朱彩華，高 婷，李 梅，龍榮華

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學院園藝作物研究所 昆明 650205； 2.昆明市東川區(qū)經(jīng)濟作物技術推廣站 昆明 654100）

厚皮甜瓜（Cucumis melo）為葫蘆科一年生蔓性草本植物，果實味甜多汁，香氣濃郁，富含維生素、有機酸及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，深受廣大消費者喜愛，是我國重要的園藝經(jīng)濟作物之一[1]。由于厚皮甜瓜在我國栽培歷史悠久，多年的選育和栽培中已形成在果皮底色、果皮覆紋、果肉顏色等方面具有多樣性的特色品種。隨著人們生活水平的提高，對甜瓜的品質(zhì)和多樣性要求也越來越高[2]，因此開展種質(zhì)資源評價，通過分析厚皮甜瓜種質(zhì)間的重要農(nóng)藝性狀差異性，篩選出優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源，對厚皮甜瓜新品種選育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的推動作用。前人對甜瓜的研究主要集中在種質(zhì)資源生物多樣性和遺傳多樣性方面[3]。許多學者利用形態(tài)學分類法、AFLP、SRAP、SSR 標記對甜瓜種質(zhì)資源進行鑒定，分析不同品種之間的遺傳親緣關系[4-6]，但對其表型性狀的多樣性研究較少。胡建斌等[7]對250 份國外甜瓜種質(zhì)資源的19 個形態(tài)性狀的遺傳多樣性進行研究。張凱歌等[8]利用形態(tài)學標記和分子標記技術，將219 份甜瓜種質(zhì)資源劃分為厚皮、薄皮和野生3 種類型。朱凌麗等[9]采用群體結構與聚類分析，將124 份厚皮甜瓜種質(zhì)劃分為5 個具有獨立性、多樣性、差異明顯的類群。在實踐中，農(nóng)藝性狀也是選育新品種的重要評價指標，通過田間種植觀察，對甜瓜種質(zhì)的各個性狀進行測定，采用聚類分析等方法可以篩選出性狀優(yōu)良和營養(yǎng)豐富的種質(zhì)[7]。盛云燕等[10]以新疆引進的8 個甜瓜品種為材料，對果實的多個性狀進行差異分析，篩選出了適宜北方種植的2個高品質(zhì)品種M4-10 和M4-5。梁昕景等[11]采用隸屬函數(shù)法對34 份厚皮甜瓜進行綜合評價，火鳳凰6 號總隸屬函數(shù)值最大，排名第1，其次是k2-1、k2-4、君網(wǎng)蜜3 號、k2-3，可以引進海南地區(qū)種植。韓立紅等[12]利用方差分析和隸屬函數(shù)法對34 個黃皮型厚皮甜瓜品種的產(chǎn)量及品質(zhì)等性狀進行綜合評價，選育出了適宜在日光溫室中與草莓套種的雅州蜜厚皮甜瓜品種。徐佳等[13]對9 個厚皮甜瓜品種的生育期、植株性狀、果實性狀、產(chǎn)量及抗病性等指標進行綜合分析，篩選出適宜在臺州地區(qū)推廣種植的脆肉型厚皮甜瓜浙甜105。綜上所述，前人研究多集中于我國部分地區(qū)的地方種質(zhì)，對篩選區(qū)域適應性極強的跨地域優(yōu)質(zhì)厚皮甜瓜種質(zhì)資源研究較少。筆者以141 份厚皮甜瓜種質(zhì)資源為試材，通過室外小區(qū)地塊種植，對29 個農(nóng)藝性狀進行測定，旨在分析不同種質(zhì)間果實性狀的差異性，篩選優(yōu)質(zhì)的厚皮甜瓜種質(zhì)資源，為育種提供優(yōu)質(zhì)的親本材料，進而為新品種選育奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

