甜瓜種質資源農藝性狀多樣性分析

脫佳琪 張貞偉 彭曉洋 王續杰 趙奕涵 梁鄲娜

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.10.023

摘要：為揭示甜瓜種質資源農藝性狀的多樣性，篩選特異種質，為甜瓜新品種的選育奠定基礎。以35份甜瓜資源為材料，對甜瓜子葉、蔓、葉、花、果實和種子的41項農藝性狀進行調查，對其多樣性進行分析。結果表明，不同品種間農藝性狀存在差異，27項質量性狀的多樣性指數在0.30～2.07之間，平均值為0.95。14項數量性狀的變異系數在6.93%～51.20%之間，平均值為25.16%。質量性狀中果皮底色的變異最為豐富，多樣性指數為2.07，數量性狀中變異系數最大的是種子千粒重，其變異系數為51.20%。對甜瓜的數量農藝性狀進行聚類分析，將35份甜瓜種質資源分為3類，其中第Ⅰ類有14份資源，其特征為植株莖粗壯，種子大且質量大。第Ⅱ類有6份種質資源，其特征為植株高，但莖細小。第Ⅲ類有15份種質資源，其特征為植株矮小，種子小且輕。綜上所述，參試甜瓜種質資源農藝性狀具有豐富的多樣性，可為甜瓜種質資源創新、新品種選育提供豐富的材料基礎。

關鍵詞：甜瓜；種質資源；農藝性狀；多樣性分析；聚類分析

中圖分類號：S652.02? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）10-0173-06

收稿日期：2023-07-12

基金項目：塔里木大學校長基金（博士）人才項目（編號：TDZKBS202106）。

作者簡介：脫佳琪（2001—），女，甘肅涇川人，碩士，主要從事甜瓜種質資源創新與新品種選育工作。E-mail：3151390268@qq.com。

通信作者：梁鄲娜，博士，副教授，主要從事蔬菜種質資源創新與新品種選育、蔬菜生理與高效栽培技術研究。E-mail：liangdanna 121423@163.com。

甜瓜（Cucumis melo L.）是世界十大水果之一［1］。豐富多樣的育種材料是作物遺傳改良的材料基礎，我國甜瓜資源豐富，變異類型眾多。目前，國家西甜瓜中期庫（由中國農業科學院鄭州果樹研究所建立）中保存的甜瓜種質近2 000份［2］。新疆維吾爾自治區是我國著名的瓜果之鄉，甜瓜品種資源豐富，除了有老漢瓜、伽師瓜等豐富的地方資源外，還發現了1份野生甜瓜資源［3］。近幾年南疆的甜瓜產業逐漸發展，甜瓜產業已逐漸規模化，為了充分發揮南疆地區的優勢，增加農民收入，分析甜瓜資源農藝性狀多樣性，篩選出適宜南疆栽培且優質的甜瓜資源，提高經濟效益，是目前亟需解決的問題之一。

目前，對于甜瓜種質資源的研究，主要是對農藝性狀進行調查，并采用主成分分析［4］、遺傳多樣性分析［5-6］、聚類分析［6-8］等方法對甜瓜種質資源農藝性狀多樣性進行研究。本研究對35份從各地收集到的甜瓜資源的子葉、下胚軸、葉、蔓、花、果實和種子等組織的重要農藝性狀進行測定，對其多樣性進行分析，初步了解現有資源的農藝性狀特性，旨在為優質甜瓜資源篩選和新品種選育奠定材料基礎和理論依據。

1? 材料與方法

1.1 ?試驗材料與試驗地點

本試驗以全國各地收集的35份甜瓜資源作為試驗材料，詳見表1。

試驗地點位于新疆生產建設兵團第一師阿拉爾市塔里木大學園藝試驗站（40°32′51″N，81°18′28″E）。

1.2? 試驗方法

2022年3月5日采用50穴穴盤進行播種育苗，當幼苗長至2葉1心時采用坐水栽方式進行定植，定植畦畦寬70 cm，畦高15 cm，每畦雙行定植，株距35 cm，行距50 cm，每份資源定植26株。本試驗采用雙蔓整枝，在主蔓和子蔓的第8～12節位保留1組結瓜蔓，其余側蔓全部摘除。待定瓜后，保留2～3張葉片，將結瓜蔓摘心；待瓜蔓爬滿架時，對主蔓和保留的子蔓進行摘心。定植后整個生育期間按照植物生長需要追施肥料，進行統一的常規栽培管理。

