加工番茄早熟突变体农艺性状相关性及通径分析

杜红艳,庞胜群,马海翔,吉雪花

(1.石河子大学农学院特色果蔬生理与种质资源利用兵团重点实验室,新疆石河子 832000;2.哈密市林果业技术推广中心,新疆哈密 839000)

0 引 言

【研究意义】番茄(SolaumlycopersicumL.)属于茄科番茄属一年生或多年生草本植物[1]。加工番茄(LycopersiconesculentumMill.)是栽培番茄的一种,果实主要加工成各种番茄制品,原料种植主要集中在欧洲地中海沿岸、美国加州河谷以及中国(新疆、内蒙古和甘肃)等种植区[2]。我国新疆夏季光热资源丰富,昼夜温差大,所产番茄制品品质好[3]。2018年全国番茄酱出口总量达到92×104t,而新疆达到53.48×104t,占全国出口总量的58.13%[4],目前已是亚洲最大的番茄生产和加工基地[5-6]。将早熟性和丰产、优质等性状相结合是目前加工番茄主要的育种目标。早熟性受多基因控制,环境影响较大,可发生自然突变,其突变频率低,目前在育种中主要通过人工化学诱变的方法获得优良的早熟突变体。早熟主要表现在熟期早和前期产量高,研究加工番茄早熟突变体前期产量与各农艺性状之间的关系,对早熟丰产栽培育种有重要意义。【前人研究进展】近几年,加工番茄生产模式不断改进,迫切需求早熟、丰产、品质优良、抗性好的中早熟新品种[7]。通过利用杂交优势途径培育出较多丰产、优质的早熟新品种[8-9],通过一代杂交获得了适应性强、丰产稳产、适合机械采收的中早熟加工番茄新品种[9]。诱变可以获得自然界没有或常规育种难获得的性状[10],化学诱变操作简单、突变频率高、具有突变专一性和多效性而长期应用在育种工作中[11],甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methane sulfonate) 诱发的显性点突变频率高,染色体畸变少,能够稳定遗传[12-13],是目前应用最广泛、最有效的化学诱变剂[14-16]。刘根忠等[17]利用EMS诱变番茄(里格尔87-5),在M2代筛选出矮化、绿茎、圆果等典型的优良突变株;张萍等[18]利用0.8%EMS诱变番茄种子12 h,在M2代筛选出65种表型变异的番茄突变体库;尚娜利用EMS诱变番茄种子,在M2代筛选出节间短、自封顶等优良突变体,对指导番茄早熟育种有重要意义[19]。余庆辉等[20]研究认为加工番茄单株产量与一二穗结果数呈显著性正相关,王永飞等[21]研究表明,加工番茄产量与单株结果数呈极显著性正相关,且为最重要的产量构成因素。【本研究切入点】有研究对前期产量与农艺性状之间的关系,以前期产量为因变量,剩余的11个农艺性状为自变量,进行前期产量和其他农艺性状的多元线性回归分析,得到回归模型诊断[22]。对回归方程的主要农艺性状进行通径分析[23],揭示各个因素对因变量的直接通经系数、间接通径系数。需要利用相关性分析、回归分析和通径分析方法研究前期产量与农艺性状之间的关系。【拟解决的关键问题】利用EMS 诱变筛选的4份早熟突变体为试验材料,对主要农艺性状进行相关性分析及通径分析,筛选出与加工番茄早熟性密切相关的性状,为加工番茄早熟育种提供良好的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年在石河子大学试验站种植,室内试验在新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室和特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室进行。

参试材料TH11-2、TY11-1、TH12-6、TH12-7均是利用EMS诱变加工番茄种子后,经过两年的筛选获得的早熟突变材料,其中TH11-2、TY11-1是由里格尔87-5诱变获得,TH12-6和TH12-7是由JW9诱变获得。试验中,将里格尔87-5和JW9作为对照。表1

