加工番茄早熟突變體農(nóng)藝性狀相關性及通徑分析

杜紅艷,龐勝群,馬海翔,吉雪花

(1.石河子大學農(nóng)學院特色果蔬生理與種質(zhì)資源利用兵團重點實驗室,新疆石河子 832000;2.哈密市林果業(yè)技術推廣中心,新疆哈密 839000)

0 引 言

【研究意義】番茄(SolaumlycopersicumL.)屬于茄科番茄屬一年生或多年生草本植物[1]。加工番茄(LycopersiconesculentumMill.)是栽培番茄的一種,果實主要加工成各種番茄制品,原料種植主要集中在歐洲地中海沿岸、美國加州河谷以及中國(新疆、內(nèi)蒙古和甘肅)等種植區(qū)[2]。我國新疆夏季光熱資源豐富,晝夜溫差大,所產(chǎn)番茄制品品質(zhì)好[3]。2018年全國番茄醬出口總量達到92×104t,而新疆達到53.48×104t,占全國出口總量的58.13%[4],目前已是亞洲最大的番茄生產(chǎn)和加工基地[5-6]。將早熟性和豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等性狀相結(jié)合是目前加工番茄主要的育種目標。早熟性受多基因控制,環(huán)境影響較大,可發(fā)生自然突變,其突變頻率低,目前在育種中主要通過人工化學誘變的方法獲得優(yōu)良的早熟突變體。早熟主要表現(xiàn)在熟期早和前期產(chǎn)量高,研究加工番茄早熟突變體前期產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀之間的關系,對早熟豐產(chǎn)栽培育種有重要意義。【前人研究進展】近幾年,加工番茄生產(chǎn)模式不斷改進,迫切需求早熟、豐產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良、抗性好的中早熟新品種[7]。通過利用雜交優(yōu)勢途徑培育出較多豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的早熟新品種[8-9],通過一代雜交獲得了適應性強、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適合機械采收的中早熟加工番茄新品種[9]。誘變可以獲得自然界沒有或常規(guī)育種難獲得的性狀[10],化學誘變操作簡單、突變頻率高、具有突變專一性和多效性而長期應用在育種工作中[11],甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methane sulfonate) 誘發(fā)的顯性點突變頻率高,染色體畸變少,能夠穩(wěn)定遺傳[12-13],是目前應用最廣泛、最有效的化學誘變劑[14-16]。劉根忠等[17]利用EMS誘變番茄(里格爾87-5),在M2代篩選出矮化、綠莖、圓果等典型的優(yōu)良突變株;張萍等[18]利用0.8%EMS誘變番茄種子12 h,在M2代篩選出65種表型變異的番茄突變體庫;尚娜利用EMS誘變番茄種子,在M2代篩選出節(jié)間短、自封頂?shù)葍?yōu)良突變體,對指導番茄早熟育種有重要意義[19]。余慶輝等[20]研究認為加工番茄單株產(chǎn)量與一二穗結(jié)果數(shù)呈顯著性正相關,王永飛等[21]研究表明,加工番茄產(chǎn)量與單株結(jié)果數(shù)呈極顯著性正相關,且為最重要的產(chǎn)量構(gòu)成因素。【本研究切入點】有研究對前期產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀之間的關系,以前期產(chǎn)量為因變量,剩余的11個農(nóng)藝性狀為自變量,進行前期產(chǎn)量和其他農(nóng)藝性狀的多元線性回歸分析,得到回歸模型診斷[22]。對回歸方程的主要農(nóng)藝性狀進行通徑分析[23],揭示各個因素對因變量的直接通經(jīng)系數(shù)、間接通徑系數(shù)。需要利用相關性分析、回歸分析和通徑分析方法研究前期產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀之間的關系。【擬解決的關鍵問題】利用EMS 誘變篩選的4份早熟突變體為試驗材料,對主要農(nóng)藝性狀進行相關性分析及通徑分析,篩選出與加工番茄早熟性密切相關的性狀,為加工番茄早熟育種提供良好的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年在石河子大學試驗站種植,室內(nèi)試驗在新疆生產(chǎn)建設兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室和特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團重點實驗室進行。

參試材料TH11-2、TY11-1、TH12-6、TH12-7均是利用EMS誘變加工番茄種子后,經(jīng)過兩年的篩選獲得的早熟突變材料,其中TH11-2、TY11-1是由里格爾87-5誘變獲得,TH12-6和TH12-7是由JW9誘變獲得。試驗中,將里格爾87-5和JW9作為對照。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗于2019年3月下旬在玻璃溫室育苗,5月10日定植于大田。每個處理種1行,采用完全隨機試驗設計,覆膜雙行種植,行內(nèi)間距30 cm,株距25 cm,后期按田間管理的常規(guī)方法進行。

