基于生育期、经济产量籽瓜优良品系筛选

刘华君，陈友强，林 明，白晓山，邓超宏，潘竟海，李承业

(新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】目前我国籽用西瓜主要产区集中在新疆地区，其中塔额盆地县市加上兵团第九师为我国最大的商品籽用西瓜生产基地，新疆生态区属于大陆性干旱气候，昼夜温差大，年均降水量少，气候冷凉，为籽用西瓜提供了良好的生长环境，新疆各地州均有大面积种植，据调查发现2008年阿勒泰地区种植面积4×104hm2(60万亩)[1]。针对新疆不同生态环境下，挖掘、选育生育期适当、经济产量优良的优质籽用西瓜种质资源，对实现籽瓜大面积、优质高效生产具有重要意义。【前人研究进展】研究发现作物生长发育是其产量的重要衡量指标[2-5]。俄有浩等[2]研究发现小麦生长发育后期，温度升高不能促进其提前成熟，有效积温对生育期的影响较大；纪海波等[3]通过对西瓜种质资源主要性状的表型多样性进行分析，发现单果质量的变异系数最大，种子百粒重、单瓜种子数、果实横径的遗传多样性指数均较大，分别为2.02、2.01、2.01，而茎断面形状的遗传多样性指数最小。赵胜杰等[4]利用SSR标记对无籽西瓜进行指纹图谱构建及遗传多样性分析，发现核心SSR标记适用于构建无籽西瓜品种的DNA指纹图谱，我国主栽无籽西瓜品种遗传相似度较高，亟需加强种质创新。吕尊富等[5]利用WheatGrow、CERES模型将小麦的生育期模型扩大，进一步量化中国小麦主产区的区域生产力。有关从生育期、经济产量等方面分析作物生态适应性已有大量报道，庞丹波[6]，张晓杰[7]，吴舒致等[8]基于主成分分析、隶属函数法对作物种质资源进行综合评价；徐守俊等[10]利用主成分分析将参试品种分成2大类，第一类大豆品种有籽粒具有较高的钼富集能力;第二类豆荚获取钼能力较强。【本研究切入点】新疆不同生态区差异较大，对不同籽瓜的生育期、产量性状要求各不相同，但目前有关新疆生态区籽瓜优良品系筛选方法报道较少。研究选育出适宜新疆不同生态区的优良籽瓜种质资源。【拟解决的关键问题】基于新疆生态区籽瓜生长发育时期、经济产量的不同，利用主成分分析对参试品种进行综合评价，为加快优质籽瓜选育进展提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验分别在新疆农业科学院玛纳斯农业试验站和新疆昌吉市农业技术推广中心试验基地进行，这两个地点代表新疆北疆天山北坡冲积平原生态类型区，属于较为典型的温带大陆性干旱半干旱气候，年平均气温6.8 ℃，年平均降雨量230 mm，年日照时数2 833 h，有效积温3 450℃，年均蒸发量1 787 mm，平均无霜期180 d。列出参试品种(系)11个，均来源于新疆农科院经作所，其列出特性。表1

表1 参试品种(系)来源及特性
Table 1 Source and characteristics of tested varieties (lines)

品种(系)Varieties(lines)皮色Skincolor籽色Seedcolor大小Size1601青网红中1602青皮黑小1603白皮黑中1604白碎黑大1607白皮黑中1608青皮黑小1609青网红中1612白碎黑大1613白皮黑中1614白碎黑大1617青网红中1618青皮黑小

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

于2016～2017年各试点分别按照当地适宜的播种时间播种，采用随机区组排列， 3 次重复，行距1 m，株距25 cm，播种时结合整地施45 000 kg/hm2农家肥和450 kg/hm2磷酸二铵作底肥，三叶期间苗，定苗，留苗4×104株/hm2，6月中旬浇头水，随水适当追施尿素，全生育期灌水6次，8月下旬停水。6月下旬和7月上旬分别喷施氟硅唑防治白粉病，9月初收获。

1.2.2 生育期统计及测定指标

生育期统计指标有出苗期(X1)、伸蔓期(X2)、始花期(X3)、盛花期(X4)、坐果期(X5)、定果期(X6)、成熟期(X7)、全生育期(X8)；产量测定指标有粒数(X9)、粒重(X10)、百粒重(X11)。

1.3 数据处理

所有数据用Excel 2010 和SPSS 19.0 统计分析软件进行相关性分析及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同籽瓜品种(系)生育期差异

