李鈺婷，安美忱，張興雷，付丹陽，林凡，張慕月，王學征

（1.農(nóng)業(yè)部東北地區(qū)園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室，黑龍江哈爾濱150030；2.東北農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，黑龍江哈爾濱150030）

西瓜莖葉表型性狀的多樣性分析

李鈺婷1，2，安美忱1，2，張興雷1，2，付丹陽1，2，林凡1，2，張慕月1，2，王學征1，2

（1.農(nóng)業(yè)部東北地區(qū)園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室，黑龍江哈爾濱150030；2.東北農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，黑龍江哈爾濱150030）

為研究西瓜種質資源莖葉性狀遺傳多樣性，調查了100份西瓜資源的節(jié)間長度、莖粗、葉片長度、葉片寬度和葉柄長等5項莖葉性狀，進行了變異系數(shù)分析、相關性分析、主成分分析以及聚類分析。結果表明，西瓜莖葉性狀的變異系數(shù)范圍為6.67%～21.27%，具有較強的多樣性；西瓜莖葉性狀之間也存在較高的相關性。前3個主成分的累積方差貢獻率為82.655%，可以作為西瓜莖葉性狀選擇的綜合指標。聚類分析結果表明，取閾值為5時，將供試西瓜材料可分為6個類型。西瓜莖葉表型分析對于西瓜品種鑒定、種質創(chuàng)新和雜交育種親本選配具有重要的應用價值。

西瓜；種質資源；莖葉性狀；遺傳多樣性

西瓜（Citrullus lan atus（Thunb.）Matsum.et Nakai）是葫蘆科西瓜屬植物，具有較高的食用價值和藥用價值，是世界十大水果型蔬菜之一[1]。西瓜的栽培歷史悠久，資源豐富，其在世界各地均有栽培。隨著人們生活水平的提高，對西瓜品種的要求也越來越高，不僅要求高產(chǎn)，而且根求優(yōu)質、抗逆，所以，育種工作者不斷面臨新的挑戰(zhàn)，這就需要育種工作者掌握豐富的種質資源。種質資源的擁有量及研究水平是衡量一個國家或育種單位育種工作發(fā)展水平的重要標志之一。

種質資源是利用和改良西瓜遺傳的物質基礎，更是實施各個育種途徑的原材料。在明確育種目標的前提下，首先要選擇原始材料，這在很大程度上決定育種的效果。而原始材料的選擇又依賴于所掌握種質資源的廣度和對其所了解的深度。李艷梅等[2]對57個西瓜用AFLP指紋圖譜進行基因組DNA多態(tài)性分析，結果表明，品種間遺傳相似系數(shù)變化范圍在0.24～0.99，平均相似系數(shù)為0.70，說明西瓜品種間遺傳基礎狹窄。張愛萍等[3]對64份西瓜用SRAP技術進行種質資源遺傳多樣性分析，結果得到西瓜間遺傳的相似系數(shù)范圍為0.47～0.97，說明材料間同源性較高，遺傳分化較小。尚建立等[4]以我國西瓜甜瓜種質資源中期庫內1 200份西瓜種質為材料，對12項主要植物學性狀進行遺傳多樣性及相關性分析，結果表明，12項植物學性狀多樣性指數(shù)平均值為1.70。紀海波等[5]以768份西瓜種質資源為材料，通過2009，2010年2年的田間試驗進行了24個性狀的表型多樣性研究，結果表明，西瓜種質資源不同性狀指標的變異程度和多樣性指數(shù)較大，表明其具有豐富的變異程度和多樣性。戴照義等[6]對8份來源不同的西瓜種質資源，采用37個表型性狀和22對SSR分子標記進行遺傳多樣性分析，結果表明，表型性狀變異主要體現(xiàn)在果實形狀、品質和葉片等性狀上，前3個主成分的累計貢獻率為34.4%，依據(jù)表型性狀進行聚類分析，在歐氏距離13.5時，將材料分為3類；SSR分子標記共擴增出55個多態(tài)性位點，平均多態(tài)性信息含量為0.41。西瓜莖葉性狀豐富，其與植株生長勢、植株營養(yǎng)供需、產(chǎn)量等密切相關[7-8]。前人的研究主要集中在西瓜果實性狀、品質性狀上，而對于西瓜莖葉性狀并沒有專門的研究。

本研究以100份西瓜品系為材料，對5個莖葉表型性狀進行遺傳多樣性、相關性分析，旨在為西瓜種質資源收集、常規(guī)雜交育種研究和優(yōu)異基因的挖掘提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

供試西瓜材料為東北農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院西甜瓜課題組保存和收集的種質資源，材料來源及編號列于表1。

