江苏省甜瓜新品种主要形态性状的遗传多样性及相关性分析

闫洪朗， 王 康， 何林池， 魏小云， 任海建， 吴俊平， 朱镇杰

(1.江苏沿江地区农业科学研究所，江苏南通 226541； 2.江苏省南通市作物栽培技术指导站，江苏南通 226006；3.南通市长江种子公司，江苏南通 226000； 4.南通致豪现代农业科技发展有限公司，江苏南通 226000)

甜瓜(CucumismeloL.)属葫芦科甜瓜属蔓性草本植物，果实香甜，含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质及其他维生素，以鲜食为主，是重要的经济作物之一，在国内外广泛栽培。甜瓜具有十分丰富的遗传多样性，包含许多遗传变异类型，而其中果实性状变异最为明显[1-2]。目前，依据甜瓜果实性状变异，生产研究中将甜瓜分为厚皮甜瓜(ssp.melo)和薄皮甜瓜(ssp.agrestis)2大类[3]，在生态学特性上有着显著区别。作为甜瓜主要育种目标的果实性状多为数量性状，其遗传力有高有低，且彼此存在不同程度的正负相关，如何从错综复杂的众多数量性状中进行有效的综合选择，一直是育种工作者关注和面临的棘手问题。为实现高产、优质、高效的甜瓜育种目标，了解其果实性状间的遗传相关性，协调各性状构成因素之间的关系十分必要。白戈等研究甜瓜F2群体农艺性状表明，果质量与果宽、果长及果长与果宽均表现出极显著正相关[4]。胡建斌等对15个薄皮甜瓜品种9个果实相关性状进行分析，结果表明，单果质量、果肉厚、种子千粒质量与产量关联度相对较大，果肉厚、首花节位、种子千粒质量与单果质量关联度相对较大，首花节位、果横径、种子千粒质量与可溶性固形物含量关联度相对较大[5]。王学征等分析甜瓜品系主要性状时发现，薄皮甜瓜中心糖含量与分枝数、茎粗、生育期呈极显著正相关[6]。曲振环研究表明，果肉厚度、果实横径、果实纵径与平均单果质量，果实横径、果实纵径与果肉厚度，果实横径与果实纵径均达到极显著正相关[7]。文乐欣等研究甜瓜种质资源24个性状发现，种子千粒质量、种子长度与种子宽度，果实横径、果肉厚度与单果质量达到极显著正相关[8]。张雪娇研究甜瓜F6 ∶7代家系发现，果实长度与果实宽度、种腔大小、果肉厚度达到极显著正相关[9]。

近年来，虽然研究者利用数量分布、聚类分析或主成分分析对甜瓜地方品种(系)进行了遗传多样性研究[10-14]，但却鲜见对甜瓜新育成品种采用多种方法进行综合研究的报道。本研究以参加江苏省甜瓜区域试验的17个甜瓜品种为材料，观察记录其16个形态学性状，并将相关性分析、主成分分析及聚类分析3种方法相结合，综合分析甜瓜品种主要农艺性状的遗传多样性，为甜瓜新品种选育、推广与利用打下良好基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试厚皮甜瓜品种有瑞月、脆宝、华月、H11238、苏甜1号、H21105、苏甜3号、苏甜4号、春圣、佳蜜、雪里红，薄皮甜瓜品种有锦甜1号、锦甜2号、通甜1号、通甜2号、通甜3号、日本甜宝。

1.2 表型性状调查

本试验于2014、2015年在江苏沿江地区农业科学研究所试验基地内进行，采用保护地育苗，塑料大棚定植，高畦栽培，行距80～100 cm，株距50～60 cm，每小区面积10 m2，随机区组设计，重复3次，常规管理。在甜瓜果实成熟期，每小区随机选取3～5株，调查甜瓜种质的表型性状，包括果皮底色、果面网纹、果肉颜色、肉质、果实香味5个质量性状及单果鲜质量、果实纵径、果实横径、果肉厚度、果腔纵径、果腔横径、果实中心糖含量、果实边缘糖含量、果实糖含量边心差、果实发育期、全生育期11个数量性状。果实纵径、果实横径、果肉厚度、果腔纵径、果腔横径用直尺测量；单果鲜质量用型号JCS-600的电子秤称量；果实糖含量用TD-35型手持测糖仪测定。统计分析时，取不同年份数据的平均值。