研究表明，参试品种(系)不同生育时期差异较大，其中出苗期时间最长的是1603，平均11.3 d，其次是1604，平均10.67 d；时间最短的是1607、1613，分别为7.57 d；伸蔓期时间最长的是1602，平均21.67 d；其次是1603，平均为21.00 d；时间最短的是1608，平均17.67 d；盛花期时间最长的是1604，平均9 d，其次是1608，平均8.67 d；时间最短的是1601，平均5.67 d；成熟期较其他生育时期，时间最长，均在50 d左右，其中1608成熟期平均52.33 d，1618成熟期平均50.33 d；参试品种中全生育期时间最长的为1612，平均119.33 d，其次是1614，平均119.00 d；生育期最短的是1607、1608，均为112.00 d。表2

2.2 不同籽瓜品种(系)经济产量表现

研究表明，其中1601、1617粒数最多，分别360.0、360.67个；1601、1617粒重最大，分别为62.01、61.67 g；其次是1609粒数为359.67个，粒重为60.67 g；1607的粒数最少81.33 个，粒重16.98 g；品系1614、1613、1604的百粒重最高，分别平均为24.53、24.52和24.46 g；百粒重最低的是1608，平均为14.33 g。表3

表3 不同籽瓜品种(系)经济产量
Table 3 The economic yield of different seed-watermelon lines (varieties)

品种(系)Lines(Varieties)粒数Theseednumbe(个)粒重Grainweight(g)百粒重100grainweight(g)1601360.00±0.58a62.01±0.57a16.88±0.05c1602355.67±0.33b51.18±0.43b14.4±0.15d160381.33±0.67d17.64±0.32d21.28±0.3b1604138.33±0.33c33.83±0.6c24.46±0.32a160781.33±0.67d16.98±0.56d20.69±0.59b1608356.33±0.88b51.51±0.49b14.33±0.13d1609359.67±0.33a60.67±0.34a16.92±0.06c1612137.67±0.88c33.17±0.6c24.52±0.28a161382.00±0.58d17.31±0.66d21.23±0.33b1614138.33±0.33c34.17±0.44c24.53±0.24a1617360.67±0.33a61.67±0.33a16.63±0.32c1618354.67±1.33b51.18±0.43b14.32±0.25d

注：小写字母表示不同处理间差异5%水平显著

Note: lower case letters indicate that the difference between different treatments is 5% level significant

2.3 不同籽瓜品种(系)生育期与经济产量相关性

对不同籽瓜品种生育期与经济产量的相关性进行分析，研究表明，伸蔓期(X2)与盛花期(X4)呈极显著负相关，相关系数-0.75；出苗期(X1)与坐果期(X5)呈显著正相关，相关系数0.70；全生育期(X8)与坐果期(X5)呈极显著正相关，相关系数0.76；与定果期(X6)呈显著正相关，相关系数0.61；粒数(X9)与始花期(X3)呈显著负相关，相关系数-0.64；粒重(X10)与始花期(X3)呈显著负相关，相关系数-0.62；粒重(X10)与粒数(X9)呈显著正相关，相关系数0.96；百粒重(X11)与全生育期(X8)呈显著正相关，相关系数为0.62，与粒数(X9)、粒重(X10)呈极显著负相关，相关系数分别为-0.089、-0.74。说明籽瓜不同时期的长短，对其全生育期、经济产量影响较大，高产籽瓜的始花期较短，且后期成熟期时间较长。表4

2.4 不同籽瓜品种(系)生育期、经济产量主成分

对参试品种的11个指标进行主成分分析，得到各提取成分的初始化特征值，研究表明，参试品种的11个指标的累积贡献率达到100%，说明11个指标对籽瓜的综合性状均有贡献。根据主成分对应特征值大于1的原则提取主成分，提取到4 个主成分，其中第1主成分的贡献率为32.742%，第2主成分贡献率高达53.418%，前4个主成分累积贡献率为81.620%，说明前4个主成分代表了籽瓜主要性状的85%左右的信息，因此，可以用前4个主成分来反映11个原始指标的基本信息。表5

表4 不同籽瓜品种生育期、经济产量相关系数
Table 4 The correlation coefficient of growth period and economic yield of different seed melon varieties

指标IndexX1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X11X2-0.131X3-0.320.221X40.09-0.75**0.201X50.70*-0.25-0.120.231X60.070.150.53-0.080.341X70.13-0.52-0.300.290.43-0.061X80.560.040.400.260.76**0.61*0.301X9-0.210.13-0.64*-0.47-0.10-0.450.45-0.401X10-0.080.07-0.62*-0.480.11-0.270.57-0.210.96**1**X110.40-0.220.560.400.440.62*-0.190.62*-0.89**-0.74**1

