甜瓜种质资源农艺性状多样性分析

2024-07-03脱佳琪张贞伟彭晓洋王续杰赵奕涵梁郸娜

江苏农业科学 2024年10期

脱佳琪张贞伟彭晓洋王续杰赵奕涵梁郸娜

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.10.023

摘要：为揭示甜瓜种质资源农艺性状的多样性，筛选特异种质，为甜瓜新品种的选育奠定基础。以35份甜瓜资源为材料，对甜瓜子叶、蔓、叶、花、果实和种子的41项农艺性状进行调查，对其多样性进行分析。结果表明，不同品种间农艺性状存在差异，27项质量性状的多样性指数在0.30～2.07之间，平均值为0.95。14项数量性状的变异系数在6.93%～51.20%之间，平均值为25.16%。质量性状中果皮底色的变异最为丰富，多样性指数为2.07，数量性状中变异系数最大的是种子千粒重，其变异系数为51.20%。对甜瓜的数量农艺性状进行聚类分析，将35份甜瓜种质资源分为3类，其中第Ⅰ类有14份资源，其特征为植株茎粗壮，种子大且质量大。第Ⅱ类有6份种质资源，其特征为植株高，但茎细小。第Ⅲ类有15份种质资源，其特征为植株矮小，种子小且轻。综上所述，参试甜瓜种质资源农艺性状具有丰富的多样性，可为甜瓜种质资源创新、新品种选育提供丰富的材料基础。

关键词：甜瓜；种质资源；农艺性状；多样性分析；聚类分析

中图分类号：S652.02 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）10-0173-06

收稿日期：2023-07-12

基金项目：塔里木大学校长基金（博士）人才项目（编号：TDZKBS202106）。

作者简介：脱佳琪（2001—），女，甘肃泾川人，硕士，主要从事甜瓜种质资源创新与新品种选育工作。E-mail：3151390268@qq.com。

通信作者：梁郸娜，博士，副教授，主要从事蔬菜种质资源创新与新品种选育、蔬菜生理与高效栽培技术研究。E-mail：liangdanna 121423@163.com。

甜瓜（Cucumis melo L.）是世界十大水果之一［1］。丰富多样的育种材料是作物遗传改良的材料基础，我国甜瓜资源丰富，变异类型众多。目前，国家西甜瓜中期库（由中国农业科学院郑州果树研究所建立）中保存的甜瓜种质近2 000份［2］。新疆维吾尔自治区是我国著名的瓜果之乡，甜瓜品种资源丰富，除了有老汉瓜、伽师瓜等丰富的地方资源外，还发现了1份野生甜瓜资源［3］。近几年南疆的甜瓜产业逐渐发展，甜瓜产业已逐渐规模化，为了充分发挥南疆地区的优势，增加农民收入，分析甜瓜资源农艺性状多样性，筛选出适宜南疆栽培且优质的甜瓜资源，提高经济效益，是目前亟需解决的问题之一。

目前，对于甜瓜种质资源的研究，主要是对农艺性状进行调查，并采用主成分分析［4］、遗传多样性分析［5-6］、聚类分析［6-8］等方法对甜瓜种质资源农艺性状多样性进行研究。本研究对35份从各地收集到的甜瓜资源的子叶、下胚轴、叶、蔓、花、果实和种子等组织的重要农艺性状进行测定，对其多样性进行分析，初步了解现有资源的农艺性状特性，旨在为优质甜瓜资源筛选和新品种选育奠定材料基础和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地点

本试验以全国各地收集的35份甜瓜资源作为试验材料，详见表1。

试验地点位于新疆生产建设兵团第一师阿拉尔市塔里木大学园艺试验站（40°32′51″N，81°18′28″E）。

1.2 试验方法

2022年3月5日采用50穴穴盘进行播种育苗，当幼苗长至2叶1心时采用坐水栽方式进行定植，定植畦畦宽70 cm，畦高15 cm，每畦双行定植，株距35 cm，行距50 cm，每份资源定植26株。本试验采用双蔓整枝，在主蔓和子蔓的第8～12节位保留1组结瓜蔓，其余侧蔓全部摘除。待定瓜后，保留2～3张叶片，将结瓜蔓摘心；待瓜蔓爬满架时，对主蔓和保留的子蔓进行摘心。定植后整个生育期间按照植物生长需要追施肥料，进行统一的常规栽培管理。

1.3 试验指标的测定

本试验每份资源每次随机选择8个单株进行测定，重复3次。指标测定方法参考《甜瓜种质资源描述规范和数据标准》［9］，并对其稍作调整，质量性状详见表2。

子叶、下胚轴：第1张真叶展平时，调查不同品系子叶的形态特征和生物学特性相关指标，包括子叶长度、子叶宽度、子叶颜色、下胚轴高度、下胚轴粗度、下胚轴颜色等指标。

叶：定植后，待甜瓜主蔓第8节位点叶片完全展开时，对不同品系第8节位叶的叶长、叶宽进行测定；待到商品瓜始收期，对甜瓜叶片的叶片姿态、叶片表面形态、叶片形状、叶片缺刻、叶片尖端形状、叶缘锯齿、叶片颜色等性状指标进行调查。

