梁根云，青 游，蔡 鵬，劉獨臣，李躍建，房 超，楊 峰，劉小俊，雷曉葵

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 四川 成都 610066；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所,蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點實驗室,四川 成都 610066；3.農(nóng)業(yè)部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，四川 成都 610066；4.彭州市天府蔬鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，四川 彭州 611930)

【研究意義】黃瓜是我國主要栽培的經(jīng)濟作物之一，我國黃瓜最早由印度分兩路傳入我國，其中經(jīng)由緬甸和印中邊界傳入華南地區(qū)，并在華南地區(qū)馴化形成了我國華南系統(tǒng)的黃瓜[1]。對作物種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀進(jìn)行評價和分類，不僅有利于種質(zhì)資源的合理保存，而且對優(yōu)異種質(zhì)資源挖掘與創(chuàng)新、作物育種具有重要指導(dǎo)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】我國系統(tǒng)研制了120類共366個農(nóng)作物的種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化種質(zhì)資源研究、管理和共享利用提供了基礎(chǔ)[2]。王麗慧等通過對24份莖用萵苣種質(zhì)資源表型性狀進(jìn)行分析，評價篩選出產(chǎn)量、肉色翠綠、早熟或晚熟等不同性狀優(yōu)良或特點的萵筍種質(zhì)材料，為選育不同利用價值的萵筍優(yōu)良品種提供種質(zhì)材料[3]。萬述偉等對國內(nèi)外271份豌豆資源農(nóng)藝性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析發(fā)現(xiàn)國外資源遺傳變異非常豐富，將有利于拓寬我國豌豆資源遺傳背景[4]。我國科研單位對收集的黃瓜資源或地方品種進(jìn)行了鑒定評價和遺傳多樣性分析，為黃瓜資源利用和新品種選育提供應(yīng)用基礎(chǔ)[5-8]?！颈狙芯壳腥朦c】四川最早以種植華南型黃瓜地方品種為主，由于華南型黃瓜地方品種品質(zhì)優(yōu)異、肉質(zhì)肥厚，適合多種食用方式，各種地方品種在四川不同地區(qū)農(nóng)民還在分散種植，種類豐富。常年粗放種植、常規(guī)留種等生產(chǎn)方式，也造成地方品種種質(zhì)不斷退化。因此，開展地方種質(zhì)資源收集、鑒定評價和保存，對豐富黃瓜種質(zhì)資源和保護(hù)地方種質(zhì)資源具有重要意義?！緮M解決的關(guān)鍵問題】全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查和收集行動中收集的四川地方品種資源數(shù)量比較豐富，本試驗針對收集的四川地區(qū)77份地方種質(zhì)資源開展評價，明確種質(zhì)種類、資源間親緣關(guān)系和性狀相關(guān)性，為黃瓜種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為從四川省57個縣(區(qū))收集的77個黃瓜地方品種(表1)。

表1 77份參試四川省地方品種種質(zhì)資源

續(xù)表1 Continued table 1

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年春季在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院四川新都基地進(jìn)行。田間1.6 m開廂包溝，株距40 cm，2行搭人字架栽培。黃瓜種植2次重復(fù)，每重復(fù)種植8株。栽培管理按黃瓜常規(guī)種植技術(shù)進(jìn)行。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

性狀調(diào)查參照《黃瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》的方法進(jìn)行[9]，觀測了初花期和結(jié)果盛期每份種質(zhì)資源的10個數(shù)量性狀(第一主蔓雌花節(jié)位、莖粗、節(jié)間長、葉長、葉寬、商品瓜長、商品瓜橫徑、瓜把長、瓜肉厚、單瓜重)和11個質(zhì)量性狀(分枝性、葉色、葉形、瓜形、瓜把形狀、瓜皮色、瓜肉色、瓜棱、瓜瘤大小、刺瘤稀密、瓜刺顏色)。用游標(biāo)卡尺和卷尺對數(shù)量性狀進(jìn)行測量或者直接計數(shù)，對相關(guān)質(zhì)量性狀進(jìn)行賦值(表2)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Office Excel 計算性狀的平均值(X) 、標(biāo)準(zhǔn)差(s) 等。根據(jù)計算結(jié)果將所有材料每個性狀劃分為 10 個等級，按第 1 級 [Xi< (X-2s) ]到第 10 級 [Xi> (X+ 2s) ]，每 0. 5s為 1 級，每 1 級的相對頻率(Pi) 用于計算多樣性指數(shù)[4,10]。遺傳多樣性指數(shù)即 Shannon-Wiener index(H′) 信息指數(shù)，計算公式H′ = -∑Pi×ln數(shù)，式中,Pi為某性狀第i級別內(nèi)材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比，Xi為第i級中的數(shù)據(jù)[10]。使用R語言3.2.3對數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和相關(guān)性分析。采用Spss 19進(jìn)行聚類分析，并繪制分類樹狀圖。

