加工番茄早熟突變體農藝性狀相關性及通徑分析

杜紅艷,龐勝群,馬海翔,吉雪花

(1.石河子大學農學院特色果蔬生理與種質資源利用兵團重點實驗室,新疆石河子 832000;2.哈密市林果業技術推廣中心,新疆哈密 839000)

0 引 言

【研究意義】番茄(SolaumlycopersicumL.)屬于茄科番茄屬一年生或多年生草本植物[1]。加工番茄(LycopersiconesculentumMill.)是栽培番茄的一種,果實主要加工成各種番茄制品,原料種植主要集中在歐洲地中海沿岸、美國加州河谷以及中國(新疆、內蒙古和甘肅)等種植區[2]。我國新疆夏季光熱資源豐富,晝夜溫差大,所產番茄制品品質好[3]。2018年全國番茄醬出口總量達到92×104t,而新疆達到53.48×104t,占全國出口總量的58.13%[4],目前已是亞洲最大的番茄生產和加工基地[5-6]。將早熟性和豐產、優質等性狀相結合是目前加工番茄主要的育種目標。早熟性受多基因控制,環境影響較大,可發生自然突變,其突變頻率低,目前在育種中主要通過人工化學誘變的方法獲得優良的早熟突變體。早熟主要表現在熟期早和前期產量高,研究加工番茄早熟突變體前期產量與各農藝性狀之間的關系,對早熟豐產栽培育種有重要意義。【前人研究進展】近幾年,加工番茄生產模式不斷改進,迫切需求早熟、豐產、品質優良、抗性好的中早熟新品種[7]。通過利用雜交優勢途徑培育出較多豐產、優質的早熟新品種[8-9],通過一代雜交獲得了適應性強、豐產穩產、適合機械采收的中早熟加工番茄新品種[9]。誘變可以獲得自然界沒有或常規育種難獲得的性狀[10],化學誘變操作簡單、突變頻率高、具有突變專一性和多效性而長期應用在育種工作中[11],甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methane sulfonate) 誘發的顯性點突變頻率高,染色體畸變少,能夠穩定遺傳[12-13],是目前應用最廣泛、最有效的化學誘變劑[14-16]。劉根忠等[17]利用EMS誘變番茄(里格爾87-5),在M2代篩選出矮化、綠莖、圓果等典型的優良突變株;張萍等[18]利用0.8%EMS誘變番茄種子12 h,在M2代篩選出65種表型變異的番茄突變體庫;尚娜利用EMS誘變番茄種子,在M2代篩選出節間短、自封頂等優良突變體,對指導番茄早熟育種有重要意義[19]。余慶輝等[20]研究認為加工番茄單株產量與一二穗結果數呈顯著性正相關,王永飛等[21]研究表明,加工番茄產量與單株結果數呈極顯著性正相關,且為最重要的產量構成因素。【本研究切入點】有研究對前期產量與農藝性狀之間的關系,以前期產量為因變量,剩余的11個農藝性狀為自變量,進行前期產量和其他農藝性狀的多元線性回歸分析,得到回歸模型診斷[22]。對回歸方程的主要農藝性狀進行通徑分析[23],揭示各個因素對因變量的直接通經系數、間接通徑系數。需要利用相關性分析、回歸分析和通徑分析方法研究前期產量與農藝性狀之間的關系。【擬解決的關鍵問題】利用EMS 誘變篩選的4份早熟突變體為試驗材料,對主要農藝性狀進行相關性分析及通徑分析,篩選出與加工番茄早熟性密切相關的性狀,為加工番茄早熟育種提供良好的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年在石河子大學試驗站種植,室內試驗在新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室和特色果蔬栽培生理與種質資源利用兵團重點實驗室進行。

參試材料TH11-2、TY11-1、TH12-6、TH12-7均是利用EMS誘變加工番茄種子后,經過兩年的篩選獲得的早熟突變材料,其中TH11-2、TY11-1是由里格爾87-5誘變獲得,TH12-6和TH12-7是由JW9誘變獲得。試驗中,將里格爾87-5和JW9作為對照。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗于2019年3月下旬在玻璃溫室育苗,5月10日定植于大田。每個處理種1行,采用完全隨機試驗設計,覆膜雙行種植,行內間距30 cm,株距25 cm,后期按田間管理的常規方法進行。