141 份厚皮甜瓜種質(zhì)資源由湖南省瓜類研究所收集，保存，均為純種自交系，包括網(wǎng)紋、光皮、大果、小果等類型（表1）。

表1 試驗材料Table 1 Experimental materials

1.2 代表性種質(zhì)資源圖片

在以下9 份典型的種質(zhì)資源中，果形有圓形、卵形、橢圓形，果皮底色有黃色、白色、灰色，果面網(wǎng)紋為全網(wǎng)紋、部分網(wǎng)紋和無網(wǎng)紋，果面有棱溝，果肉顏色有橙色、白色和綠色。

1.3 試驗儀器

直尺，游標卡尺，電子秤（ACS-30 kg），電子天平（YP 5102），TD 系列糖度計。

1.4 試驗設計

試驗于2021 年5—9 月在云南省保山市隆陽區(qū)農(nóng)業(yè)示范試驗田進行，采用2.5 m 包溝起壟種植，壟寬0.9 m，溝寬0.3 m，壟間距為1.3 m。試驗材料共141 份，采用隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為6 m×2.5 m=15 m2。每小區(qū)種植10 株，每份種質(zhì)3 次重復，共種植30 株。5 月初使用32 孔穴盤育苗，2 葉1 心期移栽至試驗田，采用一壟單行種植模式，株行距為0.5 m×2.5 m。在整個生育期內(nèi)統(tǒng)一進行栽培管理和病蟲害防治，植株4 葉1 心至5 葉1 心時摘心，采取雙蔓整枝，均為自花授粉，并及時剪除多余側枝，開花、坐果后均不再疏果，使其自然生長。

1.5 指標測定

參照《甜瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范與數(shù)據(jù)標準》[14]、《農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源評價規(guī)范-甜瓜》（NY/T 2388—2013）[15]，每份種質(zhì)隨機選取5 株，對15 個質(zhì)量性狀進行調(diào)查、分級和賦值，對14 個數(shù)量性狀進行測定。

1.5.1 數(shù)據(jù)的標準化采集 每份種質(zhì)選取5 個果皮色澤鮮艷、果臍發(fā)軟、臍部散發(fā)香味的果實進行測定，將甜瓜果實沿中軸一切為二，盡量保持切面平整，用直尺進行果實橫徑和縱徑的測定；果形指數(shù)=果實縱徑/果實橫徑；用游標卡尺測量種腔橫徑和果肉厚度。每份種質(zhì)取3 個重復內(nèi)總產(chǎn)量和總坐果數(shù)比值的平均值即為平均單果質(zhì)量；對每個品種的株數(shù)和果數(shù)進行計數(shù)，單株坐果數(shù)=總結果數(shù)/株數(shù)；單株產(chǎn)量/（kg·株-1）=小區(qū)總產(chǎn)量/小區(qū)總株數(shù)。取果實中間部位的果肉，用糖度計測定中心可溶性固形物含量。每份種質(zhì)選取成熟度較好的5個瓜，將種子晾干后稱千粒重，3 次重復，取平均值；用游標卡尺對每個品種具有代表性的3 個果實的種子長度、種子寬度進行測定，每個果實測量均一性較好的10 粒種子，重復3 次；種形指數(shù)=種子長度/種子寬度。果實成熟后，以咀嚼方式對每份種質(zhì)的果實質(zhì)地進行測定。果實采收后，采用紗布包裹瓜瓤，并用鉗子擠壓對瓜瓤水分進行測定，能輕易擠壓出許多水分的為多，能擠壓出少許水分的為中，很難擠壓出水分的為少。

1.5.2 數(shù)據(jù)處理與分析 質(zhì)量性狀分為1～10 級（表2），并計算每級頻率；數(shù)量性狀根據(jù)均值（X）和標準差（s）將所有數(shù)據(jù)分為10 級，1 級＜（X-2s），10級＞（X+2s），中間每0.5X為1 個等級，統(tǒng)計分布頻率。各性狀遺傳多樣性采用Shannon’s 信息指數(shù)（H’）分析。H’=-∑PilnPi。

表2 厚皮甜瓜種質(zhì)資源質(zhì)量性狀描述分級Table 2 Description and classification of quality traits of thick skin melon germplasm resources

