康旗帥 閆夢苑 袁偉格 豆峻嶺 楊森 劉東明 牛歡歡 閆文凱 朱華玉 楊路明

收稿日期：2023-11-24；修回日期：2024-01-19

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32172602，32172574，32102389）；河南省農(nóng)業(yè)良種聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目（2022010503）；河南省重大科技專項(xiàng)（221100110400）；河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（242102111124）

作者簡介：康旗帥，男，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槲鞴戏肿佑N。E-mail：Kangqishuai@163.com

通信作者：楊路明，男，教授，研究方向?yàn)楣项愖魑锘蚪M與分子育種。E-mail：lumingyang@henau.edu.cn

DOI：10.16861/j.cnki.zggc.202423.0737

摘??? 要：以89份西瓜種質(zhì)資源為材料，利用形態(tài)學(xué)標(biāo)記和西瓜SNP高效液相芯片，結(jié)合多樣性分析、群體結(jié)構(gòu)分析、聚類分析和主成分分析等方法，對其遺傳多樣性進(jìn)行系統(tǒng)全面的研究。結(jié)果表明，49個表型性狀Shannon多樣性指數(shù)的變化范圍是0.42～3.00，平均值為2.32，其中描述型性狀平均值為1.28，數(shù)量性狀為2.82；33個數(shù)量性狀的變異系數(shù)變化范圍為5.45%～72.59%，平均值為28.00%，變異系數(shù)最大的是果實(shí)質(zhì)量（72.59%），其次是第一雌花節(jié)位（64.21%）和第一雄花節(jié)位（58.59%）。利用液相芯片對這89份種質(zhì)資源進(jìn)行DNA測序，得到60.2 Gb的原始數(shù)據(jù)和401.3 Mb的raw_reads數(shù)據(jù)，質(zhì)控后得到53.1 Gb的數(shù)據(jù)和399.7 Mb的clean_reads數(shù)據(jù)，比對到參考基因組上的reads數(shù)為332.4 Mb，平均比對率為82.97%，平均測序深度為923.7 X。群體結(jié)構(gòu)分析顯示89份材料的最優(yōu)群體結(jié)構(gòu)數(shù)為2，主成分分析和系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果顯示，在89份材料中，藥西瓜與飼用西瓜親緣關(guān)系最近，栽培西瓜與飼用西瓜親緣關(guān)系次之。長期的選擇馴化使西瓜遺傳背景變得十分狹窄，通過發(fā)掘野生西瓜資源，進(jìn)而拓寬西瓜遺傳背景，對西瓜抗病、抗逆以及株型改良等分子育種具有重要意義。

關(guān)鍵詞：西瓜；種質(zhì)資源；群體結(jié)構(gòu)分析

中圖分類號：S651 ??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A??????????? 文章編號：1673-2871（2024）04-014-13

Phenotypic characterization and genetic diversity analysis of 89 watermelon germplasm resources

KANG Qishuai， YAN Mengyuan， YUAN Weige， DOU Junling， YANG Sen， LIU Dongming， NIU Huanhuan， YAN Wenkai， ZHU Huayu， YANG Luming

（College of Horticulture， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， Henan， China）

Abstract： The genetic diversity of 89 watermelon germplasm resources was studied by morphological markers， SNP high-performance liquid chip， diversity analysis， population structure analysis， cluster analysis and principal component analysis. The results showed that the Shannon diversity index of 49 phenotypic traits ranged from 0.42 to 3.00 with an average value of 2.32， among which the mean value of descriptive traits was 1.28 and the mean value of quantitative traits was 2.82. The coefficient of variation of the 33 quantitative traits ranged from 5.45%-72.59%， and the mean value was 28.00%. The highest coefficient of variation was fruit mass（72.59%）， followed by the first female flower node（64.21%） and the first male flower node（58.59%）. In terms of plant type， the variation coefficient of 30 d lateral branches was also large. Liquid chip sequencing yielded 60.2 Gb of raw data and 53.1 Gb of data after quality control. The number of raw_reads and clean_reads after quality control were 401.3 Mb， 399.7 Mb， and 332.4 Mb of reads were compared to the reference genome， with an average comparison rate of 82.97%. The average sequencing depth was 923.7 X. Population structure analysis showed that the optimal population structure number of 89 materials was 2. Principal component analysis and phylogenetic tree showed that among 89 materials， the relationship between medicinal watermelon and forage watermelon was the closest， while that between cultivated watermelon and forage watermelon was the second. Long-term selection and domestication have narrowed the genetic background of watermelon. By exploring wild watermelon resources and broadening the genetic background， this study is of great significance for molecular breeding of watermelon disease resistance， stress resistance and plant type improvement.

