基于表型性狀不同甜瓜品種的親緣關(guān)系分析

張慧君，宋運(yùn)賢，余道亮，胡開莉，余 靜

（淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，淮北235000）

甜瓜（Cucumismelon L.）俗稱香瓜，又名白啄瓜，是葫蘆科黃瓜屬一年生蔓性草本植物。其肉質(zhì)脆而綿軟，味香而爽口，性喜高溫、干燥和充足的陽光環(huán)境，原產(chǎn)熱帶地區(qū)，我國各地普遍栽培種植，品種較多［1］。國內(nèi)學(xué)者通常把甜瓜品種分為厚皮甜瓜與薄皮甜瓜兩大類，其中最有名的甜瓜品種是新疆哈密瓜，它是一種厚皮的變種甜瓜。甜瓜是葫蘆科黃瓜屬中遺傳變異較大的一個種［2-3］，其形態(tài)性狀的遺傳差異非常大，使得其分類研究仍無定論［4-6］。甜瓜的選育和鑒定需要細(xì)致的觀察和測量，因此明確不同品種甜瓜生長發(fā)育過程中性狀的相關(guān)和差異情況就顯得較為重要。為此，本研究運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)方法，包括變異系數(shù)統(tǒng)計分析、相關(guān)性分析和聚類分析［9-11］，研究35份甜瓜種質(zhì)生長發(fā)育過程中的數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀，并進(jìn)行比較分析，以期為育種親本的選配以及生長發(fā)育過程性狀的預(yù)測估計提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

35份甜瓜種質(zhì)購自種子市場（表1）。

表1 甜瓜種質(zhì)的品種、標(biāo)號Table 1 Varieties and labels ofmelon germplasm

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年春季在淮北師范大學(xué)園藝實(shí)訓(xùn)基地玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。2015年3月20日將供試甜瓜種子分別裝入紗布內(nèi)，并用其中一端掛上標(biāo)號牌的線繩綁住開口，然后將套有紗布的甜瓜種子分別放入盛有水的玻璃盤中，并放入培養(yǎng)箱中進(jìn)行預(yù)備萌發(fā)。培養(yǎng)3 d后，將不同甜瓜種子分成3份播種于盛有黏土的350 mm×350 mm花盆中。苗齡40 d左右定植于溫室中，采取甜瓜常規(guī)栽培技術(shù)措施進(jìn)行管理［7］，生長過程中每天記錄溫室內(nèi)溫度和濕度，控制溫室內(nèi)白天溫度在20—30℃，夜間溫度在15—20℃，土溫30℃左右。甜瓜的蒸騰系數(shù)高，苗期應(yīng)每隔3—4 d澆1次水，保持表土干燥，表土下層濕潤；伸蔓期和結(jié)果期注意澆水，保持表土和下層土的濕潤。在保持溫室內(nèi)溫度適宜的條件下，需要經(jīng)常打開門窗，進(jìn)行通風(fēng)換氣，增強(qiáng)光照，降低溫室內(nèi)的濕度。

1.3 項(xiàng)目測定

播種20 d后，按照甜瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［8］對35份甜瓜種質(zhì)生長發(fā)育過程中的各性狀進(jìn)行觀察測量和調(diào)查研究。共調(diào)查甜瓜17個性狀，其中前期（苗期）測量的性狀包括：下胚軸粗度、下胚軸高度、下胚軸顏色、子葉顏色、子葉長度、子葉寬度、子葉形態(tài)、真葉長度、真葉寬度；后期（結(jié)果前期）測量的性狀包括：葉柄長度、葉柄粗度、蔓上茸毛類型、葉片長度、葉片寬度、葉脈顏色、葉片形狀、葉片姿態(tài)。從相同品種的3個盆中，挑選3株長勢接近的甜瓜植株進(jìn)行測量，分別調(diào)查其質(zhì)量性狀和數(shù)量形狀。質(zhì)量性狀按照表2所列調(diào)查并賦值，數(shù)量性狀采用直尺（最小刻度單位為0.1 cm）和游標(biāo)卡尺（精度為0.02 mm）進(jìn)行測量。

表2 甜瓜種質(zhì)資源質(zhì)量性狀與分級Table 2 Quality traits and classification ofmelon germ plasm resources

