130份薄皮甜瓜種質材料果實性狀的遺傳多樣性分析評價

解華云 葉云峰 李桂芬 黃金艷 覃斯華 何毅 柳唐鏡 李天艷 韋正光 洪日新

摘 ? ?要：為研究薄皮甜瓜種質資源果實性狀的遺傳多樣性，對從全國各地搜集到的130份薄皮甜瓜種質資源的17個果實相關性狀進行變異分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析。變異分析結果表明，11個質量性狀的多樣性指數變化范圍為0.14～2.03，6個數量性狀的多樣性指數變化范圍為1.55～2.03，17個性狀的平均遺傳多樣性指數為1.25；相關分析結果表明，薄皮甜瓜種質果實的多個數量性狀之間呈極顯著相關；主成分分析結果表明，17個性狀可歸納為7個主成分，累積方差貢獻率達80.21%；聚類分析結果表明，當歐式距離為51.34時，可以將供試材料分為兩大類群。綜上所述，130份薄皮甜瓜種質的果實性狀遺傳差異明顯，具有新品種選育和改良的利用價值。

關鍵詞：薄皮甜瓜；種質材料；果實性狀；表型；遺傳多樣性

中圖分類號：S652 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）05-028-13

Genetic diversity analysis of melon fruit characters of 130 oriental melon germplasm materials

XIE Huayun， YE Yunfeng， LI Guifen， HUANG Jinyan， QIN Sihua， HE Yi， LIU Tangjing， LI Tianyan， WEI Zhengguang， HONG Rixin

（Horticultural Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning 530007， Guangxi， China ）

Abstract： In order to study the genetic diversity of fruit traits of orientalmelon germplasm materials， the variation analysis， correlation analysis， principal component analysis and clustering analysis of 17 fruit related traits were investigated for 130 orientalmelon germplasm materials. The results of variance analysis showed that the diversity index of fruit related 11 qualitative and 6 quantitative traits ranged from 0.14 to 2.03， 1.55 to 2.03， respectively. The average genetic diversity index of 17 fruit related traits was 1.25. The results of correlation analysis showed that there were significant correlations among several fruit related quantitative traits. Principal component analysis suggested that 17 fruit related traits were summarized into seven principal components， and the cumulative contribution rate was 80.21%. In addition， the 130 germplasm materials were divided into two groups in Euclidean distance 51.34. In conclusion， the fruit related traits in 130 germplasm materials have rich diversity， which will lay a basis for oriental melon new variety breeding and genetic improvement.

Key words： Oriental melon; Germplasm materials; Fruit traits; Phenotype; Genetic diversity