Key words： Watermelon; Germplasm resources; Population structure analysis

西瓜（Citrullus lanatus）是葫蘆科（Cucurbitaceae）西瓜屬（Citrullus）一年生蔓生植物[1]，是世界十大水果之一，在世界范圍內(nèi)廣泛種植。我國是世界上最大的西瓜生產(chǎn)和消費(fèi)國，總生產(chǎn)面積、產(chǎn)量和銷量均居世界第一[2]。西瓜原產(chǎn)于非洲，距今已有5000年的栽培歷史，在長期的栽培馴化過程中，不同的生態(tài)區(qū)馴化產(chǎn)生了一系列形態(tài)特征差異明顯、各具特色的地方品種[3]。然而，長期的馴化和選育導(dǎo)致了一些優(yōu)異基因的缺失，育種材料遺傳多樣性狹窄，品種同質(zhì)化嚴(yán)重，培育突破性新品種日益困難。種質(zhì)資源的遺傳多樣性是植物育種工作的基礎(chǔ)[4-7]，野生種質(zhì)資源中具有許多優(yōu)良基因，越來越受到育種家的重視，如何利用種質(zhì)資源并發(fā)掘其中的優(yōu)異基因也成為育種工作者研究的新方向，因此，發(fā)掘野生種質(zhì)資源中的優(yōu)異性狀并將其運(yùn)用到育種當(dāng)中成為一個亟待解決的問題。

分子標(biāo)記是以個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記[8]，是DNA水平遺傳多態(tài)性的直接反映，比形態(tài)學(xué)標(biāo)記更為準(zhǔn)確可靠[9]。精準(zhǔn)的形態(tài)學(xué)標(biāo)記和高質(zhì)量的分子標(biāo)記相互結(jié)合，才可以更準(zhǔn)確地鑒定種質(zhì)資源，更好地應(yīng)用于品種改良和新品種選育。形態(tài)學(xué)標(biāo)記和分子標(biāo)記已廣泛應(yīng)用到種質(zhì)資源的遺傳多樣性研究中，特別是分子標(biāo)記技術(shù)如RAPD、AFLP、SSR和SNP等分子標(biāo)記[10-11]。隨著測序技術(shù)的發(fā)展，測序成本大大降低，測序技術(shù)結(jié)合分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)在多種植物中廣泛應(yīng)用，同時根據(jù)SNP位點(diǎn)開發(fā)液相芯片也可以快速高效地進(jìn)行遺傳背景選擇和多樣性分析[12]，大大地縮短分析時間，加快育種進(jìn)程[13]。在小麥中，通過測序結(jié)合分子標(biāo)記篩選，從野生小麥二倍體近緣種中克隆了4個抗銹病基因[14]；在甜菜中，通過對606份種質(zhì)資源進(jìn)行測序分析，闡釋了野生甜菜與栽培甜菜的馴化關(guān)系，為后續(xù)將野生甜菜應(yīng)用于作物改良提供了理論基礎(chǔ)[15]；在橡膠樹中利用GWAS分析鑒定到了1個調(diào)控乳管數(shù)量的馴化基因[16]。Han等[17]組建了闊葉獼猴桃與中華獼猴桃T2T無缺口基因組圖譜，通過基因組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組等多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析深入挖掘到1個蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因AcSWEET9b，在調(diào)控獼猴桃果實(shí)品質(zhì)方面發(fā)揮作用。姚冬霞[18]利用基因芯片對陸地棉進(jìn)行表達(dá)譜分析，通過芯片數(shù)據(jù)分析和熒光定量PCR驗(yàn)證了42個抗性相關(guān)基因，為培育抗逆性強(qiáng)的棉花新品種提供了重要參考。

