趙云霞,顏秀娟,王學(xué)梅,楊冬艷

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所,寧夏銀川 750002)

櫻桃番茄(S.lycopersicumvar.cerasiforme)是番茄屬中多汁漿果1年生草本植物,可以菜果兩用,其果實(shí)色澤艷麗、味道可口、營養(yǎng)豐富,深受消費(fèi)者喜愛,消費(fèi)需求量不斷增加,是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的水果型番茄,是聯(lián)合國糧農(nóng)組織優(yōu)先推廣的“四大蔬果” 之一[1]。目前全世界櫻桃番茄種植面積100 萬 hm2左右,主要分布在歐洲的荷蘭、西班牙、俄羅斯,非洲的尼日利亞,美洲的美國、哥倫比亞及亞洲的以色列、日本、中國等,我國櫻桃番茄種植面積約15萬 hm2,其中近8萬hm2為設(shè)施櫻桃番茄,主要種植地區(qū)有山東、江蘇、廣西、廣東、海南等地[2]。

由于櫻桃番茄大都以生食為主,對品質(zhì)的要求更高,因此,提高番茄產(chǎn)品質(zhì)量,包括果實(shí)外觀品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì),已成為我國櫻桃番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。針對番茄品質(zhì)評價(jià)的研究較多,主成分分析是目前研究作物親本數(shù)量性狀相關(guān)性及品質(zhì)綜合評價(jià)的一種有效方法[3-4],張軍[5]對15種番茄的品質(zhì)性狀進(jìn)行研究,張紫薇等[6]采用主成分分析和聚類分析法對115份番茄品種進(jìn)行了綜合評價(jià);張靜等[7]以60份櫻桃番茄品種為試材利用SPSS軟件對其種質(zhì)資源的主要品質(zhì)性狀進(jìn)行了主成分分析和聚類分析,周艷超等[8]應(yīng)用主成分及聚類分析對 29份櫻桃番茄雜交組合的14個(gè)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià);但在品種的選育過程中,僅通過肉眼觀察,很難對品質(zhì)性狀和抗性等一些重要性狀做到準(zhǔn)確的把握,分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)(MAS)能夠?qū)τN材料進(jìn)行基因型選擇,有效克服在表型觀測上的諸多不便,在作物育種中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[9]。因此,筆者以28份櫻桃番茄新品系為材料,測定15個(gè)果實(shí)數(shù)量性狀指標(biāo),采用主成分分析法進(jìn)行分析,評價(jià)品質(zhì)性狀,同時(shí)結(jié)合抗病性分子標(biāo)記鑒定進(jìn)行綜合評價(jià),以期為櫻桃番茄新品種的選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料供試材料為寧夏農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所蔬菜育種課題組,利用自主創(chuàng)制的新種質(zhì)材料配制的28個(gè)櫻桃番茄雜交組合(表1)。

表1 供試材料種質(zhì)類型及性狀

1.2 試驗(yàn)方法于2021年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)示范基地蔬菜種質(zhì)資源圃進(jìn)行,4月育苗,5月定植,9月拉秧,畦寬70 cm,畦溝寬95 cm,畦高25 cm,株距35 cm,雙行定植,每個(gè)雜交組合定植50株,統(tǒng)一進(jìn)行日常田間管理。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1指標(biāo)測定。在第三穗果成熟期,每個(gè)雜交組合從10株材料選取同一成熟期果實(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。單果重用電子天平測量,果實(shí)橫徑、縱徑、果梗洼大小、果洼處木栓化大小、果肉厚分別采用游標(biāo)卡尺測量,重復(fù)5次,取平均值?？扇苄怨绦挝镉檬殖諸D-45糖度計(jì)測量,果實(shí)硬度用數(shù)字硬度計(jì)測定,果形指數(shù)=縱徑/橫徑。

1.3.2理化指標(biāo)測定。VC含量采用2,6-二氯酚定酚法測定,可溶性糖采用蒽酮比色法測定,可滴定酸采用酸堿滴定法測定[10]。

1.3.3抗病性分子標(biāo)記鑒定。武漢市景肽生物科技有限公司測定櫻桃番茄12種病害的16個(gè)位點(diǎn)分別為黃化曲葉病毒(Ty1、Ty5)、根結(jié)線蟲(Mi1-2、Mi23)、斑萎病SW5b、花葉病毒Tm2、葉霉病(Cf5、Cf9)、枯萎病I2、灰葉斑Sm、晚疫病Ph3、細(xì)菌性斑點(diǎn)病Pto、瘡痂病Rx4、青枯病Bwr12、黃萎病(Ve1、Ve2)。

