基于表型性状不同甜瓜品种的亲缘关系分析

张慧君，宋运贤，余道亮，胡开莉，余 静

（淮北师范大学生命科学学院，淮北235000）

甜瓜（Cucumismelon L.）俗称香瓜，又名白啄瓜，是葫芦科黄瓜属一年生蔓性草本植物。其肉质脆而绵软，味香而爽口，性喜高温、干燥和充足的阳光环境，原产热带地区，我国各地普遍栽培种植，品种较多［1］。国内学者通常把甜瓜品种分为厚皮甜瓜与薄皮甜瓜两大类，其中最有名的甜瓜品种是新疆哈密瓜，它是一种厚皮的变种甜瓜。甜瓜是葫芦科黄瓜属中遗传变异较大的一个种［2-3］，其形态性状的遗传差异非常大，使得其分类研究仍无定论［4-6］。甜瓜的选育和鉴定需要细致的观察和测量，因此明确不同品种甜瓜生长发育过程中性状的相关和差异情况就显得较为重要。为此，本研究运用统计学方法，包括变异系数统计分析、相关性分析和聚类分析［9-11］，研究35份甜瓜种质生长发育过程中的数量性状和质量性状，并进行比较分析，以期为育种亲本的选配以及生长发育过程性状的预测估计提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

35份甜瓜种质购自种子市场（表1）。

表1 甜瓜种质的品种、标号Table 1 Varieties and labels ofmelon germplasm

1.2 试验方法

试验于2015年春季在淮北师范大学园艺实训基地玻璃温室内进行。2015年3月20日将供试甜瓜种子分别装入纱布内，并用其中一端挂上标号牌的线绳绑住开口，然后将套有纱布的甜瓜种子分别放入盛有水的玻璃盘中，并放入培养箱中进行预备萌发。培养3 d后，将不同甜瓜种子分成3份播种于盛有黏土的350 mm×350 mm花盆中。苗龄40 d左右定植于温室中，采取甜瓜常规栽培技术措施进行管理［7］，生长过程中每天记录温室内温度和湿度，控制温室内白天温度在20—30℃，夜间温度在15—20℃，土温30℃左右。甜瓜的蒸腾系数高，苗期应每隔3—4 d浇1次水，保持表土干燥，表土下层湿润；伸蔓期和结果期注意浇水，保持表土和下层土的湿润。在保持温室内温度适宜的条件下，需要经常打开门窗，进行通风换气，增强光照，降低温室内的湿度。

1.3 项目测定

播种20 d后，按照甜瓜种质资源描述规范和数据标准［8］对35份甜瓜种质生长发育过程中的各性状进行观察测量和调查研究。共调查甜瓜17个性状，其中前期（苗期）测量的性状包括：下胚轴粗度、下胚轴高度、下胚轴颜色、子叶颜色、子叶长度、子叶宽度、子叶形态、真叶长度、真叶宽度；后期（结果前期）测量的性状包括：叶柄长度、叶柄粗度、蔓上茸毛类型、叶片长度、叶片宽度、叶脉颜色、叶片形状、叶片姿态。从相同品种的3个盆中，挑选3株长势接近的甜瓜植株进行测量，分别调查其质量性状和数量形状。质量性状按照表2所列调查并赋值，数量性状采用直尺（最小刻度单位为0.1 cm）和游标卡尺（精度为0.02 mm）进行测量。

表2 甜瓜种质资源质量性状与分级Table 2 Quality traits and classification ofmelon germ plasm resources

1.4 数据分析

利用Excel 2007对数据进行平均化、最大化、最小化、极差化、标准化以及变异分析处理，其中变异分析即变异系数的统计分析，变异系数的计算公式为：变异系数＝（标准偏差 SD/平均值Mean）×100%。采用SPSS 19.0软件完成甜瓜生长过程中性状的相关性分析，以及甜瓜生长过程中质量性状和数量性状的聚类分析，此时需要对测量和调查的试验数据进行标准化处理，并计算甜瓜种质两两性状之间的平方Euclidean距离，从而形成聚类分析树状图。

