蒯佳琳, 張玉鑫, 陶興林, 馬彥霞, 于慶文

(甘肅省農業(yè)科學院蔬菜研究所, 蘭州 730070)

洋蔥(AlliumcepaL.)為百合科蔥屬二年生草本植物,原產于地中海沿岸及中亞,以肉質鱗片和鱗芽構成的鱗莖為食用器官,是世界上重要蔬菜種類之一,也是中國重要的出口創(chuàng)匯蔬菜[1-2]。甘肅省河西地區(qū)因日照時間長、晝夜溫差大、灌溉條件好、地勢平緩,是甘肅省內長日型洋蔥集約化、規(guī)?；a的優(yōu)勢區(qū)域,近年來種植面積穩(wěn)定在1.7萬hm2左右[3-5]。紅皮洋蔥因其鱗莖商品性佳、辛辣味強、豐產、售價高,近年來種植面積持續(xù)擴大,接近甘肅省洋蔥種植面積的40%。目前,市場上流通的紅皮洋蔥品種繁多雜亂,地方品種雖然種子價格低,但商品性差,從國外引進的雜交種優(yōu)質、高產、抗病性強,但種子價格極高,導致種植成本逐年增加。

種質資源是生物多樣性的重要組成部分,是新品種選育和種質創(chuàng)新的重要物質基礎[6-9]。為了更加高效地對這些區(qū)域性種質資源加以利用,以豐富國內的洋蔥種質資源,有必要針對當?shù)匮笫[種質資源進行全面系統(tǒng)地鑒定。利用農藝性狀的鑒定和描述借助多元統(tǒng)計分析是研究種質資源最基本、最直觀、最便捷的方法[10-12],已在洋蔥育種實踐中廣泛應用[13-15]。但是,農藝表型性狀常常會受到環(huán)境因素的影響而發(fā)生變化。因此,因地制宜研究洋蔥地方主栽品種種質資源間的多態(tài)性尤為重要。本試驗針對甘肅河西地區(qū)紅皮洋蔥市場需求特性,對14份紅皮洋蔥種質資源主要農藝性狀進行了相關性、主成分和聚類分析,旨在增加對紅皮洋蔥優(yōu)良基因的挖掘及利用效率,以期為該地區(qū)優(yōu)質高產洋蔥新品種的選育奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2021年在農業(yè)農村部西北地區(qū)蔬菜科學觀測試驗站內進行,該試驗站位于甘肅省金昌市永昌縣城關鎮(zhèn)大壩村(101°93′40′′E,38°26′70′′N),海拔1 996 m,屬溫帶大陸性干旱氣候區(qū),年平均氣溫4.8 ℃,夏秋季節(jié)平均氣溫20 ℃左右。多年平均降水量185.1 mm,年內降水分布不均,主要集中于6-9月,年蒸發(fā)量2 000.6 mm,≥10 ℃年積溫2 011 ℃,無霜期134 d,區(qū)域光照充沛,氣候冷涼,晝夜溫差大,是甘肅省河西走廊高原夏菜生產基地。土壤類型為灌漠土,0～20 cm耕層土壤理化性質見表1。

表1 0～20 cm耕層土壤理化性質Table 1 The physical and chemical properties of 0-20 cm surface soils

1.2 試驗材料

供試材料為甘肅河西地區(qū)主要栽培品種,均由國家特色蔬菜產業(yè)體系蘭州試驗站提供。其中,國內資源 10份;國外資源4份(表2)。

表2 2021年參試材料編號及來源Table 2 Number and origin of test materials in 2021

1.3 試驗設計

試驗采用隨機排列設計,每份資源為1個處理,每個處理3 個重復,隨機區(qū)組排列,共計42個小區(qū),小區(qū)面積16 m2。于3月9日日光溫室穴盤育苗,5月24日定植,株行距15 cm×15 cm。采用膜下滴灌方式,地膜寬度140 cm,為防止地膜被風吹起及更好地保溫,覆膜時將地膜兩側各10 cm寬的邊埋入土中,埋深5 cm,則地膜凈寬為120 cm,一膜種植8 行洋蔥,定植密度22 000株/667 m2。洋蔥總施肥量的20%作基肥施入,剩余80%隨滴灌追施。

