江蘇地區30個絲瓜種質資源評價

馮英娜，高 帥，劉葉瓊，姚 璇，郭衛東，王媛花，蘇小俊，顏志明*

（1.江蘇農林職業技術學院，江蘇 句容 212400；2.江蘇現代園藝工程技術中心，江蘇 句容 212400；3.江蘇省農業科學院 蔬菜研究所，江蘇 南京 210014）

絲瓜為葫蘆科絲瓜屬一年生攀緣草本植物，絲瓜起源于印度一帶，在我國南北地區均有栽培，逐漸形成了具有地方特色的絲瓜種質，種質資源（尤其是地方品種）比較豐富［1］。絲瓜不僅是我國夏季主要食用的瓜類蔬菜，同時還具有藥用價值和美容價值。絲瓜中含有黃酮類、生物堿類等活性物質，具有消炎、抗菌等作用，其種子還含有抑制艾滋病毒的活性物質，因此，絲瓜也是一種藥用植物［2］。

我國的絲瓜育種起步較晚，對絲瓜種質資源的收集、創新、利用等方面的研究不夠全面，絲瓜雜交新品種選育和生產等應用也較少［3］。絲瓜種質資源多樣性研究是絲瓜新品種選育、遺傳理論研究、生物技術研究和農業生產的重要物質基礎［4］。廣泛收集和整理絲瓜的種質資源，分析絲瓜種質資源的親緣關系，為絲瓜親本選配提供科學依據，已成為科研工作者的重要工作［5］。高莉平［6］、王光惠［7］等對作物的農藝性狀進行聚類分析和相關性分析，確定了不同品種間的親緣關系和不同性狀間的相關性，為雜種優勢提供了理論依據。葉新如等［8］對60份絲瓜材料的16個田間農藝性狀分析發現變異系數為0%~111%；多樣性信息指數為0~2.037；通過主成分分析，提取出5個能夠涵蓋絲瓜大部分農藝性狀的指標。王嬌陽等［4］以浙江省32個絲瓜種質資源為材料，研究了絲瓜的22個農藝性狀，通過主成分分析提取了5個主成分，其累積貢獻率達81.308%，根據前5個主成分與性狀的相關性分析，選出14個影響力較大的性狀；在主成分分析的基礎上，對32個絲瓜種質資源進行系統聚類分析，在歐式距離的水平上首先劃分為2大類，又可進一步劃分為6個亞類。盡管分子標記已經廣泛應用于遺傳多樣性分析，但以農藝性狀研究植物的遺傳變異具有便捷、低成本、更直觀的優勢［7］。以主成分分析、聚類分析對絲瓜種質資源進行多樣性分析也較為常見［8］。但目前關于絲瓜各農藝性狀的相關性、主成分分析、多個品種聚類分析方面的研究還比較匱乏。

本試驗選取了來自全國各地30個絲瓜種質資源進行相關性分析、主成分分析和聚類分析，以期為絲瓜種質的收集、保存、鑒定、創新、利用，以及雜交育種的親本選擇、選配提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為江蘇省農業科學院蔬菜所蘇小俊研究員團隊提供。30個絲瓜種質主要分布在浙江、湖北、廣西、重慶、江蘇、四川、福州、湖南、河南和上海等地區（表1）。

表1 供試材料

1.2 試驗方法

絲瓜種質于2020年4月統一定植于江蘇農博園農學園藝學院蔬菜基地。同一品種分3個小區，每個小區種植30棵，管理方式與絲瓜生產管理相同。

參照李國景《絲瓜種質資源描述規范和數據標準》，在田間每個小區隨機選取10株對葉色、葉形、葉長、葉寬、第一雌花節位等17個性狀進行了調查。

采用Excel 2010和SPSS 22軟件對數據進行處理，同時采用最大值、最小值、平均值、標準差、方差和變異系數進行差異分析；采用Person相關系數法進行相關性分析；采用組之間鏈接的系統聚類方法進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 絲瓜品種的主要瓜形表現

30個絲瓜品種種質資源的瓜形表現差異較大，具體見圖1。絲瓜瓜形豐富，ZZS、早雜一號和寧德長絲瓜為有棱絲瓜，其瓜條較長，瓜條紡錘形。其他絲瓜為普通絲瓜，特早肉絲瓜、江蘇香絲瓜、極早絲瓜406、棒絲瓜、早雜二號肉絲瓜、早冠絲瓜406均為短圓筒；黑籽皺絲瓜、樂山絲瓜、林縣絲瓜、鄭州棒槌絲瓜、金陵香絲瓜、江蘇白籽絲瓜、早冠408、黑籽肉絲瓜、三江一號絲瓜為短棍棒；福州越初、桂林水瓜為鐮刀形；春絲瓜、線絲瓜、早雜一號、株洲沙田絲瓜為束腰形；五葉香、宜興絲瓜、德絲一號為長圓筒形；江蘇海安本地絲瓜、長沙肉絲瓜、浙絲一號為長棍棒形。