2 结果与分析

2.1 甜瓜质量性状及数量性状的变异情况

由表3与表4可知，35份甜瓜种质生长过程中质量性状的变异系数范围为14.44%—62.43%，其中叶脉颜色变异系数最大，为62.43%，子叶颜色变异系数最小，为14.44%。蔓上茸毛类型和叶片姿态的变异系数较为接近，分别为41.20%和39.26%。数量性状的变异系数范围为14.95%—49.30%，变异系数最大的为下胚轴高度，说明不同种类甜瓜下胚轴高度的差异较大；变异系数最小的为叶片长度，说明不同种类甜瓜叶片长度差别不大。35份甜瓜种质生长过程中质量性状的变异（14.44%—62.43%）比数量性状的变异（14.95%—49.30%）明显，前者变异幅度较大。其中，苗期数量性状的变异（23.59%—49.30%）比质量性状的变异（14.44%—24.26%）明显，结果前期质量性状的变异（24.22%—62.43%）比数量性状的变异（14.95%—27.13%）更加明显。叶柄长度和叶柄宽度的变异系数较小，分别为17.27%和15.31%；下胚轴粗度、子叶长度、子叶宽度、真叶长、真叶宽和叶柄粗度的变异系数分别为23.59%、36.80%、29.04%、32.29%、33.37%、27.13%，均在30%左右，较为稳定。

表3 甜瓜质量性状变异统计分析Table 3 Statistical analysis on the variation of quality traits ofmelon

表4 甜瓜苗期数量性状变异统计分析Table 4 Statistical analysis on the variation of quantity traits ofmelon

2.2 聚类分析

对35份甜瓜品种生长发育过程中17个性状进行聚类分析表明：当欧式距离为25时，可分两大类（图1）。第Ⅰ类包含33个甜瓜种质，既有薄皮甜瓜又有厚皮甜瓜，生长过程中的性状变异比较丰富。当欧式距离为24附近时，第Ⅰ类又可分为2个亚类（Ⅰa类和Ⅰb类）。Ⅰa类包括M24、M51、M52、M31、M49、M25、M30、M50、M34、M29、M3、M32共12个品种，其特点是：下胚轴颜色绝大部分为浅绿，少部分为绿色；子叶颜色为绿色或深绿色；子叶形态大多数为凸，少数为平或皱；蔓上茸毛绝大多数为软，少数为硬；叶脉颜色绝大多数为有，少数为无；叶片形状多为心脏形；叶片姿态大多数为水平，少数为下垂或直立；下胚轴较粗较长，子叶宽大而狭长，真叶较长较窄，叶柄较粗而狭长，叶片短而较窄。Ⅰb类包括M1、M12、M21、M11、M41、M22、M38、M40、M15、M18、M19、M43、M44、M46、M39、M13、M17、M5、M16、M33、M9共 21个品种，其特点是：下胚轴颜色为浅绿；子叶颜色为深绿色；子叶形态大多数为凸，少数为平，极少为皱；蔓上茸毛大多数为硬，少数为软；叶脉颜色有或者无；叶片形状大多为五角形，少数为圆形；叶片姿态多为下垂或直立；下胚轴很短且较细，子叶窄而短小，真叶窄而短小，叶柄短而窄，叶片狭长而窄。第Ⅱ类包含2个甜瓜种质，都是薄皮甜瓜，分别为M4和M45，其特点是：下胚轴颜色为绿色；子叶颜色为深绿；子叶形态多为平，少数为凸；蔓上茸毛较硬；叶脉颜色有或无，叶片形状多为五角形，叶片姿态多为下垂；下胚轴粗而较细，子叶窄而短小，真叶粗而狭长，叶柄粗而较长，叶片狭长而宽。

图1 甜瓜生长过程中性状的聚类分析Fig.1 Cluster analysis of traits during themelon grow th process

2.3 相关分析

对35份甜瓜品种的生长过程中17个性状的相关性进行分析表明：子叶长度与子叶宽度之间呈极显著正相关，与子叶颜色和叶片形状之间呈显著负相关；子叶宽度与真叶长、真叶宽、叶柄长度和叶柄宽度之间呈显著正相关，与子叶颜色和叶片形状之间呈显著负相关；子叶的大小直接影响幼苗期的生长状况，子叶颜色、子叶形态、叶片宽度、蔓上茸毛类型与其他性状之间都呈较弱的相关性；真叶长度与真叶宽度之间呈极显著正相关，与叶片形状之间呈弱的负相关；真叶宽度与叶柄长度、叶柄粗度和叶片宽度之间呈显著正相关，与蔓上茸毛类型和叶片形状之间呈较弱的负相关；叶柄长度与叶柄粗度和叶片姿态之间呈显著正相关，与叶脉颜色和叶片形状之间呈极弱的负相关；叶柄粗度与叶片宽度和叶脉颜色之间呈显著正相关，与叶片形状之间呈负相关；叶片长度与叶片宽度之间呈极显著正相关（表5）。

