袁建民 ，木萬福 ，李易蓉 ，王文學(xué) ，楊龍 ，但忠 ，蘇銀玲 ，楊子祥

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，昆明，651300；2.云南省雙柏縣農(nóng)業(yè)局）

南瓜屬（Cucurbita）是一個大族群，起源于中、南美洲[1]，包括 5 個栽培種：中國南瓜（Cucurbita moschata）、美洲南瓜（C．pepo）、印度南瓜（C．maxima）、灰籽南瓜（C．mixta）和黑籽南瓜（C．ficifolia）。有研究表明，南瓜營養(yǎng)豐富，富含南瓜多糖、抗壞血酸、β-胡蘿卜素等，同時保健藥用價值高，具備顯著降脂、降糖、防癌、抗癌等功效[2，4]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2011年世界南瓜種植面積約為177萬 hm2，產(chǎn)量約2 430萬 t。中國和印度均為南瓜屬作物主產(chǎn)國，中國南瓜栽培面積約37萬 hm2，位居世界第2位，僅次于印度（51萬hm2）；中國南瓜總產(chǎn)量約697萬t，位居世界第1位。

植物遺傳多樣性的研究是種質(zhì)資源創(chuàng)新和品種改良的基礎(chǔ)，研究種質(zhì)間的親緣關(guān)系和系統(tǒng)分類具有重要意義。利用分子標記技術(shù)和同工酶分析對植物種質(zhì)資源進行評價、鑒定和分類在南瓜屬植物中已有報道[5～8]，然而形態(tài)學(xué)水平的評價和鑒定仍是種質(zhì)資源研究最古老、最直接、最簡便的途徑和方法，不可忽視。本試驗以37份南瓜種質(zhì)為材料，對其27個農(nóng)藝性狀進行觀察記錄和評價，采用主成分分析及聚類分析，為南瓜種質(zhì)資源的收集、保存、鑒定、創(chuàng)新和開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試南瓜種質(zhì)材料共37份，均由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所龍榮華老師提供，其編號、來源地見表1，除4份材料為商品種外，其余均為云南的地方資源。

1.2 試驗方法

所有供試材料于2010年種植于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所蔬菜研究基地。隨機區(qū)組設(shè)計，每小區(qū)定植10株，3次重復(fù)。采用白色地膜覆蓋栽培、滴管灌溉，單行種植、爬地栽培、自交授粉，常規(guī)栽培管理。試驗數(shù)據(jù)觀察記錄參考《南瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[9]，每小區(qū)隨機選取5株，共記錄7個質(zhì)量性狀和20個數(shù)量性狀。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

質(zhì)量性狀依據(jù)《南瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》進行賦值（表2）。數(shù)量性狀按照原始數(shù)值進行統(tǒng)計分析。對南瓜種質(zhì)27個農(nóng)藝性狀賦值后，采用SAS 9.0軟件對平均值、最小值、最大值、極差、標準差及變異系數(shù)等基本統(tǒng)計量進行分析。

在計算Shannon多樣性信息指數(shù)之前，先對數(shù)量性狀進行分級，共分為10級，1級＜X-2s，10級＞X+2s，中間每級間隔0.5s，X代表平均值，s代表標準差。Shannon多樣性信息指數(shù)，其中，Pi代表1個農(nóng)藝性狀有s個不同類型，第i個類型個體數(shù)目在總個體數(shù)目中所占的比率。

1.4 主成分分析與聚類分析

對37份南瓜種質(zhì)資源的27個形態(tài)學(xué)性狀的數(shù)據(jù)進行標準化處理，采用SAS 9.0統(tǒng)計軟件中的PRINCOMP過程進行主成分分析，再采用SAS 9.0軟件中的類平均法（UPGMA）進行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 南瓜種質(zhì)農(nóng)藝性狀的基本統(tǒng)計量分析

37份南瓜種質(zhì)的27個農(nóng)藝性狀基本統(tǒng)計量分析結(jié)果表明，不同種質(zhì)之間變異較大，各性狀在不同種質(zhì)之間呈現(xiàn)不同程度的遺傳多樣性（表3）。27個性狀中，瓜形變異系數(shù)最大，為69.44%，全生育期變異系數(shù)最小，僅為5.50%，平均變異系數(shù)為26.86%。