表1 供試材料主要特征特性

每個處理選擇長勢一致且健壯的10株掛牌進行定點調(diào)查,測定株高、葉面積、莖粗、始花節(jié)位、現(xiàn)蕾期、始花期、開花至成熟天數(shù);在果實紅熟時測定單果重、果實橫徑、果實縱徑、一二穗結(jié)果數(shù)、前期產(chǎn)量和全株產(chǎn)量,以其平均值作為參試材料的實測值。

1.2.2 測定指標

株高:從出土面到莖尖生長點的距離,使用卷尺測量。

葉面積:利用描形數(shù)格法。

莖粗:植株莖下部(即出土面)、中部、頂部(靠近生長點)三處測量取均值,使用游標卡尺測定。

始花節(jié)位:植株基部第一真葉至第一花序間的葉節(jié)數(shù)。

現(xiàn)蕾期:從播種到現(xiàn)蕾的天數(shù)(以有明顯的綠色花蕾為標準)。

始花期:從現(xiàn)蕾到植株開花的天數(shù)(以全區(qū)有25%的植株開始開花為標準)。

單果重:隨機抽取10個果實,使用天平分別測定果實的單果重。

果實橫徑、縱徑:利用游標卡尺測量。

一二穗結(jié)果數(shù):植株成熟時第一、二穗果的結(jié)果數(shù)。

前期產(chǎn)量:植株第一、二穗果實產(chǎn)量,使用天平測量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel和SPSS17.0 軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工番茄早熟突變體主要農(nóng)藝性狀描述

研究表明,株高的標準差最大為8.11,其變異幅度最大,其次是果實縱徑、果實橫徑、始花期、開花至成熟天數(shù)、現(xiàn)蕾期、一二穗結(jié)果數(shù)、莖粗、始花節(jié)位、前期產(chǎn)量和單果重。加工番茄早熟突變體各農(nóng)藝性狀的相對變異程度較大,在4.5%～34.8%,其現(xiàn)蕾期變異系數(shù)最小為4.5%,前期產(chǎn)量的變異系數(shù)最大為34.8%,各農(nóng)藝性狀之間有明顯的差異,可供選擇范圍較大。表2

表2 加工番茄早熟突變體主要農(nóng)藝性狀

2.2 各加工番茄主要農(nóng)藝性狀間的相關性

研究表明,對照組前期產(chǎn)量與現(xiàn)蕾期、始花期、開花至成熟天數(shù)和單果重呈極顯著性正相關,相關系數(shù)依次為0.848**、0.868**、0.884**和0.892**,與株高、一二穗結(jié)果數(shù)呈顯著性正相關,相關系數(shù)為0.793*和0.822*,影響前期產(chǎn)量的數(shù)量性狀有現(xiàn)蕾期、始花期、和開花至成熟天數(shù),質(zhì)量性狀有株高、單果重和一二穗結(jié)果數(shù),前期產(chǎn)量與莖粗果實橫徑和縱徑呈負相關,但不顯著,相關系數(shù)為:-0.383、-0.609和-0.77,在選育過程中其他條件都相同的情況下,莖粗、果實大小性狀,起到負向選擇作用。開花至成熟天數(shù)與株高、現(xiàn)蕾期、始花期、單果重呈極顯著性正相關,相關系數(shù)為0.906**、0.987**、0.995**和0.956,與果實縱徑呈顯著性負相關,相關系數(shù)為-0.811*,始花節(jié)位與現(xiàn)蕾期、始花期、開花至成熟天數(shù)和前期產(chǎn)量呈正相關,但不顯著。現(xiàn)蕾期、始花期越早,開花至成熟天數(shù)越短。

早熟突變體組前期產(chǎn)量與株高、果實縱徑、單果重和一二穗結(jié)果數(shù)呈極顯著性正相關,相關系為0.682**、0.782**、0.770**和0.958**,與葉面積和橫徑呈顯著性正相關,相關系數(shù)為0.532*和0.540*,與始花節(jié)位、現(xiàn)蕾期、始花期和開花至成熟天數(shù)呈正相關,但不顯著;始花期與始花節(jié)位、現(xiàn)雷期和開花至成熟天數(shù)呈極顯著性正相關,相關系數(shù)為0.780**、0.891**和0.822**,與株高和果實縱徑呈顯著性正相關,相關系數(shù)為0.500*和0.593*。直接影響前期產(chǎn)量的因素是株高、單果重和一二穗結(jié)果數(shù)。表3

表3 各農(nóng)藝性狀間的相關系數(shù)

2.3 加工番茄早熟性構(gòu)成因子間的相關性

研究表明,早熟性指數(shù)與一二穗結(jié)果數(shù)和前期產(chǎn)量呈極顯著性正相關,其相關系數(shù)為0.590**和0.723**,與單果重呈顯著性正相關,相關系數(shù)為0.457*,3個性狀是構(gòu)成早熟性最重要的因素,即單果重越大,或一二穗結(jié)果數(shù)越多,前期產(chǎn)量越高,早熟性指數(shù)就越高。其次早熟性指數(shù)與始花節(jié)位、現(xiàn)蕾期、始花期和開花至成熟天數(shù)呈負相關,始花節(jié)位越低,現(xiàn)蕾期和始花期越早,開花至成熟天數(shù)越短,早熟性指數(shù)越高。表4