1.3? 試驗指標的測定

本試驗每份資源每次隨機選擇8個單株進行測定，重復3次。指標測定方法參考《甜瓜種質資源描述規范和數據標準》［9］，并對其稍作調整，質量性狀詳見表2。

子葉、下胚軸：第1張真葉展平時，調查不同品系子葉的形態特征和生物學特性相關指標，包括子葉長度、子葉寬度、子葉顏色、下胚軸高度、下胚軸粗度、下胚軸顏色等指標。

葉：定植后，待甜瓜主蔓第8節位點葉片完全展開時，對不同品系第8節位葉的葉長、葉寬進行測定；待到商品瓜始收期，對甜瓜葉片的葉片姿態、葉片表面形態、葉片形狀、葉片缺刻、葉片尖端形狀、葉緣鋸齒、葉片顏色等性狀指標進行調查。

蔓：定植后，待甜瓜第8節位點完全伸展時，對樣本株的8～9節位的節間長度、主蔓長度、蔓上茸毛類型、主蔓粗度等指標進行調查。

花：待第1雌花開放后，對雌花花瓣顏色、雌花花瓣形狀、子房茸毛、子房外輪廓等性狀指標進行調查。

果實：待定瓜后，調查果面絨毛情況；待商品瓜成熟后，每份資源每次隨機選擇10個果實，對果實形狀、果面網紋、果面網紋分布、果面網紋粗度、果皮底色、果皮覆紋、果皮覆紋顏色、果皮覆紋形狀、果皮暈色、果臍形態等性狀指標進行調查，重復3次。

種子：待種瓜成熟時，收取種子，調查種子形狀、種皮底色、種子長度、種子寬度、種子千粒重等性狀指標。

1.4? 數據分析

本試驗采用Excel 2019和DPS 7.55統計學軟件進行數據處理，變異系數及多樣性指數采用公式進行計算。

CV=（SD/MD）×100%。

式中：CV為變異系數；SD為標準差；MD為平均值。

H′=∑（Pi）（lnPi）。

式中：H′為香農多樣性指數；Pi為頻率。

2? 結果與分析

2.1? 甜瓜農藝性狀調查分析

2.1.1? 子葉農藝性狀調查

由表3和表4可知，35份種質資源中，49%的資源子葉顏色為綠色，51%為淺綠色，子葉顏色的多樣性指數為0.69。下胚軸顏色主要為淺綠色，35份種質資源中91%下胚軸顏色為淺綠色，9%下胚軸顏色為綠色，下胚軸顏色的多樣性指數為0.30。甜瓜資源子葉長度變異系數為35.06%，子葉寬度變異系數為28.08%，下胚軸粗度變異系數為31.75%，下胚軸高度變異系數為36.55%。

2.1.2? 葉農藝性狀調查

由表5可知，35份種質資源中，54%的資源葉片表面形態表現為平展，32%表現為褶皺，14%為匙狀，葉片表面形態的多樣性指數為0.97。74%的資源葉片尖端形狀資源為頓尖，9%為銳尖，17%的資源為中，葉片尖端形狀的多樣性指數為0.74。49%的資源葉片缺刻淺，20%的資源葉片缺刻深，31%資源無葉片缺刻，葉片缺刻的多樣性指數為1.03。80%的資源葉片形狀為五角形，20%為心臟形，葉片形狀的多樣性指數為0.50。54%的資源葉片顏色為綠色，46%為深綠色，葉片顏色的多樣性指數為0.69。69%的資源葉片姿態為水平，17%為下垂，14%為直立，葉片姿態的多樣性指數為0.83。40%的資源葉緣鋸齒大，37%鋸齒小，23%無鋸齒，葉緣鋸齒的多樣性指數為1.07。71%的資源蔓上茸毛硬，29%軟，蔓上茸毛類型的多樣性指數為0.60。

由表6可知，葉長變異幅度為6.07 cm，變異系數為14.81%；葉寬變異范圍為9.43～16.50 cm，變異系數為12.52%；葉形指數變異范圍為0.63～1.07，變異系數為13.82%。節間長度變異系數為32.67%，株高變異系數為26.55%，莖粗變異系數為12.28%。

2.1.3? 果實農藝性狀調查

由表7可知，果面絨毛多樣性指數為0.64，果皮暈色的多樣性指數為1.03，果臍形態多樣性指數為1.05，果皮底色的多樣性指數為2.07。6%的資源果實形狀為棒形，9%為橄欖形，20%為梨形，9%為卵形，3%為瓶頸形，34%為橢圓形，20%為圓形，果實形狀的多樣性指數為1.72。果皮覆紋的多樣性指數為0.62，果皮覆紋形狀的多樣性指數為1.30，果皮覆紋顏色的多樣性指數為1.63。果面網紋的多樣性指數為0.54，果面網紋粗度的多樣性指數為0.75；果面網紋分布的多樣性指數為0.75。