①植株性狀 南瓜種質(zhì)植株性狀平均變異系數(shù)為21.38%。葉片寬8.10～36.30 cm，變異系數(shù)最大（32.65%）；其次為第1雌花節(jié)位（30.46%）。

③果實性狀 南瓜種質(zhì)果實性狀平均變異系數(shù)為32.82%，表明南瓜在果實性狀方面多樣性程度較高。參試材料瓜形共有8種，變異系數(shù)最大，為69.44%；其次為老瓜肉色，為49.37%；嫩瓜皮色變異系數(shù)最小，為12.10%。

②種子性狀 南瓜種質(zhì)性狀平均變異系數(shù)為21.23%，變異程度較低，其中種皮色變異系數(shù)最大，為48.31%，包括白色、灰白、黃白、黃、黃褐及黑色6種；其次為種子寬度，為14.73%，種子長度和種形指數(shù)變異系數(shù)較小。

表1 供試南瓜種質(zhì)材料編號及來源地

綜上可知，果實性狀平均變異系數(shù)（32.82%）明顯高于植株性狀 （21.38%）和種子性狀（21.23%），而后面二者之間差異不大。

表2 南瓜種質(zhì)質(zhì)量性狀調(diào)查

2.2 南瓜種質(zhì)農(nóng)藝性狀多樣性比較分析

Shannon多樣性信息指數(shù)作為反映種質(zhì)間各性狀變異的一個重要指標，其值越高，說明表型性狀的多樣性越豐富。由表3可知，37份南瓜種質(zhì)的多樣性信息指數(shù)平均值為1.667。7個質(zhì)量性狀中，瓜形的多樣性信息指數(shù)最高 （1.535），其次是果實橫切面形狀（1.319）、嫩瓜皮色（1.229）、老瓜肉色（1.216）、種皮色（1.208）、老瓜皮色（1.160），瓜面特征多樣性信息指數(shù)最低（0.785）。20個數(shù)量性狀中，老瓜縱徑多樣性信息指數(shù)最高（2.273），其次是老瓜橫徑（2.166）、老瓜肉厚（2.063）、葉柄粗（2.025）、葉柄長（2.023），第 1 雄花節(jié)位多樣性信息指數(shù)最低（0.912）?？傮w來看，數(shù)量性狀的平均Shannon多樣性指數(shù)（1.828）顯著高于質(zhì)量性狀（1.207），植株性狀平均多樣性信息指數(shù)（1.746）＞種子性狀（1.665）＞果實性狀（1.607）。

2.3 主成分分析

由表4可知，第 1、第2、第3主成分的方差貢獻率依次為20.89%、13.64%和10.28%，前3個主成分累積貢獻率為44.81%，基本可概括這些性狀的總信息。由表5可知，第1主成分對應(yīng)的特征向量絕對值大的比較多且分布較平均，葉片長、葉片寬、葉柄長和葉柄粗的系數(shù)較大，依次為0.373 128、0.329 750、0.318 170、0.330 777，表明第 1 主成分主要反映植株葉片的數(shù)量性狀，可認為是生長勢因子；第2主成分表達式中，種子長度、寬度和種皮顏色的系數(shù)較大，分別為0.350 336、0.265 651和0.439 240，表明第2主成分主要反映的是種子性狀，可以認為是種性因子；第3主成分表達式中，第1雌花節(jié)位、第1果實節(jié)位、老瓜縱徑、瓜形、老瓜橫切面形狀的系數(shù)較大，表明第3主成分主要反映果實方面的性狀，可以認為是果實因子?？梢姡\用形態(tài)學(xué)性狀對南瓜種質(zhì)進行分類時，可以先考慮植株葉片的相關(guān)性狀，然后是種子性狀，再是果實的相關(guān)性狀。