在西瓜中，Yi等[19]利用400份西瓜材料通過圖位克隆和全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)果實(shí)糖分積累的關(guān)鍵蛋白CITST2；紀(jì)海波等[20]對768份西瓜材料的24個表型性狀進(jìn)行調(diào)查，變異系數(shù)均值為32.41%，多樣性指數(shù)均值為1.6。郭祿芹等[21]調(diào)查了167份西瓜種質(zhì)材料的29個表型性狀，Shannon多樣性指數(shù)的變化范圍為0.54～2.03，平均值為1.50。劉柳等[22]鑒定了44份西瓜種質(zhì)資源對枯萎病和白粉病的抗性，篩選出22份對2種病害同時具有抗性的西瓜種質(zhì)資源。高寧寧等[23]對51份西瓜抗、感病毒病種質(zhì)資源利用SRAP分子標(biāo)記進(jìn)行遺傳多樣性分析，為加速西瓜抗病毒病新品種的選育進(jìn)程提供理論參考?？当Ｉ旱萚24]對24份西瓜品種資源進(jìn)行西瓜抗細(xì)菌性果斑病抗性鑒定，有7份資源對菌株pslb96表現(xiàn)高抗，12份資源對菌株ZZ-1表現(xiàn)高抗。易麗聰?shù)萚25]利用449個SNP標(biāo)記對64份西瓜材料進(jìn)行遺傳多樣性分析，平均多態(tài)性信息含量（PIC）為0.229，平均Neis多樣性指數(shù)（H）為0.28，平均Shannon多樣性指數(shù)（I）為0.43，平均期望雜合度（He）為0.282；農(nóng)藝性狀統(tǒng)計分析表明，4個亞群在首雌花節(jié)位、坐果節(jié)位和果皮厚度3個性狀之間存在顯著差異。綜上所述，前人研究主要集中于西瓜抗逆育種和果實(shí)品質(zhì)方面，關(guān)于株型、花期發(fā)育等報道較少，且液相芯片在西瓜種質(zhì)資源分析中的應(yīng)用還未見報道。筆者以搜集的來自世界各地的89份西瓜材料，對49個農(nóng)藝性狀進(jìn)行表型鑒定，結(jié)合液相芯片測序數(shù)據(jù)進(jìn)行遺傳多樣性分析、相關(guān)性分析、群體結(jié)構(gòu)、主成分和聚類分析，以期篩選出綜合性狀優(yōu)良的種質(zhì)，為西瓜株型改良和抗逆新品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為89份西瓜種質(zhì)資源，由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院瓜類基因組與分子育種實(shí)驗(yàn)室所搜集（表1）。其中，有藥西瓜[Citrullus colocynthis （L.） Schrad.]4份，飼用西瓜（Citrullus amarus Schrad.）63份，黏籽西瓜[Citrullus mucosospermus （Fursa） Fursa]5份，栽培西瓜[Citrullus lanatus （Thunb.）Matsum. & Nakai]17份。其中，來自非洲的71份（南非和津巴布韋各23份、博茨瓦納5份、贊比亞4份、斯威士蘭3份、剛果民主共和國和乍得各2份，摩洛哥、蘇丹、加納、埃塞俄比亞、塞內(nèi)加爾等9個國家各1份）；來自亞洲的8份（中國、印度各2份，土耳其、土庫曼斯坦、伊朗、塞浦路斯各1份）；來自歐洲的3份（俄羅斯、西班牙和北馬其頓各1份）；來自北美洲的6份（美國）；來自大洋洲的1份（澳大利亞）。

1.2 材料種植與表型調(diào)查

材料于2022年春季種植在焦作市馬村區(qū)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)馬村優(yōu)質(zhì)果蔬科教園區(qū)，先在穴盤進(jìn)行育苗，待幼苗長至3葉1心時定植在日光溫室中。所有材料均采用隨機(jī)區(qū)組的方式進(jìn)行定植，每種材料種植8株，栽培方式為起壟栽培，每壟2行，行距1.6 m，每行定植16株，株距0.4 m，開花期進(jìn)行人工授粉，管理方式按照常規(guī)西瓜栽培管理進(jìn)行。在西瓜生長不同時期，對49個表型性狀進(jìn)行調(diào)查。

1.3 樣本采集和液相芯片分析

在定植2周后，取植株的幼嫩葉片提取DNA，之后將DNA樣品送到石家莊博瑞迪公司利用6K液相芯片進(jìn)行測序。根據(jù)芯片測序結(jié)果，對89份野生西瓜材料進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

