24個(gè)南瓜自交系農(nóng)藝性狀年際間差異分析

喬丹丹 劉振威 孫麗 李新崢

摘 要：以24個(gè)南瓜自交系為材料，綜合應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析和聚類分析方法，對(duì)不同年份的11個(gè)主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性進(jìn)行分析，為南瓜選育新品種提供可參考的依據(jù)。結(jié)果表明：3年各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)在8%～52%之間，果形指數(shù)（52%）、單瓜質(zhì)量（41%）、第1雄花節(jié)位（38%）的變異系數(shù)較大，其余性狀的變異系數(shù)小于30%。第1雌花節(jié)位、第1雄花節(jié)位、主蔓長(zhǎng)度、主蔓粗度、節(jié)數(shù)、葉面積、果形指數(shù)和果肉厚度等性狀年際間變異系數(shù)極差均小于10%，較穩(wěn)定;可溶性固形物含量、單瓜質(zhì)量、節(jié)間長(zhǎng)度年際間變異較大。年際間除葉面積和果形指數(shù)外，各性狀差異均顯著;自交系間除蔓粗度、可溶性固形物含量和節(jié)間長(zhǎng)度外，各性狀差異均顯著。各年際前5個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率分別為78.6%、76.7%、81.1%。聚類分析將24個(gè)自交系分為4類，并分析了各類的特性。

關(guān)鍵詞：南瓜自交系;農(nóng)藝性狀;方差分析;聚類分析;主成分分析

中圖分類號(hào)：S642.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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.）是葫蘆科南瓜屬一年生草本植物，又名倭瓜、番瓜、北瓜，世界各地均有栽培[1]。南瓜具有全年提供貨源、市場(chǎng)需求大、不易腐爛及耐貯運(yùn)等特點(diǎn)，深受人們喜愛(ài)[2]，南瓜栽培面積得到擴(kuò)大的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量也穩(wěn)步提升。我國(guó)有較豐富的南瓜種質(zhì)資源，為南瓜新品種培育和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3-5]。雖然南瓜種類及資源豐富多樣，但滿足不了目前快速發(fā)展的南瓜產(chǎn)業(yè)對(duì)品種類型的需求，所以有必要加強(qiáng)對(duì)南瓜的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究[6]。當(dāng)今南瓜育種的目標(biāo)是要培育出具有優(yōu)良植株性狀、優(yōu)質(zhì)果實(shí)特性，以及具有豐富或特殊營(yíng)養(yǎng)成分和抗病的新品種。許多優(yōu)良的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀存在于不同生態(tài)型的種質(zhì)資源中，為選育新品種提供了親本材料[7]。農(nóng)藝性狀的鑒定和描述是種質(zhì)資源研究最直接、最基本的方法和途徑[8-10]，對(duì)于南瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的研究，前人已經(jīng)做了一些工作[11-13]，但對(duì)于不同年際間南瓜農(nóng)藝性狀的差異研究少見(jiàn)報(bào)道。

研究自交系材料主要農(nóng)藝性狀的遺傳特點(diǎn)，分析影響性狀的主要因素，對(duì)品種改良和選育有十分重要的意義，筆者在本試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)南瓜課題組的24個(gè)南瓜自交系在不同年際農(nóng)藝性狀的變異分析，比較各性狀在不同年際的穩(wěn)定性表現(xiàn)，從而為選育新品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2017年至2019年3—8月在河南科技學(xué)院南瓜實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行，24個(gè)南瓜自交系均屬于中國(guó)南瓜類型（表1），由河南科技學(xué)院南瓜課題組提供，材料均是課題組收集并經(jīng)過(guò)10 a（年）以上純化。

1.2 方法

1.2.1 播種育苗及栽培管理 試驗(yàn)于每年3月底到4月初選種，溫湯浸種，28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽。當(dāng)有70%的種子露白后進(jìn)行穴盤(pán)育苗，2～3片真葉時(shí)移栽定植。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)每個(gè)自交系定植20株。種植方式為露地平畦，立架栽培，行株距為1.5 m×0.4 m，定植后進(jìn)行常規(guī)的栽培管理。生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)行性狀調(diào)查和數(shù)據(jù)記錄，8月初采收果實(shí)。