甜瓜又稱香瓜、甘瓜、果瓜、白啄瓜，隸屬于葫蘆科甜瓜屬，為一年生草本植物，在世界各地均有栽培[1]。我國通常將甜瓜分為薄皮甜瓜和厚皮甜瓜2個栽培類型。薄皮甜瓜包含越瓜變種（var. conomon）、香瓜變種（var. makuwa）、梨瓜變種（var. chinensis）、泡瓜變種（var. momardica）和酸瓜變種（var. acidulus）5種類型[2]。薄皮甜瓜主要分布在中東部，厚皮甜瓜主要分布在西北部[3]。隨著甜瓜新品種的不斷選育和栽培技術水平的提高，甜瓜在原有產區的基礎上形成了一些新的優勢生產區域，華南優勢區甜瓜種植面積持續增加[4]。廣西是華南甜瓜種植優勢區的重要種植區域，對調劑全國甜瓜銷售市場具有舉足輕重的作用。廣西薄皮甜瓜年播種面積約1.7×104 hm2，在甜瓜總面積中占比大，但品種較單一，80%以上為當地主栽品種廣蜜1號，不利于甜瓜產業的可持續發展[5]。薄皮甜瓜果實具有豐富的遺傳變異類型，開展薄皮甜瓜種質資源的果實相關性狀遺傳多樣性分析，明確薄皮甜瓜種質資源的遺傳多樣性，對充分發掘利用薄皮甜瓜種質資源、選育新品種、拓寬遺傳背景具有重要意義。甜瓜果實具有廣泛的多樣性，綜合分析果實形狀和大小、果皮顏色、果肉顏色、種子大小和種子周圍膠狀鞘有無等性狀可確定甜瓜的類群和子類群[6]。目前，基于甜瓜果實性狀遺傳多樣性的研究已有較多報道。閆洪朗等[7]對江浙滬地區種植的65個甜瓜品種的5個質量性狀和10個數量性狀進行測定，并進行相關分析、主成分分析及遺傳多樣性評價。李清等[8]以74份薄皮甜瓜種質為試材，采用相關性分析、主成分分析和聚類分析等方法，研究了12個質量性狀的遺傳多樣性。李超等[9]對51份新疆栽培甜瓜的17個質量性狀和16個數量性狀進行頻率分布統計、多樣性分析、變異統計、主成分分析和聚類分析。王煒勇等[10]對浙江省沿海地區27份薄皮甜瓜地方品種的48個質量性狀進行遺傳多樣性分析。文樂欣等[11]對9個不同變種和370份甜瓜種質資源進行遺傳多樣性分析。張凱歌等[12]對來源于國內外的219份甜瓜種質進行遺傳多樣性分析。王吉明等[13]對從國外引進的100份野生甜瓜種質進行遺傳多樣性分析。王志強等[14]以82份甜瓜親本資源為試驗材料，對其27個果實性狀進行了遺傳多樣性分析和主成分分析。廣西是甜瓜華南產區的主要種植區域之一，每年均開展大量甜瓜種質材料的搜集引種工作，但目前未對搜集到的甜瓜種質材料進行遺傳多樣性評價。筆者以在國內搜集的130份薄皮甜瓜種質資源為試驗材料，測定其果實形狀、果皮底色和單果質量等17個質量和數量性狀，并進行相關分析、主成分分析和聚類分析，評價其遺傳多樣性，為薄皮甜瓜種質資源的搜集、高效合理利用及新品種選育提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試130份薄皮甜瓜種質資源由廣西農業科學院園藝研究所于2019年從全國各地搜集而來，其編號、來源地及果實相關性狀表型記錄見表1。

1.2 方法

試驗于2020－2022年春季在廣西農業科學院園藝研究所里建西甜瓜試驗基地進行，試驗地為砂壤土，土壤肥力中等，試驗采用隨機區組設計，3年進行3次重復，每年安排春茬種植，每年每份材料定植10株，株距0.8 m，行距2.0 m，幼苗生長至4～5片真葉時開始摘心打頂，每株選留4條子蔓伸向四周，子蔓生長至7～8片真葉摘心打頂，孫蔓生長至4～5片真葉摘心打頂，每株留8條孫蔓，每蔓留1果，常規栽培管理。每份材料隨機選取5株甜瓜進行性狀記載及調查。各個性狀數據為3次重復的平均值。

1.3 果實性狀調查

參照《甜瓜種質資源描述規范和數據標準》[15]開展質量和數量性狀調查，在果實成熟期每小區隨機取5個瓜，調查其11個質量性狀（果實形狀、果皮底色、果皮覆紋顏色、果皮覆紋形狀、果面溝、果肉顏色、瓜瓤顏色、瓜瓤水分、果肉質地、果肉香氣、果肉酸味）和6個數量性狀（單果質量、果實縱徑、果實橫徑、種腔橫徑、果肉厚度、中心可溶性固形物含量）。果實形狀、果皮底色、果皮覆紋顏色、果皮覆紋形狀、果面溝、果肉顏色等6個質量性狀采用直接觀察法；果肉質地、果實香氣、果肉酸味等3個質量性狀通過品嘗成熟果實進行綜合評價，果肉質地根據成熟果實在品嘗過程中果肉的軟硬、松實和含水量進行綜合評價；果肉香氣根據品嘗時果肉散發的香氣有無進行判斷，果肉酸味根據品嘗時果肉酸味的有無和輕重判斷；瓜瓤水分是成熟果實種腔內胎座組織的含水量，剖瓜時通過人工判斷瓜瓤水分的多少；數量性狀采用測量法，長度用直尺測量，質量用電子秤測量，用手持測糖儀（型號PAL-1）測量可溶性固形物含量。