圖1 30個絲瓜種質資源的瓜形比較

2.2 絲瓜種質的主要農藝性狀

30個絲瓜種質資源的農藝性狀差異較大（表2）。變異系數為12.68%~64.73%，農藝性狀的變異系數具體表現為：瓜形＞瓜棱＞瓜長＞葉緣＞瓜面特征＞瓜橫徑＞葉片尖端形狀＞葉形＞葉色＞近瓜蒂端形狀＞瓜皮色＞棱數＞瓜頂形狀＞葉柄長＞第一雌花節位＞葉片寬＞葉片長。其中第一雌花節位變異幅度為5~16，說明絲瓜在第一雌花節位上變異很大，能夠為絲瓜熟性育種提供范圍較廣的材料；瓜形變異幅度為1~8，說明絲瓜形狀多樣，能夠滿足不同地區消費者對絲瓜瓜形的需求；瓜長變異系數為41.53%，說明單株瓜長具有同樣的選擇潛力。

表2 30個絲瓜種質資源主要農藝性狀的差異分析

2.3 絲瓜種質的相關性分析

對絲瓜農藝性狀進行相關性分析（表3），結果顯示各個植物學性狀之間存在一定的相關性。其中，葉寬與葉長（0.794）、瓜棱與瓜皮色（0.626）、瓜頂形狀與近瓜蒂端形狀（0.512）、瓜棱與葉色（0.495）之間存在極顯著性正相關；葉柄長與葉寬（0.362）、瓜長與葉長（0.363）、瓜橫徑與第一雌花節位（0.383）、瓜棱與葉緣（0.449）、棱數與瓜皮色（0.447）和瓜棱（0.433）呈顯著性正相關。棱數越多，瓜棱越明顯；瓜形與第一雌花節位（-0.362）、近瓜蒂端形狀與瓜長（-0.401）、瓜頂形狀與葉色（-0.457）、瓜皮色與瓜頂形狀（-0.396）、瓜棱與近瓜蒂端形狀（-0.449）和瓜頂形狀（-0.363）呈顯著性負相關。

表3 30個絲瓜種質資源主要農藝性狀的相關性分析

2.4 絲瓜主要農藝性狀的主成分分析

主成分分析是通過對絲瓜的所有性狀進行歸納，將內容相似、影響程度相近的性狀用一個指標代替，能夠更加清晰地分析其性狀［9］。對30個絲瓜種質資源進行主成分分析，發現其成分構成的主要信息集中在前6個主成分，其特征值累計貢獻率達71.578%（表4），特征值總和為12.169，表明這6個主成分可以涵蓋農藝性狀的大部分相關信息［10］。

表4 絲瓜17個主要農藝性狀主成分的特征值與貢獻率

由表5可知，主成分1荷載較高且為正值的是瓜棱因子，荷載值為0.212，稱之為瓜棱因子，符合相關性分析結果。荷載較高且為負值的有近瓜蒂端形狀、瓜頂形狀，荷載值分別為-0.166、-0.141，說明瓜棱與近瓜蒂端形狀和瓜頂形狀均呈現負相關，且近瓜蒂端形狀與瓜頂形狀呈現正相關。

表5 絲瓜17個主要農藝性狀的成分矩陣

主成分2荷載值較高的是葉寬和葉長，荷載值分別為0.354、0.268，稱之為生物量因子。荷載值較高且為負值的是第一雌花節位，荷載值為-0.158。說明葉寬與葉長呈正相關，且與第一雌花節位呈負相關。

主成分3荷載值較高的是瓜面特征，荷載值為0.326，稱之為瓜面特征相關因子。荷載值較高且為負值的是第一雌花節位，荷載值為-0.338。瓜面特征與第一雌花節位呈現負相關，在相關性分析中瓜面特征與第一雌花節位也呈現負相關但不顯著。

主成分4荷載值較高的是葉形，荷載值為0.384，稱之為葉形因子。荷載值較高且為負值的是葉尖端形狀，荷載值為-0.366，葉形與葉尖端形狀呈負相關。

主成分5荷載值較高的是棱數，荷載值為0.414，稱之為外觀因子。荷載值較高且為負值的是瓜形和葉長，荷載值分別為-0.225和-0.231。棱數與瓜形、葉長均呈負相關。

主成分6荷載值較高的是葉尖端形狀，荷載值為0.375，稱之為葉尖端形狀因子。荷載值較高且為負值的是葉緣和葉柄長，荷載值分別為-0.402、-0.441。葉尖端形狀與葉緣、葉柄長均呈負相關。由此可知，前6個主成分包括的農藝性狀，均可作為主要指標對絲瓜種質資源進行鑒定及評價。