表1 供試材料主要特征特性

每個處理選擇長勢一致且健壯的10株掛牌進行定點調查,測定株高、葉面積、莖粗、始花節位、現蕾期、始花期、開花至成熟天數;在果實紅熟時測定單果重、果實橫徑、果實縱徑、一二穗結果數、前期產量和全株產量,以其平均值作為參試材料的實測值。

1.2.2 測定指標

株高:從出土面到莖尖生長點的距離,使用卷尺測量。

葉面積:利用描形數格法。

莖粗:植株莖下部(即出土面)、中部、頂部(靠近生長點)三處測量取均值,使用游標卡尺測定。

始花節位:植株基部第一真葉至第一花序間的葉節數。

現蕾期:從播種到現蕾的天數(以有明顯的綠色花蕾為標準)。

始花期:從現蕾到植株開花的天數(以全區有25%的植株開始開花為標準)。

單果重:隨機抽取10個果實,使用天平分別測定果實的單果重。

果實橫徑、縱徑:利用游標卡尺測量。

一二穗結果數:植株成熟時第一、二穗果的結果數。

前期產量:植株第一、二穗果實產量,使用天平測量。

1.3 數據處理

試驗數據采用 Microsoft Excel和SPSS17.0 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 加工番茄早熟突變體主要農藝性狀描述

研究表明,株高的標準差最大為8.11,其變異幅度最大,其次是果實縱徑、果實橫徑、始花期、開花至成熟天數、現蕾期、一二穗結果數、莖粗、始花節位、前期產量和單果重。加工番茄早熟突變體各農藝性狀的相對變異程度較大,在4.5%～34.8%,其現蕾期變異系數最小為4.5%,前期產量的變異系數最大為34.8%,各農藝性狀之間有明顯的差異,可供選擇范圍較大。表2

表2 加工番茄早熟突變體主要農藝性狀

2.2 各加工番茄主要農藝性狀間的相關性

研究表明,對照組前期產量與現蕾期、始花期、開花至成熟天數和單果重呈極顯著性正相關,相關系數依次為0.848**、0.868**、0.884**和0.892**,與株高、一二穗結果數呈顯著性正相關,相關系數為0.793*和0.822*,影響前期產量的數量性狀有現蕾期、始花期、和開花至成熟天數,質量性狀有株高、單果重和一二穗結果數,前期產量與莖粗果實橫徑和縱徑呈負相關,但不顯著,相關系數為:-0.383、-0.609和-0.77,在選育過程中其他條件都相同的情況下,莖粗、果實大小性狀,起到負向選擇作用。開花至成熟天數與株高、現蕾期、始花期、單果重呈極顯著性正相關,相關系數為0.906**、0.987**、0.995**和0.956,與果實縱徑呈顯著性負相關,相關系數為-0.811*,始花節位與現蕾期、始花期、開花至成熟天數和前期產量呈正相關,但不顯著。現蕾期、始花期越早,開花至成熟天數越短。

早熟突變體組前期產量與株高、果實縱徑、單果重和一二穗結果數呈極顯著性正相關,相關系為0.682**、0.782**、0.770**和0.958**,與葉面積和橫徑呈顯著性正相關,相關系數為0.532*和0.540*,與始花節位、現蕾期、始花期和開花至成熟天數呈正相關,但不顯著;始花期與始花節位、現雷期和開花至成熟天數呈極顯著性正相關,相關系數為0.780**、0.891**和0.822**,與株高和果實縱徑呈顯著性正相關,相關系數為0.500*和0.593*。直接影響前期產量的因素是株高、單果重和一二穗結果數。表3