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2019年3月下旬在玻璃温室育苗,5月10日定植于大田。每个处理种1行,采用完全随机试验设计,覆膜双行种植,行内间距30 cm,株距25 cm,后期按田间管理的常规方法进行。

表1 供试材料主要特征特性

每个处理选择长势一致且健壮的10株挂牌进行定点调查,测定株高、叶面积、茎粗、始花节位、现蕾期、始花期、开花至成熟天数;在果实红熟时测定单果重、果实横径、果实纵径、一二穗结果数、前期产量和全株产量,以其平均值作为参试材料的实测值。

1.2.2 测定指标

株高:从出土面到茎尖生长点的距离,使用卷尺测量。

叶面积:利用描形数格法。

茎粗:植株茎下部(即出土面)、中部、顶部(靠近生长点)三处测量取均值,使用游标卡尺测定。

始花节位:植株基部第一真叶至第一花序间的叶节数。

现蕾期:从播种到现蕾的天数(以有明显的绿色花蕾为标准)。

始花期:从现蕾到植株开花的天数(以全区有25%的植株开始开花为标准)。

单果重:随机抽取10个果实,使用天平分别测定果实的单果重。

果实横径、纵径:利用游标卡尺测量。

一二穗结果数:植株成熟时第一、二穗果的结果数。

前期产量:植株第一、二穗果实产量,使用天平测量。

1.3 数据处理

试验数据采用 Microsoft Excel和SPSS17.0 软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 加工番茄早熟突变体主要农艺性状描述

研究表明,株高的标准差最大为8.11,其变异幅度最大,其次是果实纵径、果实横径、始花期、开花至成熟天数、现蕾期、一二穗结果数、茎粗、始花节位、前期产量和单果重。加工番茄早熟突变体各农艺性状的相对变异程度较大,在4.5%～34.8%,其现蕾期变异系数最小为4.5%,前期产量的变异系数最大为34.8%,各农艺性状之间有明显的差异,可供选择范围较大。表2

表2 加工番茄早熟突变体主要农艺性状

2.2 各加工番茄主要农艺性状间的相关性

研究表明,对照组前期产量与现蕾期、始花期、开花至成熟天数和单果重呈极显著性正相关,相关系数依次为0.848**、0.868**、0.884**和0.892**,与株高、一二穗结果数呈显著性正相关,相关系数为0.793*和0.822*,影响前期产量的数量性状有现蕾期、始花期、和开花至成熟天数,质量性状有株高、单果重和一二穗结果数,前期产量与茎粗果实横径和纵径呈负相关,但不显著,相关系数为:-0.383、-0.609和-0.77,在选育过程中其他条件都相同的情况下,茎粗、果实大小性状,起到负向选择作用。开花至成熟天数与株高、现蕾期、始花期、单果重呈极显著性正相关,相关系数为0.906**、0.987**、0.995**和0.956,与果实纵径呈显著性负相关,相关系数为-0.811*,始花节位与现蕾期、始花期、开花至成熟天数和前期产量呈正相关,但不显著。现蕾期、始花期越早,开花至成熟天数越短。

早熟突变体组前期产量与株高、果实纵径、单果重和一二穗结果数呈极显著性正相关,相关系为0.682**、0.782**、0.770**和0.958**,与叶面积和横径呈显著性正相关,相关系数为0.532*和0.540*,与始花节位、现蕾期、始花期和开花至成熟天数呈正相关,但不显著;始花期与始花节位、现雷期和开花至成熟天数呈极显著性正相关,相关系数为0.780**、0.891**和0.822**,与株高和果实纵径呈显著性正相关,相关系数为0.500*和0.593*。直接影响前期产量的因素是株高、单果重和一二穗结果数。表3

