甜瓜种质资源部分数量性状的分级评价指标及参照品种的选取

甜瓜种质资源部分数量性状的分级评价指标及参照品种的选取

农业性状评价是物种资源研究的中心环节，是资源共享和使用的基础。在国内外园艺作物种质资源交流和研究不断深入的情况下，规范和完善我国甜瓜种质资源重要数量性状的描述、分级评价和选取参照品种等研究工作，能极大的提高我国甜瓜种质资源的研究和利用效率，方便国际间的交流与合作。国际植物遗传资源研究所（IPGRI）对包括甜瓜在内的近40种园艺作物建立了统一的共性及特性描述符，国际植物新品种保护联盟（UPOV）规范了园艺作物数量性状的分级评价标准，为包括甜瓜在内的园艺作物种质资源农艺性状评价研究制定了标准和规范。我国研究者已对西瓜、南瓜、枣、杧果等多种园艺作物数量性状进行了分级评价研究[3,4,5,6,7,8,9,10,11]。目前以甜瓜资源数量性状的标准化描述和数据采集为基础，结合分子标记技术开展了数量性状定位、资源遗传多样性分析及资源分类学等多方面研究[12,13,14,15,16,17,18,19,20]。甜瓜是我国园艺作物资源体系的重要组成部分，建立了数量性状的标准化描述和采集方法，没有进一步的分级和评价指标。为了完善我国甜瓜种质资源数量性状描述评价体系，在国家西瓜甜瓜种质资源中期库多年数据积累的基础上，参照国际标准，对甜瓜资源果实部分数量性状的分级评价指标和参照品种进行了探讨，为资源工作者及引种者提供参考，方便国内外的交流使用。1材料和方法1.1其他甜瓜sp.agreis材料来自国家西瓜甜瓜中期库保存的甜瓜（CucumismelonL.Sp.pl.1753.p1011）种质，包括薄皮甜瓜sp.conomon(Thunb)Greb、厚皮甜瓜sp.melon、野甜瓜sp.agrestis(Naud)Greb、蛇甜瓜sp.flexuosus(L.)Greb。其中薄皮甜瓜来自国内收集的越瓜及梨瓜类型材料，厚皮甜瓜来源较为广泛，包括国内的哈密瓜类型和伽师瓜类型，国外引进的阿达纳甜瓜和卡沙巴甜瓜等类型，野甜瓜和蛇甜瓜材料主要从国外引进，为了方便今后的引种与交流，所选种质均为中期库保存种质。1.2方法1.2.1网室+灌栽培模式材料分别于2007～2010年春在河南中牟（薄皮类型甜瓜试验地）和新疆石河子（厚皮类型甜瓜试验地）试验地种植及采集数据。试验地土壤肥力中等，肥水管理与生产相同，采用网室+滴灌栽培模式，每年每份材料种植7～10株，随机排列，株行距0.4m×2.0m，薄皮类型甜瓜多蔓整枝，根据植株特性每株留果2～3个，厚皮类型甜瓜单蔓整枝，每株留果1个。材料共计1000份，数据采集者为同一人，每份材料调查5～8株果实，各数量性状数据的调查与采集方法参照《甜瓜种质资源描述规范和数据标准》，果形指数（l/w1）是果实长度（l）和果实宽度（w1）的比值，种腔大小指数（w2/w1）是种腔宽度（w2）与果实宽度（w1）的比值，数据资料为2～3年的平均值。1.2.2利用等距法对各数量性状进行分级、评价描述和选择品种使用MicrosoftExcel.2003和spss.17.0统计分析软件，统计性状数据的最小值（Min.）、最大值（Max.）、平均值（Mean）、中位数（Median）、偏态度（Skewness）、变异系数（CV）并绘制各数量性状数据的频率分布直方图（含正态曲线），在此基础上，参照王力荣等采用等距法对各数量性状分级、评价描述并选取参照品种。2结果与分析2.1个体差异分析甜瓜果实质量、果实长度和宽度等9个数量性状的变异情况见表1。最大值和最小值是各性状差异幅度最大的两个数据，平均值和中位数的差异反映出了性状数据的集散性。果实长度和种子千粒质量的平均值和中位数差异大于2.0，其他各性状差异小于0.5。