甜瓜果实主要数量性状的配合力分析

沈 佳，寿伟松，张跃建

（浙江省农业科学院蔬菜研究所 杭州 310021）

甜瓜果实主要数量性状的配合力分析

沈 佳，寿伟松，张跃建

（浙江省农业科学院蔬菜研究所 杭州 310021）

为提高甜瓜杂交育种过程中优势组合的选配效率，以15份高代自交系甜瓜为材料，采用NC-II（Incomplete diallel crossⅡ，不完全双列杂交）试验设计配制56个杂交组合，分析了7个甜瓜果实主要数量性状的配合力及遗传力。结果表明，W4各个性状一般配合力效应值较高，是综合性状比较优良的亲本，可作为甜瓜优良品种选育的骨干亲本材料。在特殊配合力效应值方面，W5×A2是比较优良的杂交组合。在遗传力分析中，果实中心及边缘糖度的广义和狭义遗传力均较小，其余均较高。试验结果可为甜瓜果实品质育种过程中杂交亲本材料的选择提供理论依据。

甜瓜；一般配合力；特殊配合力；遗传力

甜瓜(Cucumis meloL.)又称香瓜，属于葫芦科甜瓜属一年生草本植物，是世界上广泛种植的古老作物，具有十分重要的经济价值[1]。早期研究推测甜瓜起源于非洲，但最新的研究证据表明甜瓜可能起源于亚洲[2]。甜瓜具有丰富的表型变异，使其成为研究果实发育[3]、性别分化[4-5]以及韧皮部发育生理[6]的模式植物。

伴随甜瓜产能以及人们生活品质的提高，甜瓜品质成为现阶段甜瓜育种的主要目标之一[7]。随着杂种优势在作物育种上的推广及应用，杂交育种已成为提高甜瓜产量及改善品质的重要育种途径之一，而选择合适的亲本材料则成为甜瓜杂交育种的关键。在现代杂交育种中，衡量一个自交系或杂交组合的优劣主要是评价其配合力的高低[8]。随着育种技术及理论的进步，利用一般配合力、特殊配合力和效应分析对甜瓜自交系和杂交种的改良和应用都有重要的指导意义。目前，甜瓜领域配合力及遗传力分析主要侧重厚皮甜瓜，但关于厚皮和薄皮甜瓜联合分析的研究报道较少。笔者通过对15份厚皮、薄皮甜瓜果实主要数量性状进行配合力、遗传力分析，为甜瓜亲本的选择和优势组合的选配提供理论依据，从而提升甜瓜优势组合的选配效率，加快传统育种进程。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料为经浙江省农业科学院多年选择及性状不同的15份甜瓜高代自交系，其中7份材料为厚皮甜瓜，代号分别为 W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8；8 份为薄皮甜瓜，代号分别为 A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4。从表1中可见供试亲本材料果实的主要性状表现及质地风味。

表1 供试亲本性状

1.2 方法

试验在浙江省农业科学院杨渡科研基地进行。2011年2月下旬，种植15份亲本材料，采用不完全双列杂交NC-II设计（厚皮甜瓜为母本，薄皮甜瓜为父本）[9]，配制8×7个杂交组合，共获得15个亲本自交和56个杂交组合的种子，合计71份种子材料。2013年2月下旬，将获得的种子播种于浙江省农科院杨渡基地。田间采用随机区组设计，重复3次；每个小区面积6 m2，每个小区种植15株，行株距为1.0 m×0.4 m。采用吊蔓栽培方法，厚皮材料和杂交组合采用单蔓整枝，薄皮材料采用双蔓整枝，后期采用单蔓整枝的方法管理，并对不同材料进行挂牌区分。成熟的果实样品采收后存放于4℃冰箱备用。

1.3 数据采集和统计分析方法

2013年6月上旬，于果实成熟期在每个小区采集3个充分成熟的甜瓜果实进行主要数量性状的测定，包括果实质量、果实种腔直径、果实纵径、果实横径、果肉厚度以及果实中心和边缘可溶性固形物含量。使用天平对果实质量进行测定，精确到0.001 kg；果实种腔直径、果实纵径、果实横径和果肉厚度等采用直尺测量，精确到0.1 cm；果实可溶性固形物含量采用折光仪分别针对果肉中心以及边缘进行测定。利用DPS 7.05软件进行分析处理，用黄远樟、刘来福[9-10]的配合力分析方法对各性状进行配合力方差分析。

2 结果与分析

2.1 各性状的方差分析

对15份亲本及56份杂交组合间果实质量、果实种腔直径、果实纵径、果实横径、果肉厚度和果肉中心及边缘可溶性固形物含量共7个果实主要数量性状进行方差分析，结果表明，组合间F检验值分别为 20.80、60.14、11.55、38.65、17.91、8.74 和5.71，达到了极显著差异（表2），说明各性状在组合间存在真实差异，可进一步进行配合力方差分析。