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2007對數(shù)據(jù)進(jìn)行平均化、最大化、最小化、極差化、標(biāo)準(zhǔn)化以及變異分析處理，其中變異分析即變異系數(shù)的統(tǒng)計分析，變異系數(shù)的計算公式為：變異系數(shù)＝（標(biāo)準(zhǔn)偏差 SD/平均值Mean）×100%。采用SPSS 19.0軟件完成甜瓜生長過程中性狀的相關(guān)性分析，以及甜瓜生長過程中質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀的聚類分析，此時需要對測量和調(diào)查的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并計算甜瓜種質(zhì)兩兩性狀之間的平方Euclidean距離，從而形成聚類分析樹狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜質(zhì)量性狀及數(shù)量性狀的變異情況

由表3與表4可知，35份甜瓜種質(zhì)生長過程中質(zhì)量性狀的變異系數(shù)范圍為14.44%—62.43%，其中葉脈顏色變異系數(shù)最大，為62.43%，子葉顏色變異系數(shù)最小，為14.44%。蔓上茸毛類型和葉片姿態(tài)的變異系數(shù)較為接近，分別為41.20%和39.26%。數(shù)量性狀的變異系數(shù)范圍為14.95%—49.30%，變異系數(shù)最大的為下胚軸高度，說明不同種類甜瓜下胚軸高度的差異較大；變異系數(shù)最小的為葉片長度，說明不同種類甜瓜葉片長度差別不大。35份甜瓜種質(zhì)生長過程中質(zhì)量性狀的變異（14.44%—62.43%）比數(shù)量性狀的變異（14.95%—49.30%）明顯，前者變異幅度較大。其中，苗期數(shù)量性狀的變異（23.59%—49.30%）比質(zhì)量性狀的變異（14.44%—24.26%）明顯，結(jié)果前期質(zhì)量性狀的變異（24.22%—62.43%）比數(shù)量性狀的變異（14.95%—27.13%）更加明顯。葉柄長度和葉柄寬度的變異系數(shù)較小，分別為17.27%和15.31%；下胚軸粗度、子葉長度、子葉寬度、真葉長、真葉寬和葉柄粗度的變異系數(shù)分別為23.59%、36.80%、29.04%、32.29%、33.37%、27.13%，均在30%左右，較為穩(wěn)定。

表3 甜瓜質(zhì)量性狀變異統(tǒng)計分析Table 3 Statistical analysis on the variation of quality traits ofmelon

表4 甜瓜苗期數(shù)量性狀變異統(tǒng)計分析Table 4 Statistical analysis on the variation of quantity traits ofmelon

2.2 聚類分析

對35份甜瓜品種生長發(fā)育過程中17個性狀進(jìn)行聚類分析表明：當(dāng)歐式距離為25時，可分兩大類（圖1）。第Ⅰ類包含33個甜瓜種質(zhì)，既有薄皮甜瓜又有厚皮甜瓜，生長過程中的性狀變異比較豐富。當(dāng)歐式距離為24附近時，第Ⅰ類又可分為2個亞類（Ⅰa類和Ⅰb類）。Ⅰa類包括M24、M51、M52、M31、M49、M25、M30、M50、M34、M29、M3、M32共12個品種，其特點(diǎn)是：下胚軸顏色絕大部分為淺綠，少部分為綠色；子葉顏色為綠色或深綠色；子葉形態(tài)大多數(shù)為凸，少數(shù)為平或皺；蔓上茸毛絕大多數(shù)為軟，少數(shù)為硬；葉脈顏色絕大多數(shù)為有，少數(shù)為無；葉片形狀多為心臟形；葉片姿態(tài)大多數(shù)為水平，少數(shù)為下垂或直立；下胚軸較粗較長，子葉寬大而狹長，真葉較長較窄，葉柄較粗而狹長，葉片短而較窄。Ⅰb類包括M1、M12、M21、M11、M41、M22、M38、M40、M15、M18、M19、M43、M44、M46、M39、M13、M17、M5、M16、M33、M9共 21個品種，其特點(diǎn)是：下胚軸顏色為淺綠；子葉顏色為深綠色；子葉形態(tài)大多數(shù)為凸，少數(shù)為平，極少為皺；蔓上茸毛大多數(shù)為硬，少數(shù)為軟；葉脈顏色有或者無；葉片形狀大多為五角形，少數(shù)為圓形；葉片姿態(tài)多為下垂或直立；下胚軸很短且較細(xì)，子葉窄而短小，真葉窄而短小，葉柄短而窄，葉片狹長而窄。第Ⅱ類包含2個甜瓜種質(zhì)，都是薄皮甜瓜，分別為M4和M45，其特點(diǎn)是：下胚軸顏色為綠色；子葉顏色為深綠；子葉形態(tài)多為平，少數(shù)為凸；蔓上茸毛較硬；葉脈顏色有或無，葉片形狀多為五角形，葉片姿態(tài)多為下垂；下胚軸粗而較細(xì)，子葉窄而短小，真葉粗而狹長，葉柄粗而較長，葉片狹長而寬。