1.3 数据统计分析

甜瓜性状调查参照《甜瓜种质资源描述规范和数据标准》[15]和Stepansky等的方法[1]进行统计、分级和赋值，质量性状分级见表1。数量性状根据平均值(X)和标准差(δ)分为10级，1级：

H′=-∑PilnPi。

式中：Pi表示第i种变异类型出现的频率。用所有相应的各个性状多样性指数的平均值表示1组或所有种质的遗传多样性程度。采用SPSS 22.0软件对数据进行相关性分析、主成分分析及聚类分析。聚类分析时，先对甜瓜品种的形态性状赋值产生原始矩阵，接着对原始矩阵进行标准化处理，最后以平方欧氏距离为度量准则，以组间联接聚类方法进行聚类。主成分分析时，先对赋值后的数据进行标准化，再根据标准化后的数据矩阵求出协方差和相关矩阵，然后获得特征值、特征向量和方差贡献率等，从而确定主成分。

表1甜瓜质量性状描述与分级

2 结果与分析

2.1 甜瓜质量性状遗传多样性

由表2可见，甜瓜品种质量性状多样性指数的变化范围介于0.92～1.76之间，平均值为1.31；果面网纹多样性指数相对最低，果肉颜色多样性指数相对最高；除果面网纹外，其他质量性状的多样性指数均大于1.0，说明甜瓜品种间质量性状变异相对较大；17个甜瓜品种中，果皮底色为白色的相对较多，占35.3%；无网纹、稀网纹、密网纹甜瓜品种占比分别为58.8%、29.4%、11.8%；17个甜瓜品种的果肉颜色多样，以白色、橙色为主，占比分别为23.6%、29.4%；58.8%的甜瓜品种果肉质地较脆；35.3%的甜瓜品种香气淡，29.4%的甜瓜品种香气浓。

表2甜瓜质量性状频率分布及其多样性

2.2 甜瓜数量性状遗传多样性

由表3可见，江苏省甜瓜品种在调查的11个数量性状上表现出广泛的变异，多样性指数变幅为1.31～1.79，平均值为1.55，普遍高于质量性状的多样性指数，说明甜瓜果实数量性状多样性更为丰富，其中，果实横径的多样性指数相对最小，果实纵径的多样性指数相对最大；单果鲜质量、果实纵径、果肉厚度、果腔纵径、边缘糖含量、糖含量边心差这6个果实数量性状的变异系数分别为47.75%、31.81%、27.35%、33.00%、25.62%、41.34%，均超过25%，其中单果鲜质量的变异系数相对最大，糖含量边心差次之；全生育期的变异系数相对最小，为4.53%。

2.3 甜瓜表型性状相关性分析

由表4可见，单果鲜质量与果实纵径、果实横径、果肉厚度、果腔纵径、糖含量边心差、果实发育期呈极显著正相关(P<0.01)，与边缘糖含量呈显著负相关(P<0.05)； 果实纵径与果实横径、果肉厚度、果腔纵径呈极显著正相关(P<0.01)，与糖含量边心差、果实发育期呈显著正相关(P<0.05)；果实横径与果肉厚度、果腔纵径、糖含量边心差、果实发育期呈极显著正相关(P<0.01)，与边缘糖含量呈极显著负相关(P<0.01)；果肉厚度与糖含量边心差、果实发育期呈极显著正相关(P<0.01)，与果腔纵径呈显著正相关(P<0.05)，与边缘糖含量呈极显著负相关(P<0.01)；中心糖含量与糖含量边心差、果实发育期呈极显著正相关(P<0.01)，与全生育期呈显著正相关(P<0.05)；边缘糖含量与糖含量边心差呈显著负相关(P<0.05)；糖含量边心差与果实发育期呈显著正相关(P<0.05)；果实发育期与全生育期呈极显著正相关(P<0.01)。

表3甜瓜数量性状变异统计

表4甜瓜数量性状间的相关性系数

注：数据后“*”“**”分别表示2个数量性状间相关性显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)。

2.4 甜瓜形态性状的聚类分析

由图1可见，17个甜瓜品种可清楚地被划分为薄皮甜瓜、厚皮甜瓜2类；第1类包括瑞月、苏甜1号、华月等在内的11个厚皮甜瓜品种，其共同特点是果实较大，果肉厚度在 3.5 cm 以上，果实发育期相对较长，果皮硬，肉质较硬或脆酥，非常耐贮运；第2类包括日本甜宝、通甜2号等在内的6个薄皮甜瓜品种，其共同特点是果实发育期较短，成熟早，果实较小，果肉薄，较不耐贮运，单株可以坐多个果实等；第1类中瑞月与苏甜1号、脆宝与华月、苏甜4号与H11238，第2类中日本甜宝与通甜2号、通甜1号与通甜3号两两最先聚在一起，说明他们的亲缘关系相对最近。

