西瓜部分花性状相关性及多样性分析

高忠琦 ，倪博新 ，庄德尧 ，赵婷婷 ，朱子成 ,2

（1.东北农业大学园艺园林学院 哈尔滨 150030； 2.农业部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点试验室·东北农业大学 哈尔滨 150030）

我国是西瓜第一生产大国，2015年西瓜种植面积为 186.07万 hm2，总产量 7 714.0万 t[1]，随着消费者对西瓜喜爱程度的加深，优良品种选育成为重中之重。因西瓜本身遗传基础较为狭窄[2-3]，所以应加强对西瓜种质资源多样性收集、研究及利用。目前，王志强等[4]、纪海波等[5]、尚建立等[6]对西瓜的果实、种子及茎叶性状进行了大量多样性分析，但针对花性状的遗传多样性和相关性研究较少。

花作为繁殖后代的生殖器官，其性别分化不仅影响瓜类作物产量与果实品质[7]，而且在制种方面产生影响。在西瓜性系统中，常见的是雌雄异花同株，有些品种中存在雌全同株（又称雌花两性花同株）。仅约3%的被子植物是雌花两性花同株的物种，菊科中最为常见，在雌花两性花植株中，两性花在形态上大于雌花，传粉者会优先访问较大的两性花[8]。从进化角度看，雌全同株性系统被认为是被子植物从雌雄同花（两性花）向雌雄同株异花进化的一个中间阶段，在被子植物性系统的演化中具有重要意义[9-10]。

雌花所在节位直接决定坐瓜节位，正确选择坐瓜节位，对提高西瓜品质和产量都有重要意义。实践证明坐瓜节位过低导致瓜小、皮厚、纤维多等，而坐瓜节位过高，容易引起植株徒长，难坐瓜。一般早熟品种在主蔓第12～15节留瓜为好，也就是第2雌花[11]。本试验通过对44份西瓜材料花性状的遗传多样性、相关性及差异性分析，为今后优良品种的选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

44份西瓜材料由东北农业大学园艺园林学院西甜瓜分子遗传育种研究室提供。根据范敏等[12]的研究对果型的分类，将44份材料按照果型分为大、中、小3种果型。

表1 试验材料编号、名称及来源

1.2 方法

试验于2017年4—8月在东北农业大学向阳试验基地进行田间试验，采用随机区组试验方法，每个品种播种6株，3次重复，株行距1.0 m×0.8 m，采用吊蔓立架栽培，单蔓整枝，每株留1果。对44份西瓜材料进行花性状的调查，具体包括播种至第1雌花开放时间、第1雌花开放节位、播种至第1雄花开放时间、第1雄花开放节位、雌花间隔节位、柱头颜色、雌花两性花。

1.3 项目测定

试验性状的调查主要包括记录时间、查节位、观察颜色及雌花两性花有无。调查方法参照《西瓜种质资源描述规范和数据标准》[13]。

1.4 数据分析

对西瓜花的2个质量性状统计分布频率并计算遗传多样性指数，性状描述及分组见表2。数量性状分别统计最大值、最小值、平均值、变异幅度、变异系数、标准差和遗传多样性指数。遗传多样性指数H’的计算公式[14]：H’=-ΣPilnPi，其中Pi为某一性状第i级别内材料份数占总份数的百分比，ln为自然对数。

差异性分析将44份材料所得到的平均值小数部分四舍五入，把44份材料进行分组，播种至第1雌花开放时间A1～A6；第1雌花开放节位 B1～B9；播种至第1雄花开放时间C1～C6；第1雄花开放节位D1～D5；雌花间隔节位E1～E5。

表2 质量性状的描述分级

采用Excel 2003软件对原始数据进行整理和计算，SPSS 22.0进行差异性分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 遗传多样性分析

遗传多样性指数是反应种质资源间多样性的一个重要指标，它的值越大则表型性状的多样性越丰富，而遗传多样性指数的大小受性状分组数和组内个体分布均匀程度的影响。

2.1.1 质量性状遗传多样性 花质量性状分布频率及多样性情况见表3，柱头颜色为黄色的分布频率为61.36%，黄绿色的分布频率为38.64%，柱头颜色的遗传多样性指数为0.67；存在雌花两性花现象的植株分布频率为31.83%，不存在该现象的植株分布频率为68.18%。雌花两性花的遗传多样性指数为0.63。

表3 质量性状频率分布及多样性

2.1.2 数量性状遗传多样性 花数量性状遗传多样性情况见表4，第1雌花开放节位的遗传多样性指数最大，为1.71，变异系数为28.95%；播种至第1雄花开放时间的遗传多样性指数为1.47，变异系数为3.79%；播种至第1雌花开放时间的遗传多样性指数为1.24，变异系数为2.76%；第1雄花开放节位的遗传多样性指数为1.33，变异系数为33.57%；雌花间隔节位的遗传多样性指数为1.29。5个数量性状中变异幅度都较小，对于播种至第1雄花、第1雌花开放时间，变异幅度远小于平均值，其余性状变异幅度和平均值相近。

