24个南瓜自交系农艺性状年际间差异分析

2021-07-19乔丹丹刘振威孙丽李新峥

中国瓜菜 2021年5期

乔丹丹刘振威孙丽李新峥

摘要：以24个南瓜自交系为材料，综合应用多元统计分析和聚类分析方法，对不同年份的11个主要农艺性状的遗传多样性进行分析，为南瓜选育新品种提供可参考的依据。结果表明：3年各农艺性状的变异系数在8%～52%之间，果形指数（52%）、单瓜质量（41%）、第1雄花节位（38%）的变异系数较大，其余性状的变异系数小于30%。第1雌花节位、第1雄花节位、主蔓长度、主蔓粗度、节数、叶面积、果形指数和果肉厚度等性状年际间变异系数极差均小于10%，较稳定;可溶性固形物含量、单瓜质量、节间长度年际间变异较大。年际间除叶面积和果形指数外，各性状差异均显著;自交系间除蔓粗度、可溶性固形物含量和节间长度外，各性状差异均显著。各年际前5个主成分的累积贡献率分别为78.6%、76.7%、81.1%。聚类分析将24个自交系分为4类，并分析了各类的特性。

关键词：南瓜自交系;农艺性状;方差分析;聚类分析;主成分分析

中图分类号：S642.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）05-021-05

Study on the interannual difference of agronomic traits in 24 pumpkin inbred lines

QIAO Dandan1，2， LIU Zhenwei1，2， SUN Li1，2， LI Xinzheng1，2

（1. School of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China; 2. Henan Province Engineering Research Center of Horticultural Plant Resource Utilization and Germplasm Enhancement， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： Twenty four pumpkin inbred lines used as materials， the multi-statistics analysis was applied to genetic diversity of 11 agronomic traits for different years， to provide theoretical basis for breeding new Pumpkin cultivars. The results showed that the coefficient of variation （CV） of pumpkin based on agronomic characters was 8%～52%. The CV of fruit shape index（52%） and single fruit weigh（41%） and the first male flower node（38%） were big， others were smaller than 10%.The range of coefficient of variation （CV） of the first female flower node and the first male flower node ， vine diameter and vine length ， fruit shape index and flesh thick， internode number were smaller than 10%，these traits were stable among 3 years.The variation of traits of solid content ，single fruit weight and internode length were big. Agronomic traits among different years were significantly varied， except fruit shape index and leaf area. Agronomic traits among different inbred lines were significantly varied， except stem diameter， solid content and internode length. The accumulative contribution rate of the first 5 principal component were 78.6%， 76.7%， 81.1%， respectively. The 24 pumpkin inbred lines in different years were divided into 4 classes by cluster analysis.

Key words： Pumpkin inbred lines; Agronomic traits; Variance analysis; Cluster analysis; Principal components analysis （PCA）

南瓜（Cucurbita moschata Duch.）是葫蘆科南瓜属一年生草本植物，又名倭瓜、番瓜、北瓜，世界各地均有栽培[1]。南瓜具有全年提供货源、市场需求大、不易腐烂及耐贮运等特点，深受人们喜爱[2]，南瓜栽培面积得到扩大的同时，经济增长质量也稳步提升。我国有较丰富的南瓜种质资源，为南瓜新品种培育和产品开发奠定了坚实的基础[3-5]。虽然南瓜种类及资源丰富多样，但满足不了目前快速发展的南瓜产业对品种类型的需求，所以有必要加强对南瓜的基础和应用研究[6]。当今南瓜育种的目标是要培育出具有优良植株性状、优质果实特性，以及具有丰富或特殊营养成分和抗病的新品种。许多优良的农艺性状和品质性状存在于不同生态型的种质资源中，为选育新品种提供了亲本材料[7]。农艺性状的鉴定和描述是种质资源研究最直接、最基本的方法和途径[8-10]，对于南瓜种质资源农艺性状的研究，前人已经做了一些工作[11-13]，但对于不同年际间南瓜农艺性状的差异研究少见报道。