表2 調(diào)查農(nóng)藝性狀描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

表3 10個數(shù)量性狀性狀遺傳多樣性分析

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的多樣性分析

對77份黃瓜種質(zhì)資源10個數(shù)量農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計分析(表3)，10個數(shù)量性狀的變異系數(shù)變幅為9.52 %～29.83 %，平均值為17.67 %，遺傳多樣性指數(shù)平均值為1.997。其中變異系數(shù)最大的為單瓜重(29.83 %)，變異幅度為0.10～0.48 kg，最小的是莖粗(8.13 %)，變異幅度為7.31～10.38 mm。遺傳多樣性指數(shù)最大的為葉寬(2.082)，最小的為第一節(jié)雌花位(1.859)，其余遺傳多樣性指數(shù)從大到小分別為瓜把長(2.071)，莖粗(2.051)，葉長(2.030)，節(jié)間長(2.016)，瓜橫徑(1.998)，瓜肉厚(1.965)，單瓜重(1.957)，瓜長(1.942)。

對黃瓜11個質(zhì)量性狀進(jìn)行遺傳多樣性統(tǒng)計分析(表4)，可以看出供試黃瓜種質(zhì)質(zhì)量性狀的遺傳多樣性較低。黃瓜材料分枝性較強，有48.05 %的參試材料的分枝性為強，41.56 %的參試材料分枝性為中；葉色以綠色為主，占參試材料的63.64 %；葉形心臟五角為主；76.62 %的參試材料的瓜形為長圓筒形；瓜把形狀主要為溜肩形，占68.83 %；瓜皮色多為白綠色，占79.22 %；瓜肉色以白綠為主，占77.92 %；絕大部分瓜無棱，占90.91 %；瓜瘤以中等大小為主，占63.64 %；42.86 %的瓜刺瘤稀密度為稀，55.84 %的瓜刺瘤稀密度為中，瓜刺色多為黑色，占58.44 %。

表4 黃瓜質(zhì)量性狀遺傳多樣性分析

表5 黃瓜21個農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

2.2 性狀相關(guān)性分析

對黃瓜21個農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析(表5)，表明單瓜重與瓜長、瓜橫徑、瓜把長、瓜肉厚呈極顯著正相關(guān)，與瓜形、瓜刺色極顯著負(fù)相關(guān)；葉長與葉寬、莖粗極顯著正相關(guān)，與瓜瘤大小顯著正相關(guān)；葉寬與莖粗極顯著正相關(guān)，與節(jié)間長、瓜瘤大小顯著正相關(guān)；莖粗與瓜橫徑顯著正相關(guān)；節(jié)間長與瓜把長、瓜棱顯著相關(guān)，與分枝性、瓜肉色極顯著負(fù)相關(guān)；瓜長與瓜把長、葉色極顯著正相關(guān)，與分枝性、瓜皮色和瓜瘤大小顯著正相關(guān)，與瓜形、瓜刺色極顯著負(fù)相關(guān)，與第一雌花節(jié)位顯著負(fù)相關(guān)；瓜橫徑與瓜把長、瓜肉厚、葉形極顯著正相關(guān)，與瓜刺瘤稀密極顯著負(fù)相關(guān)；瓜肉厚與瓜把形狀極顯著正相關(guān)，與葉形顯著正相關(guān)，與瓜瘤大小、瓜刺瘤稀密極顯著負(fù)相關(guān)；分枝性與瓜皮色極顯著正相關(guān)，與瓜刺色顯著負(fù)相關(guān)；葉色與瓜刺色極顯著負(fù)相關(guān)；葉形與瓜瘤大小極顯著負(fù)相關(guān)，與瓜刺瘤稀密顯著負(fù)相關(guān)；瓜形與瓜刺色顯著正相關(guān)；瓜皮色與瓜刺色顯著負(fù)相關(guān)；瓜棱與瓜瘤大小顯著正相關(guān)；瓜瘤大小與瓜刺瘤稀密顯著正相關(guān)。參試黃瓜種質(zhì)資源的21個農(nóng)藝性狀之間存在顯著或極顯著相關(guān)性。

2.3 主成分分析

使用R語言對黃瓜21個農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)分析和主成分分析，結(jié)果如表6，共提取7個主成分，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到67.68 %。

