聚类分析结果表明，32份材料的相似系数分布在0.29～0.70之间。可见试验材料遗传多样性确实很丰富。供试材料在相似系数0.29处可根据分枝性、主茎色、茎刺毛、叶色、叶缘、叶面茸毛、叶面白斑、瓜形等性状分为2个类群。由主成分分析结果可知，这些性状之间的关联程度较小且均很重要。总的相关系数取决于相关性状的多少。

王洋洋等[1]对64份美洲南瓜材料45个植物学性状的调查结果表明，除瓜梗质地、花萼片形状、花冠色、主茎形状、果面蜡粉、果面特征、果瘤数量、果梗基部膨大这些特征无明显变异外，供试材料变异系数在6.3%～70.84%之间，平均值为34.43%。这些变异系数也表明了植物学性状的遗传多样性非常复杂。在平均变异系数中，数量性状达到32.99%，小于质量性状（35.86%）；就所有性状的变异系数来说，瓜脐直径最大，达到70.84%，其次为叶形，达到66.77%，花蕾形状变异系数最小，为6.3%。其他性状均呈现出不同的遗传多样性，肉厚为19.21%，单瓜质量为33.6%，瓜形49.71%等等。

对上述性状进行NTSYS聚类分析，遗传范围为0.19～0.76。在遗传相似系数为0.253处，供试的64份美洲南瓜被聚成2大类群，第I类群包含5份种质资源，该类群均为裸仁，此类群的生长习性均为蔓生，生长势较强，果梗基部形状为星状，叶形表现为掌状，叶面有白斑，但白斑数量较少，圆柱形花蕾，花片小而细，花冠浅黄，花冠大。第II类群包含59份美洲南瓜，此类供试南瓜的种子均有壳，可称为有壳类型。该研究的生态类型与形态学的聚类分析结果较一致。通过SSR分子标记聚类分析得出的结论与形态学标记得出的结论一致。

Gong等[6]采用SCAR标记结合SSR标记将104份南瓜材料分为3大类，即C.fraterna、C.texana、C.pepo。卢丽芳等[7]以85份南瓜资源为供试材料，利用SRAP分子标记技术将其分为3大类；在亲缘关系研究中，在17对引物中获得了200条条带，其中187条具有多态性，其比率达93.5%。聚类分析发现：GS 为 0.450 0～0.985 0，C.pepo与C.mosehata的遗传距离小于与C.maxima的遗传距离。Mekala Srikanth等[4]调查研究发现，所有性状的表型变异系数（PCV）均高于基因型变异系数（GCV），说明环境因素在影响性状表达方面起着重要作用。因此，在育种工作中，依表型进行选择更为可靠。本研究证实了Dhatt和Singh对南瓜研究的观点。

在遗传差异相关性方面，差异相关性最高的是果腔、单果种子数和单蔓结果数。高遗传型变异系数GCV表明群组间变异范围越大，经简单选择获得性状改良的范围越大。Mukunda Lakshmi等对南瓜也有类似研究，包括单蔓结果数、坐果率（%）和单果种子数。

在表型差异相关性方面，差异相关性最高的是果腔、单株结果数、平均单果质量和单果种子数。高表型差异性显示了目前存在的性状是大量性状选择的结果。以上结果与Mohanty关于单株结果数、单果质量和单果种粒数的结果趋势一致。

Mekala Srikanth等[4]的研究结果表明，在广义遗传力评价方面，除果腔（84%）和节间长度（76%）以外，其他性状遗传力均较低，范围是23.5%～84.8%。具有中度遗传力的性状包括果长（58%）、果肉厚度（57%）和果径（53%）。低遗传力性状包括单果种子数（36%）、播种至第一雌花开放天数（34%）和果皮厚度（33%）。高遗传力表明基于表型性状选择的有效性，但并不一定说明某一性状具有高遗传进度。

Mekala Srikanth等[4]的调查结果显示，不同性状平均预期遗传进度范围为3.4%～72.32%。其中果腔遗传进度最高，达到72.32%，其次是每hm2产量，遗传进度达到29.66%。遗传进度中等的性状包括单株产量（29.33%）和单果种子数（27.5%）。该结果表明，具有中、高值EGA的性状通过选择可以很快得到改良。Kalloo等对南瓜每果种粒数也有类似报道。一般来说，具有高遗传力伴随着高遗传进度的性状主要由加性基因控制，因此选择现有材料对这类性状的遗传改良更为有效。Mekala Srikanth等研究中所有性状方差分析的结果均显著差异，表明性状变异大。

总的来说，遗传变异系数（GCV）比对应的表型变异系数（PCV）更重要。高GCV和高遗传力预期增加了更大的遗传改良性。也表明基因的加性效应对这些性状遗传的调节作用。因此，通过观察这些性状我们得知，这些性状具有较大的选择性，可以提供足够的选择范围去改良，这些性状通过选择可以很快得到改良，同时表型变异系数在环境的影响下会变小。

[1]王洋洋．美洲南瓜种质资源的遗传多样性研究[D]．哈尔滨：东北农业大学，2016．

[2]蔡宝炎．32份中国南瓜种质资源的遗传多样性研究[D]．武汉：华中农业大学，2006．

[3]龙荣华，梅媛媛，梁明泰，等．云南南瓜资源地理分布的多样性[J]．中国瓜菜，2011，24（5）：15-19.

[4] SRIKANTH M，BHARAD S G，THULASIRAM L B，et al．Studies on genetic variability，heritability and genetic advance in pumpkin(Cucurbita moschataDuch ex Poir．)[J]．International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences，2017，6（6）：1416-1422．

[5] BOSTEIN B，WHITE R L，SKOLNICK M，et al．Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms[J]．American Journal of Human Genetics，1980，32（3）：314-330.

[6] GONG L，STIFTN G，KOFLER R，et al．Microsatellites for the genusCucurbitaand an SSR-based genetic linkage map ofCucurbita pepoL.[J]．Theoretical and Applied Genetics，2008，117：37-48.

[7]卢丽芳，朱海生，温庆放，等．南瓜种质资源遗传多样性的SRAP 分析[J]．热带作物学报，2015，36（12）：2142-2148．