1.4 測定指標和方法

根據《洋蔥種質資源數(shù)據標準》(http://www.cgris.net)中的方法,待成熟后每個材料選取具有材料典型特征的20株,對株高、葉片數(shù)、鱗莖皮色、肉色、形狀、鱗莖橫徑、鱗莖縱徑、鱗莖單重、鱗莖硬度等指標進行測定。指標賦值見表3;鱗莖單重采用精度為0.001 g的電子秤進行稱量;鱗莖橫徑和縱徑采用精度為0.01 mm游標卡尺測定;鱗莖硬度采用便攜式硬度計測定。

表3 14個洋蔥種質資源主要農藝性狀變化Table 3 Changes of main agronomic characters of 14 onion germplasm resources

1.5 數(shù)據分析

采用Excel 2019軟件進行各主要農藝性狀數(shù)據基本處理,用SPSS 22.0軟件對數(shù)據進行顯著性、相關性及聚類分析,不同處理間的比較采用Duncan’s新復極差法(p<0.05)。

2 結果與分析

2.1 洋蔥種質資源主要農藝性狀的變異

變異系數(shù)高低反映樣本間的差異大小,洋蔥各項農藝性狀的變異系數(shù)均大于10%,表示樣本間差異較大,反之較小。從表3可以看出,11個農藝性狀的平均變異系數(shù)為18.67%。其中,鱗莖肉色的變異系數(shù)最大,達到 65.88%;其次為鱗莖形狀和鱗莖硬度,變異系數(shù)分別為34.00%和26.03%。生育期、葉片數(shù)、鱗片數(shù)和鱗莖單重的變異系數(shù)都在10%～20%之間。株高、鱗莖皮色、鱗莖縱橫徑變異系數(shù)都小于10%。14份紅皮洋蔥種質資源農藝性狀的變異系數(shù)僅有株高、鱗莖皮色、鱗莖縱橫徑變異系數(shù)小于10%,其他農藝性狀的變異系數(shù)均大于10%,說明這些材料之間存在著較大差異,為優(yōu)異資源的篩選創(chuàng)造了條件。

2.2 洋蔥種質資源主要農藝性狀相關性分析

由表4可知,洋蔥7個主要農藝性狀間均存在一定的相關性。鱗莖單重與生育期、株高、葉片數(shù)、鱗莖縱徑、鱗莖橫徑、肉質鱗片數(shù)和鱗莖硬度呈正相關,其中與縱徑、橫徑呈極顯著正相關,相關系數(shù)分別為0.930和0.945。鱗莖硬度與生育期、株高、葉片數(shù)、肉質鱗片數(shù)呈極顯著正相關,相關系數(shù)分別為0.776,0.694,0.717和0.789。肉質鱗片數(shù)與株高呈顯著正相關,與生育期、葉片數(shù)呈極顯著正相關,相關系數(shù)分別為0.810和0.702。鱗莖橫徑與鱗莖縱徑呈極顯著正相關,相關系數(shù)為0.785。

表4 14份洋蔥種質資源主要農藝性狀相關性分析Table 4 Correlation analysis of main agronomic characters of 14 onion germplasm resources

2.3 洋蔥種質資源主要農藝性狀主成分分析

對14份種質資源的 11個農藝性狀進行主成分分析表明,根據特征根值大于1的原則提取3個主成分,累計貢獻率達到了85.19%(表5)。第1主成分(PC 1)特征值5.267,貢獻率47.88%,載荷較高的性狀有生育期、硬度、葉片數(shù)、肉質鱗片數(shù)和株高,特征向量值分別為0.896,0.885,0.851,0.841和0.836,此類性狀主要與洋蔥株型有關。第2主成分(PC 2)特征值2.837,貢獻率25.79%,載荷較高的性狀有鱗莖橫徑、單重和鱗莖縱徑,特征向量值分別為0.931,0.912和0.830,此類性狀主要與產量有關。第3主成分(PC 3)特征值1.267,貢獻率11.52%,載荷較高的性狀有鱗莖肉色、鱗莖皮色和鱗莖形狀,特征向量值分別為0.840,0.371和0.281,此類性狀主要與鱗莖外觀品質有關。

