張鴻燕 方 榮 陳學(xué)軍 周坤華 袁欣捷 雷 剛 黃月琴

(1江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，江西 南昌 330200；2江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江西 南昌 330045)

茄子(Solanum melongenaL.，2n=24)為茄科茄屬蔬菜作物，起源于亞洲東南部熱帶地區(qū)[1-2]，是我國主要果菜之一，2015年栽培面積達(dá)80.6 萬hm2[3]。 我國茄子栽培歷史悠久，茄子類型及品種繁多，被認(rèn)為是茄子次生起源地[4]，但許多優(yōu)異種質(zhì)資源尚未得到發(fā)掘應(yīng)用，特別是隨著栽培面積的擴(kuò)大和復(fù)種指數(shù)的提高，茄子黃萎病日趨嚴(yán)重。 因此，開展茄子種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀鑒定與黃萎病抗性評價，對于茄子種質(zhì)資源有效利用具有重要意義。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者開展了茄子種質(zhì)表型性狀評價、遺傳多樣性分析和抗性鑒定研究，發(fā)現(xiàn)茄子種質(zhì)遺傳多樣性高，從形態(tài)上可將栽培種與近緣野生種區(qū)分開來[5]；栽培茄存在廣泛的遺傳多態(tài)性，尤其是果實(shí)性狀差異較大[6-9]。 此外，茄子栽培種遺傳基礎(chǔ)較為狹窄，種質(zhì)遺傳多樣性低于近緣野生種[10-13]。

黃萎病(Verticillium wilt)又稱半邊瘋、黑心病、凋萎病，是由輪枝菌侵染引起的一種世界性的土傳維管束病害，是危害茄子生產(chǎn)的主要病害之一。 我國露地茄子黃萎病發(fā)病率在20%～40%，嚴(yán)重可達(dá)60%以上[14]。 于淼[15]對54 份茄子種質(zhì)資源進(jìn)行了苗期接種抗性鑒定，發(fā)現(xiàn)大部分品種表現(xiàn)為中感和感?。还脛椎萚16]認(rèn)為蒜芥茄、南美紅茄和栽培茄種質(zhì)01 對黃萎病抗性較強(qiáng)，可作為抗性資源利用。 研究表明，黃萎病抗原主要存在于茄子近緣野生種和半栽培種中[17-19]。 雖然我國在茄子種質(zhì)資源鑒定與評價方面取得了一定進(jìn)展，但難以滿足茄子遺傳改良對優(yōu)異種質(zhì)的需求，因此在前期研究基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)基于21 個表型性狀對135 份茄子種質(zhì)資源進(jìn)行農(nóng)藝性狀鑒定，并采用苗期人工接種鑒定方法，對供試種質(zhì)黃萎病抗性進(jìn)行評價，以期為茄子種質(zhì)資源高效利用及抗病育種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試茄子種質(zhì)材料共135 份，包括栽培種(S.melongenaL.)116 份、近緣野生種(S. incanumL.、S.aethiopicumL.、S. indicumL.、S. integrifoliumPoir、S.torvumSwartz、S. nigrumL.)19 份。 其中國內(nèi)種質(zhì)118份，來自我國24 個省(市、自治區(qū))，國外種質(zhì)17 份(表1)。 127 份供試種質(zhì)引自國家蔬菜種質(zhì)資源中期庫(種質(zhì)1 至種質(zhì)127)，其余由江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供。 表1 中種質(zhì)名稱為國家種質(zhì)庫統(tǒng)一編號。

表1 供試茄子種質(zhì)資源信息及黃萎病抗性鑒定結(jié)果Table 1 Information of eggplant germplasm resources for testing and identification results of eggplant germplasm resistance to Verticillium wilt

表1 (續(xù))

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 表型性狀調(diào)查 試驗(yàn)于2017年10月至2018年2月和2018年3-7月分別在海南三亞和江西南昌進(jìn)行。 每品種定植20 株，行距65 cm，株距50 cm，每份材料隨機(jī)選取10 株進(jìn)行農(nóng)藝性狀調(diào)查，取平均值，調(diào)查方法參照《茄子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[20]。 調(diào)查性狀包括株高、主莖高、株型、始花節(jié)位、莖色、莖表茸毛、葉色、葉形、花冠色澤、果萼色澤、果萼刺、商品果色澤、商品果光澤、老熟果色澤、單果重、果長、果徑、果形、果形指數(shù)、果實(shí)彎曲度及熟性21 個表型性狀。 以從定植至商品果采收的天數(shù)確定熟性等級:少于40 d 為早熟，41 ～47 d 為中早熟，48 ～54 d 為中熟，55～61 d 為中晚熟，62 d 以上為晚熟。 數(shù)量性狀取兩地平均值。