1.4 數(shù)據(jù)分析采用 IBM SPSS 20.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。主成分法進(jìn)行因子分析,最大方差法對因子旋轉(zhuǎn),對特征向量加權(quán)重,綜合評價(jià)[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同櫻桃番茄雜交組合果實(shí)數(shù)量性狀的變異分析由表2可知,不同櫻桃番茄雜交組合果實(shí)數(shù)量性狀的變異系數(shù),以果梗洼大小變異系數(shù)最大,達(dá) 33.12%,果洼處木栓化大小次之為 30.50%,單果重、VC、糖酸比、可滴定酸變異系數(shù)也相對較高,分別為17.98%、17.22%、16.42%、16.26%;可溶性固形物含量變異系數(shù)較小,為9.30%,離散程度較小。不同材料之間存在較大差異,不同性狀在不同材料間表現(xiàn)出不同程度的多樣性[12-13]。櫻桃番茄雜交組合各果實(shí)數(shù)量性狀之間存在較大程度的變異,遺傳變異豐富,遺傳多樣性大,表明通過育種途徑改良番茄品質(zhì)性狀是可行的。

表2 櫻桃番茄果實(shí)性狀分布

2.2 相關(guān)性分析由表3可知,單果重與橫徑、果梗洼大小、果洼處木栓化大小、果肉厚呈顯著或極顯著正相關(guān),與縱徑和糖酸比呈正相關(guān),與硬度呈顯著負(fù)相關(guān),與其他指標(biāo)呈負(fù)相關(guān);果實(shí)縱徑與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān),與果肉厚呈顯著正相關(guān),與果梗洼大小、果洼處木栓化大小呈極顯著負(fù)相關(guān),與Vc、可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸呈負(fù)相關(guān),與其他指標(biāo)呈正相關(guān);果實(shí)橫徑與果梗洼大小、果洼處木栓化大小呈極顯著正相關(guān),與果形指數(shù)、硬度呈極顯著負(fù)相關(guān),與心室數(shù)、可溶性固形物、Vc呈負(fù)相關(guān),與其他指標(biāo)呈正相關(guān);果形指數(shù)與硬度呈極顯著正相關(guān),與果梗洼大小、果洼處木栓化大小呈極顯著負(fù)相關(guān),與果肉厚、心室數(shù)、可溶性固形物呈正相關(guān);果梗洼大小與果洼處木栓化大小呈極顯著正相關(guān),與可溶性固形物呈極顯著負(fù)相關(guān),與硬度呈顯著負(fù)相關(guān),與可滴定酸呈負(fù)相關(guān);果洼處木栓化大小與可溶性固形物呈極顯著負(fù)相關(guān),與硬度呈顯著負(fù)相關(guān),與可滴定酸呈負(fù)相關(guān),與其余指標(biāo)呈正相關(guān);果肉厚與Vc呈極顯著負(fù)相關(guān),與硬度呈正相關(guān),與其余指標(biāo)呈負(fù)相關(guān);心室數(shù)與硬度呈顯著正相關(guān),與可溶性糖、糖酸比呈負(fù)相關(guān);可溶性固形物與可溶性蛋白、糖酸比呈負(fù)相關(guān),與其余指標(biāo)呈正相關(guān);硬度與可溶性蛋白、可滴定酸呈正相關(guān),與其余指標(biāo)呈負(fù)相關(guān);糖酸比與可溶性糖呈極顯著正相關(guān),與可滴定酸呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表3 櫻桃番茄各性狀間的相關(guān)性分析

2.3 主成分分析以特征值大于 1、方差貢獻(xiàn)率大于 79%為標(biāo)準(zhǔn)對 15 個(gè)果實(shí)數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析。由表4可知,5個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)79.64%,代表了櫻桃番茄79.64% 以上的遺傳信息。因此,可用這5個(gè)主成分代表 15個(gè)指標(biāo)綜合評價(jià)櫻桃番茄。第1個(gè)主成分的特征值為4.63,方差貢獻(xiàn)率為30.85%,可以代表30.85%的全部性狀信息,其中單果重、橫徑、果梗洼大小與果洼處木栓化大小相關(guān)的指標(biāo)因子載荷都在 0.639 以上,其余指標(biāo)載荷大多低于0.25,單果重、橫徑、果梗洼大小與果洼處木栓化大小均與果實(shí)外觀有關(guān),可定義為外觀因子;第2個(gè)主成分的特征值是2.62,方差貢獻(xiàn)率為17.49%,決定其大小的指標(biāo)主要是單果重、縱徑、果肉厚載荷值分別為0.592、0.670、0.862,單果重、縱徑、果肉厚與產(chǎn)量有關(guān),第二因子可定義為產(chǎn)量因子;第 3個(gè)主成分的特征值為2.06,方差貢獻(xiàn)率為13.72%,糖酸比和可溶性糖的載荷值較大分別為0.899、0.577,可代表風(fēng)味因子;第4個(gè)主成分的特征值為1.39,反映全部信息的9.23%,可溶性糖、可滴定酸和可溶性固形物載荷值較大分別為0.596、0.579、0.574,均與口感有關(guān);第 5個(gè)主成分的特征值為1.25,方差貢獻(xiàn)率為8.35%,心室數(shù)、硬度載荷值較大,均與耐裂性有關(guān)。