研究自交系材料主要农艺性状的遗传特点，分析影响性状的主要因素，对品种改良和选育有十分重要的意义，笔者在本试验中通过对南瓜课题组的24个南瓜自交系在不同年际农艺性状的变异分析，比较各性状在不同年际的稳定性表现，从而为选育新品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017年至2019年3—8月在河南科技学院南瓜实验基地进行，24个南瓜自交系均属于中国南瓜类型（表1），由河南科技学院南瓜课题组提供，材料均是课题组收集并经过10 a（年）以上纯化。

1.2 方法

1.2.1 播种育苗及栽培管理试验于每年3月底到4月初选种，温汤浸种，28 ℃恒温培养箱中催芽。当有70%的种子露白后进行穴盘育苗，2～3片真叶时移栽定植。采用随机区组设计，3次重复，小区每个自交系定植20株。种植方式为露地平畦，立架栽培，行株距为1.5 m×0.4 m，定植后进行常规的栽培管理。生长过程中进行性状调查和数据记录，8月初采收果实。

1.2.2 调查方法每个小区随机调查9株（其中3株为1个重复，共3个重复），对24个南瓜自交系11个农艺性状进行调查分析。农艺性状调查第1雌花节位（节）、第1雄花节位（节）、主蔓长度（cm）、主蔓粗度（mm）、节数（节）、节间长度（cm）、叶长度（cm）、叶宽度（cm），利用叶长度和叶宽度计算叶面积（cm2）[14]。采收后每个处理选取有代表性的3个成熟果实，调查单瓜质量（kg）、果肉厚度（cm）、纵径（cm）、横径（cm），利用纵径和横径计算果形指数，果形指数=果实纵径/果实横径[15]，利用折光糖仪测量可溶性固形物含量（%）[16]。蔓粗度是用游标卡尺量取基部最大直径;其余长度使用精确到0.1 cm的钢直尺或皮尺测量。

1.2.3 统计分析采用Excel2008和DPS6.55对数据进行统计、方差分析、主成分分析、聚类分析。CV/% =S/X×100，CV为变异系数，S为样本标准差，X为样本平均数，n为样本个数[17]。

2 结果与分析

2.1 不同年份南瓜自交系农艺性状的变异分析

分别对2017—2019年24个南瓜自交系的11个农艺性状进行描述性统计（表2）。2017年的11个农艺性状的变异系数为12%～50%，11个性状只有果形指数的变异系数为50%，其余性状的变异系数均小于34%，蔓长度、蔓粗度和节数3个性状的变异系数在20%以下。2018年的11个农艺性状的变异系数为8%～52%，果形指数的变异系数为52%，单瓜质量的变异系数为41%，第1雌花节位等7个性状的变异系数均在20%以下。2019年的11个农艺性状的变异系数为10%～46%，果形指数的变异系数为46%，第1雄花节位的变异系数为37%，其余性状的变异系数均在30%以下。第1雌花节位、第1雄花节位和主蔓长度3 a（年）的变异系数极差均为7%，主蔓粗度3 a的变异系数极差为5%，节数3 a的变异系数极差为4%，叶面积3 a的变异系数极差为3%，果形指数3 a的变异系数极差为6%，果肉厚度3 a的变异系数极差为9%，可溶性固形物含量3 a的变异系数极差为11%，单瓜质量3 a的变异系数极差为13%，节间长度3 a的变异系数极差为21%。

对3 a结果进行方差分析，表明各年份11个农艺性状中只有叶面积和果形指数差异不显著，其余性状差异均显著。各自交系11个农艺性状中只有蔓粗度、可溶性固形物含量、节数和节间长度差异不显著，其余性状差异均显著。