表3 各农艺性状间的相关系数

2.3 加工番茄早熟性构成因子间的相关性

研究表明,早熟性指数与一二穗结果数和前期产量呈极显著性正相关,其相关系数为0.590**和0.723**,与单果重呈显著性正相关,相关系数为0.457*,3个性状是构成早熟性最重要的因素,即单果重越大,或一二穗结果数越多,前期产量越高,早熟性指数就越高。其次早熟性指数与始花节位、现蕾期、始花期和开花至成熟天数呈负相关,始花节位越低,现蕾期和始花期越早,开花至成熟天数越短,早熟性指数越高。表4

2.4 多元线性回归分析

研究表明,对照组:回归方程的方差F值为65.482,达到了极显著水平;进入方程的各个自变量的偏相关系数也达到了极显著水平;Durbin-Watson统计量d值为2.576,接近2。建立最优回归方程:Y=-0.536+6.594X10+0.085X11,相关系数为0.990。处理组中:回归方程的方差F值为108.224,Durbin-Watson统计量d值为2.181,回归方程为Y=-0.245+2.785X10+0.119X11,相关系数为0.982。对照组和处理组结果相似,前期产量的98.2%～99.0%变异,由单果重和一二穗结果数共同影响的结果。表5,表6

2.5 主要农艺性状的通径分析

研究表明,对照组:单果重、一二穗结果数与前期产量的直接通径系数为0.639和0.499,是影响前期产量的主要因子,单果重与前期产量的相关系数为0.905,呈极显著正相关,一二穗结果数与前期产量的相关系数为0.705,呈显著性正相关;处理组:单果重、一二穗结果数与前期产量的直接通径系数为0.316和0.809,单果重、一二穗结果数与前期产量的相关系数为0.777和0.958。单果重和一二穗结果数对前期产量均有正向效应。表7,表8

表4 早熟性构成因子间的相关性

表5 对照组回归模型诊断

表6 处理组回归模型诊断

表7 主要农艺性状与前期产量的通径系数

表8 主要农艺性状与前期产量的通径系数

3 讨 论

3.1 主要农艺性状的相关性、变异性及早熟性

研究表明:加工番茄早熟突变体9个主要农艺性状的变异系数变幅为4.5%～34.8%,其中前期产量的变异系数最大。前人研究[24-25]番茄主要农艺性状与前期产量相关性分析结果表明,前期产量与单果重呈极显著性正相关,与一二穗结果数呈显著性正相关,研究也得到了相同的结果。在早熟丰产番茄新品种选育过程中,尽可能多选一些农艺性状优良的品种,特别是考虑单果重和一二穗结果数。

对早熟性构成因子分析表明:早熟性指数与现蕾期、始花期、始花节位、开花至成熟天数呈负相关,这与杨荣昌等[26]研究结果一致。在培育早熟品种时一定要优先关注现蕾早、开花早、始花节位低、开花至成熟天数短的种质资源。

3.2 主要农艺性状的回归分析及通径

通径系数表示自变量对因变量的直接作用大小,真实地反映了两个变量间的直接相关程度,是标准化的偏回归系数[27]。通过对前期产量与各个农艺性状间的通径分析得出,单果重和一二穗结果数是影响前期产量的主要因子,其直接作用均为正效应。在以提高加工番茄前期产量作为育种目标时,应把单果重和一二穗结果数作为主要农艺性状。

4 结 论

影响加工番茄早熟突变体的早熟性指数的农艺性状有单果重、一二穗结果数、前期产量、始花节位、现蕾期始花期、开花至成熟天数,其中与一二穗结果数呈极显著性正相关,与单果重呈显著性正相关,与始花节位、始花期、开花至成熟天数呈负相关,故在早熟育种中应更加注意一二穗结果数和前期产量。加工番茄早熟突变体11个农艺性状变异较大且变异系数超过 20%的有3个,单果重、一二穗结果数和前期产量;农艺性状中2个主要农艺性状对前期产量影响较大,其综合效应排序为一二穗结果数(0.654) >单果重(0.447),若以早熟、丰产为育种目标时,在选择单株结果数多的同时,单果重不宜过高。