8個(gè)西瓜親本材料主要農(nóng)藝性狀的配合力和遺傳力分析

王志強(qiáng)，劉聲鋒，王炬春，李 程，郭 松， 楊萬(wàn)邦，董 瑞，田 梅，于 蓉

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 種質(zhì)資源研究所，銀川 750002；2.新疆七彩農(nóng)業(yè)有限公司，新疆昌吉 831100)

西瓜是一種世界性的園藝作物，栽培歷史悠久，分布地域廣泛，素有“夏季水果之王”的美稱[1]。西瓜是寧夏一大優(yōu)勢(shì)特色農(nóng)產(chǎn)品。寧夏種植的西瓜果大瓤甜，產(chǎn)量高，不僅能滿足寧夏全區(qū)人民的生活需要，而且還遠(yuǎn)銷周邊省市地區(qū)。西瓜作為一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的夏季消暑水果，在顯著提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)穩(wěn)定人們的日常生活和夏季水果市場(chǎng)的消費(fèi)極為重要。

選育生產(chǎn)上需要的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和抗病性強(qiáng)的品種一直是西瓜育種的主要目標(biāo)。通過(guò)雜交育種選育新品種是改善西瓜品質(zhì)、提高西瓜產(chǎn)量和增強(qiáng)西瓜抗病性的主要途徑[2-3]。優(yōu)秀的親本材料是雜交育種成敗的關(guān)鍵。親本配合力是評(píng)價(jià)和配制雜交組合的重要依據(jù)。因此正確地選擇親本，極早地對(duì)組合優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)提高育種效率極為重要。前人對(duì)小麥[4]、水稻[5]、玉米[6]、甘蔗[7]、油菜[8]、南瓜[9]、黃瓜[10]和甜瓜[11]等作物農(nóng)藝性狀的配合力和遺傳力開展了大量的研究工作，但對(duì)普通二倍體西瓜農(nóng)藝性狀的配合力和遺傳力方面的研究工作還有待深入。本試驗(yàn)以不完全雙列雜交設(shè)計(jì)(NCⅡ)為手段，對(duì)西瓜親本主要性狀的配合力和遺傳力進(jìn)行初步研究，旨在為西瓜育種及雜交組合合理配制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以西瓜的4個(gè)品種‘西農(nóng)八號(hào)’‘花籽京欣’‘新紅寶’和‘鄭雜五號(hào)’，共8個(gè)親本為試驗(yàn)材料。其中‘花籽京欣’和‘鄭雜五號(hào)’4個(gè)親本材料，來(lái)自于寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所。‘西農(nóng)八號(hào)’和‘新紅寶’的4個(gè)親本由新疆七彩農(nóng)業(yè)有限公司提供。8個(gè)親本材料的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在海南樂東南繁基地和寧夏農(nóng)林科學(xué)院園林場(chǎng)試驗(yàn)基地進(jìn)行。2016年10月，在海南樂東南繁基地，采用不完全雙列雜交設(shè)計(jì)(NCⅡ)配制4×4個(gè)雜交組合F1代，親本自交留種。2017年5月，種植8個(gè)親本及16個(gè)F1代雜交種。試驗(yàn)栽培中采用深溝寬壟覆膜的栽培模式，瓜蔓對(duì)爬。溝深40 cm，溝寬50 cm，壟寬3.5 m，株距35 cm。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)栽培20株，試驗(yàn)地土壤肥力中等。

表1 8個(gè)西瓜親本主要性狀Table 1 Main agronomic traits of eight watermelon parents

1.3 數(shù)據(jù)采集及處理方法

主蔓長(zhǎng)度用鋼卷尺測(cè)量，果實(shí)質(zhì)量用盤秤稱量，果實(shí)中心和邊部可溶性固形物含量用便攜式測(cè)糖儀檢測(cè)，果皮厚度、果實(shí)縱徑和果實(shí)橫徑使用直尺測(cè)量并計(jì)算果形指數(shù)，其中果形指數(shù)=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑。

采用唐啟義[12]DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和配合力分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀方差分析

對(duì)16個(gè)雜交組合的農(nóng)藝性狀的方差分析見表2。各農(nóng)藝性狀區(qū)組間差異不顯著，說(shuō)明土壤、肥力和地勢(shì)等試驗(yàn)條件的影響較小。8個(gè)農(nóng)藝性狀處理間均達(dá)到極顯著水平，說(shuō)明配制雜交組合對(duì)農(nóng)藝性狀的改變有極顯著作用。因此，有必要對(duì)農(nóng)藝性狀的配合力進(jìn)行分析。

表2 農(nóng)藝性狀的方差分析Table 2 Variance analysis of eight agronomic traits

注：P<0.05表示差異顯著；P<0.01表示差異極顯著。

Note：Significantly different at level ofP<0.05;extremly significantly different at level ofP<0.01.

