151份贵州地方樱桃番茄资源的遗传多样性分析

裴 芸，徐秀红，陆锦彪，陈阿敏，张万萍，*

(1.贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 蔬菜研究院，贵州 贵阳 550025)

番茄是贵州省主要的外销蔬菜，得益于气候和区位优势，产销成本相对较低及产品品质上佳，在华南地区夏秋淡季市场优势日益凸显，2019年全省栽培面积3.87万hm，产值达42.3亿元，已成为贵州蔬菜产业发展的一张“名片”。近年来，虽然销售市场不断拓展，但生产上大面积栽培选取品种较少，这种遗传单一性倾向不利于贵州省番茄产业健康可持续发展。且随着生活水平提高，消费者对番茄品质和多样性需求亦越来越高，因此，需要快速培育抗病、早熟、高产、综合性状表现优异的品种以满足市场需求，给育种工作带来了新的挑战。

表型性状是种质资源鉴定评价最为基本和直接的途径，能利用肉眼观察生物生长过程中其外部特征或反映其变异情况，具有直观、经济等优点，仍然是大多数科研人员认为稳妥和可靠的方式，是传统育种中必不可少的重要环节。种质资源是作物遗传改良的基础，优异种质资源的发掘与利用是育种工作能否取得突破的关键环节。本研究主要针对收集到的贵州省各地区151份樱桃番茄种质资源，利用主成分分析和聚类分析方法从形态学水平上进行其遗传多样性分析，探究它们的亲缘关系，确定相对合理的评价指标，为番茄农艺性状优异基因发掘和分子标记辅助选择育种提供一定的参考和依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验材料为来源于贵州不同地区的151份地方樱桃番茄种质资源，其中24份来自贵阳市；21份来自遵义市；13份来自安顺市；11份来自铜仁市；3份来自六盘水市；24份来自贵州省黔东南苗族侗族自治州；15份来自黔西南布依族苗族自治州；27份来自黔南布依族苗族自治州；13份来自毕节市，采集面积涉及到贵州省全省。

1.2 试验方法

1.2.1 试验地点与种植管理

本试验于2018年1月26日—2月1日期间进行烫种、浸种、催芽等播前处理，2月2日播种于贵州大学南校区玻璃温室，采用电热温床育苗，2月27日进行假植，并于3月30日定植于贵州大学南校区蔬菜园，土壤类型为壤土，肥力中等。采取随机区组设计，株行距各40 cm，每份资源种植6株，田间管理水平一致。

1.2.2 指标观察和测定

参照李锡香等对24个重要农艺性状进行调查和测定，并结合实际情况略作调整。于田间统计其叶片颜色、株型、蔓性、生长习性、花梗离层、熟性、叶片类型、叶片形状、成熟果色、萼片形状、花序类型、叶着生状态、裂果性、花柱长度等质量性状。其中，测量其数量性状时首花序节位、第二花序节位采用读数法；叶片长、叶片宽采用直尺测量法；单花序果数采用统计法；果柄长度采用直尺测量法；果梗洼大小、果实纵径、果实横径采用游标卡尺测量法；单果重采用称重法。

1.2.3 数据标准化处理及统计分析

使用WPS软件进行数据整理，用SPSS软件进行主成分分析，同时基于番茄24个农艺性状，采用系统聚类利用组间聚合的方法对151份番茄种质资源进行聚类，采用平方欧式距离得到近似矩阵，用SPSS软件绘制聚类结果图。

2 结果与分析

2.1 质量性状遗传多样性分析

151份贵州地方樱桃番茄资源遗传多样性指数(′)的变化范围为0.12～1.06(表1)，叶片颜色主要以深绿为主，比例为58%；熟性以中熟为主，极早熟的材料最少，只有两份是极早熟；叶片着生状态以直立和水平为主；生长习性、花梗离层、叶片形状、花序类型和裂果性的变异系数均低于0.50；株型的变异系数′为0.34，其中蔓性的材料所占比例为89%；花序类型的′值为0.36，频率分布主要在单式花序，为89%；花梗离层的变异系数也较低，′为0.39，频率分布主要为有离层，占比为87%；叶片类型的变异系数′为0.63，以普通叶型为主，占总材料的78%。