1.4 統計分析

所有性狀均參照《甜瓜種質資源描述規范和數據標準》[15]和Stepansky等[16]的方法進行統計、分級和賦值。質量性狀以1～10級進行分級和賦值（表2），然后統計各性狀的頻率分布和多樣性指數；數量性狀的測量值在Excel中計算出最大值、最小值、平均值、標準差、變異系數和多樣性指數。多樣性指數計算方法參照尚建立等[17]的方法，將數量性狀根據平均值（X）和標準差（δ）分為10級，1級

2 結果與分析

2.1 薄皮甜瓜種質果實質量性狀的遺傳多樣性

由表3可知，130份薄皮甜瓜種質果實質量性狀的多樣性指數為0.14～2.03，平均值為0.89。其中，果肉香氣的多樣性指數最低，果實底色的多樣性指數最高；多樣性指數大于1.00的有果實形狀、果皮底色和果肉顏色，說明薄皮甜瓜種質間這3個質量性狀遺傳變異較豐富。由表2～3可知，在11個質量性狀各分級所發生的頻率中，果實形狀以梨形種質的頻率（32.3%）最高，果皮底色以綠白色種質的頻率（22.3%）最高，果皮覆紋顏色及形狀以無覆紋種質的頻率（82.3%）最高，果面溝以無果面溝種質的頻率（86.1%）最高，果肉顏色以淺綠色種質的頻率（28.4%）最高，果肉質地以脆種質的頻率（70.0%）最高，瓜瓤水分以水分含量中等種質的頻率（73.0%）最高，瓜瓤顏色以白色種質的頻率（71.5%）最高，果肉香氣以無香氣、果肉酸味以無酸味種質的頻率最高，分別為96.9%和94.6%。

2.2 薄皮甜瓜種質果實數量性狀的遺傳多樣性

由表4可知，供試薄皮甜瓜種質果實數量性狀的多樣性指數為1.55～2.03，平均為1.91，多樣性指數大于2.00的依次為果實橫徑、種腔橫徑和果實中心可溶性固形物含量；6個數量性狀的變異系數為12.00%～42.00%，其中，果實縱徑的變異系數最大，為42.00%，說明果實縱徑存在豐富的變異，其次為單果質量，變異系數為28.00%，果實橫徑、種腔橫徑、果肉厚度和中心可溶性固形物含量4個性狀的變異系數均小于20.00%，說明這4個性狀具有比較穩定的遺傳特性。

2.3 薄皮甜瓜種質果實數量性狀的相關性分析

由表5可知，單果質量與果實縱徑、果肉厚度呈極顯著正相關，與果實橫徑呈顯著正相關，與中心可溶性固形物含量呈顯著負相關；果實縱徑與果實橫徑、種腔直徑和中心可溶性固形物含量呈極顯著負相關；果實橫徑與果肉厚度、種腔直徑和中心可溶性固形物含量呈極顯著正相關；種腔直徑與中心可溶性固形物含量呈極顯著正相關。

2.4 薄皮甜瓜種質果實性狀的主成分分析

由表6可知，薄皮甜瓜種質材料果實性狀前7個主成分的累積貢獻率為80.21%。第1主成分（PC1）特征值為4.4，貢獻率為25.86%，主要與果實縱徑、果實形狀等性狀相關；第2主成分（PC2）特征值為2.25，貢獻率為13.25%，主要與單果質量、果肉厚度等性狀相關；第3主成分（PC3）特征值為1.76，貢獻率為10.34%，主要與果面溝、果皮覆紋顏色和果皮覆紋形狀等性狀相關；第4主成分（PC4）特征值為1.68，貢獻率為9.88%，主要與果皮底色、果肉顏色等性狀相關；第5主成分（PC5）特征值為1.31，貢獻率為7.70%，主要與果實香氣相關；第6主成分（PC6）特征值為1.16，貢獻率為6.85%，主要與果肉酸味等性狀相關；第7主成分（PC7）特征值為1.08，貢獻率為6.33%，主要與果肉質地、瓜瓤水分相關。

