番茄種質資源的多樣性和聚類分析

張 靜 ，白 瑞 ，賈 瑩 ，溫仕達 ，郎小平 ，許小勇

（1.山西農業大學園藝學院 山西太谷 030801； 2.山西省設施蔬菜提質增效協同創新中心 山西太谷 030801）

番茄（Lycopersicon esculentumMill.）是茄科番茄屬一年生或多年生草本植物，起源于南美洲，又名西紅柿，洋柿子[1]。番茄果實口感好，富含多種維生素及礦物質，對人體健康非常有益，是全球廣泛栽培的重要蔬菜作物，在我國栽培面積較大[2]。我國并非番茄起源中心，因此收集番茄種質資源至關重要，對種質資源進行鑒定評價并選出優良種質是對種質資源進行利用的基礎。番茄種質資源可以從形態學[3-9]、花粉學[10]、同工酶[11-13]和分子標記[14-20]4 個水平進行鑒定評價，其中形態學標記簡單直觀，也為進一步的分子鑒定、分類及種質資源利用提供基本的參考依據[21]。筆者在收集番茄種質資源的基礎上，通過分析32份番茄種質的主要形態性狀，并以此為依據進行聚類分析，從而進行鑒定評價，為番茄新品種的培育提供重要依據。

1 材料與方法

1.1 材料

32份番茄種質編號及來源見表1，包括1個品種（‘卡蜜爾’，編號 V1），9 個品系（編號 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 和 L9），22 個自交系（編號 S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19、S20、S21 和 S22）。

表1 供試32份番茄種質來源及主要特性

1.2 方法

1.2.1 田間試驗設計 供試材料于2016年3月22日浸種催芽，3月27日播種至72孔穴盤，5月10日定植于山西農業大學園藝站試驗田。采用隨機區組設計，3次重復，露地栽培，株行距為40 cm×80 cm，每小區定植30株，常規田間管理。

表2 番茄種質資源形態性狀觀測方法及賦值情況

1.2.2 觀測項目及記錄標準 在番茄生長發育時期，每個種質隨機調查10株，記錄其下胚軸顏色、株高、葉片類型、始花期、單花序花數、果形、成熟果色和裂果性等22項主要形態指標（表2）。質量性狀采用直接觀察法，數量性狀采用具體測量法，觀測標準參照《番茄種質資源描述規范和數據標準》[22]。

1.2.3 數據統計和分析 采用Excel 2010進行數據的整理分析與相關計算，利用SAS 8.1軟件采用距離類平均法進行聚類分析，繪制樹狀聚類圖。

2 結果與分析

2.1 番茄種質資源形態性狀多樣性分析

對32份番茄種質資源的22個形態性狀進行了分析。結果表明（表3），不同材料之間存在很大的差異，不同性狀在不同材料之間表現出不同程度的多樣性。從番茄種質資源植株形態性狀多樣性來看，莖葉茸毛和葉片著生狀態表現出較大的差異，變異系數分別為51.25%和39.66%。下胚軸顏色、株高、葉片類型、葉片形狀和葉裂刻的變異系數均在30%以下，其中下胚軸顏色無變異。從番茄種質資源花形態性狀多樣性來看，單花序花數和單花序果數表現出很大的變異，變異系數分別為48.98%和44.06%，始花期和花序類型的變異系數均在30%以下。從番茄種質資源果實形態性狀多樣性來看，果形、果實橫切面形狀、裂果性、果肉顏色和果實橫徑的變異較大，變異系數分別為54.11%、40.07%、36.99%、33.28%和30.27%，成熟果色、果頂形狀、果肩形狀、果實縱徑、果肉厚度和果實心室數變異系數均在30%以下（表3）。綜合表3中結果可以看出供試番茄材料的遺傳改良潛力較大。

表3 番茄種質資源形態多樣性基本統計數據

2.2 基于形態性狀的聚類分析

圖1 32份番茄種質資源聚類圖

根據對番茄形態性狀的觀測指標值，通過SAS系統軟件Cluster過程，采用距離類平均法進行聚類，最后由Tree plot程序得到樹狀圖（圖1）。結合聚類樹狀圖和形態性狀調查結果將32份番茄種質資源劃分為6大類群，類群Ⅰ包括24份材料，即S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S19、S20、S21、S22、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 和 L9，特點為葉裂刻較深，果肩形狀微凹，商品果為中果或大果，S3的商品果橫徑最大，為7.01 cm，S20的商品果橫徑最小，為5.43 cm；類群Ⅱ包括S16和S18，其成熟果色為橙黃，果肉顏色為淺黃色，商品果為小果；類群Ⅲ包括1份材料，即S17，特點為葉裂刻中等，商品果為小果，成熟果色及果肉顏色為紅色，果形為長梨形；類群Ⅳ包括3份材料，即S13、S14和S15，特點是花序類型為雙歧花序，商品果為小果，果肩形狀為平，無裂果現象；類群Ⅴ包括材料V1，其商品果為大果，商品果橫徑為7.06 cm，果形及果實橫切面形狀均為不規則形狀；類群Ⅵ包括S12，其特點為番茄植株較高，葉片類型為普通葉型，葉片形狀為羽狀復葉，商品果為小果，成熟果色及果肉顏色為粉紅色。