1.2.2 調(diào)查方法 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)調(diào)查9株（其中3株為1個(gè)重復(fù)，共3個(gè)重復(fù)），對(duì)24個(gè)南瓜自交系11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查分析。農(nóng)藝性狀調(diào)查第1雌花節(jié)位（節(jié)）、第1雄花節(jié)位（節(jié)）、主蔓長(zhǎng)度（cm）、主蔓粗度（mm）、節(jié)數(shù)（節(jié)）、節(jié)間長(zhǎng)度（cm）、葉長(zhǎng)度（cm）、葉寬度（cm），利用葉長(zhǎng)度和葉寬度計(jì)算葉面積（cm2）[14]。采收后每個(gè)處理選取有代表性的3個(gè)成熟果實(shí)，調(diào)查單瓜質(zhì)量（kg）、果肉厚度（cm）、縱徑（cm）、橫徑（cm），利用縱徑和橫徑計(jì)算果形指數(shù)，果形指數(shù)=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑[15]，利用折光糖儀測(cè)量可溶性固形物含量（%）[16]。蔓粗度是用游標(biāo)卡尺量取基部最大直徑;其余長(zhǎng)度使用精確到0.1 cm的鋼直尺或皮尺測(cè)量。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析 采用Excel2008和DPS6.55對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、方差分析、主成分分析、聚類分析。CV/% =S/X×100，CV為變異系數(shù)，S為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，X為樣本平均數(shù)，n為樣本個(gè)數(shù)[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同年份南瓜自交系農(nóng)藝性狀的變異分析

分別對(duì)2017—2019年24個(gè)南瓜自交系的11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)（表2）。2017年的11個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為12%～50%，11個(gè)性狀只有果形指數(shù)的變異系數(shù)為50%，其余性狀的變異系數(shù)均小于34%，蔓長(zhǎng)度、蔓粗度和節(jié)數(shù)3個(gè)性狀的變異系數(shù)在20%以下。2018年的11個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為8%～52%，果形指數(shù)的變異系數(shù)為52%，單瓜質(zhì)量的變異系數(shù)為41%，第1雌花節(jié)位等7個(gè)性狀的變異系數(shù)均在20%以下。2019年的11個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為10%～46%，果形指數(shù)的變異系數(shù)為46%，第1雄花節(jié)位的變異系數(shù)為37%，其余性狀的變異系數(shù)均在30%以下。第1雌花節(jié)位、第1雄花節(jié)位和主蔓長(zhǎng)度3 a（年）的變異系數(shù)極差均為7%，主蔓粗度3 a的變異系數(shù)極差為5%，節(jié)數(shù)3 a的變異系數(shù)極差為4%，葉面積3 a的變異系數(shù)極差為3%，果形指數(shù)3 a的變異系數(shù)極差為6%，果肉厚度3 a的變異系數(shù)極差為9%，可溶性固形物含量3 a的變異系數(shù)極差為11%，單瓜質(zhì)量3 a的變異系數(shù)極差為13%，節(jié)間長(zhǎng)度3 a的變異系數(shù)極差為21%。

對(duì)3 a結(jié)果進(jìn)行方差分析，表明各年份11個(gè)農(nóng)藝性狀中只有葉面積和果形指數(shù)差異不顯著，其余性狀差異均顯著。各自交系11個(gè)農(nóng)藝性狀中只有蔓粗度、可溶性固形物含量、節(jié)數(shù)和節(jié)間長(zhǎng)度差異不顯著，其余性狀差異均顯著。