变异系数大小反映了个体差异范围，果实质量变异系数最大为74.3%，种腔宽度变异系数最小为30.5%。偏态度的大小反映出偏正态分布数据峰值相对于正态分布数据峰值左右偏移的程度，种腔大小指数（种腔宽度/果实宽度w2/w1）和果肉中心糖的偏态度小于0.1，为正态分布，其余各数量性状偏态度大于1.0，为偏正态分布，其中果实长度的偏态度最大为2.43，果实质量的偏态度最小为1.38。2.2性状评价描述种腔大小指数按1～3级分级，1级为最低级，3级为最高级，2级为中级，性状频率分布大于50%。其余性状按1～5级分级，1级为最低级，5级为最高级，3级为中级，种腔宽度和果肉含糖量3级为频率分布最高级（频率分布大于40%），其余性状2级为频率分布最高级（频率分布大于35%）。性状评价描述参照国际植物新品种保护联盟（UPOV）标准和《中国甜瓜甜瓜》中使用的国内外通用描述语，如果实质量描述语用小、中、大等。在对照品种的选择上，包含3个条件：（1）参照品种为3个（2个国内品种，1个国外品种），尽可能每级包含不同类型品种：（2）除极端性状外，尽量利用国内外公知品种；（3）所有参照品种均为国家西瓜甜瓜中期库或国家种质资源长期库内保存的种质。2.2.1不同品种甜瓜资源实质量频率分布果实质量代表着果实的大小，是资源评价的重要性状之一，甜瓜资源果实质量的平均值为1.50kg，从果实质量频率分布图1看，我国甜瓜资源以小果型为主，在0.50～1.50kg，频率分布最大为56.8%。共分5级评价如表2，各级分别为极小果型（野生甜瓜和极早熟薄皮甜瓜）、小果型（早熟薄皮甜瓜）、中果型（中熟洋香瓜、厚薄皮杂交的中间类型）、大果型（中晚熟厚皮甜瓜）和极大果型（晚熟夏甜瓜和冬甜瓜）。2.2.2不同品种甜瓜果实形态特征果实长度和宽度是衡量果实大小的重要参数，果形指数（果实长度和宽度的比值l/w1）的大小能反映出果实的基本形状，果形指数越小代表果实越圆，果形指数越大，代表果实越长。同时掌握这3个性状能判断出果实的基本形态。图2、3、4分别为甜瓜果实长度、宽度和果形指数的频率分布；果实长度的平均值为16.1cm，在10.0～20.0cm，频率分布最大为56.8%；果实宽度的平均值为11.5cm，在5.1～10.0cm，频率分布最大为40.2%；果形指数的平均值为1.5，在0.9～1.4，频率分布最大为53.9%，其中薄皮甜瓜资源果实形状多是近圆形（扁圆形、圆形、卵形、梨形、椭圆形），大多数厚皮甜瓜资源（哈密瓜和伽师瓜类型）多为椭圆形和长果形，通过果形指数的频率分布看，果实近圆形的资源占总数的一半以上，与我国薄皮类型甜瓜在资源中占多数的实际情况相一致，分级指标及参照品种如表3。2.2.3不同品种甜粒度和果实糖含量果肉厚度和种腔宽度分别是衡量果实可食用部分和不可食用部分多少的参数，种腔大小指数是衡量种腔占果实总体积的大小比例参数，通过这3个数据，能够初步判断果肉和种腔各自所占的比例大小，在育种中具有重要的参考价值。图5、6、7分别为果肉厚度、种腔宽度和种腔大小指数的频率分布；果肉厚度的平均值为2.6cm，在1.1～2.5cm的频率分布最大为48.9%；种腔宽度的平均值为6.5cm，在6.1～8.0cm的频率分布最大为41.8%；种腔大小指数的平均值为0.6，在0.5～0.6的频率分布最大为59.3%。大多数薄皮类型甜瓜与厚皮类型甜瓜的果实种腔宽度相差不大，但果肉厚度差别较大。从果肉厚度的频率分布也可以看出我国资源以薄皮甜瓜类型为主，与资源的目测调查结果一致，分级指标及参照品种如表4。