华南型黄瓜相关性状的遗传效应分析

2024-08-24王春勇闫颖崔婧婧孙宇燕李娟李贺

中国瓜菜 2024年7期

摘" " 要：为研究华南型黄瓜自交系及其F1代的遗传效应，以华南型黄瓜4个自交系为父本，5个自交系为母本，采用NCII试验设计配制20个杂交组合，对9个农艺性状、产量和品质指标进行杂种优势分析、相关性分析、配合力分析和遗传力参数分析。杂种优势分析表明，叶面积和产量正向超亲、中亲优势占比60%～100%；相关性分析表明，叶面积与产量呈极显著正相关。特殊配合力分析表明，F1代中09-2-CD×P107、09-2-CD×Gy08、C20×Quanlü在产量中有明显优势，Qc19×Quanlü、LC68×Gy08、LC68×Quanlü、Qc19×138-LC在品质和产量中具有一定优势。一般配合力分析表明，P107可作为总糖含量和产量较高的父本，C20可作为高维生素C含量和高产母本，09-2-CD可作为株高较低和高产母本。遗传力参数分析表明，华南型黄瓜纵径、横径、维生素C含量、单果质量的狭义遗传力和广义遗传力均超过60%，说明这些性状具有较好的遗传稳定性。

关键词：华南型黄瓜；农艺性状；杂种优势；配合力；遗传力参数

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）07-067-07

Analysis of genetic effects on related characters of cucumber in South China type

WANG Chunyong1， YAN Ying2， CUI Jingjing1， SUN Yuyan3， LI Juan1， LI He1， LIU Pengjing1， JIA Yunxia4， ZHOU Fang4， HAN Jingling1， ZHANG Aimin1

（1. Tangshan Academy of Agricultural Sciences， Tangshan 063000， Hebei， China; 2. Tangshan Institute of Landscape Sciences， Tangshan 063000， Hebei， China; 3. Technology Promotion Center for Inner Mongolia Agriculture and Animal Husbandry， Hohhot 010000， Inner Mongolia， China; 4. Zunhua Natural Resources and Planning Bureau， Zunhua 064200， Hebei， China）

Abstract：To study the genetic effects of South China cucumber inbred lines and their F1 generation， 20 hybrid combinations were prepared using NCII experimental design with four inbred lines as male parents and five inbred lines as female parents. Heterosis analysis， correlation analysis， combining ability analysis and heritability parameter analysis of 9 agronomic characters， yield and quality indexes were carried out. The results showed that leaf area was highly significant positive correlation with yields. The proportion of positive super-parent and middle-parent dominance in leaf area and yields was between 60% and 100%. 09-2-CD×P107， 09-2-CD×Gy08 and C20×Quanlü were significant advantage in yields. Qc19×Quanlü， LC68×Gy08、LC68×Quanlü、Qc19×138-LC had certain hybrid advantages in quality and yield. P107 can be used as a male parent with higher total sugar content and yields by general compatibility analysis， C20 can be used as a high vitamin C content， high yield and melon shaped slender female parent. 09-2-CD can be used as female parent of low height and high yield; the narrow and broad heritability of longitudinal and transverse dimensions， vitamin C content and single fruit mass are more than 60% by analyzing the heritability parameters， which indicated these traits have good genetic stability.

Key words： Cucumber in South China; Agronomic characters; Heterosis; Combining ability; Heritability parameters

黄瓜（Cucumis sativus L.）是葫芦科黄瓜属一年生草本植物，世界范围内均有种植，在我国栽培历史悠久，“十三五”期间，年均播种面积（122.97 万hm2）和产量（6 623.08 万t）均居世界第一[1-3]。华南型黄瓜以风味佳、口感好的特点深受消费者喜爱，东北三省、京津冀、长江流域等多地均有较大面积种植，但目前存在品种老化、更新换代慢等问题，从而制约了华南型黄瓜的可持续发展[4-6]。利用杂种优势育种是改良蔬菜品种的重要方法[7]，可操作性强、有效性高，并且能起到保护种质资源的作用[8]。配合力和遗传力参数的高低是选配亲本的重要依据，可以有效预测配制的组合是否符合育种目标，缩短育种周期，提高育种效率[9]。目前在玉米[10]、水稻[11]、番茄[12]、辣椒[13]等作物上，已有通过亲本和F1代的主要农艺性状、品质等指标进行杂种优势和配合力效应的相关研究，但华南型黄瓜遗传效应分析的研究鲜有报道。笔者以华南型黄瓜的9个自交系为试验材料，采用不完全双列设计（NCII），共组配20个杂交组合，分析亲本及其F1代农艺性状、产量和品质指标的杂种优势、一般配合力（GCA）、特殊配合力（SCA）和遗传力参数等，旨在为华南型黄瓜育种的亲本选择及F1代的筛选提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以唐山市农业科学研究院自主培育的9个华南型黄瓜自交系为试验材料，即P107、Gy08、Quanlv、138-LC为父本，C18、QC19、C20、09-2-CD、LC68为母本。