2.2 不同年份南瓜自交系农艺性状的主成分分析

采用主成分分析法分别对2017—2019年24个南瓜自交系的11个农艺性状进行分析（表3）。结果表明，前5个主成分的累积贡献率分别为78.59%、76.73%、81.07%。第1个主成分贡献率分别为26.51%、25.15%、27.62%，2017年特征向量蔓粗度最大，2018年、2019年特征向量单瓜质量最大;第2个主成分贡献率分别为17.24%、16.36%、20.59%，2017年特征向量节間长度最大，2018年特征向量蔓粗度最大，2019年特征向量果形指数最大;第3个主成分贡献率分别为14.29%、13.92%、13.88%，2017年特征向量单瓜质量最大，2018年特征向量果肉厚度最大，2019年特征向量叶面积最大;第4个主成分贡献率分别为12.16%、10.85%、10.72%，2017年特征向量节数、可溶性固形物含量最大，2018年特征向量可溶性固形物含量最大，2019年特征向量第一雄花节位、果肉厚度最大;第5个主成分贡献率分别为8.39%、10.46%、8.26%，2017年特征向量节间长度最大，2018年特征向量蔓长度最大，2019年特征向量可溶性固形物含量最大。

2.3 不同年份南瓜自交系农艺性状的聚类分析

分别对2017、2018、2019年24个南瓜自交系的11个农艺性状进行聚类分析（表4）。2017年24个自交系分为4类，第1类包括3、5、8、16、19、22、23，具有第一雌花节位低，蔓短且细，节间短，叶面积小，可溶性固形物含量高于10%，单瓜质量2 kg左右等特点;第2类包括4、6、11、12，具有节数少、节间长度大，果形指数大于4.7等特点;第3类包括9、13、18、20、21，具有第一雄花节位低、蔓较粗、节数多、单瓜质量大于3 kg等特点;第4类包括1、2、7、10、14、15、17、24，具有蔓长且粗、节间长度大、叶面积大、果形指数小于2.2、果肉厚度大等特点。2018年24个自交系分为4类，第1类包括3、5、18、20、21，具有第1雌花节位低、第1雄花节位低、蔓短且细、节间长度大、叶面积小、可溶性固形物含量低于7%、单瓜质量小于2 kg等特点;第2类包括2、4、7、8、9、13、23，具有蔓长且粗、节数多、叶面积大、叶形指数大于4.3、单瓜质量大于3.3 kg等特点;第3类包括10、14、22，具有蔓长且粗、果形指数小、果肉厚度大、单瓜质量大于3.2 kg等特点;第4类包括1、6、11、12、15、16、17、19、24，具有蔓较细、节数少且节间短、可溶性固形物含量接近于9%等特点。2019年24个自交系分为4类，第1类包括3、23、5、21，具有第1雄花节位低、蔓短且细、节间短、叶面积小、果形指数大于4.6、可溶性固形物含量大于11%、单瓜质量小于2 kg等特点;第2类包括2、4、6、7、8、9、12、13、19，具有第1雄花节位高、蔓较长、节数多、节间长度大、果形指数大于4.7、可溶性固形物含量大于14%、单瓜质量大于2.5 kg等特点;第3类包括11、16、18、20、22、24，具有第1雌花节位低、蔓短且粗、节数少、节间短、叶面积大、单瓜质量小于2 kg等特点;第4类包括1、10、14、15、17，具有第1雌花节位高、第1雄花节位低、节数多、节间长度大、果形指数小于1.5、果肉厚度大、单瓜质量大于2.8 kg等特点。

