薄皮甜瓜糖酸含量及其與果實性狀的 灰色關聯度分析

黃 松，高路銀，楊森要，劉海英，胡建斌*

(1.信陽農林學院，河南 信陽 464001； 2.河南農業大學 園藝學院，河南 鄭州 450002)

薄皮甜瓜是甜瓜(CucumismeloL.)的一種變異類型，對應于植物學分類的短毛亞種(ssp.agrestis)[1]。與世界上廣泛分布的厚皮甜瓜(長毛亞種ssp.melo)不同，薄皮甜瓜主要分布在中國中東部地區以及日本和朝鮮半島[2]，因此也被外界稱為東方甜瓜(Oriental melon)。一般認為，我國中東部地區是世界薄皮甜瓜的起源地[3]，其種質資源十分豐富，幾乎包含了Pitrat分類標準短毛亞種下所有的變種[4]，為甜瓜育種提供了豐富的基礎性材料。品質改良一直是甜瓜的重要育種目標之一，糖酸含量是甜瓜品質的重要構成因素，對甜瓜的口感和風味有很大影響，一直是甜瓜育種者的研究對象。薄皮甜瓜包含越瓜變種(var.conomon)、香瓜變種(var.makuwa)、梨瓜變種(var.chinensis)、泡瓜變種(var.momordica)和酸瓜變種(var.acidulus)[3]，不同變種果實的糖酸含量差異較大，例如越瓜變種(俗稱菜瓜)糖含量極低，酸瓜變種有機酸含量較高，一般處于野生、半野生狀態。目前對甜瓜糖酸性狀的研究主要集中在厚皮甜瓜上[5-7]，而針對我國特有的薄皮甜瓜研究甚少。為了探討不同類型薄皮甜瓜糖酸性狀的變異，選取了18份代表性的薄皮甜瓜種質，并對其進行糖酸性狀評價，以期為薄皮甜瓜的品質育種提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試材料

試驗所用共18份薄皮甜瓜種質，均選自河南農業大學西、甜瓜課題組前期構建的核心種質[8]，其中國內14份，日本2份，印度和韓國各1份。根據Pitrat的分類標準[1]，這些種質分別屬于5個不同變種(表1)。

表1 供試的18份薄皮甜瓜種質資源

1.2 試驗設計

2016年春秋兩季在河南農業大學科教園區科研基地(鄭州毛莊)進行試驗。春季于3月初保護地育苗，4月初塑料大棚定植，苗齡28 d；秋季7月初遮陽育苗，7月中下旬塑料大棚定植，苗齡20 d。一壟雙行定植，株行距50 cm×80 cm，每份種質13～15株，采用完全隨機區組設計，設置3 次重復。所有種質進行吊蔓栽培，雙蔓整枝，其他田間管理同常規。

1.3 測定項目及方法

在果實成熟期，每份種質隨機選取3個單株，分別采收1個果實，切取果實中部果肉并混合，進行糖酸組分含量的測定。采用日產手持測糖儀(AtagoPAL-1)測定果實可溶性固形物含量(Soluble solid content，SSC)，采用蒽酮比色法測定果實的蔗糖和果糖含量，采用酸堿滴定法測定檸檬酸和蘋果酸含量[9-10]。采用直尺測量果實橫徑、縱徑，并計算果形指數，采用游標卡尺測量果肉厚度，采用電子秤(ACS-30)測量果實質量，并計算各性狀的香農多樣性指數(Shannon’s diversity index)[11]。

1.4 數據分析

利用DPS 7.05軟件對糖酸組分含量進行基本統計量分析和差異顯著性檢驗，采用軟件中的灰色關聯程序對品質指標和果實性狀進行灰色關聯度分析。

2 結果與分析

2.1 薄皮甜瓜糖酸含量的比較

不同甜瓜種質糖酸含量差異較大(表2)。果糖、葡萄糖、蔗糖含量變幅分別為2.55～25.33、3.32～18.62、6.65～30.06 g/kg，三者在不同種質間的變化趨勢基本一致。羊角蜜、龍甜1號、金太郎和白沙蜜的總糖含量較高，均超過60.00 g/kg，而鐵巴齒、馬泡-1、馬泡-2、WK867、PI614538的總糖含量較低，均低于20.00 g/kg。檸檬酸和蘋果酸含量變幅分別為0.55～1.32、0.08～0.62 g/kg，同一種質的檸檬酸含量明顯高于蘋果酸含量。馬泡-1、馬泡-2、WK867、PI614538的總酸含量均高于1.70 g/kg，金太郎、花道子、平湖白梨、白沙蜜總酸含量均低于0.80 g/kg。糖酸比值較高(>70.00)的種質有金太郎、黃金9號、花道子和白沙蜜，糖酸比值較低(<10.00)的種質有馬泡-2、WK867和PI614538。

2.2 薄皮甜瓜糖酸含量和果實性狀的基本統計量分析

由表3可知，不同甜瓜種質間糖酸含量還是果實性狀，均具有較大的差異，其變異系數均高于20.00%，香農多樣性指數均高于0.80，說明種質間的多樣性較豐富?？傮w上，糖酸含量較果實性狀的變異明顯。果糖、葡萄糖和蘋果酸的變異系數均超過50.00%，香農多樣性指數大于1.60，是變異明顯的性狀。盡管總糖和總酸含量的變異系數并非最高，但其香農多樣性指數(分別為1.69和1.74)僅次于果糖，說明其含量在種質間的差異明顯且變異平緩，也是多樣性豐富的性狀。