2.2.4果肉可溶性固形物（糖）含量果肉糖含量的高低是判断甜瓜果实品质的重要标志之一，甜瓜资源果肉糖含量平均值为10.0%，图8为果肉糖含量的频率分布情况，在10.0%～13.0%含糖量，频率分布最大为40.1%。含糖量极低的品种约占资源的9%，主要包括大部分的蛇甜瓜类型、阿达纳甜瓜类型、越瓜类型、菜瓜类型等。含糖量极高的品种约占资源的2%，主要是包括长期选育的优质育种材料，分级指标及参照品种如表5。2.2.5g频率分布种子千粒质量是种子的大小参数，甜瓜资源种子千粒质量平均值为29.0g，图9为种子千粒质量频率分布，在11.0～25.0g频率分布最大为37.2%。由于不同品种甜瓜种子千粒质量差异较大，极小籽如马泡瓜（野甜瓜亚种）仅为6.0g，极大籽如恰尔可口奇（我国新疆特有的冬甜瓜变种）为92.0g，且其受环境条件影响较小，可作为区别不同品种资源的参考指标，分级指标及参照品种如表6。3讨论3.1ssr性状分级我国针对甜瓜资源数量性状的分级评价研究较少，只是对薄皮甜瓜和厚皮甜瓜的优异育种材料和育成品种的少数数量性状进行了简单分级，没有特定参照品种，分级目的是区别育种材料及育成品种。根据甜瓜种质资源类型丰富且多样性较高的特点，通过对资源数量性状的统一分级，使性状评价标准化，能够了解我国甜瓜种质资源的组成结构，对今后甜瓜种质资源的收集、保存、共享及遗传研究等方面有参考意义。因此本研究包括除香瓜亚种sp.dudaim(L.)Greb（材料较少）外的其它4个甜瓜亚种：薄皮甜瓜、厚皮甜瓜、野生甜瓜、蛇甜瓜。3.2基于数据的甜瓜资源数量性状测量甜瓜种质资源数量性状数据的采集易受环境条件和栽培条件的影响，因此选择把薄皮类型甜瓜资源统一种在适宜其生长的中原地区（河南省中牟县），把厚皮类型甜瓜统一种在适宜其生长的西部地区（新疆石河子）。采用避雨、滴灌栽培模式，通过中期库具有的大群体样本（1000份以上），同一人连续多年测量数据，增强了数据的准确性，在一定程度上能够代表我国甜瓜种质资源数量性状的分布情况和遗传多样性，为甜瓜资源数量性状的分级评价研究提供了保证。在数据处理过程中发现，成正态分布的性状数据，最高频率出现在中级，偏正态分布的性状数据最高频率不出现在中级，偏向于峰值偏移的方向，如果实质量中2级（小果型）为频率分布最高级，这是由于小果型在资源总数中所占的比例较大的原因，因此划分的级别较好的反映出了资源的原始分布状态。3.3支撑风光节度性状的数量性状国内不同作物数量性状分级时选取的数量性状不同，如王力荣等在桃资源数量性状的分级中选取的是花径、果实纵、横、侧径等。周俊国等在蔓生南瓜种质资源数量性状分级中选取是茎节间长度、主蔓粗度、叶片长度、花径等，这些数量性状都是资源研究中相对重要的数量性状。在甜瓜资源数量性状选择时，不但考虑到数量性状在资源研究中的重要性，还要考虑到引种者的需求和方便，把重要的数量性状进行分级评价，在将来引种过程中，就可参照对资源数量性状统一的分级标准，使用熟悉的描述方式。3.4材料及生长性状分级国内外对农作物数量性状的分级方法归纳起来主要有1～9级、1～5级和1～3级3种分级方法。不同作物采用的方法不同。刘孟军等对枣树数量性状分别采用1～5级和1～3级分类法，周俊国等对蔓生南瓜数量性状采用了1～9级分类法。颜国荣等以152份甜瓜资源为材料，采用1～9级分类法对果实长度、宽度和果肉厚度等性状进行了分级，由于其选取的材料和种植方式与本研究有较大差异，导致划分级别的标准不一致。甜瓜资源数量性状数据均为连续分布，不同性状的变异幅度差异较大，本研究分级评价主要考虑到数量性状的分布状态、引种者对数量性状的常用评价、国际间的方便交流。因此作者认为在甜瓜资源数量性状分级评价中，不管采用那种分类方法，都要达到分级方便利用的目的，因此采取了1～5级和1～3级两种不同的分级方法。4