3 討論與結論

從研究結果可以看出，不同性狀在不同番茄種質之間表現出不同程度的多樣性。其中，果形、莖葉茸毛、單花序花數、單花序果數和果實橫切面形狀的變異系數較高，均超過了40%。果形的變異系數達到了54.11%，32份種質果形各異，其中19份為圓形，3份為扁圓形，3份為卵圓形，2份為長梨形，1份為扁平形，1份為長圓形，1份為高圓形，1份為桃形，1份為不規則形狀。另外，有11份番茄種質抗裂果性較強，分別為 S4、S13、S14、S15、S16、S20、S21、L3、L5、L6 和 L8。有一些性狀的變異系數較低，如花序類型、葉片類型和葉片形狀等。下胚軸顏色無變異。

基于筆者對番茄形態性狀記載的資料，通過距離類平均法聚類，把供試番茄種質劃分為6大類群。其中類群Ⅰ商品果為大果或中果，要培育大果型或中果型番茄應該從第Ⅰ類群選擇親本比較有效。

綜上所述，在供試的32份番茄種質中，果形、莖葉茸毛、單花序花數、單花序果數和裂果性等形態性狀方面存在著較大的遺傳差異。另外，收集的番茄種質中還具有一些特殊性狀，如橙黃色的番茄以及桃形、長梨形、不規則形狀的番茄材料，這些豐富的遺傳背景將為以后的番茄育種提供豐富的資源，也為進一步利用番茄種質資源提供參考依據。

[1]葉玉龍．18份國外番茄種質資源主要性狀研究[D]．貴陽：貴州大學，2007.

[2]張前榮．番茄種質資源鑒定評價[D]．南寧：廣西大學，2014.

[3]孫亞東，梁燕，吳江敏，等．番茄種質資源的遺傳多樣性和聚類分析[J]．西北農業學報，2009，18（5）：297-301．

[4]吳麗艷，龔亞菊，黎志彬，等．櫻桃番茄種質資源果實相關性狀的多元統計分析[J]．西南農業學報，2012，25（5）：1818-1822．

[5]劉維俠，曹振木，黨選民，等．番茄種質資源生物學性狀的初步觀察與評價[J]．植物遺傳資源學報，2008（01）：110-114．

[6]田啟建，趙致，葉玉龍．14份國外番茄種質資源綜合性狀評價[J]．種子，2008（3）：51-54．

[7]李軍，劉鳳軍．櫻桃番茄種質資源的果實及果穗性狀遺傳多樣性[J]．江蘇農業科學，2015，43（12）：180-183．

[8]鄧紅山，但忠，木萬福，等．番茄種質資源主要生物學性狀觀察與評價[J]．熱帶農業科學，2016，36（6）：50-53．

[9]龔亞菊，吳麗艷，黎志彬，等．大果番茄種質資源的遺傳多樣性和聚類分析[J]．西南農業學報，2013，26（6）：2447-2450．

[10]許霞，楊建平．番茄花粉形態特征及其演化、分類的探討[J]．西北農業學報，2003，12（1）：53-56.

[11]傅振清，趙揚，李彩霞，等．番茄種屬間過氧化物酶同工酶研究[J]．石河子農學院學報，1995（4）：31-34.

[12]文方德，李卓杰，傅家瑞．用ACP及ADH同工酶等電聚焦快速鑒定番茄雜種純度[J]．園藝學報，1996，23（2）：202-204．

[13]劉海學，麻建麗，張振剛．3個品種番茄過氧化物酶同工酶的研究[J]．哲里木畜牧學院學報，1999（2）：43-44.

[14]王柏柯，楊生保，余慶輝，等．加工番茄種質資源的SSR分析[J].植物遺傳資源學報，2014，15（1）：196-200．

[15]郭爽，張素平，丘漫宇，等．櫻桃番茄種質資源親緣關系的 InDel和 SSR 標記分析[J]．熱帶作物學報，2014，35（8）：1464-1468．

[16]王日升，李楊瑞，黃偉雄，等．利用SSR標記鑒定番茄種質資源[J]．西北植物學報，2005，25（12）：2426-2430．

[17]張洪溢，余誕年，王銳萍，等．番茄種質資源遺傳多樣性分析與RAPD 應用[J]．植物遺傳資源學報，2003，4（2）：151-156．

[18]張曉烜，許向陽，王傲雪，等．番茄種質資源遺傳多樣性的RAPD 分析[J]．北方園藝，2011（13）：115-118．

[19]溫慶放，朱海生，林義章，等．櫻桃番茄種質資源遺傳多樣性的RAPD 分析[J]．福建農業學報，2006，21（1）：59-62．

[20]丘漫宇，張素平，郭爽，等．番茄種質資源親緣關系的SSR分析[J]．中國蔬菜，2012（24）：39-42．

[21]胡小榮，陶梅，周紅立．番茄種質資源遺傳多樣性研究進展[J]．現代農業科技，2008（5）：6-8.

[22]李錫香，杜永臣．番茄種質資源描述規范和數據標準[M]．北京：中國農業出版社，2006：3-60.