西瓜種子表型性狀遺傳多樣性分析

摘 要： 以58份不同西瓜（Citrullus lanatus）種質(zhì)為材料，對種子長度、種子寬度、種皮底色、種皮覆紋特征等11個表型性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明：西瓜種子千粒質(zhì)量、種子寬度、種子長度、種子厚度、種喙寬度的變異系數(shù)依次為47.9%、28.0%、26.5%、16.0%、16.0%；種皮底色和種喙顏色分別有12種不同類型，其中黃色種子和黑色種喙的種子最多，分別占27.6%和31.0%。種子覆紋特征和種子表面光滑度分別有4種類型，其中灰褐斑點覆紋占20.7%，種子表面粗糙型占58.6%。種子形狀和種子表面形狀分別有2種和3種類型，以橢圓形和平面種子較多。

關(guān)鍵詞： 西瓜； 表型性狀； 多樣性

西瓜（Citrullus lanatus）是世界上重要的園藝作物，西瓜資源的遺傳多樣性主要表現(xiàn)在植株、葉片、花、果實、種子等表型性狀上。其中大部分表型性狀能夠穩(wěn)定遺傳，其本質(zhì)是基因間的互作造成，而非環(huán)境因素影響[1]。目前對西瓜資源果實、莖蔓等主要農(nóng)藝性狀的多樣性研究較多[2-5]，而針對西瓜種子表型性狀的多樣性研究較少。西瓜種子表型性狀作為西瓜植物學(xué)性狀的重要組成部分，是基因研究的重要內(nèi)容，目前已發(fā)現(xiàn)了控制西瓜種子表型性狀的基因有10個，這些基因的互作構(gòu)成了西瓜種子表型性狀遺傳多樣性[6]。我國西瓜甜瓜中期庫內(nèi)保存有1 000多份西瓜種質(zhì)，其種子性狀基因突變和變異的類型豐富，對種子的表型性狀開展遺傳多樣性研究，是資源分析分類、優(yōu)異種質(zhì)發(fā)掘、雜交利用研究等的基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

58份西瓜種質(zhì)均來自國家西瓜甜瓜中期庫保存的西瓜（Citrullus lanatus）種質(zhì)（表1）。

1.2 方法

每份種質(zhì)材料分別在河南省鄭州市和新疆維吾爾自治區(qū)石河子種植2代，避免環(huán)境因素對種子表型性狀的影響，按西瓜數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化[7]采集種子千粒質(zhì)量、種子寬度、種子長度、種子厚度、種喙寬度、種子形狀、種皮底色、種皮覆紋特征、種喙顏色、種子表面光滑度、種子表面形狀的數(shù)據(jù)，使用Excel和SPSS17.0軟件統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 西瓜種子數(shù)量性狀的遺傳多樣性

從表2可看出，種子千粒質(zhì)量的變異系數(shù)最大，種子千粒質(zhì)量最小為9.0 g，最大為227.0 g，相差25倍左右。種子厚度和種喙寬度的變異系數(shù)最小，其最小值和最大值相差2倍左右。種子長度和種子寬度的變異系數(shù)分別為26.5%和28.0%，最小值和最大值均相差5倍左右。從變異幅度可看出，種子長度和種子千粒質(zhì)量的變異幅度最大，均為1.38，種子厚度和種喙寬度的變異幅度最小，均為0.18。

2.2 西瓜種子質(zhì)量性狀的遺傳多樣性

2.2.1 種皮底色和種喙顏色 由圖1可看出，西瓜種子種皮底色和種喙顏色的分類相同，有白、黃白、灰黃、黃、紅黃、淺紅、紅、紅褐、灰褐、黑、綠、灰綠共12種類型。黃色種皮和黑色種皮較多，分別占27.6% 和13.6%，紅黃、淺紅、綠、灰綠色種皮最少，分別占3.5%。黑色種喙和黃色種喙較多，分別占31.0%和17.8%。

2.2.2 種皮覆紋特征和種子表面光滑度 由圖2可看出，種子無種皮覆紋的占55.2%，有種皮覆紋的5種類型共占44.8%。灰褐斑點類型最多，占20.69% ，其次為灰褐斑紋、黃紅斑塊、黃白斑塊、黑斑塊。種子表面光滑度包含了光滑、粗糙、裂紋、裂刻4種類型，其中粗糙型最多，占58.6%，其次為光滑、裂刻、裂紋。

2.2.3 種子形狀和種子表面形狀 由圖3可看出，西瓜種子形狀有橢圓和卵圓2種類型，橢圓形占82.8%，是西瓜種子形狀的主要類型。種子表面形狀有凸、平、凹3種類型，其中平面型種子占69.0 %，凸面型種子占20.7%，凹面型種子最少為10.3%。

3 討 論

3.1 西瓜種子大小的多樣性

西瓜種子的大小主要有4種基因（l、s、Ti、ts）控制。s和l是控制種子長短的等位基因，s對l起隱性上位作用，LL SS型是中等長種子，ll SS是長種子，LL ss或ll ss是短種子[8]。Ti是控制小籽的基因，與s、l基因是非等位基因，并且對中等長度的種子是隱性[9]。ts是控制極小籽的基因[10-11]，比Ti基因的種子更小，其種子像番茄種子，長×寬為2.6 mm×4.2 mm。這4種基因間的互作關(guān)系并不是很清楚，本研究表明西瓜種子大小的遺傳多樣性較為豐富，種子大小種類較多，從種子寬度、種喙寬度、種子厚度的多樣性來看，影響種子大小的基因不止這4種，是否有其他基因還有待進(jìn)一步研究。

3.2 西瓜種皮底色及覆紋的多樣性

西瓜種皮底色的遺傳多樣性主要是由已發(fā)現(xiàn)的4種基因（r、t、w、d）控制[12-13]：r是紅色種皮基因，w是白色種皮基因，t是褐色種皮基因，這3個基因是等位基因，相互作用生產(chǎn)生了多種表型：黑色（RR TT WW），土黃（RR TT ww），褐色（RR tt WW），白皮褐喙（RR tt ww），紅 （rr tt WW），白皮紅喙（rr tt ww）。d是黑色修飾基因，當(dāng)主效基因是r、t和w時，在種皮上會產(chǎn)生黑色斑點或斑紋，導(dǎo)致西瓜種皮表面粗糙和顏色變化[14]。本研究中有部分資源的種皮顏色及覆紋比較特殊，如野生西瓜中的綠色、灰綠色種皮、籽瓜表面的黃白斑塊、普通西瓜中的黃紅斑塊、黑斑塊。這些種子表型性狀在資源中很普遍，有待深入研究。

3.3 種子其他性狀的多樣性

除以上種子大小、種皮底色等表型性狀外，較為特殊的有cr基因控制的裂刻性狀[15]，對光滑種皮是隱性，這種類型的種子表面有4～7條裂刻，在資源中所占的比例較小，與裂紋性狀有明顯區(qū)別，二者是否由不同基因控制也有待研究。其次為eg基因控制的黏籽肉質(zhì)性狀[16]，是控制種子表皮上有肉質(zhì)覆蓋的基因，在黏籽西瓜中發(fā)現(xiàn)，這種性狀的種子經(jīng)過淘洗、烘干后變成正常光滑的種子，且種子表面肉質(zhì)覆蓋消失，通常為鮮黃色，與普通西瓜相比種皮極薄，部分材料的種子還有黑邊或黑喙等，有待進(jìn)一步深入研究。

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