表1 樱桃番茄质量性状分布频率表

2.2 数量性状遗传多样性分析

樱桃番茄11个数量性状的变异系数在18.45%～32.47%，遗传多样性指数为1.64～2.45。在总的11个数量性状中，变异系数大于25%的有5个，分别是单花序果数、果实纵径、心室数、第一花序节位、第二花序节位(表2)。

表2 樱桃番茄数量性状变异系数表

2.3 农艺性状主成分分析

对151份贵州地方樱桃番茄资源农艺性状进行主成分分析(表3)，提取的主成分有7个特征值在1.0以上，前7个主成分贡献率累积达到了67.633%。第一主成分的贡献率为32.295%，特征值为7.427，明显大于其他6个特征值，负载值较高的有株型、生长习性、花梗离层、熟性、叶片类型、叶片形状、成熟果色、萼片形状、叶片着生状态和裂果性；第二主成分的贡献率为8.259%，特征值为1.900，负载值较高的有单花序果数、叶宽、第一花序节位、叶长、果梗洼大小和第二花序节位；第三主成分的贡献率为6.867%，特征值为1.579，负载值较高的有果实纵径、果实横径、花序类型、叶宽、果柄长度和单果质量；第四主成分特征值为1.335，贡献率为5.805%，负载值较高的有单花序果数、单果质量、第二花序结位、果实横径、果实纵径和株型；第五主成分贡献率是5.065%，特征值为1.165，负载值较高的有心室数、花序类型、第一花序节位、叶片颜色和果实纵径；第六主成分特征值为1.123，负载值较高的有果柄长度、果实纵径和心室数；第七主成分的特征值为1.027，负载值较高的有花序类型、果梗洼大小和叶宽。综合分析可得，从各主成分中筛选出果实纵径、横径、叶片类型、叶宽、叶长单果质量、果梗洼大小、果形、单花序果数、叶片状态、熟性、心室数、萼片形状、成熟果色、第一花序节位、裂果性和花序类型共17个重要农艺性状，对贵州樱桃番茄种质资源的评价具有一定的参考价值。

表3 151份贵州本地樱桃番茄种质资源24个农艺性状的主成分分析

2.4 农艺性状聚类分析

对151份贵州本地樱桃番茄种质资源的24个农艺性状(包括13个质量性状和11个数量性状)通过聚类分析分析其亲缘关系的远近，结果如图1所示，在欧式距为3.0处将151份种植资源分为9大类群，具体分析如下。

图1 151份贵州本地樱桃番茄Ward聚类分析

第Ⅰ类群共包含36份材料。其主要特征是单果重小、果柄长度低、果实纵横径小、心室数少、裂果率低，叶片形状以二回羽状复叶为主，熟性表现为极早熟和早熟为主。此类群可以作为培育早熟番茄的育种材料。

第Ⅱ类群共包含16份材料。果形以圆形为主，而果实硬度是反映番茄耐贮藏特性的重要指标，单果质量小、果梗大小小、果柄较短、叶片类型以复细叶型为主、萼片形状为微翘、熟性表现为早熟和中熟。此类群可以作为培育高品质的番茄育种材料，其中编号35材料性状最为突出，可以作为优良种质进行研究。

第Ⅲ类群共有19份材料。其主要特征是单花序果数较多、心室数较少、果梗洼较小、果实纵横径较小、单果质量适中，其中单花序果数是反映番茄产量的重要指标。果形以扁圆为主，熟性为早熟和中熟，生长习性绝大多数为无限生长型，成熟果色绝大多数为红色。这一类群的材料可以在今后的育种工作中稍做改良优化，培养出优质高产的商品番茄。

第Ⅳ类群包括7份材料。其特点是单果质量较高、果梗洼较小、果实横径较小、心室数较少、裂果性好、果形以圆形为主，这一类群的多数性状与其他类群相比，整体性状指标表现较为良好，可以在今后选用不同利用价值的番茄时作为育种材料。筛选出性状值比较高的材料有编号37、38和39的3份资源，这3份资源都是来自遵义地区。