（续表5）

3 结论与讨论

甜瓜是一种具有重要经济效益的瓜果，其种植栽培周期较短、投入产出效益较高，因此研究甜瓜生长发育过程中的性状可为其实际生产提供理论上的指导。表型性状具有稳定性和变异性，是植物基因型和所处生态环境的综合体现，植物可以通过改变它们的表型来响应环境的改变［14］。本试验对35份不同甜瓜品系生长过程中数量性状和质量性状的变异系数进行统计分析，结果表明：甜瓜生长发育过程中性状的变异较为丰富，前期（苗期）数量性状的变异比质量性状的变异明显，后期（结果前期）质量性状的变异比数量性状的变异更加明显。苗期数量性状的变异系数和变化幅度均较苗期质量性状大，质量性状的变异系数小而稳定。这说明甜瓜苗期数量性状受到更为复杂的数量性状基因的调控；甜瓜结果前期质量性状受到更为复杂的质量性状基因的调控，或者是对田间小环境具有较强的敏感性。因此，控制好适宜的环境条件，是甜瓜实际生产过程中不可或缺的。聚类分析表明：Ⅰa类和Ⅰb类中均含有薄皮甜瓜和厚皮甜瓜，说明依据厚皮与薄皮的分类方法只是一种参考，并不是一种绝对的分类方式。目前甜瓜种质资源遗传多样性研究中，聚类分析的结果往往停留在品种群的划分，建立可靠的甜瓜分类技术体系还需综合细胞学、生物化学以及分子生物学等方法进行更为深入的研究。植物新品种特异性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和稳定性（Stability）测试简称 DUS测试，是植物新品种保护的技术基础和授权的科学依据，涉及大量的性状［15］。本研究参考了甜瓜DUS测试指南的性状，通过对甜瓜的主要表型性状聚类分析，明确了甜瓜种质资源类型，可以根据育种目标选择性状互补的亲本配制组合，使甜瓜育种中亲本的选配更趋完善。

［1］林德佩，吴大康，齐三魁.中国甜瓜［M］.北京：科学普及出版社，1991.

［2］KIRKBRIDE JH.Biosystematicmonogroph of the genus Cucumis（Cucurbitaceae）［M］.NC：Parkway Publishers，1993.

［3］STEPANSKY A，KOVALSKI I，PERL-TREVES R.Intraspecific classification of melons（Cucumismelo L.）in view of their phenotypic and molecular variation［J］.Plant Systematics and Evolution，1999，217（3/4）：313-332.

［4］MALLICK M FR，MASUIM.Orign，distribution and taxonomy ofmelos［J］.Scientia Horticulturae，1989，28：251-261.

［5］张鲁刚，王鸣.甜瓜种质资源的判别分析［J］.园艺学报，1992，19（1）：35-40.

［6］王坚.中国西瓜甜瓜［M］.北京：中国农业出版社，2000.

［7］苏艳，王盼乔，胡建斌.十五份甜瓜种质苗期性状的聚类分析及相关分析［J］.北方园艺，2014（7）：5-8.

［8］马双武.甜瓜种质资源描述规范和数据标准［M］.北京：中国农业出版社，2006：1-38.

［9］周亚峰，许彦宾，王盼乔，等.河南省主栽甜瓜品种苗期表型性状变异分析［J］.北方园艺，2016（5）：17-21.

［10］王学征，赵亮，李秋红，等.甜瓜品系主要性状相关性和主成分分析［J］.东北农业大学学报，2014，45（10）：35-41.

［11］陈莹，王利波，惠长敏，等.吉林省薄皮甜瓜主要品种农艺性状的聚类分析［J］.黑龙江农业科学，2015（11）：83-86.

［12］NERSON H，PARISH S.Effects of salinity on germination，seedling growth，and yield ofmelons［J］.Irrigation Science，1984，5（4）：265-273.

［13］LIU L，KAKIHARA F，KATO M.Characterization of six varieties of Cucumismelo L.based on morphological and physiological characters，including shelf-life of fruit［J］.Kluwer Academic Publishers，2004，135：305-313.

［14］文乐欣，周莉，刘翔，等.甜瓜育种源农艺资性状的多变量分析［J］.华北农学报，2011，26（s2）：37-42.

［15］杨柳慧，于晓南.基于表型性状的芍药不同品种群亲缘关系分析［J］.植物遗传资源学报，2016，17（2）：209-216.