2.2 各性狀配合力方差分析及遺傳力分析

對(duì)參試親本材料進(jìn)行遺傳力分析(表3)，由方差分析結(jié)果可以看出，主蔓長(zhǎng)度的環(huán)境方差明顯較大，表明主蔓長(zhǎng)度這一性狀受環(huán)境影響較大，容易隨著環(huán)境的改變而變化。主蔓長(zhǎng)度、果形指數(shù)和果實(shí)發(fā)育期3個(gè)性狀，一般配合力方差較大，均在70%以上，而特殊配合力方差較小，說(shuō)明這3個(gè)性狀受一般配合力影響較大，而受特殊配合力影響較小，3個(gè)性狀受基因型中的加性效應(yīng)控制。

第一雌花節(jié)位、果皮厚度和中心可溶性固形物含量3個(gè)性狀，一般配合力較小，而特殊配合力較大，3個(gè)性狀受特殊配合力影響較大，而受一般配合力影響較小，這3個(gè)性狀受基因型中的非加性效應(yīng)控制，基因型的顯性和上位性效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)作用。

單果質(zhì)量和邊部可溶性固形物含量2個(gè)性狀，一般配合力方差和特殊配合力方差值相差不大，說(shuō)明這2個(gè)性狀受一般配合力和特殊配合力的共同影響，受加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)的共同控制，在對(duì)這2個(gè)性狀進(jìn)行改良時(shí)，要綜合考慮2種配合力。既要考慮多個(gè)微效基因效應(yīng)值的累加而產(chǎn)生的加性效應(yīng)，也同時(shí)要考慮顯性和上位性效應(yīng)。

表3 配合力方差分析及遺傳力分析Table 3 Analysis of combining ability variance and heritability

主蔓長(zhǎng)度、果形指數(shù)和果實(shí)發(fā)育期的廣義遺傳力和狹義遺傳力較大，說(shuō)明這3個(gè)性狀在F1雜交組合間的差異以遺傳變異為主，受環(huán)境影響較少，對(duì)于這些性狀適合早期進(jìn)行選擇，同時(shí)作為雜交親本選擇的指標(biāo)。

2.3 配合力的效應(yīng)值分析

從表4可以看出，對(duì)于主蔓長(zhǎng)度，特殊配合力效應(yīng)值最大的是‘西農(nóng)八號(hào)’母本ב西農(nóng)八號(hào)’父本組合，說(shuō)明‘西農(nóng)八號(hào)’組合在增加主蔓長(zhǎng)度上效果較好。而此時(shí)‘西農(nóng)八號(hào)’母本ב花籽京欣’父本有最大負(fù)向數(shù)值，表明對(duì)于主蔓長(zhǎng)度這一性狀，該組合有最大的負(fù)向效應(yīng)，說(shuō)明該組合在減小主蔓長(zhǎng)度上的效果較好；對(duì)于第一雌花節(jié)位，特殊配合力效應(yīng)值最大的是‘鄭雜五號(hào)’母本ב新紅寶’父本組合；對(duì)于單果質(zhì)量，‘鄭雜五號(hào)’母本ב鄭雜五號(hào)’父本組合特殊配合力效應(yīng)值最大；中心可溶性固形物含量，特殊配合力效應(yīng)值最大的是‘花籽京欣’母本ב花籽京欣’父本組合。

一般配合力反映的是可累加的基因效應(yīng)，其大小和正負(fù)符號(hào)表示加性基因作用的程度和方向，同時(shí)表現(xiàn)出數(shù)量性狀呈多基因方式傳遞給后代的能力。一般配合力高的親本，其雜交組合多數(shù)表現(xiàn)優(yōu)良。從表4數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于單果質(zhì)量性狀，‘西農(nóng)八號(hào)’母本一般配合力效應(yīng)值最大，且是正向效應(yīng)，數(shù)值為20.022 3；在中心可溶性固形物含量和邊部可溶性固形物含量這2個(gè)性狀數(shù)據(jù)中，‘西農(nóng)八號(hào)’母本的一般配合力表現(xiàn)為正向效應(yīng)，且均最大，分別為2.242 2和1.502 5。單果質(zhì)量是西瓜最重要的產(chǎn)量因素，中心可溶性固形物含量和邊部可溶性固形物含量都是西瓜最重要的品質(zhì)因素。以上數(shù)據(jù)充分表明，‘西農(nóng)八號(hào)’母本是一般配合力較優(yōu)秀的親本。