式中：Pi為第i種變異類型出現(xiàn)的頻率，ln 為自然對數(shù)。

利用Excel 2019 計算各質(zhì)量性狀的分布頻率、變異系數(shù)（CV）及各數(shù)量性狀的最小值、最大值、平均值、標準差、變異系數(shù)；采用SPSS 22.0 對其進行相關性分析、主成分分析；利用Origin 2022 進行聚類分析，最終生成聚類圖。

2 結果與分析

2.1 質(zhì)量性狀遺傳多樣性分析

對15 個質(zhì)量性狀進行分級和賦值，頻率和遺傳多樣性指數(shù)如表3 所示。遺傳多樣性指數(shù)的變化范圍介于0.27～2.04 之間，其中，果面瘤最低（0.27），果皮底色最高（2.04），果實形狀、果皮底色、果面網(wǎng)紋分布、果肉顏色和種子形狀等5 個性狀均大于1.0，其余10 個性狀均小于1.0，說明所有種質(zhì)在這5 個質(zhì)量性狀中變異較大。92.20%的甜瓜種質(zhì)無果面瘤；黃色和黃綠色的果皮底色居多，占所有種質(zhì)的46.10%；78.72%的種質(zhì)果面光滑，無棱溝；93.62%的種質(zhì)沒有覆紋；57.45%的種質(zhì)為網(wǎng)紋甜瓜品種，43.97%的種質(zhì)網(wǎng)紋較密，47.52%的種質(zhì)網(wǎng)紋覆蓋全部果面。果肉顏色以白色（28.37%）、淺綠（27.66%）和橙色（28.37%）為主，種質(zhì)的果肉質(zhì)地為脆（69.50%），56.03%的種質(zhì)水分較少，35.46%的種質(zhì)水分中等，8.51%的種質(zhì)果實多汁。種質(zhì)籽粒形狀以橢圓（43.97%）和卵圓（39.72%）為主，種皮顏色以黃色（69.50%）為主。

表3 厚皮甜瓜種質(zhì)資源質(zhì)量性狀頻率分布及多樣性Table 3 Frequency distribution and diversity of quantitative traits of thick skin melon germplasm resources %

2.2 果實主要數(shù)量性狀的差異性分析

從表4 可以看出，厚皮甜瓜的14 個果實數(shù)量性狀之間存在著豐富的變異，變異系數(shù)介于9.75%～47.41%之間，遺傳多樣性指數(shù)介于1.76～2.07 之間。其中，單株產(chǎn)量變異系數(shù)最大，為47.41%，其次是單株坐果數(shù)、平均單果質(zhì)量、千粒重、果實縱徑，變異系數(shù)均達到了20%以上，表明這幾個性狀變異性差異較大，遺傳性狀不穩(wěn)定，需根據(jù)不同育種目標加大品種改良力度。果實橫徑、果形指數(shù)、種腔橫徑，空腔率、果肉厚度、中心可溶性固形物含量變異系數(shù)低于20%，其中種形指數(shù)的變異系數(shù)最小，表明該性狀遺傳較穩(wěn)定。果形指數(shù)、空腔率、單株坐果數(shù)、單株產(chǎn)量的遺傳多樣性指數(shù)均小于2.0，其余10 個性狀均大于2.0，遺傳多樣性豐富，今后可對這10 個性狀加以改良。

表4 厚皮甜瓜種質(zhì)資源的果實性狀變異分析Table 4 Variation analysis of fruit traits of thick skin melon germplasm resources

2.3 甜瓜果實性狀的相關性分析

對141 份厚皮甜瓜種質(zhì)資源的其中12 個數(shù)量性狀進行相關性分析，呈極顯著相關的有29 對，呈顯著相關的有9 對（表5）。果實橫徑與果實縱徑、種腔橫徑、空腔率、果肉厚度、單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量、中心可溶性固形物含量、千粒重呈極顯著正相關，與種形指數(shù)呈顯著正相關，與單株坐果數(shù)呈顯著負相關；果實縱徑與果形指數(shù)、種腔橫徑、果肉厚度、單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量、千粒重呈極顯著正相關，與單株坐果數(shù)呈極顯著負相關；果形指數(shù)與單果質(zhì)量呈極顯著正相關；種腔橫徑與空腔率、單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量、中心可溶性固形物含量、千粒重、種形指數(shù)呈極顯著正相關，與單株坐果數(shù)呈顯著負相關；空腔率與千粒重呈極顯著正相關，與種形指數(shù)呈顯著正相關，與果肉厚度呈極顯著負相關；果肉厚度與單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關；單果質(zhì)量與單株產(chǎn)量、千粒重呈極顯著正相關，與中心可溶性固形物含量、種形指數(shù)呈顯著正相關，與單株坐果數(shù)呈顯著負相關；單株坐果數(shù)與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關，與種形指數(shù)呈顯著負相關；千粒重與種形指數(shù)呈顯著正相關。