表3 各農藝性狀間的相關系數

2.3 加工番茄早熟性構成因子間的相關性

研究表明,早熟性指數與一二穗結果數和前期產量呈極顯著性正相關,其相關系數為0.590**和0.723**,與單果重呈顯著性正相關,相關系數為0.457*,3個性狀是構成早熟性最重要的因素,即單果重越大,或一二穗結果數越多,前期產量越高,早熟性指數就越高。其次早熟性指數與始花節位、現蕾期、始花期和開花至成熟天數呈負相關,始花節位越低,現蕾期和始花期越早,開花至成熟天數越短,早熟性指數越高。表4

2.4 多元線性回歸分析

研究表明,對照組:回歸方程的方差F值為65.482,達到了極顯著水平;進入方程的各個自變量的偏相關系數也達到了極顯著水平;Durbin-Watson統計量d值為2.576,接近2。建立最優回歸方程:Y=-0.536+6.594X10+0.085X11,相關系數為0.990。處理組中:回歸方程的方差F值為108.224,Durbin-Watson統計量d值為2.181,回歸方程為Y=-0.245+2.785X10+0.119X11,相關系數為0.982。對照組和處理組結果相似,前期產量的98.2%～99.0%變異,由單果重和一二穗結果數共同影響的結果。表5,表6

2.5 主要農藝性狀的通徑分析

研究表明,對照組:單果重、一二穗結果數與前期產量的直接通徑系數為0.639和0.499,是影響前期產量的主要因子,單果重與前期產量的相關系數為0.905,呈極顯著正相關,一二穗結果數與前期產量的相關系數為0.705,呈顯著性正相關;處理組:單果重、一二穗結果數與前期產量的直接通徑系數為0.316和0.809,單果重、一二穗結果數與前期產量的相關系數為0.777和0.958。單果重和一二穗結果數對前期產量均有正向效應。表7,表8

表4 早熟性構成因子間的相關性

表5 對照組回歸模型診斷

表6 處理組回歸模型診斷

表7 主要農藝性狀與前期產量的通徑系數

表8 主要農藝性狀與前期產量的通徑系數

3 討 論

3.1 主要農藝性狀的相關性、變異性及早熟性

研究表明:加工番茄早熟突變體9個主要農藝性狀的變異系數變幅為4.5%～34.8%,其中前期產量的變異系數最大。前人研究[24-25]番茄主要農藝性狀與前期產量相關性分析結果表明,前期產量與單果重呈極顯著性正相關,與一二穗結果數呈顯著性正相關,研究也得到了相同的結果。在早熟豐產番茄新品種選育過程中,盡可能多選一些農藝性狀優良的品種,特別是考慮單果重和一二穗結果數。

對早熟性構成因子分析表明:早熟性指數與現蕾期、始花期、始花節位、開花至成熟天數呈負相關,這與楊榮昌等[26]研究結果一致。在培育早熟品種時一定要優先關注現蕾早、開花早、始花節位低、開花至成熟天數短的種質資源。

3.2 主要農藝性狀的回歸分析及通徑

通徑系數表示自變量對因變量的直接作用大小,真實地反映了兩個變量間的直接相關程度,是標準化的偏回歸系數[27]。通過對前期產量與各個農藝性狀間的通徑分析得出,單果重和一二穗結果數是影響前期產量的主要因子,其直接作用均為正效應。在以提高加工番茄前期產量作為育種目標時,應把單果重和一二穗結果數作為主要農藝性狀。

4 結 論

影響加工番茄早熟突變體的早熟性指數的農藝性狀有單果重、一二穗結果數、前期產量、始花節位、現蕾期始花期、開花至成熟天數,其中與一二穗結果數呈極顯著性正相關,與單果重呈顯著性正相關,與始花節位、始花期、開花至成熟天數呈負相關,故在早熟育種中應更加注意一二穗結果數和前期產量。加工番茄早熟突變體11個農藝性狀變異較大且變異系數超過 20%的有3個,單果重、一二穗結果數和前期產量;農藝性狀中2個主要農藝性狀對前期產量影響較大,其綜合效應排序為一二穗結果數(0.654) >單果重(0.447),若以早熟、豐產為育種目標時,在選擇單株結果數多的同時,單果重不宜過高。