表4 主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率和主成分載荷矩陣

表5 每個(gè)主成分的得分以及綜合得分

2.4 主成分綜合評價(jià)對主成分因子進(jìn)行未旋轉(zhuǎn)因子得分,得出FAC1、FAC2、FAC3、FAC4和FAC5,以各主成分的特征值作為權(quán)重,然后求加權(quán)值[11]。

F1=FAC1×sqrt(4.63),F2=FAC2×sqrt(2.62),F3=FAC3×sqrt(2.37),F4=FAC4×sqrt(1.43),F5=FAC5×sqrt(1.25);綜合排名指數(shù)公式:F=(4.63×F1+2.62×F2+2.37×F3+1.43×F4+1.25×F5)/(4.63+2.62+2.37+1.43+1.25),利用該公式計(jì)算各櫻桃番茄的綜合得分并對其進(jìn)行排序,結(jié)果見表 5。以綜合得分大于0.90為標(biāo)準(zhǔn),A6、A1、A8、A28、A7綜合得分位居前5,說明這5個(gè)組合的綜合品質(zhì)表現(xiàn)較好。

2.5 抗病性分子鑒定由表6可知,28份櫻桃番茄組合抗病性的分子標(biāo)記鑒定結(jié)果,其中抗黃化曲葉病毒病Ty1有6份,占總數(shù)的21.43%;抗根結(jié)線蟲病Mi1-2有15份,占總數(shù)的53.57%;抗根結(jié)線蟲病Mi23有14份,占總數(shù)的50.00%;抗花葉病毒病Tm2有8份,占總數(shù)的28.57%;抗葉霉病Cf5有26份,占總數(shù)的92.86%;抗晚疫病Ph3有21份,占總數(shù)的75.00%;抗青枯病Bwr12有21份,占總數(shù)的75.00%;抗黃萎病Ve1和Ve2各有17份,均占總數(shù)的60.71%;28份材料全抗黃化曲葉病毒病Ty5和瘡痂病Rx4;抗葉霉病Cf9只有3份;抗枯萎病I2有5份,抗灰葉斑病Sm有8份,抗細(xì)菌性斑點(diǎn)病有4份。

表6 28份櫻桃番茄抗病情況

由圖1可知,28份櫻桃番茄組合全部含有5個(gè)及5個(gè)以上抗病基因位點(diǎn),其中含有9個(gè)以上抗病位點(diǎn)的有10份,約占總數(shù)的35.71%,其中含有10個(gè)抗病基因位點(diǎn)的7份,分別為A1、A2、A4、A6、A7、A8和A28,含有11個(gè)抗病基因位點(diǎn)的2份,分別為A5和A16,最多的含有14個(gè)抗病基因位點(diǎn)1份,為A27。

圖1 櫻桃番茄組合含有抗病位點(diǎn)份數(shù)及比率Fig.1 Number and ratio of disease-resistant loci in cherry tomato combinations

3 結(jié)論與討論

對28份櫻桃番茄雜交組合的15個(gè)果實(shí)數(shù)量性狀指標(biāo)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,28份櫻桃番茄雜交組合之間均存在明顯的遺傳差異,遺傳變異豐富,其中以果梗洼大小變異系數(shù)最大,達(dá) 33.12%。通過主成分分析,以方差貢獻(xiàn)率大于 79.00% 為標(biāo)準(zhǔn),提取 5 個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)79.64%,基本可以用來表達(dá)全部果實(shí)數(shù)量性狀的信息。對主成分因子進(jìn)行未旋轉(zhuǎn)因子得分,計(jì)算各櫻桃番茄的綜合得分并對其進(jìn)行排序,以綜合得分大于0.90為標(biāo)準(zhǔn),A6、A1、A8、A28、A7綜合得分位居前5,說明這5個(gè)組合的綜合品質(zhì)表現(xiàn)最好。

通過對28份櫻桃番茄雜交組合12種病害的16個(gè)抗病位點(diǎn)的分子鑒定,表明有些抗病基因位點(diǎn)的材料豐富,而有些抗病基因位點(diǎn)的材料缺少,為下一步種質(zhì)資源創(chuàng)制提供方向;28份櫻桃番茄組合中含有10個(gè)抗病基因位點(diǎn)的7份分別為A1、A2、A4、A6、A7、A8和A28,含有11個(gè)抗病基因位點(diǎn)的2份分別為A5和A16,在綜合排名中排名第13和27。最多的含有14個(gè)抗病基因位點(diǎn)1份,為A27,在綜合排名中排名第8,可以進(jìn)一步試種,同時(shí)也可以利用父母本材料的抗病性,選用品質(zhì)好的材料配制新的組合。

綜合排名前5的A6、A1、A8、A28、A7,均含有10個(gè)抗病位點(diǎn)基因,因此這5個(gè)組合的綜合品質(zhì)和抗病性均表現(xiàn)最好,適合進(jìn)一步試種推廣。