表5 14份洋蔥種質資源主要農藝性狀主成分分析Fig.5 Principal component analysis of main agronomic characters of 14 onion germplasm resources

2.4 14份洋蔥種質資源主要農藝性狀聚類分析

對14份種質資源的 11個農藝性狀進行聚類分析,以歐式距離為遺傳距離,聚類方法采用類平均法,在遺傳距離為5時將參試洋蔥種質資源分為 3個類群(圖1)。結合表6可以看出,每個類群數(shù)量性狀的變化,第Ⅰ類群有4個洋蔥種質資源,主要特征為生育期相對較短,株高適中,葉片數(shù)量少,鱗莖皮色為紅色偏淺,肉質鱗片數(shù)較少,硬度小,但鱗莖縱徑、橫徑及單重均最大;第Ⅱ類群有6個洋蔥種質資源,主要特征為生育期相對較長,株高較高,葉片數(shù)量多,鱗莖皮色紫,肉色偏淺紫,肉質鱗片數(shù)多且緊實,鱗莖大小適中,商品性好;第Ⅲ類群有4個洋蔥種質資源,主要特征為株高較低,生育期、葉片數(shù)、肉質鱗片數(shù)、硬度均處于中間水平,但鱗莖縱徑、橫徑及單重均最小。針對甘肅河西當?shù)啬繕耸袌鲂枨?第Ⅱ類群6個洋蔥種質資源可作為優(yōu)質種質進一步篩選利用。

圖1 14份洋蔥種質資源主要農藝性狀聚類分析Fig.1 Cluster analysis of main agronomic characters of 14 onion germplasm resources

表6 14份洋蔥種質資源各類群數(shù)量性狀特征Table 6 Quantitative characters of 14 onion of different groups

3 討論與結論

作物新品種的選育依賴于優(yōu)異種質資源的篩選和利用。本研究通過對甘肅河西地區(qū)14份紅皮洋蔥種質資源農藝性狀進行多樣性考察,結果表明,11個農藝性狀變異系數(shù)在3.20%～65.88%之間,其中7個農藝性狀的變異系數(shù)大于 10%,表明參試紅皮洋蔥種質之間存在較大差異,資源類型較為豐富,可為紅皮洋蔥特異種質的挖掘提供良好的基礎。

通過相關分析可以看出,洋蔥鱗莖單重與鱗莖縱徑、橫徑呈極顯著正相關,這與單成海[14]、崔蘭舫等[16]的研究結果一致。主成分分析結果顯示,將洋蔥 11 個主要農藝性狀可歸納為株型、產量和鱗莖表觀性狀3個主成分,對總變異的累積貢獻率達到了85.19%,每個主成分都比較客觀地反映了所控制的各性狀之間的相互關系。因此,在紅皮洋蔥種質資源創(chuàng)新中應根據不同育種目標選擇相應主成分因子。

14份紅皮洋蔥種質資源11個農藝性狀聚類分為三大類群,類群間差異明顯,其中,第Ⅰ類群全部為中國陜西地方品種,屬于早熟、皮色偏淺、產量高的種質,這類品種鱗莖皮色為紅色,且鱗莖肉色偏白,市場價格沒有紫皮紫肉品種價格高;第Ⅱ類群以國外和甘肅酒泉當?shù)仄贩N為主,屬于晚熟、株型大、鱗莖皮紫肉紫、商品性好、市場價格高的種質;第Ⅲ類群屬于生育期、株型適中、鱗莖較小的種質。根據甘肅省河西地區(qū)紅皮洋蔥市場需求,第Ⅱ類種質資源因其鱗莖皮紫肉紫、商品性好、市場價格高,可作為優(yōu)種質進一步篩選利用,其他兩類也可在種質資源創(chuàng)新工作中根據不同的育種目標加以利用。

綜合分析,本參試材料中本紫皮常規(guī)、MS 03、MS 05、紅吉、紅星和SV 4643 NT等6個品種相較于其他品種生長勢強、鱗莖皮紫肉紫、商品性好、市場價格高,綜合表現(xiàn)最好,可作為優(yōu)質品種進一步篩選利用或作為河西地區(qū)長日照洋蔥育種的優(yōu)質材料。