表5 厚皮甜瓜果實性狀的相關性分析Table 5 Correlation analysis of fruit traits of thick skin melon

2.4 甜瓜果實性狀的主成分分析

2.4.1 主成分提取與分析 對141 份厚皮甜瓜的12 個重要的數(shù)量性狀進行主成分分析（表6 和表7），提取出特征值大于1 的4 個主成分，累積方差貢獻率為78.39%。第一主成分的方差貢獻率為34.83%，平均單果質(zhì)量、果實橫徑的荷載值較大，主要反映了甜瓜的大小，可稱為質(zhì)量因子；第2 主成分在空腔率和種腔橫徑上有著較大的荷載值，方差貢獻率為18.04%，可稱為種腔因子；第3 主成分主要在果形指數(shù)上有著較大的荷載值，方差貢獻率為14.05%，可稱為果形因子；第4 主成分單株產(chǎn)量和單株坐果數(shù)上有著較大的荷載值，方差貢獻率為11.46%，可稱為產(chǎn)量因子。

表6 評價因子的特征值和累計方差貢獻率Table 6 The eigenvalue and cumulative variance contribution rate of evaluation factors

表7 主成分荷載矩陣Table 7 Principal component load matrix

2.4.2 不同厚皮甜瓜種質(zhì)綜合評價 對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，根據(jù)標準化后的各性狀指標及因子荷載矩陣計算各主成分得分，公式為：

F1=0.46X1+0.45X2+0.38X3+0.38X4+0.30X5+0.28X6 + 0.23X7 + 0.14X8 + 0.14X9 + 0.10X10 +0.12X11-0.09X12；

F2=-0.10X1-0.01X2+0.35X3 -0.12X4-0.40X5-0.39X6 + 0.24X7 + 0.18X8 + 0.56X9- 0.13X10 +0.14X11-0.32X12；

F3=0.01X1-0.24X2-0.16X3+0.43X4-0.20X5-0.14X6+0.21X7+0.03X8-0.01X9+0.70X10-0.31X11-0.20X12；

F4=-0.10X1-0.10X2+0.15X3+0.00X4-0.32X5+0.43X6+0.18X7-0.09X8+0.36X9+0.07X10-0.18X11+0.68X12。

根據(jù)各主成分的權重值計算綜合得分。

F綜=0.35XF1+0.18XF2+0.14XF3+0.11XF4。

根據(jù)綜合評價得分排序（表8），得分越高表明該種質(zhì)綜合品質(zhì)越好。排名前5 的種質(zhì)分別是SL42、SL 29、2020 T 20、SL 90、SL 75，表明此5 份種質(zhì)的綜合表現(xiàn)較好。得分最低的分別是SL 173、SL 10、2020 T 17、2020 T 29、2020 T 18，綜合表現(xiàn)與其他種質(zhì)相比較差。

表8 厚皮甜瓜種質(zhì)資源的主成分得分（前20）Table 8 Principal component score of thick skin melon germplasm resources（Top 20）

2.5 聚類分析

對141 份厚皮甜瓜種質(zhì)的29 個性狀進行數(shù)據(jù)分析，構建聚類分析圖。在歐氏距離14.5 處，可將141 份 種 質(zhì) 分 成7 大 類 群（I、II、III、IV、V、VI、VII）。不同顏色表示不同的類群（圖1）。