2.5 甜瓜形态性状的主成分分析

对甜瓜16个性状进行主成分分析(表5)发现，第1主成分(PC1)、第2主成分(PC2)、第3主成分(PC3)这3个主成分的累计贡献率为73.00%；PC1特征值为6.99，其贡献率高达43.68%，主要与单果鲜质量、果实纵径、果实横径、果腔纵径、果肉厚度等反映果实大小及果实发育期等性状相关；PC2的特征值为3.07，其贡献率为19.21%，主要与全生育期、果实发育期、中心糖含量、边缘糖含量、果皮底色、果肉香气等性状相关；PC3特征值为1.62，其贡献率为10.11%，主要与果肉颜色、肉质、果腔横径等性状相关。

表5甜瓜主成分分析结果

由图2可见，主成分分析将17个甜瓜品种划分为厚皮甜瓜与薄皮甜瓜2个类型，不同类型的品种在散点图上的分布差异明显；薄皮甜瓜类型包含6个品种，位于X轴左侧，厚皮甜瓜类型包含11个品种，位于X轴右侧，与聚类分析结果基本一致；与厚皮甜瓜相比，薄皮甜瓜品种间遗传距离相对较近，遗传基础较为狭窄。

3 结论与讨论

我国是厚皮甜瓜的次级起源中心之一，是薄皮甜瓜的初级和次级起源中心。我国不同地区生态环境各异，导致甜瓜在驯化过程中形成丰富多样的种质资源，育种工作者利用丰富的育种材料可选育出各具特色的甜瓜新品种。在甜瓜植株所有形态性状中，果实性状变异相对最为明显，是甜瓜表型中变异的主要来源。目前，依据甜瓜果实性状变异，生产研究中将甜瓜划分为厚皮甜瓜、薄皮甜瓜、2个亚种及16个变种[3]。本研究中，17个甜瓜品种在聚类分析及主成分分析上均被划分为厚皮甜瓜与薄皮甜瓜2个类型。

通过形态性状鉴定发现，17个甜瓜品种的数量性状变异系数为4.53%～47.75%，说明品种间具有丰富的遗传变异；质量性状多样性指数在0.92～1.76之间，数量性状多样性指数在1.31～1.79之间，说明与质量性状相比，数量性状更易受到基因型或种质类型的影响，这与前人研究结果[1，13-14，16-17]较为一致。本研究中，甜瓜形态性状多样性指数相对较高，尤其是单果鲜质量、果肉厚度及糖含量等与甜瓜产量和品质紧密相关的性状，说明甜瓜品种在产量和品质上还存在较大的提升空间。对17个甜瓜品种多变量分析发现，虽然聚类分析和主成分分析的计算方法不同，但得到的结果较为一致。主成分分析中，第1主成分主要与果实发育期、果实大小性状紧密相关，这些性状对甜瓜的分类起到重要作用，与前人的研究结果[16-18]一致。

表型性状间的相关性本质是基因间的连锁或互作[19]，而通过某一个性状来预测与其相关的性状表现，在育种中具有重要的应用价值。通过对17个甜瓜品种16个主要性状的调查和相关性分析发现，单果鲜质量与果实横径、果实纵径、果肉厚度、果实发育期，果实横径与果实纵径、果肉厚度，果实纵径与果肉厚度呈极显著正相关(P<0.01)，与白戈等研究结果[4-9]基本一致；单果鲜质量与果腔纵径、糖含量边心差，果实纵径与果肉厚度、果腔纵径，果实横径与果肉厚度、果腔纵径、果实发育期，果肉厚度与糖含量边心差、果实发育期，中心糖含量与糖含量边心差、果实发育期，果实发育期与全生育期等性状间呈极显著正相关(P<0.01)；边缘糖含量与单果鲜质量、果实横径、果肉厚度等性状间呈极显著负相关(P<0.01)。本研究剖析甜瓜新品种果实主要性状之间的遗传相关性，可使育种者能够有效协调主要性状与次要性状之间的关系，提高育种选择的目标性和效率，为新品种的推广与利用打下良好基础。

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