表1 100份西瓜種質資源編號、名稱和來源

續(xù)表1

1.2 試驗方法

試驗于2015—2016年在東北農(nóng)業(yè)大學向陽試驗基地塑料大棚內進行。試驗地土壤肥力中等，肥水管理等外界因素相同。每份材料種植9株，采用雙蔓整枝的方法，從每份材料中選擇3株無病蟲害、生長正常的植株進行性狀測定，取平均值以減小誤差。測定標準參照《西瓜種質資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[9]。用刻度尺分別測量第7～8節(jié)間葉片寬度、葉片長度、葉柄長與節(jié)間長度。用游標卡尺測量7～8節(jié)間的莖粗。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010對原始數(shù)據(jù)進行記錄，使用SPSS軟件對材料進行變異系數(shù)、相關性、主成分以及聚類分析。

2 結果與分析

2.1 西瓜莖葉性狀的變異程度分析

表2 西瓜莖葉性狀指標及其變異系數(shù)

由表2可知，節(jié)間長度、莖粗、葉片長度、葉片寬度、葉柄長、節(jié)間長度/莖粗、葉長/葉寬、葉柄長/葉長平均值分別為10.45 cm，7.21 mm，25.69 cm，24.30 cm，12.25 cm，14.78，1.06，0.48。節(jié)間長度、莖粗、葉片長度、葉長/葉寬的變異系數(shù)小于15%，分別為14.80%，14.55%，13.45%，6.76%，表明這幾個性狀間的差異較小，遺傳穩(wěn)定性較高[10-11]；其他性狀的變異系數(shù)均高于15%，表明這些性狀個體間的差異較大，性狀表現(xiàn)不穩(wěn)定；西瓜莖葉性狀變異系數(shù)從小到大依次為葉長/葉寬＜葉片長度＜莖粗＜節(jié)間長度＜葉片寬度＜葉柄長/葉長＜節(jié)間長度/莖粗＜葉柄長度。

2.2 西瓜莖葉性狀間的相關性分析

由表3可知，節(jié)間長度與葉片長度、葉片寬度、葉柄長度、節(jié)間長度/莖粗間存在極顯著正相關，其相關系數(shù)分別為0.287，0.277，0.357，0.679，其中，節(jié)間長度與節(jié)間長度/莖粗的相關系數(shù)最高；莖粗與葉片長度、葉片寬度、葉柄長度間存在極顯著正相關，相關系數(shù)分別是0.521，0.600，0.390，莖粗與節(jié)間長度/莖粗、葉長/葉寬間存在極顯著負相關，相關系數(shù)分別是-0.678，-0.281；葉片長度與葉片寬度、葉柄長度間存在極顯著正相關，其相關系數(shù)分別是0.901，0.678；葉片寬度與葉柄長度間相關系數(shù)為0.710，二者呈極顯著正相關，葉片寬度與節(jié)間長度/莖粗存在顯著負相關，相關系數(shù)為-0.198，葉片寬度與葉長/葉寬存在極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.440；葉柄長度與葉長/葉寬存在極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.225，葉柄長度與葉柄長/葉長間相關系數(shù)為0.767，二者呈極顯著正相關；葉片/葉寬與葉柄長/葉長間存在極顯著負相關，相關系數(shù)是-0.306。

表3 西瓜莖葉性狀相關性分析

2.3 西瓜莖葉性狀的主成分分析

表4 西瓜葉片性狀主成分分析

對西瓜的8個葉片性狀進行主成分分析，其中，在第1主成分中葉片寬度所占系數(shù)最大，方差貢獻率為42.220%，說明第1主成分是表示葉片寬度性狀的綜合因子；在第2主成分中，節(jié)間長度/莖粗所占系數(shù)最大，方差貢獻率為24.760%，說明第2主成分是表示節(jié)間長度/莖粗的綜合因子；在第3主成分中，葉長/葉寬所占系數(shù)最大，方差貢獻率為15.675%，說明第3主成分是表示葉片長度的綜合因子。前3個主成分的累計方差貢獻率為82.655%，超過了80%，說明前3個主成分可以概括8個性狀的大部分信息（表4）。因此，選取前3個主成分作為西瓜葉片性狀選擇的綜合指標。由此可見，西瓜葉片之間的差異主要表現(xiàn)為節(jié)間葉片寬度、節(jié)間長度/莖粗、葉長/葉寬的不同。

2.4 西瓜莖葉性狀的聚類分析

對所選的西瓜進行聚類分析，結果表明，取閾值為5時，可將100份材料分為6類，分別標記為A1，A2，A3，A4，A5，A6（表5）。西瓜莖葉性狀各指標平均值在各組的分布如表6所示，其中，A1組包含18份材料，占總體樣本的18%；A2組包含19份材料；占總體樣本的19%；A3組包含10份材料，占總體樣本的10%，其中，節(jié)間長度/莖粗、節(jié)間葉長/葉寬2個指標的平均值最大，分別為18.24，1.15；A4組包含18份材料，占總體樣本的18%，其中，節(jié)間長度、節(jié)間葉柄長度、節(jié)間葉柄長/葉長3個指標的平均值較大，分別為11.84，15.91 cm和0.57；A5組包含17份材料，占總體樣本的17%，其中，節(jié)間莖粗、節(jié)間葉長、節(jié)間葉寬3個指標的平均值較大，分別為8.58 mm和28.33，27.43 cm；A6組包含18份材料，占總體樣本的18%。因此，100份西瓜材料具有各自的葉片表型特征，這為開展西瓜親本選擇奠定了基礎[8]。