2.5 薄皮甜瓜種質果實相關性狀的聚類分析

在DPS中，采用歐式距離法和離差平方和法，將130份薄皮甜瓜種質材料依據17個果實相關性狀進行聚類分析。從圖1可看出，當歐式距離為51.34時，130份薄皮甜瓜種質可分為兩大類。第I類以果實棒形或筒形的羊角蜜類型和菜瓜類型為主，包含28份材料，其中果皮有覆紋的卵形、棒形或筒形的聚為一類（12份），其余16份聚為一類，大多為棒形。第II類數量比較大，果實以梨形和卵形為主，該類又被分為2個亞群：其中果實形狀多為卵形、果肉質地面、果肉白色且果肉厚度薄的15份材料（20C12、20C1、20C22、20Q8、20C4、20C10、20C68、20C66、20C69、20C15、20Q10、20C60、20Q32、20Q9、20Q11）為IIA亞群，其余87份材料為IIB亞群，該群材料多為梨形，但果皮顏色、覆紋、果肉等性狀有差別，如包含有覆紋的材料（21C18、20Q15、20Q14）、白皮白肉的材料（20Q25、20C56、20C14）、綠白皮淺綠肉材料（20C50、20C49、20C28）等。

3 討論與結論

我國是薄皮甜瓜的初級和次級起源中心，在全國各地均有薄皮甜瓜栽培。表型性狀的變異是遺傳多樣性和環境共同作用的結果[18]，我國自然地理環境差異明顯，甜瓜在不同地區的馴化過程中形成了豐富多樣的種質資源與變異類型。果實性狀的變異最明顯，能體現表型變異的全部信息，在植物分類和遺傳研究中具有重要價值[14]。變異系數可以直接反映遺傳多樣性，它表明了某一性狀的離散程度，變異系數越大，該性狀的變異程度越大[19]。胡建斌等[20]研究發現，甜瓜果實性狀的變異是甜瓜表型變異的主要來源。在筆者的研究中，130份薄皮甜瓜種質數量性狀的變異系數為12.00%～42.00%，表明130份薄皮甜瓜種質果實性狀的遺傳變異較豐富；數量性狀的多樣性指數為1.55～2.03，平均為1.91，而質量性狀多樣性指數為0.14～2.03，平均為0.89，說明數量性狀的平均多樣性指數高于質量性狀，與閆洪朗等[7]、李超等[9]、王志強等[14]、周賢達等[21]的研究結果一致；薄皮甜瓜種質的單果質量、果實橫徑、果肉厚度和中心可溶性固形物含量等與薄皮甜瓜產量和品質緊密相關的果實性狀多樣性指數較高，充分說明薄皮甜瓜果實數量性狀的變異程度更高，在產量育種和品質育種過程中，其選擇和改良的空間仍然十分廣闊。

相關性分析是對2個或多個具備相關性的變量元素進行分析，從而衡量2個變量因素的密切程度。筆者的研究發現，單果質量與果實縱徑和果肉厚度，果實橫徑與果肉厚度、種腔直徑和中心可溶性固形物含量均呈極顯著正相關，結果與閆洪朗等[7]、欒非時等[22]的研究結果相似。此外，單果質量、果實縱徑與中心可溶性固形物含量呈顯著或極顯著負相關，種腔直徑與中心可溶性固形物含量呈極顯著正相關，果實縱徑與果實橫徑、種腔直徑呈極顯著負相關，果實橫徑與果肉厚度、種腔直徑、中心可溶性固形物含量呈極顯著正相關。了解掌握上述薄皮甜瓜種質材料果實主要性狀間的遺傳相關性，可使育種者在甜瓜品種選育過程中有效協調主要性狀與次要性狀間的關系，實現高產、優質、抗病的育種目標。