西瓜所有表型性狀田間調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)參考《西瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[26]進(jìn)行統(tǒng)計、分級和賦值，描述型性狀以0～9級進(jìn)行記錄并統(tǒng)計頻率（表2），計算遺傳多樣性指數(shù)，數(shù)量性狀參照張凱歌等[27]的方法，根據(jù)平均值（X）和標(biāo)準(zhǔn)差（S）把數(shù)據(jù)分為10級，1級＜（x-2 s），10級≥（x+2 s），每0.5 s為一級，統(tǒng)計各級分布頻率。各個性狀遺傳多樣性采用Shannon's 信息指數(shù)（H'）進(jìn)行評價，計算公式為H' = -ΣPilnPi，式中：Pi為第i種變異類型出現(xiàn)的頻率，ln 為自然對數(shù)（表3）。采用Excel 2016 統(tǒng)計各性狀數(shù)據(jù)，并計算各數(shù)量性狀的最大值、最小值、平均值、極差和變異系數(shù)。采用SPSS 24軟件對各性狀進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。利用VCF2Dis（https：//github.com/BGI- shenzhen/VCF2Dis）和FastME 2.0計算89份材料的遺傳距離，并用ITOL繪制和優(yōu)化進(jìn)化樹。利用Plink和R語言對89份材料進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型性狀遺傳多樣性分析

2.1.1 描述型性狀遺傳多樣性分析 16個描述型性狀田間表型變異豐富（圖1），將其按照表2進(jìn)行賦值并進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表3。多樣性指數(shù)變幅是0.42～2.74，平均值為1.28，其中10個性狀（性型、子房形狀、葉片姿態(tài)、葉柄姿態(tài)、葉片缺刻類型、果皮底色、果皮覆紋形狀、果皮覆紋顏色、果肉顏色、果實(shí)基部形狀）的多樣性指數(shù)大于1。多樣性指數(shù)最高的是果肉顏色，白色（28.09%）所占比重最大，桃紅色占比最小（1.12%）。果皮底色以綠白色（44.94%）為主，只有1份材料為黃色。果皮覆紋顏色以深綠色（33.71%）為主。而果皮覆紋形狀主要是齒條（29.21%）和條帶（25.84%），這些材料中有22.47%的材料沒有果皮覆紋。多數(shù)材料的果實(shí)基部形狀為平（62.92%），只有1份材料果實(shí)基部形狀為尖。果實(shí)頂部形狀有平（64.04%）和凹（35.96%）兩類。大部分材料葉片姿態(tài)和葉柄姿態(tài)呈直立狀態(tài)，分別為（69.66%）和（56.18%），4.49%的材料中葉片呈下垂姿態(tài)。葉片缺刻類型以3對缺刻（48.31%）和4對缺刻（50.56%）為主，只有1份材料葉片無缺刻。多數(shù)雄花花瓣顏色為黃色（85.39%），少數(shù)為淺黃色（11.24%），只有3份材料為綠色。柱頭顏色以黃色（92.13%）為主，只有2份為黃綠色柱頭（2.25%），5份材料為綠色柱頭（5.62%）。89份材料中以雌雄同株（46.07%）和雄花與兩性花同株（47.19%）為主，只有6份材料表現(xiàn)為雌花、雄花和雌雄同花都存在。多數(shù)材料第一側(cè)枝從第2節(jié)位（87.64%）發(fā)出，少數(shù)材料從第3節(jié)位（12.36%）發(fā)出。多數(shù)材料的卷須分杈類型為2杈（93.26%），少數(shù)材料為無杈（2.25%）和多杈（4.49%）。多數(shù)材料中子房形狀為圓形（66.29%），少數(shù)材料為長橢圓形（4.49%）。多數(shù)材料子房茸毛多（64.04%），少數(shù)子房茸毛少（35.96%）。

2.1.2 數(shù)量性狀遺傳多樣性分析 對花、果實(shí)品質(zhì)、株型和種子等相關(guān)的33個數(shù)量性狀進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。供試89份材料中的33個數(shù)量性狀多樣性指數(shù)變幅為2.25～3.00，平均值為2.82，說明這些西瓜材料中的數(shù)量性狀變異范圍更大。