3 讨论与结论

各地方生态环境的差异形成不同南瓜品种间性状的差异，为选育南瓜新品种提供了丰富的材料。分析现有种质资源主要性状的遗传特点对于合理利用种质资源进行育种很有意义。刘来福[18]提出“遗传距离”作为度量作物数量性状遗传差异的数量指标，所以在育种中利用多元分析法测定品种间的遗传距离，从而提高育种效率。主成分分析主要是根据目标要求进行主成分筛选，可提供性状的综合信息并对亲本作出评价，也可为合理选配亲本提供理论依据[19-20]。聚类分析常被用以鉴定评价种质资源[21]。郁永明等[22]对南瓜地方品种资源进行表型性状分析，将20份试验材料分为2类，在本试验中将24份材料分为4类，均为今后优异基因资源的开发与利用提供了重要依据。变异系数可以反映出各性状的变异丰富程度，以及在具体的遗传育种选择过程中是否具有获得优良基因的潜力[23-24]。褚盼盼[25]研究70份中国南瓜资源，56个农艺性状的变异系数为6.6%～262.2%，平均变异系数为37.50%，本试验11个农艺形状的变异系数在8%～52%之间，平均变异系数为24.36%，说明我国的中国南瓜资源具有较为丰富的遗传多样性。目前，南瓜已在我国乃至世界各地广泛栽培，多样的地理气候和栽培环境造就了我国多样的南瓜品种资源。年际间光照、温度和降水等生态因子对农艺性状和产量的影响比较大[26]，而本试验缺少对年际间气象数据的比较，无法分析出生态因子对自交系材料稳定性的影响。本试验中，节间长度变异系数在2017年为34%，在2018、2019年均为13%，由于农艺性状数据的收集很容易被人为和环境等因素影响，因此所反映出的规律精确度有待进一步验证。

3 a的南瓜自交系11个农艺性状的变异系数在8%～52%之间，果形指数的变异系数最大，第1雄花节位、单瓜质量的变异系数较大，其余性状的变异系数均较小。3 a的第1雌花节位、第1雄花节位、主蔓长度、主蔓粗度、节数、叶面积、果形指数和果肉厚度等性状变异系数极差均小于10%，较稳定。各年份11个农艺性状中只有叶面积和果形指数差异不显著，其余性状差异均显著。3 a的11个农艺性状的前5个主成分的累积贡献率分别为78.6%、76.7%、81.1%。蔓粗度、单瓜质量、果肉厚度、可溶性固形物含量等4个农艺性状贡献较大。聚类分析将自交系分为4类，不同年份各类别的特点不尽相同，有些自交系3 a均有稳定分类，有些自交系随年份略有变化，出现这种情况除自交系自身的变异外，不同年际间生态因子对农艺性状的影响也不可忽视[26]。育种时应尽量选择不同类型、亲缘关系远的南瓜自交系相互配组，最大程度地利用杂种优势选育优良品种。

参考文献

[1] 林德佩.南瓜植物的起源和分类[J].中国西瓜甜瓜，2000，13（1）：36-38.

[2] 孙正海，李跃建，宋明，等.南瓜属三个种种质的遗传多样性[J].西南农业学报，2004，17（1）：71-73.

[3] 王梦梦，李庆飞，范文秀，等.10个南瓜品种的果实性状及营养成分分析[J].中国瓜菜，2019，32（10）：30-35.

[4] MEKALA S，BHARAD S G，THULASIRAM L B， et al.南瓜种质资源遗传变异、遗传力和遗传进度研究[J].张桂兰，编译.中国瓜菜，2018，31（2）：35-37.

[5] 赵一鹏，李新峥，周俊国.世界南瓜生产现状及其种群多样性特征[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2004，25（3）：112-115.

[6] 龙荣华，马钧，肖植文，等.浅议云南南瓜杂交育种前景[J].北方园艺，2008（2）：65-66.

[7] 李俊星，钟玉娟，罗文龙，等.广东南瓜的品种改良及发展[J].中国瓜菜，2019，32（2）：50-52.

[8] 郁香荷，章秋平，刘威生，等.中国李种质资源形态性状和农艺性状的遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报，2011，12（3）：402-407.

[9] 于玉红，马运粮，赵小龙，等.154份西瓜育种材料果实性状的主成分分析及聚类分析[J].中国瓜菜，2019，32（11）：6-12.

[10] 唐文武，莫灿坤，李桂花，等.夏秋屋顶菜园高温对菜心农艺性状的影响[J].中国瓜菜，2018，31（3）：34-37.

[11] 周俊国，李桂荣，杨鹏鸣.南瓜自交系数量性状分析与聚类分析[J].河北农业大学学报，2006，29（4）：19-22.