1.2.2 黃萎病抗性鑒定 黃萎病抗性鑒定試驗(yàn)于2017年9月5 日至11月3 日在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所基地進(jìn)行，采用育苗盤播種育苗，草炭為育苗基質(zhì)，每穴幼苗2 株。 當(dāng)幼苗長到3 ～4 片真葉時，采用傷根灌根法[21]進(jìn)行接種。 供試菌株為HEB-4，由江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所茄果類蔬菜研究室在黑龍江省海倫市采集茄子黃萎病病樣經(jīng)分離純化所得；供試菌株采用馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基(potato sucrose medium，PS)培養(yǎng)，在150 r·min-1、26℃條件下震蕩培養(yǎng)4 d，過濾的黃萎病菌孢子懸浮液采用血球計數(shù)板方法計數(shù)，菌液濃度為1×107個·mL-1，菌液量每穴為5 mL。 每份材料按8 穴苗處理，重復(fù)3 次。 接菌后保濕24 h，雨天蓋膜做避雨處理。

分別于接種后25、30、35 d 進(jìn)行病情調(diào)查，病情分級標(biāo)準(zhǔn)參照陸家云等[22]的方法，并計算病情指數(shù)(disease index，DI)，DI=100×Σ(病級×該病級株數(shù))/(最高病級×總株數(shù))。 茄子種質(zhì)抗性分級:免疫(Ⅰ，0)、抗病(R，0＜DI≤15)、中抗(MR，15＜DI≤30)、耐病(T，30＜DI≤50)、中感(MS，50＜DI≤70)和感病(S，70＜DI≤100)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Office Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，應(yīng)用SPSS 22.0 軟件開展遺傳變異系數(shù)、遺傳多樣性、主成分分析和聚類分析。 參照李鴻雁[23]和萬述偉等[24]的方法，對連續(xù)性變異性狀(數(shù)量性狀)進(jìn)行10級分類，從第一級Xi＜(M-2S)到第10 級Xi≥(M+2S)，每0.5 S 為1 級，M 為平均值，S 為標(biāo)準(zhǔn)差，每1級的相對頻率用于計算多樣性指數(shù)。 對14 個非連續(xù)變異性狀進(jìn)行分級和賦值(表2)。 主成分分析采用相關(guān)性矩陣法抽取成分和最大方差法得到旋轉(zhuǎn)解；聚類分析采用Between-groups linkage 方法，數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換(Z 得分)，采用Pearson 相關(guān)系數(shù)矩陣進(jìn)行聚類。

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步的今天，越來越多材質(zhì)的產(chǎn)品出現(xiàn)，蓋罐一個實(shí)用器物慢慢地退出了人們的生活圈不為大家所熟知。以長久的文化傳承的角度，我們應(yīng)該走可持續(xù)發(fā)展的道路，更好更多地了解蓋罐的傳承，注入新時代的思想，傳承傳統(tǒng)文化。

表2 茄子非連續(xù)變異性狀分級和賦值Table 2 Classification and assignment of discontinuous variability in eggplant

2 結(jié)果與分析

2.1 茄子種質(zhì)資源的表型性狀

2.1.1 非連續(xù)變異性狀 供試茄子種質(zhì)14 個非連續(xù)變異性狀的頻率分布、變異系數(shù)及遺傳多樣性分析結(jié)果見表3。

2.1.1.1 頻率分布 135 份茄子種質(zhì)的株型以直立為主，頻率分布為48.89%；莖色以紫色、綠色及深紫色為主，頻率分布分別為30.37%、26.67%及25.19%；莖表茸毛以密茸毛為主，頻率分布為67.41%；葉色以綠色為主，葉形多為長卵圓形；花冠色澤以紫色為主，頻率分布為62.22%； 果萼色澤中紫色占比為42.96%，綠色占比為33.33%。

表3 茄子種質(zhì)資源非連續(xù)變異性狀多態(tài)性分析Table 3 Polymorphism analysis of discontinuous variability in eggplant germplasm resources

茄子果實(shí)色澤以黑紫色和紫紅色為主，頻率分布分別為34.07%和22.96%；81.48%的茄子種質(zhì)商品果具有光澤；老熟果色澤以黃色為主，頻率分布為91.85%；果形頻率分布較均勻，長卵形為19.26%，圓球形為13.33%，短筒形為13.33%，線形為12.59%，長條形為10.37%，扁圓形為10.37%，長筒形為8.15%，高圓形為7.41%，卵圓形為5.19%；果實(shí)彎曲度以順直為主，頻率分布為77.78%。 早熟茄子種質(zhì)居多，占比40.00%。