根據(jù)一般配合力相對(duì)效應(yīng)值大小對(duì)親本每一性狀進(jìn)行優(yōu)劣排名，采用名次倒序計(jì)分法計(jì)分[13-17]，結(jié)果(表5)表明8個(gè)親本總計(jì)得分最高者為‘西農(nóng)八號(hào)’母本，其次為‘鄭雜五號(hào)’母本和‘新紅寶’父本，二者并列第2。8個(gè)親本優(yōu)劣排序?yàn)椤鬓r(nóng)八號(hào)’母本>‘鄭雜五號(hào)’母本=‘新紅寶’父本>‘西農(nóng)八號(hào)’父本>‘花籽京欣’父本>‘新紅寶’母本>‘鄭雜五號(hào)’父本>‘花籽京欣’母本。

表4 一般配合力和特殊配合力的相對(duì)效應(yīng)值Table 4 Relative values of general and special combining ability

表5 一般配合力名次倒序計(jì)分與綜合評(píng)價(jià)Table 5 Score in reverse order position and the overall evaluation for general combining ability

3 結(jié)論與討論

對(duì)西瓜4個(gè)品種8個(gè)親本的8個(gè)主要性狀進(jìn)行配合力和遺傳力分析，研究結(jié)果表明對(duì)單果質(zhì)量、中心可溶性固形物含量和邊部可溶性固形物含量3個(gè)性狀來(lái)說(shuō)，‘西農(nóng)八號(hào)’母本的一般配合力效應(yīng)值表現(xiàn)最大，且為正向效應(yīng)值，而單果質(zhì)量和可溶固形物含量指標(biāo)均是西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成的重要因素，因此，‘西農(nóng)八號(hào)’母本是一個(gè)一般配合力很好的母本材料。這與育種中的實(shí)際應(yīng)用情況和生產(chǎn)栽培中的真實(shí)表現(xiàn)相吻合。‘西農(nóng)八號(hào)’在20世紀(jì)90年代推向市場(chǎng)后，至今一直是中國(guó)北方最具有代表性的中晚熟品種，多年來(lái)，許多新品種選育成功后，都以‘西農(nóng)八號(hào)’作為對(duì)照品種，且由‘西農(nóng)八號(hào)’母本作為育種材料，衍生出的品種已數(shù)以百計(jì)，這充分體現(xiàn)了‘西農(nóng)八號(hào)’母本一般配合力高的這一特性。

在統(tǒng)計(jì)分析的8個(gè)主要性狀中，單果質(zhì)量、中心可溶性固形物含量和邊部可溶性固形物含量3個(gè)性狀，正向效應(yīng)值越大，親本的配合力在雜交組合中做出的正向貢獻(xiàn)則越大，這樣的親本也就越好。但對(duì)于第一雌花節(jié)位性狀來(lái)說(shuō)，以早熟育種為目標(biāo)的則第一雌花節(jié)位越低越好，這樣可以早出雌花，早結(jié)果，而對(duì)于中晚熟育種為目標(biāo)的，一般雌花節(jié)位稍高更好，這樣能夠保證植株在具有較大葉面積情況下，穩(wěn)定結(jié)果并發(fā)育成大果。果皮厚度往往要結(jié)合果型綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于中晚熟大果型外運(yùn)品種，果皮要求較厚，對(duì)于反季節(jié)栽培禮品西瓜果皮在保證具有一定韌度的情況下，則果皮越薄越好。因此，對(duì)于主蔓長(zhǎng)度、第一雌花節(jié)位、果皮厚度和果實(shí)發(fā)育期4個(gè)性狀來(lái)說(shuō)，要結(jié)合育種目標(biāo)，針對(duì)配合力的效應(yīng)值分別進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

對(duì)主蔓長(zhǎng)度、第一雌花節(jié)位、單果質(zhì)量、果皮厚度、中心可溶性固形物含量、邊部可溶性固形物含量、果形指數(shù)和果實(shí)發(fā)育期8個(gè)性狀的一般配合力效應(yīng)值進(jìn)行估算，并根據(jù)估算值大小對(duì)親本優(yōu)劣排名，采用名次倒序計(jì)分法計(jì)分，8個(gè)親本優(yōu)劣排序?yàn)椤鬓r(nóng)八號(hào)’母本>‘鄭雜五號(hào)’母本=‘新紅寶’父本>‘西農(nóng)八號(hào)’父本>‘花籽京欣’父本>‘新紅寶’母本>‘鄭雜五號(hào)’父本>‘花籽京欣’母本。