甜瓜种质叶部SPAD值的变异分析

刘海英　梁长志　高路银　张家欣　王文霞　胡建斌　侯娟

摘 要： 为了探讨不同甜瓜种质资源叶部SPAD值分布，以210份甜瓜种质为试材，分析了甜瓜开花期和坐果期叶部SPAD值的变异。结果表明，开花期叶部SPAD值野生甜瓜最大，其次为厚皮甜瓜、薄皮甜瓜;坐果期厚皮甜瓜叶部SPAD值最大，叶部SPAD值基本符合正态分布，属于数量性状。开花期与坐果期叶部SPAD值之间均呈极显著相关，叶部SPAD值随着叶位升高而增加，中部叶位L14的叶部SPAD值最大，且变异系数最小，可作为甜瓜叶部SPAD值的测定叶位。基于种质的SPAD值、种质类型及来源，210份甜瓜种质可聚为4类，各类SPAD值分布范围出现一定差异。研究结果可为甜瓜种质资源的评价利用提供参考依据。

关键词： 甜瓜;SPAD值;叶绿素含量;叶位;变异系数

中图分类号：S652    文献标志码：A    文章编号：1673-2871（2020）05-006-06

Abstract：  In order to study the distribution for leaf SPAD value of different melon germplasms， 210 melon germplasms were used as experimental materials， the leaf SPAD value were analyzed in the flowering and fruiting stages. The results showed that the variation of SPAD value of wild melon was the highest in the flowering stage， followed by thick skin melon and thin skin melon， however， the variation of SPAD value of thick skin melon was the highest in the fruiting stage. The leaf SPAD value was approximately normally distributed and speculated to be a quantitative character. The SPAD values were significantly correlated with each other in both the flowering and fruiting stages， SPAD value increased with the rising of leaf position， and reached the maximum in the middle leaf position （L14）， the variation coefficient of L14 was the smallest， suggesting that L14 may be an ideal position for determining the leaf SPAD value in melon. Based on the SPAD value， germplasm type and source， 210 melon germplasms were classified into 4 groups， there were some differences for the SPAD distribution in different groups. The results provide a reference for evaluation and utilization of melon germplasms.

Key words： Melon; SPAD value; Chlorophyll content; Leaf position; Variation coefficient

甜瓜（Cucumis melo L.）是葫蘆科甜瓜属一年生蔓性草本植物，具有广泛的遗传多样性[1]。关于甜瓜的分类，国内外的研究者有不同的说法，但无定论[2-4] ，根据甜瓜的生态学特性，一般将其分为薄皮甜瓜和厚皮甜瓜，还有一些野生甜瓜或未经驯化栽培的甜瓜。甜瓜是一种具有高附加值的果品，属世界十大果品之一。我国是世界上甜瓜栽培面积最大、产量最高的国家[3]，据《中国农业统计资料（2017）》数据显示[5]：2017年全国甜瓜播种面积34.88万hm2，总产量1 232.60万t。

光合作用是作物产量的根本来源，叶片是植物进行光合作用的主要器官，而光合作用主要依赖于叶绿素，植物光合作用的强弱在一定范围内与叶绿素含量呈显著正相关，并影响着作物产量和品质的形成[6-10]，叶绿素含量的测定在优良品种选育和抗性研究等方面都很重要[11-12]。传统的叶绿素含量测定是通过紫外分光光度法测定的，这种测定方法过程复杂、耗时、效率低。而SPAD-502叶绿素仪是一种轻便的叶绿素含量检测仪，不受时间和气候条件限制，可直接带到田间进行测定，具有快速、简便和无损的特点，其测定的SPAD值可较好地反映植物叶片上叶绿素的浓度[13]。目前，SPAD-502叶绿素仪已应用于多种作物[14-20]，苏云松等[10]研究结果表明，马铃薯叶片SPAD值与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和单株产量呈极显著相关，李永红等[15]发现，桃树叶片SPAD值与叶绿素含量呈显著正相关，曾建敏等[16]研究表明，烤烟叶片叶绿素含量与SPAD值呈正相关，宋廷宇等[18]发现，菜心叶片SPAD值与叶绿素含量呈显著相关性，艾天成等[19]研究表明，水稻、棉花、玉米、高粱和大豆等农作物叶片的叶绿素含量与SPAD值呈显著的相关性。此外，SPAD-502叶绿素仪在甜瓜上也有应用，Azia等[20]研究发现，厚皮甜瓜叶片叶绿素含量与SPAD值有显著相关性，宋廷宇等[21]研究表明，‘八里香和‘翠美绿宝2个薄皮甜瓜叶片的SPAD值与叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量的相关性均极显著，胡国智等[22]利用SPAD-502叶绿素仪测定甜瓜主茎叶不同叶位SPAD值的空间分布并进行氮素营养诊断。