2.4 性狀聚類分析

由圖1可知，在遺傳距離大約1.20處，可以將37份南瓜種質(zhì)分為3類：第1類為46號（黑籽南瓜），為云南特有，常用作砧木，與其余36份材料有較大的遺傳距離，說明與其他材料的親緣關(guān)系較遠；第2類為24號，其特點是主蔓、葉柄、瓜梗較粗，葉片大且寬，老瓜肉橙黃色，種皮黃褐色；其余材料為第3類，它們之間的很多表型相似，親緣關(guān)系比較相近。

表3 37份南瓜種質(zhì)27個農(nóng)藝性狀的基本統(tǒng)計量分析

在遺傳距離約1.10處，第3類種質(zhì)又可以分為3個亞類：第1亞類，包括CK、錦栗南瓜、15號、金祥1號、17號和中栗3號，共6份資源，共同特點是生育期較短，葉柄長中等，葉柄較細，單瓜質(zhì)量較接近，扁圓形，老瓜皮色艷麗，為紅色、橙紅色或墨綠色，極具觀賞價值。

第2亞類，包括1號和25號，兩者農(nóng)藝性狀有很多相似之處，與其他種質(zhì)主要區(qū)別在于果實縱徑遠遠大于果實橫徑，屬于長形中國南瓜。

第3亞類，包括2號、6號、23號、26號、27號、28號、30號、11號、38號、12號、4號、5號、10號、19 號、22 號、43號、35 號、29號、31 號 、36 號 、47號、20號、16號、48號、3號、41號、37號，共 27份資源，它們之間存在較多相似之處。共同特點是生育期較長，中晚熟，單瓜質(zhì)量中等，老瓜皮色多數(shù)為棕黃色，瓜形基本為扁圓形、近圓形或橢圓形，種皮色多數(shù)為灰白或黃白色。

表4 37份南瓜種質(zhì)27個農(nóng)藝性狀主成分的特征值和貢獻率

3 討論與結(jié)論

云南南瓜種質(zhì)資源相當豐富，類型多樣，然而對云南南瓜種質(zhì)的研究仍不夠深入。通過形態(tài)學(xué)鑒定、主成分分析和聚類分析等方法，開展云南南瓜種質(zhì)不同地方資源之間的遺傳多樣性研究，對云南南瓜起源和演化、資源合理利用以及新品種選育等研究具有重要意義[10，11]。

研究結(jié)果表明，27個農(nóng)藝性狀的平均變異系數(shù)為26.86%。27個農(nóng)藝性狀的Shannon多樣性信息指數(shù)平均值為1.667，變化幅度為0.785～2.273。試驗發(fā)現(xiàn)，變異系數(shù)最大的是瓜形，其Shannon多樣性信息指數(shù)為1.535，低于平均水平，而多樣性信息指數(shù)最大的老瓜縱徑，其變異系數(shù)卻為44.90%，并非最高，表明變異系數(shù)和Shannon多樣性信息指數(shù)在反映種質(zhì)遺傳多樣性的內(nèi)涵是不同的。因此，為更加準確有效地反映種質(zhì)資源之間的遺傳變異，最好將二者結(jié)合起來分析。

表5 前7個主成分對應(yīng)的特征向量

對27個農(nóng)藝性狀的主成分分析結(jié)果表明，第1主成分反映植株葉片的性狀，第2主成分反映種子性狀，第3主成分主要反映果實性狀，基本可以分別歸納為生長勢因子、種性因子和果實因子。3個主成分的累積貢獻率為44.81%，而生長勢因子的貢獻率最高，為20.89%，這與杜曉華等[3]的研究結(jié)果一致。

本研究聚類分析結(jié)果表明，37份南瓜種質(zhì)可以分為三大類。前人研究認為，南瓜種質(zhì)資源的分類可能與生態(tài)型或地域來源密切相關(guān)[8]。而本研究發(fā)現(xiàn)，材料1號和25號聚集為一類，其來源地卻不相同，分別來源于楚雄和曲靖；而來源地相同的一些材料卻未能按生態(tài)區(qū)域聚集在一起，類似的研究結(jié)果在茄子、西瓜等作物中也有報道[12，13]，具體原因需進一步研究探討。

圖1 37份南瓜種質(zhì)資源聚類分析

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