2.2 不同年份南瓜自交系農(nóng)藝性狀的主成分分析

采用主成分分析法分別對(duì)2017—2019年24個(gè)南瓜自交系的11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析（表3）。結(jié)果表明，前5個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率分別為78.59%、76.73%、81.07%。第1個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為26.51%、25.15%、27.62%，2017年特征向量蔓粗度最大，2018年、2019年特征向量單瓜質(zhì)量最大;第2個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為17.24%、16.36%、20.59%，2017年特征向量節(jié)間長(zhǎng)度最大，2018年特征向量蔓粗度最大，2019年特征向量果形指數(shù)最大;第3個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為14.29%、13.92%、13.88%，2017年特征向量單瓜質(zhì)量最大，2018年特征向量果肉厚度最大，2019年特征向量葉面積最大;第4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為12.16%、10.85%、10.72%，2017年特征向量節(jié)數(shù)、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節(jié)位、果肉厚度最大;第5個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為8.39%、10.46%、8.26%，2017年特征向量節(jié)間長(zhǎng)度最大，2018年特征向量蔓長(zhǎng)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農(nóng)藝性狀的聚類分析

分別對(duì)2017、2018、2019年24個(gè)南瓜自交系的11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析（表4）。2017年24個(gè)自交系分為4類，第1類包括3、5、8、16、19、22、23，具有第一雌花節(jié)位低，蔓短且細(xì)，節(jié)間短，葉面積小，可溶性固形物含量高于10%，單瓜質(zhì)量2 kg左右等特點(diǎn);第2類包括4、6、11、12，具有節(jié)數(shù)少、節(jié)間長(zhǎng)度大，果形指數(shù)大于4.7等特點(diǎn);第3類包括9、13、18、20、21，具有第一雄花節(jié)位低、蔓較粗、節(jié)數(shù)多、單瓜質(zhì)量大于3 kg等特點(diǎn);第4類包括1、2、7、10、14、15、17、24，具有蔓長(zhǎng)且粗、節(jié)間長(zhǎng)度大、葉面積大、果形指數(shù)小于2.2、果肉厚度大等特點(diǎn)。2018年24個(gè)自交系分為4類，第1類包括3、5、18、20、21，具有第1雌花節(jié)位低、第1雄花節(jié)位低、蔓短且細(xì)、節(jié)間長(zhǎng)度大、葉面積小、可溶性固形物含量低于7%、單瓜質(zhì)量小于2 kg等特點(diǎn);第2類包括2、4、7、8、9、13、23，具有蔓長(zhǎng)且粗、節(jié)數(shù)多、葉面積大、葉形指數(shù)大于4.3、單瓜質(zhì)量大于3.3 kg等特點(diǎn);第3類包括10、14、22，具有蔓長(zhǎng)且粗、果形指數(shù)小、果肉厚度大、單瓜質(zhì)量大于3.2 kg等特點(diǎn);第4類包括1、6、11、12、15、16、17、19、24，具有蔓較細(xì)、節(jié)數(shù)少且節(jié)間短、可溶性固形物含量接近于9%等特點(diǎn)。2019年24個(gè)自交系分為4類，第1類包括3、23、5、21，具有第1雄花節(jié)位低、蔓短且細(xì)、節(jié)間短、葉面積小、果形指數(shù)大于4.6、可溶性固形物含量大于11%、單瓜質(zhì)量小于2 kg等特點(diǎn);第2類包括2、4、6、7、8、9、12、13、19，具有第1雄花節(jié)位高、蔓較長(zhǎng)、節(jié)數(shù)多、節(jié)間長(zhǎng)度大、果形指數(shù)大于4.7、可溶性固形物含量大于14%、單瓜質(zhì)量大于2.5 kg等特點(diǎn);第3類包括11、16、18、20、22、24，具有第1雌花節(jié)位低、蔓短且粗、節(jié)數(shù)少、節(jié)間短、葉面積大、單瓜質(zhì)量小于2 kg等特點(diǎn);第4類包括1、10、14、15、17，具有第1雌花節(jié)位高、第1雄花節(jié)位低、節(jié)數(shù)多、節(jié)間長(zhǎng)度大、果形指數(shù)小于1.5、果肉厚度大、單瓜質(zhì)量大于2.8 kg等特點(diǎn)。