笔者利用SPAD-502叶绿素仪调查统计了210份甜瓜种质开花期和坐果期的叶部SPAD值，并进行变异分析，旨在了解不同甜瓜种质叶部叶绿素含量情况，以便评价其光合能力、品质及抗性，为甜瓜的遗传育种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试甜瓜种质共有210份[23]，其中厚皮类型80份、薄皮类型98份、野生类型32份，主要来自国家西瓜甜瓜种质中期库（中国农业科学院郑州果树研究所）和美国USDA甜瓜种质库，材料来源地主要为美国、中国和印度等国家。

1.2 方法

1.2.1 育苗及定植 试验于2018年3月在河南农业大学科技园区蔬菜生产基地进行。选取色泽正常、整齐一致且籽粒饱满的上述甜瓜种质种子，经常规方法浸种、催芽，出芽后播种于72孔（6×12）穴盘，在日光温室中育苗。育苗基质为草炭、珍珠岩和蛭石，相应体积比为3∶2∶2，1 m3基质中拌1.5 kg复合肥。育苗室温保持昼/夜温度为（23～28 ℃）/（15～20 ℃）。待幼苗长到2叶1心后，选取长势一致的幼苗定植于塑料大棚，试验设计方法为完全随机，将210份材料采用单垄双行定植方式进行定植，行距1.6 m，株距0.40 m，每个材料设置4个重复，采用吊蔓栽培，常规水肥管理。

1.2.2 SPAD值测定 采用SPAD-502叶绿素仪进行测定。于开花期（定植后40 d）和坐果期（定植后55 d）分别测定各甜瓜种质主茎不同叶位的SPAD值，分别是每个植株自下而上的第8片叶（L8）、第14片叶（L14）和第20片叶（L20），每张叶片分别取从里到外3个点进行测定，每个叶片SPAD值取3个点的平均值，每个材料取相应叶位的4个重复的平均值。

1.2.3 数据统计与分析 采用SSPS 19.0软件对各甜瓜种质SPAD值进行统计分析，计算极小值、极大值、极差、均值、标准差和变异系数，变异系数/%=（标准差/平均值）×100，并进行相关性分析。采用Shannons信息指数（H）对其不同种质SPAD值遗传多样性进行评价，H= -ΣPilnPi，Pi为第i种变异类型出现的频率，此处Pi为相应级数的种质数/总种质数，根据SPAD值范围进行分级，利用相应种质SPAD值的平均值（M）和标准差（S），将其分为10级，进而计算相应频率和频数，分级参照1级< M-2S，10级≥M+2S，其中每级相差0.5 S[24]。采用Microsoft Excel 2010对数据进行分析和作图。聚类分析是基于所有甜瓜种质SPAD值、种质类型及来源进行的，利用DPS 7.5软件计算各种质间的遗传相似系数，通过MEGA 6.0对其进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 甜瓜种质开花期和坐果期不同叶位叶部SPAD值的变异统计分析

由表1可知，开花期同一叶位不同甜瓜种质叶部SPAD值变异较大，如在L8叶位，野生甜瓜种质的变异最大（12.58%），其次为厚皮甜瓜（12.43%），薄皮甜瓜最低（9.89%）。

坐果期结果显示，同一叶位厚皮甜瓜变异较大，其变异系数高于野生甜瓜，薄皮甜瓜最低，如在L8叶位时厚皮甜瓜SPAD变异系数为19.90%、野生甜瓜SPAD变异系数为16.09%、薄皮甜瓜变异系数为15.32%，结果显示不同时期甜瓜种质叶部SPAD有一定的差异。

综合开花期和坐果期的结果分析，可以看出变异系数最大的是叶位L8，其次是L20，最小是L14，不同节位SPAD均值表明叶部SPAD值随叶位升高而增加，中部节位叶多数达到最高，随后降低。

开花期和坐果期不同种质不同叶位叶部SPAD多样性指数（H）变幅是1.64～2.10，其中开花期厚皮甜瓜种质多样性指数最大（2.01），其次为薄皮种质（1.92），野生种质最小（1.86）;而坐果期薄皮种质多样性指数最大（2.09），其次为厚皮种质（2.07），野生种质最小（1.92）;进一步表明开花期和坐果期叶部SPAD有一定的差异，不同类型甜瓜种质叶部SPAD其多样性有差异。同时，对所有甜瓜种质开花期和坐果期不同叶位叶部SPAD值进行统计分析，结果表明坐果期变异高于开花期（表1），甜瓜叶部SPAD值基本符合正态分布，推断其属于数量性状（图1）。