注：*在 0.05水平(双侧)上显著相关，**在0.01 水平(双侧)上显著相关

Note:*significant correlation at 0.05 level (bilateral)，**significant correlation at 0.01 level (bilateral)

表5 不同参试品种生育期、经济产量主成分分析
Table 5 Principal component analysis of growth period and economic yield of different

成分Component特征值Eigenvalue方差Variance(%)累积贡献率Cumulativecontributionrate(%)13.60232.74232.74222.27420.67653.41831.85216.83470.25241.25011.36881.62050.7526.83588.45460.5104.63793.09270.4524.11197.20380.2111.91999.12290.0760.69199.813100.0180.16599.979110.0020.021100.000

2.5 影响主成分的主要因子

籽瓜生育期、经济产量成分矩阵反映看主要指标在主成分上的载荷，研究表明，决定第一主成分的主要指标有粒数(X9)、百粒重(X11)、粒重(X10)、始花期(X3)，说明主成分1是由上述指标组成的一个综合指标，其中粒数的载荷值最大，为0.913，其次是百粒重、粒重、始花期，说明籽瓜进入生殖生长期越早，经济产量越高；第2主成分贡献率20.676%，其中成熟期(0.744)、坐果期(0.720)、全生育期(0.633)、出苗期(0.534)为相对较高的正向载荷，说明第2主成分为生育期因子其决定性作用，为生育期因子；第3主成分中贡献率为16.834%，其中载荷较高且符号为正的指标有伸蔓期、定果期、全生育期、坐果期，其中伸蔓期载荷较高(0.813)，说明第3主成分为营养生长决定因子；第4主成分贡献率为11.368%，其中载荷较高且符号为正的指标有成熟期(0.387)、盛花期(0.273)，说明在籽瓜花期、成熟期对其综合性状影响较大。表6

表6 不同参试品种生育期和经济产量成分矩阵
Table 6 The component matrix of growth period and economic yield of different varieties

指标Index成份 Component1234X90.9130.3390.0430.054X110.9130.0760.101-0.030X100.8130.4960.1310.078X30.644-0.2140.2130.126X7-0.0660.744-0.3870.387X50.1680.7200.331-0.198X80.5970.6330.3680.017X2-0.197-0.2230.813-0.135X40.5220.144-0.6250.273X10.3170.534-0.103-0.700X60.2390.1790.5650.673

2.6 基于主成分分析的籽瓜品种(系)综合评价

研究表明，参试品种(系)中，第1主成分经济产量得分最高的是1614、1612，均为1.20，其次是1613(0.87)；第2主成分生育期因子得分最高的是1614(1.17)，其次是1612(0.97)；第3主成分营养生长决定因子得分最高的是1618(1.11)，其次是1601(0.81)；第4主成分得分最高的是1613(1.66)，其次是1617(1.32)。而综合得分最高的是1612(0.65)，其次是1614(0.63)，说明1612、1614品系经济产量、生育期性状优良，具有较高的产量潜力，1618的经济产量较低，但其营养生长特性优良，具有提高产量的潜力。表7

表7 不参试品种(系)生育期和经济产量各主成分得分及综合得分
Table 7 The principal component scores and comprehensive scores of growth period and economic yield of non tested varieties (lines)

品种(系)Varieties(lines)主成分因子Componentfactor1234综合得分Generalscore等级Grade1601-1.140.130.81-0.40-0.2691602-1.06-0.360.110.30-0.371116031.22-0.440.21-1.580.17516040.780.450.28-0.540.33316070.29-2.150.24-0.09-0.32101608-1.070.61-2.58-0.76-0.74121609-1.070.290.54-0.07-0.21816121.200.970.37-0.060.65116130.87-1.29-1.001.660.04616141.201.17-0.240.280.6321617-0.360.720.141.320.2141618-0.88-0.101.11-0.06-0.137

3 讨 论

生育期适当、经济产量高是选择优良品种(系)的重要因素，发掘出生育期适当的品种(系)是品种(系)实现高产的基础[9、10]，国内外研究者对小麦[11]、花生[12、13]、玉米[14-16]、棉花等[17-18]作物的生育期、经济产量进行了大量研究，但是对籽瓜的生育期、经济产量的综合分析则鲜见报道，研究通过对籽瓜生育期、经济产量等11个指标进行相关性分析，发现籽瓜百粒重与全生育期呈显著正相关，粒数与始花期呈显著负相关；粒重与始花期呈显著负相关，说明籽瓜较高的经济产量与其各个生长发育时期紧密相关。研究发现作物的生育期、经济产量性状等11个指标品种(系)之间存在明显的遗传差异，但可以用4个主成分来反映11个原始指标的基本信息。