主成分分析是用少量的綜合指標代替多個性狀指標對種質資源進行評價分析，可以極大地簡化程序[23]。閆洪朗[7]等將65個甜瓜品種的15個表型性狀歸納為3個主成分，累積貢獻率為66.17%。胡建斌等[20]將不同來源的34份薄皮甜瓜品種的19個表型性狀歸納為6個主成分，累積貢獻率為80.83%。李清等[8]將74份薄皮甜瓜材料的12個質量性狀歸納為4個主成分，累積貢獻率達55.35%。王志強等[14]通過對甜瓜果實13個數量性狀進行主成分分析，并以特征值累積貢獻率達到80%以上時的主成分個數為標準提取主成分。依據各主成分的貢獻率，將甜瓜果實的13個數量性狀歸結為種子長度、果形指數、中心可溶性固形物含量和種形指數4個性狀指標。筆者通過主成分分析將130份薄皮甜瓜種質材料的17個果實性狀歸納為7個主成分，累積貢獻率為80.21%。第1主成分貢獻率為25.86%，主要與果實縱徑、果實形狀等性狀相關；第2主成分貢獻率為13.25%，主要與單果質量、果肉厚度等性狀相關；第3、第4主成分貢獻率分別為10.34%、9.88%，主要與果面溝、果皮覆紋顏色、果皮覆紋和果皮底色等果實果面特征性狀相關；第5、第6、第7主成分主要與果實香氣、果肉酸味、果肉質地、中心可溶性固形物含量等果實品質性狀相關。在今后對薄皮甜瓜種質資源創新利用及新品種選育時，應協調好第1主成分、第2主成分與第3、第4主成分間的關系，還應協調好與果實品質相關性狀第5、第6、第7主成分間的關系，以期創造優異新材料和優良新品種。

聚類分析結果可反映不同品種間的遺傳差異和親緣關系，同一聚類類群中品種的農藝性狀特征差異較小，而類群間品種的農藝性狀特征差異較明顯[24]。李清等[8]將74份薄皮甜瓜分為兩大類群，類群Ⅰ包括13份材料，該類甜瓜果實多為圓形，外果肉顏色為綠色，內果肉顏色為白色，有獨特的香氣，類群Ⅱ包括61份材料，該類群在果肉顏色上差異較大，在果實形狀、葉片等其他性狀上差異不大。于翠香等[25]對引進的44份甜瓜種質資源的15個表型性狀并參考光合相關性狀進行聚類分析，在歐氏距離為10時，將44份甜瓜種質資源區分為5個類群。筆者利用離差平方和方法將130份薄皮甜瓜種質材料分為兩大類。第I類以果實棒形或筒形的羊角蜜類型和菜瓜類型為主，該類型有28份材料，果肉大多為綠色，且中心可溶性固形物含量偏低；第II類數量比較大，果實以梨形和卵形為主，該類型果肉顏色及果實外觀種類豐富，被分為IIA和IIB 2個亞群。第I類與第II類分開，說明菜瓜類型材料與梨形或卵形瓜材料遺傳距離遠，遺傳差異大。對130份薄皮甜瓜種質資源多樣性分析發現，雖然聚類分析和主成分分析的計算方法不同，但得到的結果較為一致。主成分分析中，第1主成分主要與果實形狀緊密相關，而果實形狀對甜瓜的分類起到重要作用。對于果實香氣性狀，材料中具有香氣的4份材料（20Q9、20Q32、20Q11、20C60）聚到IIA亞群中，說明在兼顧其他主要分類性狀的同時，果實香氣也可作為甜瓜分類的標志性性狀。在聚類分析中，由于選取的聚類方法差異和性狀調查時的主客觀因素影響，聚類結果可能會有差異。

根據多樣性分析、變異性分析、相關性分析、主成分分析及聚類分析，了解到130份薄皮甜瓜種質在果實性狀上具有豐富的遺傳多樣性，17個果實性狀的平均遺傳多樣性指數為1.25，果實數量性狀的遺傳多樣性高于質量性狀；相關性分析表明，通過提高薄皮甜瓜果實的縱、橫徑及果肉厚度可以提高其產量，但同時需協調好中心可溶性固形物含量，以保持薄皮甜瓜品質；主成分分析將130份薄皮甜瓜種質材料的17個果實性狀歸納為7個主成分，累積貢獻率為80.21%；聚類分析表明，當歐式距離為51.34時，130份薄皮甜瓜種質依據17個果實相關性狀可分為兩大類。研究結果可以為今后薄皮甜瓜種質資源搜集、種質創新及種質的高效利用提供可靠依據。

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