3 討論與結(jié)論

各地方生態(tài)環(huán)境的差異形成不同南瓜品種間性狀的差異，為選育南瓜新品種提供了豐富的材料。分析現(xiàn)有種質(zhì)資源主要性狀的遺傳特點(diǎn)對(duì)于合理利用種質(zhì)資源進(jìn)行育種很有意義。劉來(lái)福[18]提出“遺傳距離”作為度量作物數(shù)量性狀遺傳差異的數(shù)量指標(biāo)，所以在育種中利用多元分析法測(cè)定品種間的遺傳距離，從而提高育種效率。主成分分析主要是根據(jù)目標(biāo)要求進(jìn)行主成分篩選，可提供性狀的綜合信息并對(duì)親本作出評(píng)價(jià)，也可為合理選配親本提供理論依據(jù)[19-20]。聚類分析常被用以鑒定評(píng)價(jià)種質(zhì)資源[21]。郁永明等[22]對(duì)南瓜地方品種資源進(jìn)行表型性狀分析，將20份試驗(yàn)材料分為2類，在本試驗(yàn)中將24份材料分為4類，均為今后優(yōu)異基因資源的開(kāi)發(fā)與利用提供了重要依據(jù)。變異系數(shù)可以反映出各性狀的變異豐富程度，以及在具體的遺傳育種選擇過(guò)程中是否具有獲得優(yōu)良基因的潛力[23-24]。褚盼盼[25]研究70份中國(guó)南瓜資源，56個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為6.6%～262.2%，平均變異系數(shù)為37.50%，本試驗(yàn)11個(gè)農(nóng)藝形狀的變異系數(shù)在8%～52%之間，平均變異系數(shù)為24.36%，說(shuō)明我國(guó)的中國(guó)南瓜資源具有較為豐富的遺傳多樣性。目前，南瓜已在我國(guó)乃至世界各地廣泛栽培，多樣的地理氣候和栽培環(huán)境造就了我國(guó)多樣的南瓜品種資源。年際間光照、溫度和降水等生態(tài)因子對(duì)農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響比較大[26]，而本試驗(yàn)缺少對(duì)年際間氣象數(shù)據(jù)的比較，無(wú)法分析出生態(tài)因子對(duì)自交系材料穩(wěn)定性的影響。本試驗(yàn)中，節(jié)間長(zhǎng)度變異系數(shù)在2017年為34%，在2018、2019年均為13%，由于農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)的收集很容易被人為和環(huán)境等因素影響，因此所反映出的規(guī)律精確度有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 a的南瓜自交系11個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)在8%～52%之間，果形指數(shù)的變異系數(shù)最大，第1雄花節(jié)位、單瓜質(zhì)量的變異系數(shù)較大，其余性狀的變異系數(shù)均較小。3 a的第1雌花節(jié)位、第1雄花節(jié)位、主蔓長(zhǎng)度、主蔓粗度、節(jié)數(shù)、葉面積、果形指數(shù)和果肉厚度等性狀變異系數(shù)極差均小于10%，較穩(wěn)定。各年份11個(gè)農(nóng)藝性狀中只有葉面積和果形指數(shù)差異不顯著，其余性狀差異均顯著。3 a的11個(gè)農(nóng)藝性狀的前5個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率分別為78.6%、76.7%、81.1%。蔓粗度、單瓜質(zhì)量、果肉厚度、可溶性固形物含量等4個(gè)農(nóng)藝性狀貢獻(xiàn)較大。聚類分析將自交系分為4類，不同年份各類別的特點(diǎn)不盡相同，有些自交系3 a均有穩(wěn)定分類，有些自交系隨年份略有變化，出現(xiàn)這種情況除自交系自身的變異外，不同年際間生態(tài)因子對(duì)農(nóng)藝性狀的影響也不可忽視[26]。育種時(shí)應(yīng)盡量選擇不同類型、親緣關(guān)系遠(yuǎn)的南瓜自交系相互配組，最大程度地利用雜種優(yōu)勢(shì)選育優(yōu)良品種。

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