2.1.1.2 變異系數(shù) 14 個茄子性狀變異系數(shù)變幅為15.71%～59.98%，平均值為35.93%，變異系數(shù)從大到小依次為:熟性＞果形＞莖色＞果萼刺＞果萼色澤＞商品果色澤＞株型＞老熟果色澤＞花冠色澤＞葉形＞莖表茸毛＞商品果光澤＞葉色＞果實(shí)彎曲度。 其中，熟性、果形及莖色變異系數(shù)均大于50%，說明這3 個性狀存在相對豐富的遺傳變異，人工選擇潛力較大。 果實(shí)彎曲度變異系數(shù)最小，為15.71%，其次是葉色、商品果光澤、莖茸毛及葉形變異系數(shù)，均小于22.00%，說明其選擇潛力較小。

2.1.1.3 遺傳多樣性指數(shù) 遺傳多樣性指數(shù)變幅為0.322～2.135，平均為1.062。 遺傳多樣性指數(shù)從大到小依次為:果形＞商品果色澤＞莖色＞熟性＞果萼刺＞果萼色澤＞株型＞花冠色澤＞葉色＞莖表茸毛＞果實(shí)彎曲度＞葉形＞商品果光澤＞老熟果色澤。 果形、商品果色澤、莖色、熟性、果萼刺及果萼色澤6 個性狀遺傳多樣性指數(shù)均大于1.000，這6 個性狀變異系數(shù)也較大，相關(guān)分析表明，變異系數(shù)與遺傳多樣性指數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.492，呈顯著正相關(guān)。

表4 茄子種質(zhì)資源數(shù)量性狀的多態(tài)性分析Table 4 Polymorphism analysis of quantitative traits in eggplant germplasm resources

2.1.2 數(shù)量性狀 7 個數(shù)量性狀的變異系數(shù)范圍為16.98%～89.86%，平均為48.43%，變異系數(shù)從大到小依次為:果形指數(shù)＞單果重＞果長＞果徑＞主莖高＞株高＞始花節(jié)位；遺傳多樣性指數(shù)變幅為1.631 ～2.048，平均為1.921，遺傳多樣性指數(shù)從大到小依次為:果徑＞果長＞主莖高＞始花節(jié)位＞株高＞單果重＞果形指數(shù)。 可見，數(shù)量性狀的變異系數(shù)平均值和遺傳多樣性指數(shù)平均值都明顯大于非連續(xù)性性狀(表4)，這對于通過人工選擇實(shí)現(xiàn)茄子遺傳改良具有重要意義。

135 份材料株高變幅為38.00 ～135.00 cm，平均值為67.20 cm。 種質(zhì)134(S. torvumSwartz)植株最高，為135.00 cm，種質(zhì)60 植株最矮，為38.00 cm。

主莖高變幅為8.50 ～57.30 cm，平均值為24.70 cm。 種質(zhì)5 主莖最高，為57.30 cm，種質(zhì)60 主莖最矮，為8.50 cm。

始花節(jié)位變幅為4.00 ～13.00，平均值為9.07。種質(zhì)25 始花節(jié)位最高，為13.00，種質(zhì)55 始花節(jié)位最低，為4.00。

單果重變幅為1.26 ～674.80 g，平均值為185.82 g。 種質(zhì)89 單果重最大，為674.80 g，種質(zhì)105(S.nigrumL.)單果重最小，為1.26 g。

果長變幅為0.80～42.55 cm，平均值為16.94 cm。種質(zhì)75 果長最大，為42.55 cm，種質(zhì)109(S. nigrumL.)果長最小，為0.80 cm。

果徑變幅為0.80 ～12.60 cm，平均值為6.06 cm。種質(zhì)89 果徑最大，為12.60 cm，種質(zhì)109(S. nigrumL.)果徑最小，為0.80 cm。

果形指數(shù)變幅為0.58 ～18.00，平均值為3.55。種質(zhì)114 果形指數(shù)最大，為18.00，種質(zhì)49 果形指數(shù)最小，為0.58。

2.2 主成分分析

對135 份茄子種質(zhì)資源21 個表型性狀進(jìn)行KMO和Bartlett 檢驗(yàn)可知，KMO 值為0.7(＞0.5)，偏相關(guān)性很弱；Bertlett 球型檢驗(yàn)，拒絕單位相關(guān)陣的原假設(shè)(P＜0.001)，符合主成分分析的條件。