2.1.4? 花農藝性狀調查

由表8可知，51%的資源子房外輪廓為橢圓，32%為圓，17%為長橢圓，子房外輪廓的多樣性指數為1.01。54%的資源雌花花瓣形狀為中，23%為窄尖，23%為寬圓，雌花花瓣形狀的多樣性指數為1.01。雌花花瓣顏色主要為黃色，其中57%的資源雌花花瓣顏色為黃色，23%為淺黃色，20%為深黃色，雌花花瓣顏色的多樣性指數為0.98。17%的資源無子房茸毛，46%子房茸毛多，37%子房茸毛少，子房茸毛的多樣性指數為1.03。

2.1.5? 種子農藝性狀調查

由表9和表10可知，40%的資源種皮底色為白色，26%為黃色，26%為黃白色，6%為黃褐色，3%為粉白色，種皮底色的多樣性指數為1.34。57%種質資源的種子外形為橢圓形，43%為卵圓形，種子外形的多樣性指數為0.68。種子長度變異系數為26.75%，種子寬度變異系數為23.31%，種形指數變異系數為6.93%，種子千粒重最大為53.56 g，變異系數為51.20%。

2.2? 聚類分析

使用DPS 7.55對甜瓜種質資源的子葉長度、子葉寬度、下胚軸粗度、下胚軸高度、葉長、葉寬、葉形指數、節間長度、株高、莖粗、種子長度、種子寬度、種形指數、種子千粒重進行聚類分析，分析結果如圖1所示，在歐氏距離為28.17時，可以將35份甜瓜種質資源分為三大類。

根據聚類分析，將3組類的數量性狀進一步求均值，詳見表11。在3類之中，第Ⅰ類甜瓜資源的特征為子葉寬，下胚軸粗度最粗，第8張葉最寬，第8張葉葉形指數最小，植株莖最粗，種子長度最長，種子寬度最寬，種子千粒重最大，種形指數最大。第Ⅱ類甜瓜資源的特征為子葉最長，子葉寬，下胚軸高度最高，第8張葉葉長最短，8、9節間最長，植株最高，莖最細。第Ⅲ類甜瓜資源的特征為子葉長度最短，子葉寬度最窄，下胚軸粗度最細，下胚軸高度最矮，第8張葉葉長最大，葉寬最小，葉形指數最

大，8、9節間長度最小，植株株高最矮，種子長度最短，種子寬度最窄，種子千粒重最小，種形指數也最小。

3? 討論

近年來國內外研究人員利用不同方法對甜瓜農藝性狀多樣性進行了廣泛的研究［10-14］，王學征等通過主成分分析對甜瓜農藝性狀進行分析［15］，李清等對甜瓜材料的質量性狀進行聚類分析［16］，郭麗霞等對塔吉克斯坦和部分新疆地方品種的農藝性狀進行聚類分析［17］，張永兵等對121份新疆甜瓜地方品種資源的表型遺傳多樣性進行分析［3］。本研究分析了甜瓜子葉、下胚軸、葉片、莖、花、果實和種子重要農藝性狀的多樣性指數和變異系數，并對甜瓜資源進行聚類分析。王吉明等的研究中野生甜瓜種質資源具有豐富的遺傳多樣性，果實的質量性狀為0.98［18］，本研究中果實的性狀表達最為豐富，果實性狀的平均多樣性指數為1.10，這與羅穎的結論［19］相似。段金鳳對果實表面特征進行調查分析，用果皮覆紋顏色和果皮覆紋形狀的多樣性作為選育優良品種的基礎［20］。本試驗中果皮覆紋顏色的多樣性指數為1.63，果皮覆紋形狀的多樣性指數為1.30，優良新品種選育時，也可以將果皮覆紋顏色和果皮覆紋形狀作為參考性狀。

本研究通過聚類分析將35份甜瓜種質資源分為3類，第Ⅰ類資源的種子形狀最大，種子最重，下胚軸和莖最粗，如果要選育種子大、種子重和植株莖粗的品種，可以從第Ⅰ類資源中選擇合適的育種材料。第Ⅱ類資源的子葉最大，下胚軸最高，節間長度最長，株高也最高，莖最細，如果選育植株高的品種，可以選用第Ⅱ類資源作為育種材料。第Ⅲ類資源的子葉最小，下胚軸最矮最細，節間長度和株高最矮，種子最小、種子最輕。如果選育植株矮小的品種，可以從第Ⅲ類資源中選擇育種材料。如果想培育莖粗且植株長得高的甜瓜資源，可以從第Ⅰ類和第Ⅱ類中選取合適的資源作為親本。