2.2 甜瓜种质开花期及坐果期不同叶位叶部SPAD值间的相关性分析

由表2可知，开花期和坐果期的3个叶位叶部SPAD值之间呈现极显著相关，开花期3个叶位叶部SPAD值与坐果期3个叶位叶部SPAD之间也呈现极显著相关，尤其是開花期和坐果期的L14叶部SPAD值与其它叶位之间的相关系数普遍较大，说明这两个时期的3个叶位叶片都可以用于测定甜瓜种质叶部SPAD，尤其是两时期中部叶位叶L14。同时，开花期与坐果期3叶位SPAD均值与其它时期各叶位叶部SPAD值之间也呈现极显著相关，相关系数高于L14与其它叶位之间的相关系数，说明利用3个叶位叶部SPAD值的均值也能更好的反映甜瓜种质叶部SPAD值。

2.3 不同甜瓜种质叶部SPAD值的聚类分析

由图2可知，这210份甜瓜种质大致分为4类（I、II、III和IV），第I类中共有77份材料，其中包括35份薄皮材料、34份厚皮材料和8份野生材料;第II类中共有41份材料，其中包括20份薄皮材料、14份厚皮材料和7份野生材料;第III类中共有40份材料，其中包括18份薄皮材料、16份厚皮材料和6份野生材料;第IV类中共有52份材料，其中包括25份薄皮材料、16份厚皮材料和11份野生材料;每一类中种质SPAD值范围分布如表3，其种质来源地及SPAD值变化范围有一定差异。

3 讨论与结论

叶绿素是植物进行光合作用的主要光合色素，其含量高低直接影响叶片光合能力，从而影响植物的产量、品质及抗病性[9-12，25]。通过叶绿素仪SPAD-502测定的SPAD值可以间接反映植物叶片叶绿素含量[13]，进而来预测植物的品质、产量、抗性和辅助育种。笔者对210份甜瓜种质开花期与坐果期不同叶位叶部SPAD值测定分析，结果表明不同甜瓜种质、不同时期及不同叶位叶部SPAD值有一定差异（表1）。开花期同一叶位野生甜瓜种质叶部SPAD值变异最大，其次为厚皮甜瓜、薄皮甜瓜，坐果期同一叶位厚皮甜瓜变异最大。本研究结果显示，薄皮甜瓜种质叶片SPAD值变化范围为开花期40.0～57.9、坐果期39.3～55.5，宋廷宇等[21]前期测定了2个薄皮甜瓜品种（‘八里香和‘翠美绿宝）叶片SPAD值在40左右，在本试验所测定的结果范围之内。胡国智等[22]检测了甜瓜主茎叶不同时期不同叶位SPAD值空间分布及不同施氮水平对各叶位SPAD值的影响，结果表明在各施氮水平下，不同叶位间叶部SPAD值存在一定差异，这与本试验结果一致。此外，在未施氮时，花果期顶1叶到顶4叶叶位SPAD值范围是38.7～41.3，坐果期是46.0～48.3，也在本试验所测定的SPAD值范围之内。

本试验结果表明，开花期和坐果期3个叶位叶部SPAD值之间均呈现极显著相关（表2），都可以用来测定衡量甜瓜叶部SPAD值。但是，不同叶位叶部SPAD值变异较大，多数表现为叶部SPAD值随着叶位升高而增加，中部叶位最大，随后降低，此结果与童淑媛等[26]的研究结果一致。另外，下部叶位L8变异系数最大，最小是L14（表1），由于L14叶部SPAD值与其它叶位之间的相关系数普遍较大，因此，笔者认为中部L14叶位叶是较适宜的反映甜瓜叶部SPAD值的叶位。前期王颖[9]对3个厚皮甜瓜品种的光合特性、产量和品质形成特点进行了研究，结果表明，不同节位叶片在定形后叶片大小有一定差异，低节位叶片小，随着节位升高，叶面积逐渐增大，中部节位叶片大小相近，高节位叶片逐渐变小。目前，在测定不同植物叶片SPAD值的叶位选择上有一些差异。肖关丽等[27]对马铃薯不同叶位叶SPAD值变化规律进行了研究，认为下部叶位（倒3叶和倒4叶）相对稳定，适宜用于测定叶片SPAD值。Yuan等[28]研究表明，水稻最适宜的SPAD值测定叶位是第4个完全展开叶的2/3位置处。胡国智等[22]认为，甜瓜主茎顶3叶是较理想的SPAD值测定及氮素营养诊断叶。宋廷宇等[21]对薄皮甜瓜叶部SPAD值与叶绿素含量相关性进行了分析，认为需要取上、中、下部叶片进行测定。

本研究显示不同类型的甜瓜种质开花期与坐果期叶部SPAD值的变异有一定差异，SPAD值基本符合正态分布，属于数量性状。叶部SPAD值随着叶位升高而增加，中部叶位L14的SPAD值最大、变异系数最小，是较适宜的反映甜瓜叶部SPAD值的测定叶位。研究结果可为甜瓜SPAD值测定时的叶位选择提供参考，并基于不同类型种质的SPAD值对其光合能力进行预测，为甜瓜种质资源的评价利用提供依据。

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