特征值大于1 的主成分共有6 個，累計變異貢獻(xiàn)率為72.84%(表5)。 第1 主成分貢獻(xiàn)率為19.93%，包括果長、果形指數(shù)、果形、果實(shí)彎曲度，主要與果形相關(guān)，可歸為果形因子；第2 主成分貢獻(xiàn)率為15.98%，包括莖色、葉色、花冠色、果萼色、商品果色，可歸為色澤因子；第3 主成分貢獻(xiàn)率為12.21%，包括單果重、果徑、老熟果色，可歸為果重因子；第4 主成分貢獻(xiàn)率為11.63%，包括株高、主莖高、始花節(jié)位，可歸為生長勢因子；第5 主成分貢獻(xiàn)率為6.57%，包括株型和葉形，可歸為株型因子；第6 主成分貢獻(xiàn)率為6.53%，包括果萼刺和商品果光澤，可歸為果實(shí)商品性因子。

6 個主因子很好地詮釋了21 個表型性狀在供試茄子種質(zhì)資源中變異的貢獻(xiàn)。 其中，果形因子、色澤因子、果重因子和生長勢因子貢獻(xiàn)率均超過10%，這4 個主因子累計貢獻(xiàn)率近60%，因此，在茄子遺傳改良中要充分考慮這果形、色澤、果重和生長勢因子的作用。

2.3 聚類分析

基于21 個表型性狀對135 份茄子種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析(圖1)。 在Pearson 相關(guān)系數(shù)0.061 處可將供試材料分成4 組:

第i 組有39 份茄子種質(zhì)資源，包括36 份栽培種種質(zhì)和3 份S. incanumL.種質(zhì)(種質(zhì)17、86 和119)，分別來自遼寧、山西、河南、安徽、江蘇、浙江、湖北、湖南、江西、四川、貴州、廣東、云南、海南14 個省和意大利、孟加拉等國家。 該組種質(zhì)平均株高60.42 cm，平均單果重232.20 g；果實(shí)多為長卵形，莖綠色、茸毛多、花冠淺紫色。 3 份S. incanumL.種質(zhì)在株高、單果重及果實(shí)外觀等方面與栽培茄存在一定差異，如種質(zhì)119 果萼多刺、果實(shí)綠色帶白色條紋。

表5 茄子種質(zhì)資源表型性狀的旋轉(zhuǎn)主成分矩陣Table 5 Rotational principal component matrix of morphological traits for eggplant germplasm resources

第ii 組有16 份茄子種質(zhì)資源，均為近緣野生種，主要來源于云南、海南、廣東等省和巴西、日本、印尼、孟加拉等國家。 該組種質(zhì)平均株高80.66 cm，平均單果重18.84 g；在株型、葉色、花冠色澤及果實(shí)性狀等方面與其他3 組存在較大差異，一般生長勢較強(qiáng)，葉綠色，花冠白色，果實(shí)圓形、單果重偏小。

第iii 組有34 份茄子種質(zhì)資源，均為栽培種，主要來源于江西、湖南、河北、天津、北京等省(市)和意大利、日本、朝鮮等國家。 該組種質(zhì)平均株高68.04 cm，平均單果重263.90 g；果形較大，果實(shí)以扁圓和長卵形為主。

第iv 組有46 份茄子種質(zhì)資源，均為栽培種，主要來源于浙江、江蘇、湖南、上海、福建等南方省(市)。該組種質(zhì)平均株高66.80 cm，平均單果重146.88 g；果實(shí)多為紫色長條形，符合南方省(市)的消費(fèi)習(xí)慣。

2.4 茄子種質(zhì)黃萎病抗性評價

供試茄子種質(zhì)對黃萎病表現(xiàn)出不同水平的抗性(表1)，無免疫(Ⅰ)材料。 抗病(R)材料9 份，平均病情指數(shù)為10.63，其中種質(zhì)38、134、109、135 及122 的病情指數(shù)變化范圍為5.00 ～10.00；中抗(MR)材料6份，病情指數(shù)變化范圍為20.00 ～26.67，平均值為23.75；耐病(T)材料11 份，平均病情指數(shù)為44.41，其中，8 份為栽培種，3 份為近緣野生種；中感(MS)材料27 份，平均病情指數(shù)為62.83；感病(S)材料82 份，平均病情指數(shù)為84.72；抗病(R)和中抗(MR)材料共15份，占比為11.11%，除了種質(zhì)18(MR)、19(R)、41(MR)為栽培種外，其余12 份種質(zhì)均為近緣野生種。

圖1 基于135 份茄子種質(zhì)資源表型性狀的Between-groups linkage 樹狀圖Fig.1 Between-groups linkage dendrogram based on phenotypic traits of 135 eggplant materials