蔓：定植后，待甜瓜第8节位点完全伸展时，对样本株的8～9节位的节间长度、主蔓长度、蔓上茸毛类型、主蔓粗度等指标进行调查。

花：待第1雌花开放后，对雌花花瓣颜色、雌花花瓣形状、子房茸毛、子房外轮廓等性状指标进行调查。

果实：待定瓜后，调查果面绒毛情况；待商品瓜成熟后，每份资源每次随机选择10个果实，对果实形状、果面网纹、果面网纹分布、果面网纹粗度、果皮底色、果皮覆纹、果皮覆纹颜色、果皮覆纹形状、果皮晕色、果脐形态等性状指标进行调查，重复3次。

种子：待种瓜成熟时，收取种子，调查种子形状、种皮底色、种子长度、种子宽度、种子千粒重等性状指标。

1.4 数据分析

本试验采用Excel 2019和DPS 7.55统计学软件进行数据处理，变异系数及多样性指数采用公式进行计算。

CV=（SD/MD）×100%。

式中：CV为变异系数；SD为标准差；MD为平均值。

H′=∑（Pi）（lnPi）。

式中：H′为香农多样性指数；Pi为频率。

2 结果与分析

2.1 甜瓜农艺性状调查分析

2.1.1 子叶农艺性状调查

由表3和表4可知，35份种质资源中，49%的资源子叶颜色为绿色，51%为浅绿色，子叶颜色的多样性指数为0.69。下胚轴颜色主要为浅绿色，35份种质资源中91%下胚轴颜色为浅绿色，9%下胚轴颜色为绿色，下胚轴颜色的多样性指数为0.30。甜瓜资源子叶长度变异系数为35.06%，子叶宽度变异系数为28.08%，下胚轴粗度变异系数为31.75%，下胚轴高度变异系数为36.55%。

2.1.2 叶农艺性状调查

由表5可知，35份种质资源中，54%的资源叶片表面形态表现为平展，32%表现为褶皱，14%为匙状，叶片表面形态的多样性指数为0.97。74%的资源叶片尖端形状资源为顿尖，9%为锐尖，17%的资源为中，叶片尖端形状的多样性指数为0.74。49%的资源叶片缺刻浅，20%的资源叶片缺刻深，31%资源无叶片缺刻，叶片缺刻的多样性指数为1.03。80%的资源叶片形状为五角形，20%为心脏形，叶片形状的多样性指数为0.50。54%的资源叶片颜色为绿色，46%为深绿色，叶片颜色的多样性指数为0.69。69%的资源叶片姿态为水平，17%为下垂，14%为直立，叶片姿态的多样性指数为0.83。40%的资源叶缘锯齿大，37%锯齿小，23%无锯齿，叶缘锯齿的多样性指数为1.07。71%的资源蔓上茸毛硬，29%软，蔓上茸毛类型的多样性指数为0.60。

由表6可知，叶长变异幅度为6.07 cm，变异系数为14.81%；叶宽变异范围为9.43～16.50 cm，变异系数为12.52%；叶形指数变异范围为0.63～1.07，变异系数为13.82%。节间长度变异系数为32.67%，株高变异系数为26.55%，茎粗变异系数为12.28%。

2.1.3 果实农艺性状调查

由表7可知，果面绒毛多样性指数为0.64，果皮晕色的多样性指数为1.03，果脐形态多样性指数为1.05，果皮底色的多样性指数为2.07。6%的资源果实形状为棒形，9%为橄榄形，20%为梨形，9%为卵形，3%为瓶颈形，34%为椭圆形，20%为圆形，果实形状的多样性指数为1.72。果皮覆纹的多样性指数为0.62，果皮覆纹形状的多样性指数为1.30，果皮覆纹颜色的多样性指数为1.63。果面网纹的多样性指数为0.54，果面网纹粗度的多样性指数为0.75；果面网纹分布的多样性指数为0.75。

2.1.4 花农艺性状调查

由表8可知，51%的资源子房外轮廓为椭圆，32%为圆，17%为长椭圆，子房外轮廓的多样性指数为1.01。54%的资源雌花花瓣形状为中，23%为窄尖，23%为宽圆，雌花花瓣形状的多样性指数为1.01。雌花花瓣颜色主要为黄色，其中57%的资源雌花花瓣颜色为黄色，23%为浅黄色，20%为深黄色，雌花花瓣颜色的多样性指数为0.98。17%的资源无子房茸毛，46%子房茸毛多，37%子房茸毛少，子房茸毛的多样性指数为1.03。