1.2 试验设计

采用不完全双列设计NCII，共配制20个杂交组合（表1），2023年3月25日在唐山市农业科学研究院试验温室播种，株行距30 cm×70 cm，随机区组，每小区20株，3次重复，田间常规管理。

1.3 性状测定

依据《黄瓜种质资源描述规范和数据标准》[14]调查株高、茎粗、果实横径、果实纵径、单果质量等5个农艺性状；单位面积产量为逐次采收小区累计商品瓜产量，进行折算；每小区随机选取5株长势相对一致的植株使用叶面积仪（型号：YMJ-B，浙江省托普云农科技股份有限公司）测定第6片新叶叶面积。

每小区选取长势相对一致的商品瓜5个，送北京谱尼测试科技有限公司，采用2，6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C含量[15]和蒽酮比色法测定可溶性总糖含量[16]。

1.4 数据分析

使用Excel 2017软件计算杂种优势，使用DPS 9.05进行数值比较、相关性分析及一般配合力、特殊配合力、遗传力参数等遗传效应相关分析。变异系数和杂种优势公式为：

变异系数/%=标准差/平均值×100；" " " " " "（1）

中亲优势/%=（F1值-双亲平均值）/双亲均值×100；" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2）

超亲优势/%=（F1值-高亲值）/高亲值×100。（3）

2 结果与分析

2.1 亲本农艺性状、产量及品质指标分析

亲本的9个农艺性状和品质指标如表2所示，各农艺性状和品质指标在不同亲本间存在显著差异。株高范围为75.10～90.63 cm；茎粗范围为0.72～0.97 cm；叶面积范围为122.00～144.00 cm2；维生素C含量范围为5.21～8.55 mg·100 g-1；可溶性总糖含量范围为1.83%～2.57%；纵径范围为14.10～17.50 cm；横径范围为4.20～5.30 cm；单果质量范围为143.00～180.30 g；产量范围为3 181.02～4 492.00 kg·667 m-2。

2.2 F1代农艺性状、产量及品质指标分析

由表3可知，组合C18×Gy08、Qc19×Gy08、C20×138-LC株高和茎粗较大，适合选育长势强的品种；组合LC68×Quanlü、LC68×138-LC、09-2-CD×138-LC、C18×138-LC、Qc19×138-LC、C20×138-LC、C20×Gy08的叶面积，与C18×Quanlü、09-2-CD×P107、09-2-CD×Quanlü、C20×Quanlü这4个杂交组合差异不显著，显著大于其他9个杂交组合，适合选育叶面积较大的品种；C20×P107的维生素C含量显著高于其他19个杂交组合，适宜选育维生素C含量高的品种；组合LC68×138-LC、09-2-CD×138-LC、C20×138-LC可溶性总糖含量较低，不适宜选育可溶性总糖含量较高的品种；组合C18×138-LC、Qc19×138-LC、C20×138-LC、09-2-CD×138-LC、LC68×138-LC纵径显著大于其他15个杂交组合，且5个组合间没有显著差异，适宜选育瓜长较长的品种；组合LC68×Gy08横径显著大于其他19个组合，适宜选育横径较大的品种；组合C20×138-LC单果质量除与09-2-CD×Quanlü、C18×138-LC、Qc19×138-LC、09-2-CD×138-LC、LC68×138-LC这5个杂交组合差异不显著外，与其他14个杂交组合均差异显著，适宜选育单果质量较大的品种；产量最高组合为09-2-CD×P107，除与C20×P107、C20×Quanlü差异不显著外，与其他17个杂交组合均差异显著，适宜选育产量较高的品种。F1各农艺性状和品质指标的变异系数为1.98%～9.91%，较大的为茎粗（9.91%）、总糖含量（8.16%）和产量（7.22%），说明这3个性状在后代会有较大的变化。

2.3 相关性及杂种优势分析

2.3.1 相关性分析通过农艺性状、品质指标（x1为株高、x2为茎粗、x3为叶面积、x4为维生素C含量、x5为可溶性总糖含量、x6为纵径、x7为横径、x8为单果质量）与产量（Y）的相关性分析可知（表4），叶面积与产量呈极显著正相关，即叶面积越大，产量越高。

2.3.2 杂种优势分析产量始终是衡量作物品种优劣的主要指标之一[17]，由2.3.1相关性分析已知，叶面积与产量呈极显著正相关，通过对叶面积和产量杂种优势分析可知（表5），杂交组合09-2-CD×Gy08叶面积的超亲优势为负数，中亲优势为正值，其他杂交组合的超亲优势及中亲优势均为正值，20个组合叶面积超亲正向优势占比95%，中亲正向优势占比100%；09-2-CD×Quanlü、C20×138-LC、09-2-CD×138-LC这3个组合产量的超亲优势和中亲优势均为负数，说明这3个组合的后代筛选在产量上有劣势，20个组合产量超亲正向优势占比60%，中亲正向优势占比85%。以上结果表明，F1代中产量与叶面积的杂种优势普遍存在。