由表6可知，第一主成分特征值為3.29，貢獻(xiàn)率為15.67 %。特征向量中絕對值較大的有單瓜重、瓜長、瓜把長、瓜橫徑、瓜肉厚，特征向量值分別為0.845、0.742、0.607、0.513、0.441，以上幾個性狀均為黃瓜產(chǎn)量構(gòu)成因素。第二主成分特征值為2.823，貢獻(xiàn)率為13.44 %。特征向量中絕對值較大的有瓜瘤大小、瓜刺瘤稀密。第三主成分特征值為2.61，貢獻(xiàn)率為12.43 %，特征向量中絕對值較大的有葉長、葉寬。第四主成分特征值為1.64，貢獻(xiàn)率為7.81 %，特征向量中絕對值較大的有瓜肉色。第五主成分特征值為1.37，貢獻(xiàn)率為6.53 %，特征向量中絕對值較大的有瓜棱、瓜皮色和葉色。第六主成分特征值為1.29，貢獻(xiàn)率為6.15 %，特征向量中絕對值較大的有第一雌花節(jié)位。第七主成分特征值為1.18，貢獻(xiàn)率為5.64 %，特征向量中絕對值較大的有瓜把形狀。

表6 黃瓜21個性狀主成分分析

2.4 聚類分析

對參試材料的7個主成分因子的15個農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，將77份種質(zhì)資源聚合劃分為4大類群，每個類群表型性狀見表7。

第Ⅰ類群包括20份資源，葉長平均值為26.66 cm，葉寬平均值為25.5 cm，莖粗平均值為8.68 mm，節(jié)間長平均值為10.9 cm，瓜長平均值為16.94 cm，瓜橫徑平均值為5.02 cm，瓜把長為2.13 cm，瓜肉厚平均值為1.13 cm，單瓜重平均值為0.28 kg，第一節(jié)雌花位平均值為22.65節(jié)，分枝性中到強為主，葉色主要為綠色和深綠，葉形主要為心臟五角，瓜形多為長圓筒和橢圓，瓜把全鈍圓形，皮色多為白綠，瓜肉色大部分為白綠色，瓜表面多為無棱，瓜瘤主要為中等大小，刺瘤稀或中等密度，瓜刺色主要為白色和黑色。

第Ⅱ類群包括7份資源，葉長平均值為26.72 cm，葉寬平均值26.25 cm，莖粗平均值為8.93 mm，節(jié)間長平均值為12.06 cm，瓜長平均值為18.41 cm，瓜橫徑平均值為5.12 cm，瓜把長平均值為2.48 cm，瓜肉厚平均值為0.97 cm，單瓜重平均值為0.29 kg，第一節(jié)雌花位平均值位18.46節(jié)，葉色主要為綠色，葉形心臟五角，瓜形主要為長圓筒，瓜把性狀主要為溜肩形和鈍圓形，瓜皮色和肉色白綠，淺棱，瓜瘤大為主，瓜刺色主要為黑色和白色。

第Ⅲ類群包括11份資源，葉長平均值為25 cm，葉寬平均值23.91 cm，莖粗平均值為8.46 mm，節(jié)間長平均值為10.35 cm，瓜長平均值為17.52 cm，瓜橫徑平均值為4.31 cm，瓜把長平均值為2.09 cm，瓜肉厚平均值為0.99 cm，單瓜重平均值為0.21 kg，第一節(jié)雌花位平均值為10.56節(jié)，葉色主要為綠色，葉形為心臟五角，瓜形主要為長圓桶，瓜把為溜肩形，瓜皮色和肉色以白綠色為主，無棱，瓜刺色主要為黑色。

第Ⅳ類群包括39份資源，葉長平均值為26.87 cm，葉寬平均值25.68 cm，莖粗平均值為8.84 mm，節(jié)間長平均值為11.11 cm，瓜長平均值為17.44 cm，瓜橫徑平均值為4.95 cm，瓜把長平均值為2.23 cm，瓜肉厚平均值為0.94 cm，單瓜重平均值為0.27 kg，第一節(jié)雌花位平均值位23.52節(jié)，葉色主要為綠色，葉形心臟五角為主，瓜形主要為長圓筒，瓜把性狀為溜肩形，瓜皮色和肉色以白綠為主，瓜無棱，瓜瘤小到大，瓜刺色主要為黑色和白色。

表7 種質(zhì)資源各類群性狀特征

3 討 論

我國蔬菜種質(zhì)資源異常豐富，新中國成立以來政府和科研機構(gòu)一直注重開展蔬菜種質(zhì)資源的收集、評價和保存等工作，建立了中長期資源保存庫，為我國蔬菜新品種選育等提供了重要的親本來源[11]。黃瓜栽培種的遺傳基礎(chǔ)狹窄，收集和創(chuàng)制黃瓜種質(zhì)資源任務(wù)重大[12]。四川黃瓜地方品種豐富，結(jié)合我國農(nóng)作物種質(zhì)資源收集和保護(hù)工作，收集了77份地方品種，并進(jìn)行農(nóng)藝性狀評價，為資源保存和黃瓜育種親本選擇提供基礎(chǔ)。

