南瓜種質資源遺傳變異、遺傳力和遺傳進度研究

Mekala Srikanth,Bharad S G,Thulasiram L B,Potdukhe N R

（Department of Horticulture,Dr.Panjabrao Deshmukh Krishi Vidyapeeth,Akola-444 001,Maharashtra,India）

張桂蘭（編譯）

（中國農業科學院鄭州果樹研究所 鄭州 450000）

南瓜（學名）屬于葫蘆科（Cucurbitaceae）南瓜屬（Cucurbita）草本植物，作為主要葫蘆科蔬菜廣泛種植于世界各地，包括熱帶、亞熱帶和溫帶許多地區。南瓜屬有3個主要栽培種；美洲南瓜、中國南瓜、印度南瓜。美洲是公認的南瓜栽培種起源地，墨西哥、秘魯沿海、秘魯北部安第斯山脈西坡和危地馬拉等地均在早期發現過南瓜。南瓜栽培種早在16世紀初己傳入歐洲，南瓜傳播至中國的途徑可能為：從美洲開始，傳入西班牙、意大利、葡萄牙等歐洲國家，再流傳到亞洲的印度或東南亞，然后進入中國南部并向全國傳播擴散。中國和印度是世界上的南瓜主要生產國，其中，中國的栽培面積居世界第二，產量居世界第一。隨著人們飲食結構的改善和對南瓜營養成分及其醫療保健價值研究的深入，南瓜將越來越受到人們的重視，全世界南瓜栽培面積、單產及總產量也在成倍增長。在中國，南瓜的栽培面積逐年遞增，據近幾年觀察，華北等地的南瓜種植面積最大，西北、西南的南瓜種植面積僅次于華北地區，隨著美洲南瓜生產規模的壯大，東北地區的種植面積也逐年增多。

南瓜的3大栽培種，品種種類繁多。開展南瓜種質資源遺傳多樣性的分析研究有利于南瓜種質資源的收集和保存，可為親本選配、遺傳多樣性分布以及親緣關系的研究提供理論依據。在作物育種、品種改良和雜種優勢利用中有著重要意義。其中基因型變異系數（genotypic coefficient of variation；GCV）與表型變異系數（phenotypic coefficient of variation；PCV）在檢測基因型變異度方面是重要指標。在確定環境對基因表達的影響方面，遺傳力和遺傳進度是非常重要的參數。王洋洋[1]對64份美洲南瓜品種、蔡寶炎[2]對32份中國南瓜品種進行了種質資源調查研究，龍榮華等[3]對云南南瓜資源分布多樣性進行了調查，這些研究對于探明南瓜的遺傳差異、遺傳力和遺傳進度作出了分析和判斷，為南瓜遺傳育種工作提供了依據。

Mekala Srikanth等[4]的試驗在印度馬哈拉施特拉園藝學院進行，對于23份印度南瓜品種共觀察記錄21個參數：90天蔓長（m）、90天基本分枝數、第一雄花節位、第一雌花節位、播種至第一雄花開放天數、播種至第一雌花開放天數、雄花與雌花比率（%），節間長度（cm），至第一瓜收獲的天數、坐果率（%），單株結果數、單株果實產量（kg）、平均單果質量（kg）、果實長度（cm）、果徑（cm）、每 hm2果實產量（t）、果皮厚度（cm）、果肉厚度（cm）、果腔大小（cc）、單果種粒數、百粒種子質量（g）。遺傳多樣性數據分析參照Panse and Sukhatme的方法；基因型變異系數（GCV）與表型變異系數（PCV）的相關性按照Burton的公式計算；遺傳力與遺傳進度按照Johnson等的方法計算。

蔡寶炎等[2]對32個中國南瓜品種，從形態學水平、染色體水平和分子水平進行了遺傳多樣性檢測。形態學水平檢測是根據懷德克[5]制定的南瓜栽培種檢索表和國際植物新品種保護聯盟制定的南瓜DUS測試指南上的性狀等，確定了生長勢、分枝性、葉色、瓜形、單瓜質量、單株結果數等72個形態學性狀作為調查內容，對32份南瓜資源進行了分析，排除結果相同的性狀后得到50個性狀的基本統計分析結果。選出性狀表現有差異的材料對形態學性狀進行基本的統計分析，計算出各性狀的最大限度值、最小值、標準差、變異系數。使用SAS軟件的RINCOMP進行了形態學性狀主成分分析。使用NTSYS的UPGMA進行聚類分析。通過RAPD分子標記技術，在染色體和分子水平上對南瓜的遺傳多樣性進行了分析。