2.5 絲瓜種質的聚類分析

采用組之間鏈接的系統聚類方法對30個絲瓜種質資源進行聚類分析（圖2），在歐式距離為15處，將30個絲瓜種質分為2大類，第一大類是普通絲瓜，第二大類是有棱絲瓜。第二大類只包括序號1、18和5這3個絲瓜種質，這3個種質瓜面均有棱，瓜條均較長。普通絲瓜在歐式距離為10處又將絲瓜分為2小類，第一小類包括21、29、28、12、30、6、13、20、22、4、8、9、15、17、2、26、3、7、14、24、27、16、25、11、19、10共26個材料。瓜面特征平滑或微皺，瓜皮色由綠色到深綠色，多數第一雌花節位在10個以上。第二小類僅有23，瓜皮色為白色。有棱絲瓜在歐式距離為7處又分為2小類。第一小類包括18、5。植株表現為葉色深綠、葉形掌狀淺裂、葉緣鋸齒、葉片大小相當。第二小類僅有1。

圖2 30個絲瓜種質資源的主要農藝性狀系統聚類圖

3 討論與結論

3.1 討論

隨著人們消費習慣的改變和對絲瓜食療作用的深入了解，以及設施園藝在江蘇省的迅速推廣，絲瓜種植出現了大規模的設施栽培，逐步由露地栽培為主發展為設施和露地栽培并重模式。然而在生產中發現設施專用品種的匱乏是目前絲瓜生產中迫切需要解決的問題，但有關絲瓜遺傳育種方面的報道相對較少［11-12］。選擇優良的基因型和適宜的環境條件，結合優質、高效的栽培技術可以最大程度地發揮作物的優良特性［13］。形態學標記具有簡便、直觀、易行、快速的特點，是種質資源評價和優良種質篩選的一個重要手段［14-15］。

本研究對2020年4月種植于江蘇農博園30個絲瓜種質的17個農藝性狀進行分析，發現不同絲瓜種質不僅在形態上存在較大差異，在農藝性狀上也存在不同程度的變異。農藝性狀的變異系數越大，遺傳多樣性越大，兩者呈正相關關系，說明在育種中對優良品種的選育越有利［16-17］。研究中，30個絲瓜種質的變異系數為12.68%~64.73%，瓜形的變異系數最大，瓜棱次之，因此育種時應選擇瓜形、瓜棱的種質進行改良。主要農藝性狀相關性分析表明，各性狀間存在不同程度的關聯，葉寬與葉長（0.794）、瓜棱與瓜皮色（0.626）、瓜頂形狀與近瓜蒂端形狀（0.512）、瓜棱與葉色（0.495）存在極顯著性正相關；葉柄長與葉片寬（0.362）、瓜長與葉片長（0.363）、瓜橫徑與第一雌花節位（0.383）、瓜棱與葉緣（0.449）、棱數與瓜皮色（0.447）、瓜棱（0.433）呈顯著性正相關。棱數越多，瓜棱越明顯；瓜形與第一雌花節位（-0.362）、近瓜蒂端形狀與瓜長（-0.401）、瓜頂形狀與葉色（-0.457）、瓜皮色與瓜頂形狀（-0.396）、瓜棱與近瓜蒂端形狀（-0.449）呈顯著性負相關。瓜長與瓜橫徑呈正相關但不顯著，這與李文嘉［18］的研究結果一致，說明在育種中不能僅僅注重瓜長，應同時注重瓜長與瓜橫徑的比例協調，進而選育出理想的瓜形。

按照絲瓜種質資源的農藝性狀，采用組之間鏈接的聚類分析方法將30個絲瓜種質資源在歐式聚類為15處分為2大類，第一大類是普通絲瓜，第二大類是有棱絲瓜。其中第二大類僅包括1、18、5三個絲瓜種質，這3個絲瓜種質瓜面均有棱，瓜條較長。第二大類包括的種質較少，有可能是搜集種質資源不夠廣泛和種質間的交流滲透較為深入造成的。同時，植物的農藝性狀還受外界環境如栽培季節、栽培技術等因素的影響［19-21］。第一大類在歐式距離為10處又將絲瓜分為2小類，第一小類共有26個材料，瓜面特征平滑或微皺，瓜皮色由綠色至深綠色，多數第一雌花節位在10個以上。來自不同地理位置的絲瓜都可能聚為一類，可能是這些地區絲瓜種質交流頻繁所造成的［22-23］。本試驗主要采用2020年統計的數據，未能進行多次重復，所以在農藝性狀評價上會有一定誤差。

3.2 結論

本研究搜集的30個絲瓜種質資源農藝性狀差異顯著，具有豐富的遺傳多樣性，來自不同地域的絲瓜種質交流頻繁而造成農藝性狀聚類時聚為一類。在育種中應對第一、第二主成分因子進行選擇。