圖1 代表性厚皮甜瓜資源Fig.1 Representative thick skin melon resources

圖2 基于形態(tài)性狀的聚類圖Fig.2 Cluster based on morphological traits

第I 類群為2020 T 28、SL 73、SL 49、SL 203，占比2.84%。這一類群果肉平均厚度3.31 cm，平均單果質(zhì)量1.44 kg，中心可溶性固形物含量14.93%，千粒重49.94 g，產(chǎn)籽量最高；果形長橢圓形，果皮黃色、無網(wǎng)紋，果肉質(zhì)地軟、綿，果肉白色。

第II 類群為SL 42 和SL 29，占比1.42%，2 份種質(zhì)果肉平均厚度4.59 cm，平均單果質(zhì)量3.44 kg，中心可溶性固形物含量12.65%，種子千粒重45.84 g，產(chǎn)籽量較高；均為橢圓、大果型，果皮黃色，有斑點和網(wǎng)紋，汁少，果肉橙色。

第III 類群只有1 份種質(zhì)SL 27，占比0.71%，果肉厚度3.90 cm，平均單果質(zhì)量1.89 kg，中心可溶性固形物含量13.50%，種子千粒重13.20 g，產(chǎn)籽量最低；種子較小，無斑紋，有網(wǎng)紋，果皮土黃色，果肉汁多較軟。

第IV 類群包含種質(zhì)48 份，占比34.04%，此類群果肉平均厚度4.00 cm，平均單果質(zhì)量1.50 kg，中心可溶性固形物含量13.70%，千粒重25.53 g；果形圓形或橢圓形，無果面溝，具網(wǎng)紋，果肉汁少，質(zhì)地軟、綿。

第V 類群包含2020 T 29、SL 3、SL 85、SL 173、SL 23、SL 211、SL 103 等7 份種質(zhì)，占比4.96%，果肉平均厚度4.25 cm，平均單果質(zhì)量1.28 kg，中心可溶性固形物含量14.30%，千粒重15.61 g，產(chǎn)籽量極低；果實均為圓形，果肉白色，種子橢圓形，種皮顏色黃色。

第VI 類群包含SL 184、SL 181、SL 209、2020 T 32、SL 187、SL 208 等6 份種質(zhì)，占比4.26%，果肉平均厚度3.68 cm，平均單果質(zhì)量1.45 kg，中心可溶性固形物含量13.35%，千粒重33.12 g；果實圓形或卵圓形，無果面瘤和果面溝，果皮表面覆紋，以棕綠色斑紋為主。

第VII 類群包含73 份種質(zhì)，占比51.77%，果肉平均厚度4.00 cm，平均單果質(zhì)量1.90 kg，中心可溶性固形物含量13.90%，千粒重34.60 g；無果面瘤，果實圓形，果皮光滑，果肉淺綠色。

3 討論與結論

調(diào)查與分析作物種質(zhì)資源的形態(tài)和性狀是種質(zhì)研究的基礎性工作。種質(zhì)資源評價分析的方法已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用，并通過分析不同作物品種間的遺傳多樣性和差異性，達到選育優(yōu)良種質(zhì)的目的。甜瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性分析以形態(tài)學標記、分子標記為主，但目前對種質(zhì)資源的描述和鑒定評價主要依據(jù)農(nóng)藝表型性狀[16]。農(nóng)藝性狀變異分析和表型多樣性分析是種質(zhì)資源研究和利用的基礎，有助于育種工作者全面了解各類型種質(zhì)材料的遺傳變異水平，更有利于雜交親本選配與新品種選育[17-18]。