參試種質(zhì)資源的11個質(zhì)量性狀遺傳多樣性指數(shù)都在1以下，低于數(shù)量性狀遺傳多樣性指數(shù)，與郭元元等和曹齊衛(wèi)等結(jié)果一致[8,13]。10個數(shù)量性狀中單瓜重、第一雌花節(jié)位、瓜肉厚等與產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異系數(shù)都在20 %以上，遺傳多樣性指數(shù)在1.8以上，說明77個地方品種的數(shù)量性狀存在較明顯差異。每個數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)都低于質(zhì)量性狀遺傳多樣性指數(shù)，可能是質(zhì)量性狀表現(xiàn)更加直觀，在品種選育或種植栽培中，人們根據(jù)消費習(xí)慣定向選擇，使黃瓜資源類型相對比較固定[13]。通過各農(nóng)藝性狀進(jìn)行的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，每個性狀之間都具有顯著或極顯著相關(guān)。其中單瓜重與瓜長、瓜橫徑、瓜肉厚正相關(guān)，這與大部分與黃瓜資源性狀評價研究結(jié)果一致[5,7-8,14]。莖粗與葉長和葉寬及瓜橫徑呈極顯著或顯著正相關(guān)，與單瓜重有正相關(guān)性但不顯著，而單瓜重與葉長和葉寬相關(guān)性不大。因此，在育種過程中對親本的選擇可以根據(jù)育種目標(biāo)有針對性的優(yōu)先考慮選擇相關(guān)性狀。

主成分分析是將多個性狀指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個主要的綜合指標(biāo)對種質(zhì)資源進(jìn)行評價分析，可以簡化程序。對黃瓜果實、葉片等21個性狀進(jìn)行主成分分析，獲得7個主要因子，包括單瓜重、瓜長、瓜把長、瓜橫徑、瓜肉厚、瓜瘤大小、瓜刺瘤稀密、葉長、葉寬、瓜肉色、瓜棱、瓜皮色、葉色、第一雌花節(jié)位、瓜把形狀共15個重要性狀，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到67.68 %，反映了供試材料的大部分表型性狀信息，可以作為四川省地方品種種質(zhì)資源評價和鑒定的主要指標(biāo)[4,8]。通過聚類分析，將77份資源劃分為4個組群。第Ⅰ類群共有20份地方品種，瓜肉較厚，瓜長相對較短，但第一雌花節(jié)位比較高，可以根據(jù)市場需求選擇白刺、肉厚腔小的種質(zhì)資源加以利用。第Ⅱ類群瓜橫徑和瓜長數(shù)值最高，單瓜重最大，有利于從中選擇大果型種質(zhì)進(jìn)行改良和利用。第Ⅲ類群大部分為第一雌花節(jié)位低的種質(zhì)，瓜橫徑小，果肉比較厚，很適合城市周邊消費習(xí)慣。第Ⅳ類群包含了50 %的地方品種，品種來源于四川省的攀西、川南、川東北和成都平原等不同地區(qū)，表明聚類結(jié)果與地方資源的收集地沒有必然聯(lián)系[5,15]。

利用種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的形態(tài)學(xué)進(jìn)行研究，廣泛應(yīng)用于植物的種質(zhì)資源評價、鑒定、分類、保存和利用，對作物育種具有重要意義[3-4,16]。華南型黃瓜是我國主要栽培類型之一，種質(zhì)資源豐富，具有較豐富的遺傳變異[5,8,13]。本研究發(fā)現(xiàn)四川省黃瓜種質(zhì)資源多樣性高，史建磊等[5]收集資源發(fā)現(xiàn)四川華南型黃瓜種質(zhì)資源比較豐富，為華南型黃瓜種質(zhì)資源利用和材料創(chuàng)制提供良好的來源。

4 結(jié) 論

通過對77份四川地方品種農(nóng)藝性狀的變異、相關(guān)性、主成分和聚類分析，發(fā)現(xiàn)收集的種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀差異明顯。對21個農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)各性狀間具有顯著或極顯著相關(guān)，與產(chǎn)量相關(guān)的性狀單瓜重與瓜長、瓜橫徑、瓜肉厚正相關(guān)。主成分分析提取的7個主要因子能夠反應(yīng)參試材料的67.68 %信息，包括單瓜重、瓜把長、瓜肉厚、瓜刺瘤稀密、瓜皮色、第一雌花節(jié)位等15個涉及產(chǎn)量和外觀特征的主要性狀。進(jìn)一步系統(tǒng)聚類，將參試材料可以聚為4類。主成分和聚類分析對黃瓜種質(zhì)資源評價具有指導(dǎo)意義，為提高資源評價效率和指導(dǎo)親本選配提供了理論依據(jù)。