表4 数量性状遗传多样性

2.2 相关性分析

从西瓜花的7个性状相关性指数分析结果（表5）得出以下结论：

（1）第1雄花开放节位与播种至第1雄花开放时间极显著正相关；第1雌花开放节位与播种至第1雌花开放时间显著正相关。

（2）第1雄花开放节位与第1雌花开放节位极显著正相关、雌花两性花有无显著正相关。

（3）第1雌花开放节位与雌花两性花极显著正相关。雌花两性花的植株，第1雌花开放节位普遍较高。

表5 花性状间的相关性系数

2.3 差异性分析

通过对同一性状不同品种间的差异性分析，结合该性状的优良表现，从44份材料中挑选出5个数量性状表型优良的品种。

2.3.1 播种至第1雌花开放时间 结果见表6，得出以下结论：a2与a5，a3与a6播种至第1雌花开放时间差异显著；a1与a2～a6，a2与a6播种至第1雌花开放时间差异极显著；其余各分类之间差异不显著。

表6 播种至第1雌花开放时间显著性差异结果

2.3.2 第1雌花开放节位 结果见表7，得出以下结论：b1与 b5，b2与 b6，b3与 b7，b4与 b8，b5与b9第 1雌花开放节位差异显著；b1与 b6～b9，b2与 b7～b9，b3与 b8、b9，b4与 b9第 1雌花开放节位差异极显著；其余各分类之间差异不显著。

表7 第1雌花开放节位显著性差异结果

2.3.3 播种至第1雄花开放时间 结果见表8，得出以下结论：c2与c5、c6，c4与c6播种至第1雄花开放时间差异显著；c1与 c5、c6，c2、c3与 c6播种至第1雄花开放时间差异极显著；其余各分类之间差异不显著。

2.3.4 第1雄花开放节位 结果见表9，得出以下结论：d1与d4，d2与d5第1雄花开放节位差异显著；d1与d5第1雄花开放节位差异极显著；其余各分类之间差异不显著。

2.3.5 雌花间隔节位 结果见表10，得出以下结论：e1与 e4、e5，e2与 e5雌花间隔节位差异极显著；其余各分类之间差异不显著。

表8 播种至第1雄花开放时间显著性差异结果

表9 第1雄花开放节位显著性差异结果

表10 雌花间隔节位显著性差异结果

3 讨论与结论

笔者分析了44份西瓜材料的遗传多样性，尚建立等[6]对1 200份西瓜材料进行了遗传多样性分析，得出西瓜遗传多样性指数（1.7）较大的结论，本试验中7个性状多样性指数平均值为1.19，仅第1雌花开放节位多样性指数达到1.71，而2个质量性状的多样性指数偏小，仅为0.67和0.63。潘存祥等[15]在对国内外783份西瓜种质资源遗传多样性研究中所得出的第1雌花开放节位遗传多样性指数（1.84）与本试验结果近似，但变异系数（0.48%）则远小于本试验结果（28.95%）。遗传多样性指数和变异系数虽然所反映内容不一样，但都是衡量多样性的重要参数，而两者本身不存在相关关系，仅为反应种质资源多样性的指标[16]。

笔者通过相关性分析，总结出第1雄花、雌花节位及雌花两性花3者之间的相互关系，即雌花两性花植株第1雄花节位和第1雌花节位较高；第1雄花节位较高的植株，其第1雌花节位也较高。初步判断3种性状在植株上的基本遗传规律，为从分子水平明确其遗传规律铺垫道路。杨衍等[17]通过对36份苦瓜种质资源农艺性状相关性分析中得出结论：第1雌花开放时间与第1雌花开放节位呈极显著正相关，与本试验研究结果一样。

在西瓜优种选育时，常常将单株选择或单果选择作为主要方法，通过差异性分析可直观的看出各品种间是否存在差异性，并根据性状的优良表型可筛选出在该性状上的优种。结合柱头颜色和雌花两性花的表现，在44份材料中有15份材料柱头颜色为黄色且存在雌花两性花，其中4份材料为小果型。从5个数量性状的差异性分析结果中，挑选出17份开花早、节位适当的材料，其中15份材料为小果型。由统计分析得出，第1雌花节位与第2雌花节位间的节位差平均为3～5节。综合所有结果，挑选出播种至开花时间短、第1雌花节位在7～11节、存在雌花两性花以及柱头颜色为黄色的材料——T2（‘PI278050’）、A4（‘PI278005’）、T1（‘PI278003-1’）、C6（‘PI162667-3-1’），4 份材料第 1雌花开放时间为42 d，第1雌花节位除T2为第10节，A4、T1为第 9节，C6为第 7节，第 2雌花节位在第12～15节，并且均为小果型。从试验结果得出，相对于中、大果型材料，小果型材料开花天数较早、雌花节位较低。

笔者采用形态学性状遗传多样性研究，从整体了解资源的丰富程度[11]，随着研究的深入，将分子水平的研究与形态学表型分析相结合，已成为检测遗传多样性的主要方法[18]。对于西瓜种质资源的一切研究，旨在品种选育的道路上有重大突破，也只有将各优良表型最终通过分子研究集中于某一品种上，才能更准确、全面的体现遗传多样性的本质及意义。