各個數(shù)量性狀的變異系數(shù)介于5.45%～72.59%之間，12個數(shù)量性狀的變異系數(shù)超過 30%，變異系數(shù)最大的是果實(shí)質(zhì)量（72.59%），第一雌花節(jié)位次之（64.21%），然后依次為第一雄花節(jié)位（58.59%）、中心可溶性固形物含量（45.40%）、種子千粒重（44.44%）、果柄長度（41.71%）和邊部可溶性固形物含量（39.60%）、果皮厚度（36.88%）、30 d側(cè)枝數(shù)（36.57%）、45 d主蔓長度（33.51%）、果實(shí)長度（33.31%）、30 d主蔓長度（31.87%）。其他21個數(shù)量性狀的變異系數(shù)相對較?。?.45%～28.27%），其中第一雌花節(jié)位（64.21%）、第一雄花節(jié)位（58.59%）和果實(shí)質(zhì)量（72.59%）都超過了50%，表明在這些材料中這3個數(shù)量性狀可以進(jìn)行遺傳改良的潛力較大。

2.1.3 不同數(shù)量性狀間的相關(guān)性分析 對89份西瓜材料的花、果實(shí)、株型和種子等性狀進(jìn)行相關(guān)性分析（圖2）。第一雌花節(jié)位、第一雄花節(jié)位、播種至第一雌花開放時間、播種至第一雄花開放時間互為極顯著正相關(guān)；坐瓜節(jié)位與第一雌花節(jié)位、第一雄花節(jié)位、播種至第一雌花開放時間也呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。

坐瓜節(jié)位、果柄長度、果柄粗度、果實(shí)長度、果實(shí)寬度和果實(shí)質(zhì)量之間互為極顯著正相關(guān)；果柄長度、果柄粗度、果實(shí)長度、果實(shí)寬度、果實(shí)質(zhì)量和果皮厚度之間同樣互為極顯著正相關(guān)；果皮硬度與果柄長度、果柄粗度和果肉厚度也呈極顯著正相關(guān)；中心可溶性固形物含量和邊部可溶性固形物含量呈極顯著正相關(guān)，與果皮硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)。

在供試89份材料中，30 d側(cè)枝數(shù)與30 d主蔓長度、30 d節(jié)間數(shù)、45 d節(jié)間長度、45 d主蔓長度和45 d主蔓粗度均呈極顯著正相關(guān)。30 d主蔓長度與30 d節(jié)間數(shù)、30 d節(jié)間長度、45 d節(jié)間長度、45 d主蔓長度和45 d主蔓粗度、葉片長度、葉片寬度、葉柄長度和葉柄粗度均呈極顯著正相關(guān)，而與葉形指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。節(jié)間數(shù)與葉柄長度、葉柄粗度呈極顯著正相關(guān)；30 d和45 d節(jié)間長度均與30 d和45 d主蔓長度、45 d主蔓粗度、葉片長度、葉片寬度、葉柄長度和葉柄粗度均呈極顯著正相關(guān)；葉片長度、葉片寬度、葉柄長度和葉柄粗度互呈極顯著正相關(guān)。

2.2 基于液相芯片的群體結(jié)構(gòu)分析

筆者實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的6K西瓜液相芯片上共含有6103個SNP位點(diǎn)，均勻分配在各條染色體上。對89份西瓜材料進(jìn)行SNP位點(diǎn)檢測并進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)分析，總計獲得了60.2 Gb的原始數(shù)據(jù)，質(zhì)控后得到53.1 Gb的數(shù)據(jù)，raw_reads數(shù)為401.3 Mb，質(zhì)控后clean_reads數(shù)為399.7 Mb，比對到參考基因組上的reads數(shù)為332.4 Mb，平均比對率為82.97%，平均測序深度為923.7 X，其中52.81%的樣本測序深度超過500 X（圖3-A）。

89份材料中，栽培西瓜的平均檢出率為83.8%，而野生西瓜的平均檢出率為82.79%（圖3-B）。使用Admixture46對89份材料的群體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，檢測2～10個聚類數(shù)。當(dāng)K= 2時CV誤差值最低（圖3-C～D），這表明89份材料中最佳亞群數(shù)為2。在K=2時，這些材料可以非常顯著地分為2個亞群，亞群1包括4個來自非洲南部津巴布韋和博茨瓦納的飼用西瓜，1個來自非洲中部剛果民主共和國的黏籽西瓜，2個分別來自非洲東北部埃塞俄比亞和蘇丹的栽培種，1個來自美國的栽培種；亞群2包括59個飼用西瓜，4個藥西瓜，4個黏籽西瓜，14個栽培西瓜。藥西瓜和飼用西瓜來源于同一個祖先，藥西瓜、飼用西瓜親緣關(guān)系更近。主成分分析（PCA）（圖3-E）和系統(tǒng)發(fā)育樹（圖4）結(jié)果與前述群體結(jié)構(gòu)分析結(jié)果基本一致，藥西瓜和飼用西瓜聚類更集中，親緣關(guān)系更近。