4? 結論

本研究對35份甜瓜資源的子葉、下胚軸、葉、蔓、花、果實和種子的41項農藝性狀進行了記錄和測定，對其進行農藝性狀多樣性分析和聚類分析，試驗結果如下：

（1）不同品種間農藝性狀存在在差異，其中果實性狀的多樣性表達最為豐富，11項果實農藝性狀的平均多樣性指數為1.10，其中果皮底色多樣性指數最大，數值為2.07。27項質量性狀的平均多樣性指數為0.95。14項數量性狀的變異系數在 6.93%～51.20%之間，平均值為25.16%。其中種子千粒重的性狀表達最為豐富，其變異系數達51.20%。

（2）對甜瓜的重要農藝性狀進行聚類分析，將35份甜瓜種質資源分為3類，其中第Ⅰ類有14份資源，其特征為種子形狀最大，種子最重，下胚軸和莖最粗。第Ⅱ類有6份種質資源，其特征為子葉最大，下胚軸最高，節間長度最長，株高也最高，莖最細。第Ⅲ類有15份種質資源，其特征為子葉最小，下胚軸最矮最細，節間長度和株高最矮，種子最小、質量最輕。

本研究的35份甜瓜種質資源農藝性狀具有豐富的多樣性，可為甜瓜種質資源創新、新品種選育提供材料基礎和理論依據。

參考文獻：

［1］宋芃垚. 甜瓜遺傳多樣性分析及甜瓜黃綠葉片基因ygl的精細定位［D］. 鄭州：河南農業大學，2017：1-5.

［2］張凱歌，胡倩梅，靳志恒，等. 219份甜瓜種質資源的遺傳多樣性分析［J］. 河南農業大學學報，2020，54（2）：216-230.

［3］張永兵，伊鴻平，馬新力，等. 新疆甜瓜地方品種資源核心種質構建［J］. 植物遺傳資源學報，2013，14（1）：52-57.

［4］高路銀，楊森要，王艷玲，等. 野生甜瓜果實性狀變異及聚類分析［J］. 中國瓜菜，2018，31（11）：6-12.

［5］閆洪朗，王? 康，何林池，等. 江浙滬地區甜瓜品種果實性狀遺傳多樣性分析［J］. 南方農業學報，2018，49（10）：2001-2006.

［6］卿東山，江? 鴻，張露瑤，等. 甜瓜種質資源形態學性狀遺傳多樣性分析［J］. 中國蔬菜，2023（4）：39-49.

［7］朱凌麗，徐? 建，姚協豐，等. 厚皮甜瓜種質蔓枯病抗性評價與遺傳多樣性分析［J］. 江蘇農業學報，2021，37（2）：454-464.

［8］宋喆駿. 甜瓜種質資源多樣性分析與新品種比較［D］. 上海：上海交通大學，2015：5-53.

［9］馬雙武，劉君璞，王吉明，等. 甜瓜種質資源描述規范和數據標準［M］. 北京：中國農業出版社，2006：5-27.

［10］吳建義，林淑敏. 甜瓜果實性狀遺傳研究初探［J］. 甘肅農業科技，1992（12）：45.

［11］齊振宇. 甜瓜株型和抗白粉病性狀的遺傳與全基因組關聯分析［D］. 杭州：浙江大學，2015：15-20.

［12］顧? 冉，周金蒙，馬鴻艷，等. 甜瓜種質資源多樣性分析與指紋圖譜的構建［J］. 中國蔬菜，2015（9）：31-38.

［13］許彥賓. 厚皮、薄皮和野生甜瓜的遺傳多樣性比較分析［D］. 鄭州：河南農業大學，2018：1-55.

［14］于翠香，譚? 化，張海燕，等. 吉林省引進甜瓜種質資源表型遺傳多樣性分析［J］. 江蘇農業科學，2023，51（7）：147-153.

［15］王學征，趙? 亮，李秋紅，等. 甜瓜品系主要性狀相關性和主成分分析［J］. 東北農業大學學報，2014，45（10）：35-41.

［16］李? 清，郭祿芹，康建成，等. 薄皮甜瓜12個質量性狀的遺傳多樣性分析［J］. 河南農業科學，2019，48（3）：100-107.

［17］郭麗霞，李寐華，王豪杰，等. 塔吉克斯坦甜瓜地方品種資源表型遺傳多樣性［J］. 新疆農業科學，2015，52（5）：837-842.

［18］王吉明，尚建立，李? 娜，等. 引進國外的野生甜瓜種質資源果實形態多樣性分析［J］. 果樹學報，2017，34（3）：295-302.

［19］羅? 穎. 20份新疆甜瓜種質資源農藝性狀調查和品質比較［D］. 阿拉爾：塔里木大學，2022：13-32.

［20］段金鳳. 甜瓜果實外觀特征遺傳分析及果皮顏色相關基因的初步定位［D］. 武漢：華中農業大學，2016：41-42.