根据主成分综合得分情况，对参试品种进行评价，综合得分越高说明该品种(系)生育期适当、经济产量优良，具有较高的产量潜力，其中1614、1612，第1、2主成分得分最高，第3、4主成分得分较低，但综合得分分别为第1、第2，选育优良籽瓜品种(系)时，不能单独从经济产量、营养生长状况、生育期进行评价，而应该对其进行综合全面评价。

4 结 论

籽瓜生长发育过程中经济产量与其各个生长发育时期紧密相关，百粒重与全生育期呈显著正相关，粒数与始花期呈显著负相关，粒重与始花期呈显著负相关。参试品种(系)1614、1612综合评价分别排名第1名、第2名，其中，品种(系)1614生育期119 d、单瓜粒数138.33个、籽粒重34.17 g、百粒重24.53 g，品种(系)1612生育期119.33 d、单瓜粒数137.67个、籽粒重33.17 g、百粒重24.52 g，两品种(系)综合性状优良，具有丰产潜力，可作为重点材料加以利用。

参考文献(References)

[1] 潘竟海,陈友强,林明,等. 黑籽瓜产量性状的相关与通径分析[J]. 新疆农业科学,2013,50(8):1 406-1 410.

PAN Jing-hai, CHEN You-qiang, LIN Ming, et al. (2013). White Xiaoshan, correlation and path analysis of yield traits of black seed melon [J].XinjiangAgriculturalSciences, 50(8): 1,406-1,410. (in Chinese)

[2] 俄有浩,霍治国,马玉平, 等. 中国北方春小麦生育期变化的区域差异性与气候适应性[J]. 生态学报,2013,33(19):6 295-6 302.

E You-hao, HUO Zhi-guo, Ma Yu-ping, et al. (2013). Regional variation and climatic adaptability of spring wheat growth stages in northern China [J].JournalofEcology, 33(19):6,295-6,302. (in Chinese)

[3] 纪海波,张玉鑫,李玉明, 等.西瓜种质资源主要性状的表型多样性[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2013,41(8):155-160.

JI Hai-bo, ZHANG Yu-xin, LI Yu-ming, et al. (2013). The phenotypic diversity of main characters of Watermelon Germplasm Resources [J].JournalofNorthwestAgricultureandForestryUniversity(NaturalScienceEdition) , 41(8): 155-160. (in Chinese)

[4] 赵胜杰,朱红菊,路绪强,等.无籽西瓜品种SSR指纹图谱构建及遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报,2013,14(6):1 142-1 146.

ZHAO Sheng-jie, ZHU Hong-ju, LU Xu-qiang, et al. (2013). Seedless watermelon varieties SSR fingerprinting construction and genetic diversity analysis [J].JournalofPlantGeneticResources, 14(6): 1,142-1,146. (in Chinese)

[5] 吕尊富,刘小军,汤亮, 等. 基于WheatGrow和CERES模型的区域小麦生育期预测与评价[J]. 中国农业科学,2013,46(6):1 136-1 148.

LÜ Zun-fu, LIU Xiao-jun, TANG Liang, et al. (2013). Regional Prediction and Evaluation of Wheat Phenology Based on the WheatGrow and CERES Models [J].ChineseAgriculturalScience, 46(6):1,136-1,148. (in Chinese)

[6] 庞丹波,李生宝,潘占兵, 等. 基于主成分分析和隶属函数的紫花苜蓿引种初步评价[J]. 西南农业学报,2015,28(6):2 815-2 819.

PANG Dan-bo, LI Sheng-bao, PAN Zhan-bing, et al. (2015). Preliminary evaluation of Alfalfa Introduction Based on principal component analysis and membership function [J].SouthwestAgriculturalJournal, 28(6): 2,815-2,819. (in Chinese)

[7] 张晓杰,姜慧芳,任小平, 等. 中国花生核心种质的主成分分析及相关分析[J]. 中国油料作物学报,2009,31(3):298-304.

ZHANG Xiao-jie, JIANG Hui-fang, REN Xiao-ping, et al. (2009). Principal component analysis and correlation analysis of peanut core collection in China [J].JournalofChineseJournalofOilCrops, 31(3): 298-304. (in Chinese)

[8] 吴舒致,黎裕. 谷子种质资源的主成分分析和图论主成分分类[J]. 西北农业学报,1997,(2):49-51, 53.