圖1 甜瓜生長過程中性狀的聚類分析Fig.1 Cluster analysis of traits during themelon grow th process

2.3 相關(guān)分析

對35份甜瓜品種的生長過程中17個性狀的相關(guān)性進(jìn)行分析表明：子葉長度與子葉寬度之間呈極顯著正相關(guān)，與子葉顏色和葉片形狀之間呈顯著負(fù)相關(guān)；子葉寬度與真葉長、真葉寬、葉柄長度和葉柄寬度之間呈顯著正相關(guān)，與子葉顏色和葉片形狀之間呈顯著負(fù)相關(guān)；子葉的大小直接影響幼苗期的生長狀況，子葉顏色、子葉形態(tài)、葉片寬度、蔓上茸毛類型與其他性狀之間都呈較弱的相關(guān)性；真葉長度與真葉寬度之間呈極顯著正相關(guān)，與葉片形狀之間呈弱的負(fù)相關(guān)；真葉寬度與葉柄長度、葉柄粗度和葉片寬度之間呈顯著正相關(guān)，與蔓上茸毛類型和葉片形狀之間呈較弱的負(fù)相關(guān)；葉柄長度與葉柄粗度和葉片姿態(tài)之間呈顯著正相關(guān)，與葉脈顏色和葉片形狀之間呈極弱的負(fù)相關(guān)；葉柄粗度與葉片寬度和葉脈顏色之間呈顯著正相關(guān)，與葉片形狀之間呈負(fù)相關(guān)；葉片長度與葉片寬度之間呈極顯著正相關(guān)（表5）。

（續(xù)表5）

3 結(jié)論與討論

甜瓜是一種具有重要經(jīng)濟(jì)效益的瓜果，其種植栽培周期較短、投入產(chǎn)出效益較高，因此研究甜瓜生長發(fā)育過程中的性狀可為其實(shí)際生產(chǎn)提供理論上的指導(dǎo)。表型性狀具有穩(wěn)定性和變異性，是植物基因型和所處生態(tài)環(huán)境的綜合體現(xiàn)，植物可以通過改變它們的表型來響應(yīng)環(huán)境的改變［14］。本試驗(yàn)對35份不同甜瓜品系生長過程中數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的變異系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：甜瓜生長發(fā)育過程中性狀的變異較為豐富，前期（苗期）數(shù)量性狀的變異比質(zhì)量性狀的變異明顯，后期（結(jié)果前期）質(zhì)量性狀的變異比數(shù)量性狀的變異更加明顯。苗期數(shù)量性狀的變異系數(shù)和變化幅度均較苗期質(zhì)量性狀大，質(zhì)量性狀的變異系數(shù)小而穩(wěn)定。這說明甜瓜苗期數(shù)量性狀受到更為復(fù)雜的數(shù)量性狀基因的調(diào)控；甜瓜結(jié)果前期質(zhì)量性狀受到更為復(fù)雜的質(zhì)量性狀基因的調(diào)控，或者是對田間小環(huán)境具有較強(qiáng)的敏感性。因此，控制好適宜的環(huán)境條件，是甜瓜實(shí)際生產(chǎn)過程中不可或缺的。聚類分析表明：Ⅰa類和Ⅰb類中均含有薄皮甜瓜和厚皮甜瓜，說明依據(jù)厚皮與薄皮的分類方法只是一種參考，并不是一種絕對的分類方式。目前甜瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性研究中，聚類分析的結(jié)果往往停留在品種群的劃分，建立可靠的甜瓜分類技術(shù)體系還需綜合細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)以及分子生物學(xué)等方法進(jìn)行更為深入的研究。植物新品種特異性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和穩(wěn)定性（Stability）測試簡稱 DUS測試，是植物新品種保護(hù)的技術(shù)基礎(chǔ)和授權(quán)的科學(xué)依據(jù)，涉及大量的性狀［15］。本研究參考了甜瓜DUS測試指南的性狀，通過對甜瓜的主要表型性狀聚類分析，明確了甜瓜種質(zhì)資源類型，可以根據(jù)育種目標(biāo)選擇性狀互補(bǔ)的親本配制組合，使甜瓜育種中親本的選配更趨完善。

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