表2 果实主要数量性状的方差分析

2.2 各性状的配合力方差分析及遗传力分析

对杂交组合的7个性状进行配合力方差分析，由表3可知，果实中心和边缘可溶性固形物含量的特殊配合力方差均高于95%，远大于一般配合力，说明这2个性状中，亲本的显性基因起主导作用。因此，从育种角度来说，其亲本适宜采用优势育种。果实纵径和横径的特殊配合力在65%以上，也适宜采用优势育种，亲本的显性基因作用明显。而果实质量、果实种腔直径、果肉厚度的一般配合力和特殊配合力所占比例各为50%左右，说明同时受一般配合力和特殊配合力的影响，此类性状选择时需要同时关注亲本的一般配合力和特殊配合力，受基因加性效应和非加性效应共同控制。

进一步对杂交组合7个性状的遗传力进行分析，结果表明，果实纵径、果实种腔直径和果实质量的广义遗传力均在70%以上，表明F1组合间的差异以遗传变异为主，且受环境效应影响较弱。因此可作为杂交亲本选择的指标，并对这些性状进行早期选择，提高育种效率。而果实中心和边缘可溶性固形物含量的广义和狭义遗传力均较低，均小于50%，表明这2个性状主要由基因的加性和显性效应共同控制，且受环境影响较大。因此不可对这2个性状进行早期选择，此结果与配合力的分析结果相一致。

表3 甜瓜果实数量性状的配合力方差及遗传力分析

2.3 一般配合力效应值分析

甜瓜各亲本材料果实主要数量性状的一般配合力效应值见表4。数据表明，W4的果实质量正效应最为突出，为18.21，其次为W5，在选育高产甜瓜方面可能是很好的亲本；其他正向效应还包括W3、A1、A4、A2 和 B4；其余均为负效应，亲本 W6 的负效应最大，为-15.45，其次为W7。同时W4果实纵径的正效应最大，为11.92，其次为W5、W3；其余正向效应依次为 B4、W8、A3、A2 和 A4；其余为负效应，以W6的负效应最大。而果实横径的一般配合力各亲本间差异幅度不太大，以W2最大，为2.84，其余正效应依次为 W5、W3、A4、B2、A1、A2、W4 和A3；其余为负效应，以W8的负效应值最大。综合果实纵、横径这2个性状的一般配合力效应来看，F1果实的果形大多可能以椭圆长果为主。果实种腔直径也是W4的正效应最大，为16.45，其次为W5、W8、B4、A3、A4、B2 和 W3，其余为负效应，以 W2 的负效应最大。在果肉厚度方面，6个亲本为正效应，以W3最大，为10.59，其次为W4，是较为理想的亲本材料；而其余9个亲本为负效应，以W8的负效应最大，为-7.74，其次为W7。果肉厚度越大，甜瓜的内腔就越小，果实质量就会相应的增加，因此果肉厚度同时影响了甜瓜的产量及品质，是品种选育时需重点考察的性状。

对于甜瓜果实品质影响最重要的因素——果实中心可溶性固形物含量，由表4可知，其中8个亲本为正效应，以W4最大，为3.84，其次为B2，表明利用该亲本杂交后代的甜度较高；而7个亲本为负效应，以W3的负效应为最大，为-2.85。表明W4和B2这2个亲本在品质育种方面是很好的种质材料；而果实边缘可溶性固形物含量的结果与果实中心可溶性固形物含量的结果并不一致，以亲本W6最大，为6.10，其次是W7，为3.49。同时4个薄皮甜瓜材料的果实边缘可溶性固形物含量均呈正效应，说明利用薄皮甜瓜种质材料有可能选育出高品质的甜瓜品种。

表4 各性状的一般配合力效应分析

2.4 特殊配合力效应值分析

从表5数据分析可知，同一性状不同组合之间以及同一组合不同性状之间的特殊配合力效应值存在差异，体现了由于亲本基因型差异造成组合间不同的非基因加性效应的差异。具体来说，本试验中甜瓜果实质量的特殊配合力正向效应的组合有27个，以组合W5×A2最为突出，表明该组合在果实质量上有较强优势，其次为W4×A1，而表现负效应的组合有29个，其中以组合W6×B4为最小。果实纵径正向效应的有26个，以组合W4×B2最为突出，其次为W5×A2；表现负效应的组合有30个，组合W4×A2最小。果实横径正向效应的有27个，以组合W2×B3最突出，其次为W3×B2；而表现负效应的有29个，组合W8×B4最小。果实种腔直径正向效应的有28个，以组合W4×B2最为突出，其次为W3×B3；而表现负效应的组合有28个，组合W6×B4最小。果肉厚度正向效应的有25个，以组合W3×A2最为突出，依次为W4×A1；而表现负效应的有31个，组合W6×B4最小。果肉中心可溶性固形物含量正向效应的有32个，以组合W2×B2表现最为突出，其次为W4×A3；表现负效应的有24个，组合W2×A3最小。而果肉边缘可溶性固形物含量正向效应的有28个，以组合W6×B4表现最突出，其次为W3×A3；表现负效应的有28个，组合W2×A3最小。