王洋洋等[1]通過形態學觀察和SSR分子標記技術對64個美洲南瓜品種在分子水平進行了遺傳多樣性檢測分析。其中，標記共用引物300對，美洲南瓜引物序列100對，印度南瓜轉錄組引物100對，建立PCR反應體系，對擴增產物采用聚丙烯酰胺凝膠電泳處理、染色，記錄SSR條帶，用NYSTS軟件對初始矩陣進行聚類分析、主成分分析。Gong等[6]采用SCAR標記結合SSR標記對104份南瓜材料進行了多樣性分析。盧麗芳等[9]以85份南瓜資源為供試材料，利用SRAP分子標記技術進行遺傳多樣性分析。Mekala Srikanth等[4]的試驗，在調查研究中的所有特性均在0.01水平上差異顯著，表明野生遺傳差異的存在。這一結果與Sudhakarpandey等人對南瓜的研究結果趨勢一致。

遺傳多樣性是所有育種工作研究的基礎。通過種質資源的現有性狀表達來研究其進化方向，弄清楚品種的親緣關系，可以更好地對優良基因進行分配，從而對種質資源進行開發。同時，選擇具有優良性狀的親本，形成雜種優勢，可以達到合理利用新種質的目的；利于種質資源的合理開發和利用，為引種和馴化提供理論指導。所以，作物種質資源的利用、評價、保存和收集離不開遺傳多樣性的探討。

Mekala Srikanth等[4]通過試驗觀察得出，南瓜園藝性狀中，90天蔓長在2.60～3.56 m；90天分枝數為2.26～3.50；第一雄花節位和第一雌花節位分別為2.2～3.2和8.61～15.53；播種至第一雄花開放天數與播種至第一雌花開放天數分別為44.56～54.56 d和52.27～64.83 d；雄花與雌花比率為 9.84～13.72；節間長度為3.76～5.56 cm；首次收獲所需時間為88.90～107 d；坐果率范圍變化較大，為31.6%～66.5%；平均單株結果數變化較大，為1.22～3.71；單株果實產量為 4.31～13.08 kg；平均單果質量為 2.33～4.75 kg；果實長度變化也較大，為19.48～32.22 cm；果實直徑為13.72～24.58 cm；每 hm2果實產量為 21.58～65.40 t；果皮厚度為0.16～0.46 cm；果肉厚度為2.97～5.25 cm；果腔大小為687.76～2 950 cc；單果種子數為106.1～278.53粒；百粒種子質量為10.57～15.27 g。調查結果表明，這些性狀的變異度很大。變異度越大，意味著可用于品種改良的選擇性與成功機會越大。南瓜種質資源不同性狀變異度差異顯著，viz，Go?palkrishnan等，Doijode and sulladmath對這一結論也有報道。

蔡寶炎等[2]對32份中國南瓜品種的50個形態學性狀進行基本統計分析，聚類分析結果表明，32份材料的相似系數分布在0.29～0.70之間。可見試驗材料遺傳多樣性確實很豐富。供試材料在相似系數0.29處可根據分枝性、主莖色、莖刺毛、葉色、葉緣、葉面茸毛、葉面白斑、瓜形等性狀分為2個類群。由主成分分析結果可知，這些性狀之間的關聯程度較小且均很重要。總的相關系數取決于相關性狀的多少。

王洋洋等[1]對64份美洲南瓜材料45個植物學性狀的調查結果表明，除瓜梗質地、花萼片形狀、花冠色、主莖形狀、果面蠟粉、果面特征、果瘤數量、果梗基部膨大這些特征無明顯變異外，供試材料變異系數在6.3%～70.84%之間，平均值為34.43%。這些變異系數也表明了植物學性狀的遺傳多樣性非常復雜。在平均變異系數中，數量性狀達到32.99%，小于質量性狀（35.86%）；就所有性狀的變異系數來說，瓜臍直徑最大，達到70.84%，其次為葉形，達到66.77%，花蕾形狀變異系數最小，為6.3%。其他性狀均呈現出不同的遺傳多樣性，肉厚為19.21%，單瓜質量為33.6%，瓜形49.71%等等。

對上述性狀進行NTSYS聚類分析，遺傳范圍為0.19～0.76。在遺傳相似系數為0.253處，供試的64份美洲南瓜被聚成2大類群，第I類群包含5份種質資源，該類群均為裸仁，此類群的生長習性均為蔓生，生長勢較強，果梗基部形狀為星狀，葉形表現為掌狀，葉面有白斑，但白斑數量較少，圓柱形花蕾，花片小而細，花冠淺黃，花冠大。第II類群包含59份美洲南瓜，此類供試南瓜的種子均有殼，可稱為有殼類型。該研究的生態類型與形態學的聚類分析結果較一致。通過SSR分子標記聚類分析得出的結論與形態學標記得出的結論一致。