3 討論

作物表型性狀具有直觀、易于識別的特點(diǎn)，是作物種質(zhì)資源研究和遺傳分類的重要依據(jù)，通過對表型性狀的鑒定和評價，可為作物優(yōu)異基因資源發(fā)掘和利用提供重要信息[25-26]。 本研究基于21 個表型性狀對135 份茄子種質(zhì)資源進(jìn)行了鑒定與分析，21 個表型性狀變異系數(shù)變幅范圍為15.71%～89.86%，大于Tatis等[6]報道的7.33%～42.79%；遺傳多樣性指數(shù)變幅介于0.322 ～2.135 之間，平均為1.348，與李寧等[5]報道的0.460 ～2.070 和1.460 相當(dāng)，表明供試材料茄子表型多態(tài)性高、遺傳變異豐富。 數(shù)量性狀遺傳多樣性指數(shù)均值為1.921，高于不連續(xù)變異性狀的1.062，與李寧等[5]的研究結(jié)果一致；茄子產(chǎn)量性狀一般為數(shù)量性狀，遺傳多樣性指數(shù)高有利于通過人工定向選擇培育豐產(chǎn)品種。

主成分分析將21 個表型性狀歸結(jié)為6 個主因子，即果形、色澤、果重、生長勢、株型和果實(shí)商品性因子，6個主因子累計貢獻(xiàn)率達(dá)72.84%。 上述6 個主因子基本包含了茄子豐產(chǎn)育種、熟性育種和品質(zhì)育種等多個方面，且每個主因子都具有明確的生物學(xué)意義。 主因子是反映各性狀公共特性的綜合指標(biāo)，因此，在遺傳改良中，要根據(jù)育種方向選擇合適的主因子，以主因子為單位開展集團(tuán)選擇，其選擇效果將優(yōu)于單一性狀的選擇。

本研究中，基于表型性狀的聚類分析表明，聚類結(jié)果與茄子種質(zhì)地理來源、親緣關(guān)系存在一定關(guān)聯(lián)性，部分地理來源相近、或親緣關(guān)系密切的種質(zhì)首先聚為一類，如第ii 組主要是果形較小的野生茄種質(zhì)，第iii 組均為栽培茄種質(zhì)，果形較大，果實(shí)以扁圓和長卵形為主，第iv 組多為南方省區(qū)喜食的紫色長條形茄子。 李寧等[5]基于不同的茄子種質(zhì)材料也獲得了類似的結(jié)果。 本試驗(yàn)中，在供試的4 份S. incanumL.種質(zhì)中，有3 份與栽培種聚為一組，其植物學(xué)性狀接近于栽培種，但還保留一些野生茄特性，如刺多、果實(shí)偏小、果實(shí)商品性較差等。 表型性狀反映的是基因與環(huán)境互作的差異，因此本研究結(jié)果為茄子種質(zhì)資源的分類提供了有益參考。

本研究的黃萎病抗性試驗(yàn)鑒定出抗病材料9 份、中抗材料6 份、耐病材料11 份，占供試材料的19.26%。在15 份抗性材料中，僅有3 份為栽培種，其余均為近緣野生茄，表明茄子栽培種抗性資源較為匱乏，抗性材料主要存在于野生種中，前人研究結(jié)果也說明了這一觀點(diǎn)[15-17，27]。 在11 份耐病材料中，栽培種材料較多(8份)，野生種僅為3 份。 上述抗病或耐病材料，栽培種可直接在生產(chǎn)或育種中利用，野生抗性資源一方面可作為嫁接砧木利用，另一方面可作為抗源，通過種間雜交和漸滲回交，將抗性基因轉(zhuǎn)育至栽培茄種質(zhì)中[28]，或通過生物技術(shù)手段克隆其抗性基因[29-30]。

4 結(jié)論

本研究對135 份茄子種質(zhì)表型性狀和黃萎病抗性進(jìn)行了鑒定與評價，結(jié)果表明，供試種質(zhì)表型變異豐富，遺傳多樣性指數(shù)高，利用潛力大；聚類分析將供試種質(zhì)分為栽培茄+近緣野生茄、近緣野生茄、大果型栽培茄和紫色長條形栽培茄四類，為深入開展茄子種質(zhì)資源分類研究提供了有益參考；黃萎病抗性鑒定試驗(yàn)篩選出的15 份抗性材料主要為近緣野生種，進(jìn)一步利用近緣野生種中的抗病基因，將是今后茄子黃萎病抗性育種的方向。 本研究結(jié)果為茄子優(yōu)異種質(zhì)的發(fā)掘與有效利用提供了理論依據(jù)。