2.4 多元線性回歸分析

研究表明,對照組:回歸方程的方差F值為65.482,達到了極顯著水平;進入方程的各個自變量的偏相關系數(shù)也達到了極顯著水平;Durbin-Watson統(tǒng)計量d值為2.576,接近2。建立最優(yōu)回歸方程:Y=-0.536+6.594X10+0.085X11,相關系數(shù)為0.990。處理組中:回歸方程的方差F值為108.224,Durbin-Watson統(tǒng)計量d值為2.181,回歸方程為Y=-0.245+2.785X10+0.119X11,相關系數(shù)為0.982。對照組和處理組結(jié)果相似,前期產(chǎn)量的98.2%～99.0%變異,由單果重和一二穗結(jié)果數(shù)共同影響的結(jié)果。表5,表6

2.5 主要農(nóng)藝性狀的通徑分析

研究表明,對照組:單果重、一二穗結(jié)果數(shù)與前期產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.639和0.499,是影響前期產(chǎn)量的主要因子,單果重與前期產(chǎn)量的相關系數(shù)為0.905,呈極顯著正相關,一二穗結(jié)果數(shù)與前期產(chǎn)量的相關系數(shù)為0.705,呈顯著性正相關;處理組:單果重、一二穗結(jié)果數(shù)與前期產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為0.316和0.809,單果重、一二穗結(jié)果數(shù)與前期產(chǎn)量的相關系數(shù)為0.777和0.958。單果重和一二穗結(jié)果數(shù)對前期產(chǎn)量均有正向效應。表7,表8

表4 早熟性構(gòu)成因子間的相關性

表5 對照組回歸模型診斷

表6 處理組回歸模型診斷

表7 主要農(nóng)藝性狀與前期產(chǎn)量的通徑系數(shù)

表8 主要農(nóng)藝性狀與前期產(chǎn)量的通徑系數(shù)

3 討 論

3.1 主要農(nóng)藝性狀的相關性、變異性及早熟性

研究表明:加工番茄早熟突變體9個主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)變幅為4.5%～34.8%,其中前期產(chǎn)量的變異系數(shù)最大。前人研究[24-25]番茄主要農(nóng)藝性狀與前期產(chǎn)量相關性分析結(jié)果表明,前期產(chǎn)量與單果重呈極顯著性正相關,與一二穗結(jié)果數(shù)呈顯著性正相關,研究也得到了相同的結(jié)果。在早熟豐產(chǎn)番茄新品種選育過程中,盡可能多選一些農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品種,特別是考慮單果重和一二穗結(jié)果數(shù)。

對早熟性構(gòu)成因子分析表明:早熟性指數(shù)與現(xiàn)蕾期、始花期、始花節(jié)位、開花至成熟天數(shù)呈負相關,這與楊榮昌等[26]研究結(jié)果一致。在培育早熟品種時一定要優(yōu)先關注現(xiàn)蕾早、開花早、始花節(jié)位低、開花至成熟天數(shù)短的種質(zhì)資源。

3.2 主要農(nóng)藝性狀的回歸分析及通徑

通徑系數(shù)表示自變量對因變量的直接作用大小,真實地反映了兩個變量間的直接相關程度,是標準化的偏回歸系數(shù)[27]。通過對前期產(chǎn)量與各個農(nóng)藝性狀間的通徑分析得出,單果重和一二穗結(jié)果數(shù)是影響前期產(chǎn)量的主要因子,其直接作用均為正效應。在以提高加工番茄前期產(chǎn)量作為育種目標時,應把單果重和一二穗結(jié)果數(shù)作為主要農(nóng)藝性狀。

4 結(jié) 論

影響加工番茄早熟突變體的早熟性指數(shù)的農(nóng)藝性狀有單果重、一二穗結(jié)果數(shù)、前期產(chǎn)量、始花節(jié)位、現(xiàn)蕾期始花期、開花至成熟天數(shù),其中與一二穗結(jié)果數(shù)呈極顯著性正相關,與單果重呈顯著性正相關,與始花節(jié)位、始花期、開花至成熟天數(shù)呈負相關,故在早熟育種中應更加注意一二穗結(jié)果數(shù)和前期產(chǎn)量。加工番茄早熟突變體11個農(nóng)藝性狀變異較大且變異系數(shù)超過 20%的有3個,單果重、一二穗結(jié)果數(shù)和前期產(chǎn)量;農(nóng)藝性狀中2個主要農(nóng)藝性狀對前期產(chǎn)量影響較大,其綜合效應排序為一二穗結(jié)果數(shù)(0.654) >單果重(0.447),若以早熟、豐產(chǎn)為育種目標時,在選擇單株結(jié)果數(shù)多的同時,單果重不宜過高。