Gong等[6]采用SCAR標記結合SSR標記將104份南瓜材料分為3大類，即C.fraterna、C.texana、C.pepo。盧麗芳等[7]以85份南瓜資源為供試材料，利用SRAP分子標記技術將其分為3大類；在親緣關系研究中，在17對引物中獲得了200條條帶，其中187條具有多態性，其比率達93.5%。聚類分析發現：GS 為 0.450 0～0.985 0，C.pepo與C.mosehata的遺傳距離小于與C.maxima的遺傳距離。Mekala Srikanth等[4]調查研究發現，所有性狀的表型變異系數（PCV）均高于基因型變異系數（GCV），說明環境因素在影響性狀表達方面起著重要作用。因此，在育種工作中，依表型進行選擇更為可靠。本研究證實了Dhatt和Singh對南瓜研究的觀點。

在遺傳差異相關性方面，差異相關性最高的是果腔、單果種子數和單蔓結果數。高遺傳型變異系數GCV表明群組間變異范圍越大，經簡單選擇獲得性狀改良的范圍越大。Mukunda Lakshmi等對南瓜也有類似研究，包括單蔓結果數、坐果率（%）和單果種子數。

在表型差異相關性方面，差異相關性最高的是果腔、單株結果數、平均單果質量和單果種子數。高表型差異性顯示了目前存在的性狀是大量性狀選擇的結果。以上結果與Mohanty關于單株結果數、單果質量和單果種粒數的結果趨勢一致。

Mekala Srikanth等[4]的研究結果表明，在廣義遺傳力評價方面，除果腔（84%）和節間長度（76%）以外，其他性狀遺傳力均較低，范圍是23.5%～84.8%。具有中度遺傳力的性狀包括果長（58%）、果肉厚度（57%）和果徑（53%）。低遺傳力性狀包括單果種子數（36%）、播種至第一雌花開放天數（34%）和果皮厚度（33%）。高遺傳力表明基于表型性狀選擇的有效性，但并不一定說明某一性狀具有高遺傳進度。

Mekala Srikanth等[4]的調查結果顯示，不同性狀平均預期遺傳進度范圍為3.4%～72.32%。其中果腔遺傳進度最高，達到72.32%，其次是每hm2產量，遺傳進度達到29.66%。遺傳進度中等的性狀包括單株產量（29.33%）和單果種子數（27.5%）。該結果表明，具有中、高值EGA的性狀通過選擇可以很快得到改良。Kalloo等對南瓜每果種粒數也有類似報道。一般來說，具有高遺傳力伴隨著高遺傳進度的性狀主要由加性基因控制，因此選擇現有材料對這類性狀的遺傳改良更為有效。Mekala Srikanth等研究中所有性狀方差分析的結果均顯著差異，表明性狀變異大。

總的來說，遺傳變異系數（GCV）比對應的表型變異系數（PCV）更重要。高GCV和高遺傳力預期增加了更大的遺傳改良性。也表明基因的加性效應對這些性狀遺傳的調節作用。因此，通過觀察這些性狀我們得知，這些性狀具有較大的選擇性，可以提供足夠的選擇范圍去改良，這些性狀通過選擇可以很快得到改良，同時表型變異系數在環境的影響下會變小。

[1]王洋洋．美洲南瓜種質資源的遺傳多樣性研究[D]．哈爾濱：東北農業大學，2016．

[2]蔡寶炎．32份中國南瓜種質資源的遺傳多樣性研究[D]．武漢：華中農業大學，2006．

[3]龍榮華，梅媛媛，梁明泰，等．云南南瓜資源地理分布的多樣性[J]．中國瓜菜，2011，24（5）：15-19.

[4] SRIKANTH M，BHARAD S G，THULASIRAM L B，et al．Studies on genetic variability，heritability and genetic advance in pumpkin(Cucurbita moschataDuch ex Poir．)[J]．International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences，2017，6（6）：1416-1422．

[5] BOSTEIN B，WHITE R L，SKOLNICK M，et al．Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms[J]．American Journal of Human Genetics，1980，32（3）：314-330.

[6] GONG L，STIFTN G，KOFLER R，et al．Microsatellites for the genusCucurbitaand an SSR-based genetic linkage map ofCucurbita pepoL.[J]．Theoretical and Applied Genetics，2008，117：37-48.

[7]盧麗芳，朱海生，溫慶放，等．南瓜種質資源遺傳多樣性的SRAP 分析[J]．熱帶作物學報，2015，36（12）：2142-2148．