第Ⅴ类群共包含30份材料。这一类群材料其主要特征是果柄长度低、单果质量小、心室数少、裂果率低，叶片类型以普通叶为主，少数材料为复细叶型，叶着生状态为平行和下垂，叶色以深色为主，熟性表现为早熟和中熟为主。这一类群的一些性状相比于其他类群，整体性状指标表现较为一般，但是叶色相比其他类群表现更绿，这一特性可在未来育种工作中加以利用。

第Ⅵ类群仅包含4份材料，它们分别来自贵阳市白云区、都匀市、施秉县和凤岗县，其单果质量小、果梗洼较小、果实横径较小、心室数较少、裂果性一般、果形以圆形为主。通过与其他类群材料综合比较可知，这一类群整体性状指标表现较差，没有突出点，所以这一类群被淘汰，不作为材料用于今后的育种工作当中。

第Ⅶ类群包含5份材料，在研究该材料植株叶片颜色、叶着生状态和生长类型的基础上，综合所有调查的农艺性状值分析可知，这一类群材料综合表现稳定，产量性状表现良好，植株生长旺盛，属于优良的种质资源。

第Ⅷ类群共有17份材料，其主要特征是单花序果数一般、果形以圆形为主，熟性为早熟和中熟，成熟果色多数为红色、心室数较少、叶片多、叶片类型为普通叶、叶片状态为直立型和下垂型、叶片颜色以绿和深绿为主、生长习性绝大多数为无限生长型，综合分析表明，这一类群植株生长力强，其中编号为30和76的两个材料性状最为突出，可以作为优良材料用于育种工作当中。

第Ⅸ类群共有17份材料，其主要特征是单果质量小、裂果性好、叶色为绿和深绿、生长类型为无限生长型、熟性为中熟和晚熟为主。可以利用这一类群的材料选育晚熟品种。

3 讨论与结论

植物表型多样性是遗传多样性与环境多样性的综合体现，对表型性状的研究可以从整体上了解研究对象的多样性程度。本研究对151份供试材料农艺性状中的13个质量性状和11个数量性状进行遗传多样性分析，质量性状遗传多样性指数(′)变化范围为0.12～1.06，数量性状遗传多样性指数(′)为1.64～2.45，这表明供试的番茄种质资源存在广泛的遗传多样性，其中多样性指数最高的是果实纵径，果实纵径、果实横径、第一花序节位、第二花序节位、叶长和叶宽的遗传多样性指数都大于2.0，研究结果进一步证实芮文婧和李春侨等的研究结论。同时发现，农艺性状遗传多样性分析结果表明供试材料的果实外观形态指标、果实品质性状和植株形态性状的变异类型较为丰富，但是个别性状变异类型不丰富，在所有试验材料中基本只呈现1～2个性状。果实产量的指标中单花序果数的遗传多样性指数最小、变异系数最小，与袁东升等的研究相一致。

对主要成分的分析将几种主要的农作指数转化为较少的主要成分，而且该分析简单却比较综合和全面，能够较为直观的显示出番茄各性状的重要程度。周蓉等对番茄表型的性状进行了分析研究，最终归纳归纳出5个因子作为考核番茄主成分的指标。而本研究提取的前7个主成分贡献率累积达到了67.633%，基本能够反映出所测23个指标的大部分信息，其他如叶片类型、果实纵横径等16个农艺性状指标可作为评价番茄表型遗传多样性的重要指标。

芮文婧等将353份番茄最终聚为6类，而本研究则通过聚类分析将151份材料划分为9类，这说明贵州省地方樱桃番茄存在广泛的遗传多样性。随着现代分子生物学的飞速发展，利用SNP、InDel等分子标记技术进行植物遗传多样性研究越来越广泛。因此，下一步研究中应将两者结合，为樱桃番茄遗传育种研究提供更为准确、可靠的依据。