3 討論與結(jié)論

筆者對89份西瓜種質(zhì)資源進(jìn)行田間性狀調(diào)查以及基于液相芯片的遺傳多樣性分析，更加全面地闡述了西瓜不同亞種間的遺傳多樣性。在本研究中，89份西瓜材料的49個表型性狀Shannon多樣性指數(shù)的變化范圍是0.42～3.00，平均值為2.32，其中質(zhì)量性狀平均值為1.28，數(shù)量性狀為2.82；33個數(shù)量性狀的變異系數(shù)變化范圍為5.45%～72.59%，平均值為28.00%，有12個數(shù)量性狀的變異系數(shù)超過30%。在紀(jì)海波[28]的研究中，果皮斑紋性狀、單果質(zhì)量、果皮厚度和果實(shí)質(zhì)地等性狀的變異系數(shù)較大，分別為37.72%、52.63%和33.55%。潘存祥等[29]對國內(nèi)外783份西瓜材料的24個表型性狀進(jìn)行了遺傳多樣性研究，24個表型性狀的平均變異系數(shù)為31.19%，其中第一雌花節(jié)位最?。?.48%）。郭祿芹等[21]研究發(fā)現(xiàn)，邊部可溶性固形物含量的變異系數(shù)最大，為90.73%，中心可溶性固形物含量、果柄長度、果實(shí)質(zhì)量、果皮厚度的變異系數(shù)分別為88.52%、58.68%、49.84%和36.54%。在前人的研究中，果皮覆紋、果實(shí)質(zhì)量、果實(shí)厚度、中心可溶性固形物含量等性狀變異系數(shù)大，在材料中多樣性豐富，本研究中相關(guān)性狀與其較一致，但是本研究中第一雄花節(jié)位和第一雌花節(jié)位變異系數(shù)分別為64.21%和58.59%，比前人研究結(jié)果更豐富。

相較于前人利用SSR標(biāo)記從分子層面揭示西瓜種質(zhì)資源多樣性[21，30]，筆者運(yùn)用西瓜SNP液相芯片對西瓜進(jìn)行分析，通過基因芯片測序后的遺傳多樣性分析、主成分分析、群體結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)藥西瓜和飼用西瓜親緣關(guān)系更近，栽培西瓜次之，這與前人的研究結(jié)果也一致[31]。亞群1包括4個非洲南部的飼用西瓜，1個來自非洲中部剛果民主共和國的黏籽西瓜，2個來自非洲東北部埃塞俄比亞和蘇丹的栽培種，1個來自美國的栽培種，亞群體2包括59個飼用西瓜，4個藥西瓜，4個黏籽西瓜，14個栽培西瓜。西瓜起源于蘇丹的達(dá)爾富爾地區(qū)[10，32]，在之前的報道中西瓜的傳播路徑之一就是從海上傳播到美洲[33-35]，亞群1的幾份材料親緣關(guān)系更近，且分布在非洲中部、非洲南部和美國，與新航路的開辟以及16世紀(jì)的三角貿(mào)易路線一致，也可以作為該傳播路徑的一個佐證。亞群2中，非洲的飼用西瓜和藥西瓜和一些栽培西瓜來自同一個祖先，早期西瓜傳播是在陸地上向北傳播。筆者的調(diào)查性狀包括花、果實(shí)、種子等相關(guān)性狀，還調(diào)查了側(cè)枝數(shù)、第一側(cè)枝節(jié)位、葉片姿態(tài)和主蔓長度等株型相關(guān)性狀，與前人研究相比，調(diào)查性狀更為全面豐富，涉及了西瓜從開花到結(jié)果的多個性狀。變異系數(shù)最大的是果實(shí)質(zhì)量（72.59%），其次為第一雌花節(jié)位（64.21%），然后依次為第一雄花節(jié)位（58.59%）、中心可溶性固形物含量（45.40%）、種子千粒重（44.44%）、果柄長度（41.71%）和邊部可溶性固形物含量（39.60%）、果皮厚度（36.88%）、30 d側(cè)枝數(shù)（36.57%）、45 d主蔓長度（33.51%）、果實(shí)長度（33.31%）、30 d主蔓長度（31.87%）。