表5 100份西瓜材料聚類分析結果

表6 西瓜莖葉性狀各指標平均值在各組中的分布

3 討論

通過對植物的性狀進行變異分析和相關性分析，可以研究其遺傳多樣性，有針對性地了解種質資源，該方法最簡單有效[10-11]。本試驗對100份材料西瓜莖葉性狀進行分析，結果表明，8個性狀的變異系數(shù)分別為14.80%，14.55%，13.54%，15.16%，21.27%，20.51%，6.76%和15.67%，其中，節(jié)間長度、莖粗、葉片長度，葉長/葉寬的變異系數(shù)均小于15%，遺傳穩(wěn)定性相對較高；其他4個性狀變異幅度較大，與紀海波等[5-6]的研究結果一致，表明西瓜種質資源這些性狀的遺傳多樣性較高。通過相關性分析可知，西瓜節(jié)間長度與葉片長度、葉片寬度、葉柄長呈極顯著正相關，莖粗與葉片長度、葉片寬度、葉柄長呈極顯著正相關，葉片長度與葉片寬度、葉柄長呈極顯著正相關，葉片寬度與葉柄長度也呈極顯著正相關。由此可見，每個性狀間都相互聯(lián)系，當對某一性狀進行改良時，要考慮其對其他性狀表現(xiàn)的影響[12]。通過莖葉各性狀的相關性分析，可以明確性狀間的關系，為種質資源改良、人工選擇及優(yōu)良品種選育奠定基礎[13-15]。

通過主成分分析，可把莖葉表型性狀分為8個成分，前3個成分的累積方差貢獻率為82.655%，即把前3個成分作為西瓜莖葉性狀選擇的綜合指標，與王志強等[16]的研究結果一致。因此，西瓜莖葉之間的差異主要表現(xiàn)為葉片寬度、長度/莖粗、葉長/葉寬。對西瓜進行聚類分析，當取閾值為5時，將100份材料劃分為6個類型，基本可以將供試西瓜資源的莖葉性狀加以區(qū)分。本研究通過對西瓜莖葉性狀的鑒定與分析，明確了西瓜莖葉性狀的遺傳多樣性，其研究結果對于西瓜資源表型性狀精準鑒定[17]、種質創(chuàng)新及雜交育種親本選配[18-20]等方面具有積極的作用。

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Analysis on the Genetic Diversity of Stem and Leaf Phenotypic Traits in Watermelon Germplasm Resources

LI Yuting1，2，ANMeichen1，2，ZHANGXinglei1，2，F(xiàn)UDanyang1，2，LINFan1，2，ZHANGMuyue1，2，WANGXuezheng1，2
（1.Ministry ofAgriculture Key Laboratory ofBiology and Germplasm Enhancement ofHorticultural Crops in Northeast China，Harbin 150030，China；2.College ofHorticulture and Landscape Architecture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China）

To study the genetic diversity of stem and leaf traits of watermelon germplasm resources,and to provide the basis for the accurate identification of the phenotypic characteristics of watermelon resources,the innovation of germplasm resources and the selection of hybrid breeding parents，5 stem and leaf characters of 100 watermelon resources were investigated,including internode length,stem diameter,leaf length,leaf width and petiole length,and the analysis of variance coefficient,correlation analysis,principal component analysis and cluster analysis were carried out.The results showed that coefficient of variation of watermelon stems and leaf characters ranged from 6.67%to 21.27%.There was a high correlation between stem and leaftraits.The cumulative variance contribution rate ofthe first 3 principal components was 82.655%,which could be used as a comprehensive index for the selection of stem and leaf traits.Based on the cluster analysis,the watermelon materials were divided into 6 types.The phenotypic analysis of stem and leaf of watermelon has important application value for watermelon variety identification,germplasm innovation and cross breeding.

watermelon;germplasm resources;stem and leaftraits;genetic diversity

S651

：A

：1002-2481（2017）07-1061-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.07.04

2017-03-24

農(nóng)業(yè)部東北地區(qū)園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室大學生科技創(chuàng)新項目計劃（NEAU-HC-UNDS-201611）；國家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術體系項目（CARS-026-02）

李鈺婷（1996-），女，黑龍江哈爾濱人，在讀本科，研究方向：西甜瓜育種。王學征為通信作者。