3 讨论和结论

甜瓜作物主要的商品价值在于其果实的质量和品质，而这些性状往往都是由数量性状控制的，掌握甜瓜果实主要数量性状的配合力对正确选择配组材料、确定优良杂交组合、提高甜瓜育种效率非常重要。笔者采用不完全双列杂交的方法配制甜瓜杂交组合，通过一次试验同时并准确计算出多个性状的一般配合力和特殊配合力的效应值。相对前人关于单个或者少量性状的配合力分析[11-12]，笔者综合考虑了甜瓜的产量性状以及品质性状，对甜瓜育种实践的参考价值更大。同时，笔者采用的15份甜瓜材料是浙江省农业科学院蔬菜所甜瓜育种课题组经多年选育的高代自交系，都是总体表现比较优良的骨干亲本材料，因此本试验数据体现了实际的育种表现。

表5 各主要数量性状的特殊配合力效应值

在实际育种过程中，两个优秀的亲本材料配组并不一定能够获得优秀的杂交组合，而两个表现一般的亲本材料配组却有可能获得优良的杂交组合[12]。因此，配合力概念的提出对于指导杂交育种亲本的选择具有非常重要的意义[13]。某一性状一般配合力效应值越高，说明亲本材料中对该性状有利的基因位点越多，基因加性效应明显，因此该性状能够稳定遗传给子代的可能性就越大；反之则可能性越小。从各个性状的配合力方差可以看出，甜瓜果实中心可溶性固形物含量和边缘可溶性固形物含量的特殊配合力方差达到了95%以上，远高于一般配合力方差和环境方差，体现了基因的非加性效应决定了甜瓜果实的甜度。这与Burger等[14]发现的单个不完全隐性基因suc控制了甜瓜‘Noy Yizre'el’果实糖分积累的结果一致。当然，后续在不同群体材料中，也发现了多个与甜瓜果实糖分和可溶性固形物含量相关的QTL[15-16]，印证了甜瓜果实糖含量是受到多个基因控制的复杂性状。

群体遗传力分析表明，广义遗传力和狭义遗传力在不同性状和不同材料间表现不同。在7个果实性状中，果实纵径、果实种腔大小和果实质量的广义遗传力均在70%以上，表明F1的差异以遗传变异为主，可对这些性状进行早期选择；而果实中心和边缘可溶性固形物含量的广义和狭义遗传力均较低，表明其主要由基因的加性和显性效应共同控制，不可对这2个性状进行早期选择。此结果印证了前人关于甜瓜果实糖度的研究结果[1,17]。因此，果实中心及边缘可溶性固形物含量可能更加适宜采用优势育种策略。

笔者采用大量群体数据作为本研究的分析对象，保证了试验结果的可靠性。通过对这些材料各性状一般配合力的统计分析，全面获得了厚皮、薄皮甜瓜7个果实数量性状的一般配合力效应值，对甜瓜育种及性状改良提供了参考信息，提高了育种配组的预见性，对于甜瓜育种实践具有重要指导意义。

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Analysis of combining ability for mainly quantitative characters of melon fruit

SHEN Jia,SHOU Weisong,ZHANG Yuejian

(Institute of Vegetables,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310021,Zhejiang,China)

To improve the efficiency of melon hybrid combinations,the combining ability and heritability for mainly characters of melon fruit was analyzed by 56 cross combinations which were made with15 melon inbred lines by the method of NC-II.The results showed that the 7 characters of melon fruit were significantly different between the crosses and that W4 showed the highest general combining ability effect value,which would be an excellent parent for breeding.And W5×A2 was the perfect hybrid combinations with the highest special combining ability.Among the 7 quantitative characters,the soluble sugar content at flesh center and edge showed the low broad-sense and narrow-sense heritability,and the others did the high value.Our results provided reliable basis for selection of the proper parental lines in cross breeding of melon.

Melon；General combining ability；Special combining ability；Heritability

2016-07-05；

2017-06-21

浙江省农业（蔬菜）新品种选育重大科技专项（浙江省科研院所研究开发专项）（2016C02051-4-4）

沈 佳，男，博士，助理研究员，主要研究方向为甜瓜遗传育种。E-mail：shenjia2010@gmail.com

张跃建，男，副研究员，主要研究方向为甜瓜遗传育种。E-mail：zhyuejian@163.com