本試驗(yàn)中的89份西瓜材料來源多樣，包含了不同國家和地區(qū)的野生種、栽培種等材料，說明不同來源的西瓜以及野生西瓜變異范圍更大，這對從多樣性的種質(zhì)資源中篩選優(yōu)異性狀基因以及品種改良具有重要意義。數(shù)量性狀相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)第一雌花節(jié)位和第一雌花開花時間與坐瓜節(jié)位呈極顯著正相關(guān)，且變異系數(shù)較大，西瓜的早熟和提前上市有密切聯(lián)系，本研究中的材料可為早熟西瓜育種提供材料基礎(chǔ)；果柄長度和粗度與果實(shí)質(zhì)量、果實(shí)大小、果皮硬度也呈顯著正相關(guān)，長而粗壯的果柄可以減少掉果，有利于果實(shí)采摘、運(yùn)輸和貯存。筆者發(fā)現(xiàn)藥西瓜發(fā)育遲緩，整體都較普通品種緩慢，但抗病性遠(yuǎn)強(qiáng)于其他品種，這對研究西瓜抗逆性具有重要意義，也為西瓜抗逆育種提供了重要基礎(chǔ)。同時筆者通過精準(zhǔn)的形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)合高效液相芯片，更加快速準(zhǔn)確地分析了西瓜的遺傳多樣性，為今后西瓜遺傳多樣性分析、優(yōu)異基因挖掘、優(yōu)異種質(zhì)資源篩選提供了新方向。

89份西瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性豐富，育種潛力巨大。在西瓜育種時，可以結(jié)合液相芯片快速選育，對側(cè)枝數(shù)、主蔓長度等株型相關(guān)性狀進(jìn)行輕簡化栽培改良，在選育早熟高產(chǎn)品種時，要注重第一雌花節(jié)位、第一雄花節(jié)位、果實(shí)質(zhì)量、果柄長度等性狀的改良。

參考文獻(xiàn)

[1]?? LEVI A，THOMAS C E，KEINATH A P，et al．Estimation of genetic diversity among Citrullus accessions using RAPD markers[J]．HortScience，2000（510）：385-390．

[2]?? 何楠，趙勝杰，路緒強(qiáng)，等．河南省西瓜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展建議[J]．中國瓜菜，2020，33（3）：66-69．

[3]?? 王銘，劉江，王長彪，等．109份西瓜育種材料果實(shí)性狀的遺傳多樣性分析[J]．中國瓜菜，2020，33（10）：23-28．

[4]?? 蔣舉衛(wèi)，薛紅霞，宋曉飛，等．109份黃瓜種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀分析[J]．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，41（1）：38-43．

[5]?? 吳超，林巧奇，秦德輝，等．切花百合種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性分析[J]．分子植物育種，2016，14（5）：1300-1308．

[6]?? 李曉慧，趙衛(wèi)星，康利允，等．小果型西瓜耐低溫弱光種質(zhì)資源遺傳多樣性的SSR分析[J]．山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，54（8）：39-45．

[7]?? 欒非時，閆令文，劉樹森，等．西瓜種質(zhì)資源背景選擇標(biāo)記篩選及遺傳多樣性分析[J]．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2021，52（7）：19-32．

[8]?? 張慕月．基于SSR標(biāo)記和表型性狀的西瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性分析[D]．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018．

[9]?? 高寧寧，李曉慧，康利允，等．西瓜抗病毒病種質(zhì)資源SSR分子標(biāo)記及其遺傳多樣性分析[J]．分子植物育種，2022，20（4）：1239-1249．

[10] GUILLAUME C，SUSANNE S R ．Watermelon origin solved with molecular phylogenetics including Linnaean material：Another example of museomics[J]．New Phytologist，2015，205（2）：526-532．

[11] ZAMIR D，NAVOT N，RUDICH J．Enzyme polymorphism in Citrullus lanatus，and C．colocynthis in israel and sinai[J]．Plant Systematics and Evolution，1984，146（3/4）：163-170．

[12] 朱國忠．基于轉(zhuǎn)錄組測序和SNP芯片開展棉花耐鹽特征分析[D]．南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017．

[13] 李式昭，王琴，鄭建敏，等．利用基因芯片分析西南麥區(qū)主栽小麥品種川麥104的遺傳構(gòu)成[J]．麥類作物學(xué)報，2021，41（6）：665-672．

[14] ARORA S，STEUERNAGEL B，GAURAV K，et al．Resistance gene cloning from a wild crop relative by sequence capture and association genetics[J]．Nature Biotechnology，2019，37（2）：139-143．

[15] WASCHER F L，STRALIS-PAVESE N，MCGRATH J M，et al．Genomic distances reveal relationships of wild and cultivated beets[J]．Nature Communications，2021，13（1）．https：//doi.org/10.1038/s41467-022-29676-9.