2.1.5 种子农艺性状调查

由表9和表10可知，40%的资源种皮底色为白色，26%为黄色，26%为黄白色，6%为黄褐色，3%为粉白色，种皮底色的多样性指数为1.34。57%种质资源的种子外形为椭圆形，43%为卵圆形，种子外形的多样性指数为0.68。种子长度变异系数为26.75%，种子宽度变异系数为23.31%，种形指数变异系数为6.93%，种子千粒重最大为53.56 g，变异系数为51.20%。

2.2 聚类分析

使用DPS 7.55对甜瓜种质资源的子叶长度、子叶宽度、下胚轴粗度、下胚轴高度、叶长、叶宽、叶形指数、节间长度、株高、茎粗、种子长度、种子宽度、种形指数、种子千粒重进行聚类分析，分析结果如图1所示，在欧氏距离为28.17时，可以将35份甜瓜种质资源分为三大类。

根据聚类分析，将3组类的数量性状进一步求均值，详见表11。在3类之中，第Ⅰ类甜瓜资源的特征为子叶宽，下胚轴粗度最粗，第8张叶最宽，第8张叶叶形指数最小，植株茎最粗，种子长度最长，种子宽度最宽，种子千粒重最大，种形指数最大。第Ⅱ类甜瓜资源的特征为子叶最长，子叶宽，下胚轴高度最高，第8张叶叶长最短，8、9节间最长，植株最高，茎最细。第Ⅲ类甜瓜资源的特征为子叶长度最短，子叶宽度最窄，下胚轴粗度最细，下胚轴高度最矮，第8张叶叶长最大，叶宽最小，叶形指数最

大，8、9节间长度最小，植株株高最矮，种子长度最短，种子宽度最窄，种子千粒重最小，种形指数也最小。

3 讨论

近年来国内外研究人员利用不同方法对甜瓜农艺性状多样性进行了广泛的研究［10-14］，王学征等通过主成分分析对甜瓜农艺性状进行分析［15］，李清等对甜瓜材料的质量性状进行聚类分析［16］，郭丽霞等对塔吉克斯坦和部分新疆地方品种的农艺性状进行聚类分析［17］，张永兵等对121份新疆甜瓜地方品种资源的表型遗传多样性进行分析［3］。本研究分析了甜瓜子叶、下胚轴、叶片、茎、花、果实和种子重要农艺性状的多样性指数和变异系数，并对甜瓜资源进行聚类分析。王吉明等的研究中野生甜瓜种质资源具有丰富的遗传多样性，果实的质量性状为0.98［18］，本研究中果实的性状表达最为丰富，果实性状的平均多样性指数为1.10，这与罗颖的结论［19］相似。段金凤对果实表面特征进行调查分析，用果皮覆纹颜色和果皮覆纹形状的多样性作为选育优良品种的基础［20］。本试验中果皮覆纹颜色的多样性指数为1.63，果皮覆纹形状的多样性指数为1.30，优良新品种选育时，也可以将果皮覆纹颜色和果皮覆纹形状作为参考性状。

本研究通过聚类分析将35份甜瓜种质资源分为3类，第Ⅰ类资源的种子形状最大，种子最重，下胚轴和茎最粗，如果要选育种子大、种子重和植株茎粗的品种，可以从第Ⅰ类资源中选择合适的育种材料。第Ⅱ类资源的子叶最大，下胚轴最高，节间长度最长，株高也最高，茎最细，如果选育植株高的品种，可以选用第Ⅱ类资源作为育种材料。第Ⅲ类资源的子叶最小，下胚轴最矮最细，节间长度和株高最矮，种子最小、种子最轻。如果选育植株矮小的品种，可以从第Ⅲ类资源中选择育种材料。如果想培育茎粗且植株长得高的甜瓜资源，可以从第Ⅰ类和第Ⅱ类中选取合适的资源作为亲本。

4 结论

本研究对35份甜瓜资源的子叶、下胚轴、叶、蔓、花、果实和种子的41项农艺性状进行了记录和测定，对其进行农艺性状多样性分析和聚类分析，试验结果如下：

（1）不同品种间农艺性状存在在差异，其中果实性状的多样性表达最为丰富，11项果实农艺性状的平均多样性指数为1.10，其中果皮底色多样性指数最大，数值为2.07。27项质量性状的平均多样性指数为0.95。14项数量性状的变异系数在 6.93%～51.20%之间，平均值为25.16%。其中种子千粒重的性状表达最为丰富，其变异系数达51.20%。

（2）对甜瓜的重要农艺性状进行聚类分析，将35份甜瓜种质资源分为3类，其中第Ⅰ类有14份资源，其特征为种子形状最大，种子最重，下胚轴和茎最粗。第Ⅱ类有6份种质资源，其特征为子叶最大，下胚轴最高，节间长度最长，株高也最高，茎最细。第Ⅲ类有15份种质资源，其特征为子叶最小，下胚轴最矮最细，节间长度和株高最矮，种子最小、质量最轻。

本研究的35份甜瓜种质资源农艺性状具有丰富的多样性，可为甜瓜种质资源创新、新品种选育提供材料基础和理论依据。

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