2.4 F1代农艺性状、产量及品质指标配合力分析

2.4.1 显著性检验由表6可知，20个组合间可溶性总糖含量达显著差异水平，其他农艺性状、产量和维生素C含量均达到极显著差异水平，可进行一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）分析。

2.4.2" " 一般配合力（GCA）分析" " 由表7可知，Gy08株高的GCA效应值较高，说明该亲本易配出株高较高的组合；C18茎粗的GCA效应值较高，说明该亲本易配出茎粗较大的组合；138-LC的叶面积、维生素C含量、纵径和单果质量的GCA效应值较高，说明该亲本易配出叶面积较大、维生素C含量高、瓜形长、单瓜质量较大的组合；P107可溶性总糖含量的GCA效应值较高，说明该亲本易配出可溶性总糖含量较高的组合；LC68横径的GCA效应值较高，说明该亲本易配出果实横径较大的组合；09-2-CD产量的GCA效应值较高，说明该亲本易配出产量较高的组合。

2.4.3 特殊配合力（SCA）分析由表8可知，F1代20个杂交组合SCA效应值为-13.87～10.82。株高SCA效应值最大的组合为C20×138-LC，最小的组合为09-2-CD×Gy08；茎粗SCA效应值最大的组合为09-2-CD×Quanlü，最小的组合为LC68×Gy08；叶面积SCA效应值最大的组合为C20×Gy08，最小的组合为09-2-CD×Gy08；维生素C含量SCA效应值最大的组合为C20×P107，最小的组合为C20×Quanlü；可溶性总糖含量SCA效应值最大的组合为LC68×Gy08，最小的组合为09-2-CD×Gy08；纵径SCA效应值最大的组合为LC68×138-LC，最小的组合为LC68×Quanlü；横径SCA效应值最大的组合为LC68×Gy08，最小的组合为C18×Gy08、09-2-CD×Gy08；单果质量SCA效应值最大的组合为09-2-CD×Quanlü，最小的组合为C18×P107；产量SCA效应值最大的组合为C20×Quanlü，最小的组合为09-2-CD×Quanlü。

2.4.4 遗传力参数分析由表9可知，维生素C含量、可溶性总糖含量、纵径、横径、单果质量的一般配合力方差占比较特殊配合力占比大，说明上述指标和性状受亲本基因型加性效应影响为主，反之，株高、茎粗、叶面积和产量受亲本基因的非加性效应影响为主；纵径、横径、维生素C含量和单果质量的狭义遗传力和广义遗传力较高，且均超过60%，具有较好的遗传稳定性，其他指标的狭义遗传力均低于40%。

3 讨论与结论

通过早代杂种优势分析，结合配合力效应分析，从而剔除不符合育种目标的组合，可以更好地提高杂种优势组合的比例[18]。某一性状的优势组合的双亲之一具有较高的GCA效应值，但SCA效应值大小不一[19]，在本研究中，C20×P107产量杂种优势（中亲优势）最高为24.42%，其亲本C20、P107产量GCA效应值均相对较高，但该组合产量的SCA效应值由高向低排第5（3.96），与前人研究结果一致。SCA效应值的大小反映基因加性效应作用的强弱，超亲优势和SCA 效应值可共同反映F1代潜力的大小[20-22]，在本研究中，09-2-CD×Gy08组合叶面积超亲优势最低（-0.52），SCA效应值同样也最低（-2.67），说明该组合F1代叶面积的选择潜力较差。王慧等[23]的研究表明，欧洲温室型黄瓜纵径、单果质量、果形指数等性状受基因加性效应影响为主，能够较大程度地稳定遗传。任晓政[24]在分析光皮长黄瓜配合力中发现，纵径、单果质量的广义和狭义遗传力的效应值都比较高，适合育种早期选择。笔者在本研究中的结果表明，华南型黄瓜纵径、横径、维生素C含量、单果质量受基因加性效应影响为主，狭义遗传力和广义遗传力较高，且均超过60%，说明华南型黄瓜的上述性状具有较好的遗传稳定性。

综上所述，相关性分析表明，叶面积与产量呈极显著正相关。华南型黄瓜9个自交系配制的20个杂交组合中，叶面积和产量正向超亲、中亲优势占比在60%～100%；P107可作为总糖含量和产量较高的父本，C20可作为高维生素C含量和产量较高的母本，09-2-CD可作为株高较低和产量高的母本；F1代中09-2-CD×P107、09-2-CD×Gy08、C20×Quanlü这3个组合在产量上有明显优势，Qc19×Quanlü、LC68×Gy08、LC68×Quanlü、Qc19×138-LC在品质和产量上具有一定杂种优势，但还有待进一步观察。

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