WU Shu-zhi, LI Yu. (1997). Principal component analysis and principal component classification of graph theory for Foxtail Millet Germplasm [J].NorthwestAgriculturalJournal, (2): 49-51, 53. (in Chinese)

[9] Tan, K. C., Lim, H. S., & Jafri, M. Z. M. (2016). Prediction of column ozone concentrations using multiple regression analysis and principal component analysis techniques: a case study in peninsular malaysia.AtmosphericPollutionResearch, 7(3): 533-546.

[10] 徐守俊,孙学成,胡承孝, 等. 不同大豆品种钼富集因素的主成分分析和聚类分析[J]. 华北农学报,2016,31(S1):399-404.

XU Shou-jun, SUN Xue-cheng, HU Cheng-xiao, et al. (2016). Principal component analysis and cluster analysis of molybdenum enrichment factors in different soybean varieties [J].ActaSinicaSinica, 31(S1): 399-404. (in Chinese)

[11] 李桂萍,张根生,巴青松,等. 杂种小麦品质性状的性状相关和主成分分析[J]. 浙江农业学报,2016,28(9):1 447-1 453.

LI Gui-ping, ZHANG Gen-sheng, BA Qin-song, et al. (2016). Quality traits of wheat hybrids trait correlation and principal component analysis [J].ZhejiangJournalofAgriculturalSciences, 28(9): 1,447-1,453. (in Chinese)

[12] 李玉发,窦忠玉,梁军,等. 花生主要农艺性状的遗传变异及相关性和主成分分析[J]. 辽宁农业科学,2013,(3):11-14.

LI Yu-fa, DOU Zhong-yu, LIANG Jun, et al. (2013). Ho Chinese. Main Agronomic Traits of peanut and principal component analysis of genetic variation and correlation of [J].LiaoningAgriculturalSciences, (3): 11-14. (in Chinese)

[13] 殷冬梅,张幸果,王允,等. 花生主要品质性状的主成分分析与综合评价[J]. 植物遗传资源学报,2011,12(4):507-512, 518.

YIN Dong-mei, ZHANG Xing-guo, WANG Yun, et al. (2011). plant genetic resources and comprehensive evaluation of principal component analysis of main quality traits in peanut, [J].JournalofPlantGeneticResources, 12(4): 507-512, 518. (in Chinese)

[14] 徐云姬,顾道健,秦昊,等. 玉米灌浆期果穗不同部位籽粒碳水化合物积累与淀粉合成相关酶活性变化[J]. 作物学报,2015,41(2):297-307.

XU Yun-ji, GU Dao-jian, QIN Hao, et al. (2015). Changes of carbohydrate accumulation and enzyme activities related to starch synthesis in different parts of ear during maize filling stage [J].ActaSinica, 41(2): 297-307. (in Chinese)

[15] 陈传永,王荣焕,赵久然,等. 不同生育时期遮光对玉米籽粒灌浆特性及产量的影响[J]. 作物学报,2014,40(9):1 650-1 657.

CHEN Chuan-yong, WANG Rong-huan, ZHAO Jiu-ran, et al. (2014). Effects of shading at different growth stages on Grain Filling Characteristics and yield of maize [J].ActaAgronomicaSinica, 40(9): 1,650-1,657. (in Chinese)

[16] 陈群,耿婷,侯雯嘉,等. 近20年东北气候变暖对春玉米生长发育及产量的影响[J]. 中国农业科学,2014,47(10):1 904-1 916.

CHEN Qun, GENG Ting, HOU Wen-jia, et al. (2014). Effects of climate warming in Northeast China on growth and yield of Spring Maize in recent 20 years [J].ChineseAcademyofAgriculturalSciences, 47(10): 1,904-1,916. (in Chinese)

[17] 邓忠,翟国亮,吕谋超,等. 施肥策略对新疆棉花产量、品质与水氮利用的影响[J/OL]. 排灌机械工程学报,2017,(10):1-5.

DENG Zhong, ZHAI Guo-liang, LÜ Mou-chao, et al. (2017).Effects of fertilization strategies on cotton yield, quality and water and nitrogen use in Xinjiang [J/OL].JournalofIrrigationandDrainageMachineryEngineering, (10): 1-5. (in Chinese)

[18] 崔日鲜,陈明利. 山东棉花生育期降水量和作物需水量的时空变化特征研究[J]. 青岛农业大学学报(自然科学版),2014,31(4):255-265.

CUI Ri-xian, CHEN Ming-li. (2014). Shandong cotton growing period precipitation and evapotranspiration temporal variation characteristics [J].JournalofQingdaoAgriculturalUniversity(NaturalScienceEdition) , 31(4): 255-265. (in Chinese)