變異系數(shù)可以直接反映遺傳多樣性水平，它表明了某一性狀的離散程度，變異系數(shù)越大，該性狀的變異程度越大[19]。筆者的試驗中141 份厚皮甜瓜種質(zhì)資源15 個質(zhì)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)在0.27～2.04，平均為0.90，14 個數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)在1.76～2.07，平均為2.01，尤其是果實橫徑的指數(shù)最高，為2.07，單株產(chǎn)量的變異系數(shù)最高達47.41%，說明在同一栽培條件和材料數(shù)量較多的情況下，表現(xiàn)出種質(zhì)資源間的遺傳多樣性，這與蘭秀等[20]的研究結果一致，為種質(zhì)資源的拓展應用及種質(zhì)創(chuàng)新提供了保證。筆者對厚皮甜瓜的15 個質(zhì)量性狀和14 個數(shù)量性狀進行了分析，發(fā)現(xiàn)果實形狀、果皮底色、果面網(wǎng)紋分布、果肉顏色和種子形狀5個質(zhì)量性狀變異明顯，各級均有一定數(shù)量的種質(zhì)分布，剩余10 個性狀（H’＜1.0）變異不明顯。數(shù)量性狀的變異更為明顯，遺傳多樣性指數(shù)最小為1.76，果實橫徑、果實縱徑、種腔橫徑、果肉厚度、平均單果質(zhì)量、中心可溶性固形物含量、千粒重、種子長度、種子寬度、種形指數(shù)等10 個性狀的遺傳多樣性指數(shù)高于2.00。質(zhì)量性狀遺傳多樣性指數(shù)低于數(shù)量性狀，由此可以說明數(shù)量性狀比質(zhì)量性狀更容易受到基因型或種質(zhì)的影響，這與張凡等[21]的研究結果一致。筆者的研究中，29 個果實性狀較好地反映了厚皮甜瓜種質(zhì)的表型特性，在育種上選擇面廣，遺傳改良的空間較大。

相關性分析是研究變量之間是否存在一定相關性，從而衡量變量間相關程度或密切程度的一種方法[22]。相關性分析結果表明，重要的12 個數(shù)量性狀間存在復雜的相互關系，尤其是單果質(zhì)量和中心可溶性固形物含量，其中單果質(zhì)量與果實橫徑、果實縱徑、果形指數(shù)、果肉厚度呈極顯著正相關，表明甜瓜產(chǎn)量與自身性狀密切相關。此外，筆者在試驗中還發(fā)現(xiàn)中心可溶性固形物含量與果實橫徑和種腔橫徑具有顯著的相關性。相關性分析進一步表明厚皮甜瓜各性狀之間關聯(lián)較緊密，種質(zhì)性狀的遺傳比較復雜。

主成分分析是用少數(shù)的幾個綜合指標來代替多個主要農(nóng)藝指標，對種質(zhì)資源進行評價分析，以期反映樣品的基本信息，可以極大地簡化程序，達到降維的目的[23-24]。筆者的試驗中，前4 個主成分的累計貢獻率達到了78.39%，包含了果實性狀指標的大部分信息，可作為厚皮甜瓜種質(zhì)資源果實性狀評價的綜合指標，其中決定第1 主成分的主要性狀為單果質(zhì)量、果實橫徑，這與芮文婧等[25]對353 份番茄種質(zhì)資源表型性狀主成分分析的結果一致。4 個主成分因子對厚皮甜瓜種質(zhì)特征的貢獻率由高到低依次為質(zhì)量因子＞種腔因子＞果形因子＞產(chǎn)量因子，各主成分中的載荷值表明該性狀具有不同育種目標的潛力。

聚類分析法可以揭示種質(zhì)資源間的親緣關系，為雜種優(yōu)勢利用提供理論依據(jù)，在種質(zhì)資源研究中得到廣泛應用[26-27]。筆者的試驗中，在歐式距離為14.5 處將參試的141 份厚皮甜瓜種質(zhì)資源劃分為7個類群，類群VII 包含的種質(zhì)數(shù)量最多（73 份），占比為51.77%；類群III 僅包含1 份種質(zhì)（SL 27），種子千粒重最小。

綜上所述，141 份厚皮甜瓜種質(zhì)資源的遺傳多樣性豐富，其中SL 42、SL 29、2020 T 20、SL 90、SL 75 的農(nóng)藝性狀綜合表現(xiàn)最好，可對這5 份種質(zhì)加以改良，育成新品種。結合質(zhì)量性狀多樣性指數(shù)分析法、數(shù)量性狀變異分析法、相關性分析法、主成分分析法和聚類分析法研究種質(zhì)資源，能更快篩選出符合育種目標親本類型的厚皮甜瓜種質(zhì)資源，為新品種選育奠定重要基礎。