表2 不同甜瓜種質糖酸含量的比較

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。

表3 不同甜瓜種質糖酸含量和果實性狀的統計分析

2.3 薄皮甜瓜糖酸性狀與果實性狀的灰色關聯度分析

由于總糖和總酸含量變異明顯，且與其各自的組分含量變化趨勢基本一致，因而可代表果實的糖酸性狀，進行性狀與性狀間的灰色關聯。根據灰色系統理論，分別以總酸和總糖含量作為參考數列，6個果實性狀作為比較數列，通過灰色關聯度分析，可確定比較數列對參考數列的影響程度。

由表4可知，總糖含量與6個果實性狀的關聯度大小依次為：SSC、果肉厚度、果橫徑、單果鮮質量、果形指數、果縱徑。其中，SSC對果實總糖含量影響最大，果肉厚度次之，說明在薄皮甜瓜的品質育種過程中，對SSC和果肉厚度進行選擇亦可實現對果實糖含量的改良。

表4 不同甜瓜種質總糖含量與果實性狀的灰色關聯度

由表5可知，總酸含量與6個果實性狀的關聯度大小依次為：單果鮮質量、果縱徑、果肉厚度、果橫徑、果形指數、SSC。其中，單果鮮質量與總酸含量關聯度最大，果縱徑次之，說明要對果實的酸味進行改良，可對單果鮮質量和果縱徑2個性狀進行選擇。

表5 不同甜瓜種質總酸含量與果實性狀的灰色關聯度

由表6可知，糖酸比與6個果實性狀的關聯度大小依次為：SSC、果肉厚度、果橫徑、果形指數、單果鮮質量、果縱徑。糖酸比與果實性狀的灰色關聯分析結果與總糖與果實性狀(表4)的關聯結果基本一致，說明果實的糖酸比與總糖含量具有協同效應，均可對SCC和果肉厚度進行選擇實現其協同改良。

表6 不同甜瓜種質糖酸比與果實性狀的灰色關聯度

3 結論與討論

起源于我國的薄皮甜瓜是一個特有的變異類型，其地理分布也有一定的局限性，主要種植于東亞地區，特別是我國的中東部。早期的西方研究者所倡議的植物學分類忽視了這種特有的變異類型，如影響較大的羅典分類法，將世界甜瓜分為11個變種，其中并不包含薄皮甜瓜類型[12]。直至21世紀，法國學者Pitrat對包括東亞薄皮甜瓜在內的世界甜瓜種質資源進行了系統研究，提出了兩大亞種及其下屬的16個變種的分類方法[1]，凸顯了我國薄皮甜瓜在世界甜瓜資源中的地位。

現代生產實踐表明，薄皮甜瓜一般具有耐低溫、耐濕、早熟、結實力強、適應性廣等特點，且可進行省工栽培(露地栽培、趴地栽培、免整枝等)，已經成為生產者關注的焦點，我國本土的許多薄皮甜瓜種質在美國、日本等國家已經作為主要抗源而加以利用[13]。例如，日本多抗甜瓜品種安濃系列(1、2、3號)的親本之一就是源于我國的梨瓜變種。盡管在分類上薄皮甜瓜的變種數(5種)少于厚皮甜瓜(11種)，但其多樣性也十分豐富。本研究發現，18份薄皮種質的糖酸性狀變異系數變幅為26.28%～68.88%，香農多樣性指數變幅為0.91～2.07，其遺傳變異豐富，這與高美玲等[7]在9份甜瓜種質中的研究結果相似，說明薄皮甜瓜在糖酸性狀改良上存在很大的提升空間。特別是果糖和蘋果酸這2個組分，其變異系數(57.75%和68.88%)和香農多樣性指數(2.07和1.62)均達到了較高水平，因此對甜瓜果實糖酸性狀的遺傳改良(如培育高糖低酸的品種)，從這2個組分入手可達到理想的效果。結合甜瓜的植物學分類來看，梨瓜變種(如羊角蜜、白沙蜜)和香瓜變種(如金太郎、黃金9號)具有高糖低酸特性，是高糖性狀的良好供體材料；而泡瓜變種(馬泡-1、馬泡-2)和酸瓜變種(WK867、PI614538)具有低糖高酸特性，可作為高酸性狀的供體。糖酸性狀可通過這些供體材料在田間雜交過程中實現重組，以培育適宜糖酸比的甜瓜新品種。一般而言，高酸種質大多是一些野生或地方原始種(如本研究中的WK867、PI614538)，未經過馴化、改良，若要利用其高酸性狀需進行多輪性狀重組、選擇，以排除可能與之連鎖的劣質性狀(如苦澀味等)[14]。

糖酸等品質性狀指標的測定較為復雜，對大量樣品的鑒定更是耗時費力。性狀相關在植物界中普遍存在，通過對與之相關的性狀(一般是易于測定的形態性狀)進行選擇，亦可實現其遺傳改良，同時大大簡化性狀鑒定的工作量。本研究采用灰色關聯分析法將甜瓜果實糖酸含量與6個果實性狀進行相關分析，得到了與總糖含量和總酸含量相關的性狀指標，即SSC、果肉厚度和單果鮮質量、果縱徑，這4個性狀指標極易觀測，因而在甜瓜糖酸性狀遺傳改良過程中可作為初選指標加以利用。甜瓜品質育種不僅僅追求高糖低酸，適宜的糖酸比更能提高果實的口感和風味。因此，通過灰色關聯度分析所篩選到的相關指標，需進行綜合選擇才能在現代甜瓜育種中發揮更好的作用。