[16] CHAO J Q，WU S H，SHI M J，et al．Genomic insight into domestication of rubber tree[J]．Nature Communications，2023，14（1）：4651．

[17] HAN X，ZHANG Y L，ZHANG Q，et al．Two haplotype-resolved，gap-free genome assemblies of Actinidia latifolia and Actinidia chinensis shed light on regulation mechanisms of vitamin C and sucrose metabolism in kiwifruit[J]．Molecular Plant，2022，16（2）：452-470．

[18] 姚冬霞．棉花應(yīng)答鹽脅迫和干旱脅迫的基因芯片表達(dá)譜和小RNA測序數(shù)據(jù)分析[D]．北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015．

[19] REN Y，GUO S G，ZHANG J，et al．A tonoplast sugar transporter underlies a sugar accumulation QTL in watermelon[J]．Plant Physiology，2018，176（1）：836-850．

[20] 紀(jì)海波，張玉鑫，李玉明，等．西瓜種質(zhì)資源主要性狀的表型多樣性[J]．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，41（8）：155-160．

[21] 郭祿芹，趙世豪，朱華玉，等．167份西瓜種質(zhì)材料的遺傳多樣性分析[J]．中國瓜菜，2018，31（1）：5-11．

[22] 劉柳，南宇航，沙彤蕓，等．西瓜種質(zhì)資源對枯萎病和白粉病的抗性評價[J]．北方園藝，2018（11）：43-49．

[23] 高寧寧，李曉慧，康利允，等．基于SRAP分子標(biāo)記的51份西瓜抗、感病毒病種質(zhì)資源遺傳多樣性分析[J]．南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2021，52（5）：1174-1182．

[24] 康保珊，段曼曼，彭斌，等．西瓜品種資源抗細(xì)菌性果斑病苗期鑒定[J]．植物保護(hù)學(xué)報，2022，49（2）：547-552．

[25] 易麗聰，王運(yùn)強(qiáng)，焦春海，等．基于SNP標(biāo)記的西瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性分析[J]．中國瓜菜，2020，33（12）：8-13．

[26] 馬雙武，劉君璞．西瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005．

[27] 張凱歌，胡倩梅，靳志恒，等．219份甜瓜種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析[J]．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020，54（2）：216-230．

[28] 紀(jì)海波．西瓜種質(zhì)資源表型多樣性研究[D]．蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013．

[29] 潘存祥，許勇，紀(jì)海波，等．西瓜種質(zhì)資源表型多樣性及聚類分析[J]．植物遺傳資源學(xué)報，2015，16（1）：59-63．

[30] 趙勝杰，周靈焱，尚建立，等．基于SSR標(biāo)記的中國西瓜地方品種資源遺傳多樣性分析[J]．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（9）：61-63．

[31] RENNER S S，WU S，PEREZ-ESCOBAR O A，et al．A chromosome-level genome of a Kordofan melon illuminates the origin of domesticated watermelons[J]．Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2021，118（23）：e2101486118．

[32] WU S，WANG X，REDDY U，et al．Genome of “Charleston Gray”，the principal american watermelon cultivar，and genetic characterization of 1365 accessions in the US national plant germplasm system watermelon collection[J]．Plant Biotechnology Journal，2019，17（12）：2246-2258．

[33] CARNEY J A．African rice in the Columbian exchange[J]．Journal of African History，2001，42（3）：377-396．

[34] DANE F，LIU J R．Diversity and origin of cultivated and citron type watermelon （Citrullus lanatus）[J]．Genetic Resources and Crop Evolution，2007，54（6）：1255-1265．

[35] SOUSA E C，RAIZADA M N．Contributions of african crops to american culture and beyond：The slave trade and other journeys of resilient peoples and crops[J]．Frontiers in Sustainable Food Systems，2020，4：586340．