南瓜自交系农艺性状的相关及聚类分析

摘要：对46个南瓜（Cucurbita L.）自交系的16个农艺性状进行了田间调查和相关分析，并用系统聚类法进行了聚类分析。结果表明，在南瓜农艺性状中，生长势、雌花间隔、单瓜重、果实纵径的变异系数达到了35%及以上，而蔓粗、节间长、叶柄长、可溶性固形物含量的变异系数在20%及以下，其中以果实纵径的变异系数最大，为41%，蔓粗的变异系数最小，仅为10%。除单瓜种子数外，被调查的15个农艺性状间均存在显著或极显著的相关关系，其中与果实经济性状有关的相关关系分别是：生长势与蔓粗、单瓜重呈极显著正相关，与第一雌花节位、叶柄长、果实横径、果肉厚、熟后质地呈显著正相关；第一雌花节位与雌花间隔、蔓粗、单瓜重呈极显著正相关，与叶柄长呈显著正相关；雌花间隔与叶柄长呈极显著正相关，与单瓜重呈显著正相关，与果肉面度呈显著负相关；蔓粗与单瓜重、果肉厚、熟后质地呈极显著正相关，与叶柄长、果实横径呈显著正相关，与果肉甜度呈显著负相关；叶柄长与果实纵径呈极显著正相关，与可溶性固形物含量呈极显著负相关，与单瓜重呈显著正相关，与果肉甜度、果肉面度呈显著负相关。46个南瓜自交系的遗传距离变异范围在1.81～6.08之间。从遗传距离看，自交系321和321哑铃的遗传差异最小，自交系云4和391-1的遗传差异最大。当以遗传距离为4.85来划分，可将46个南瓜自交系分为4类。

关键词：南瓜（Cucurbita L.）；自交系；农艺性状；相关分析；聚类分析

中图分类号：S642.1；Q321+.7；S11+4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）12-2830-06

Correlation and Cluster Analysis on Agriculture Traits of Pumpkin Inbred Lines

SUN Li，LIU Zhen-wei，LI Xin-zheng，NIU Yi-song

（School of Horticulture and Landscape Architecture， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： Field investigation， correlation analysis as well as cluster analysis of 16 agronomic traits of 46 pumpkin （Cucurbita L.） inbred lines were conducted. Results showed that of the pumpkin agronomic traits， the variation coefficient of growth vigor， female flowers interval， single fruit weight and fruit longitudinal diameter was 35% or above， while of fruit type， stem diameter， internode length， petiole length， and soluble solids content was 20% or below， among which the variation coefficient of fruit longitudinal diameter was the maximum（41%）， of stem diameter was the smallest（10%）. Apart from seed number per fruit， the surveyed 15 agronomic traits were significantly or very significantly correlated， correlation related to fruit economic characteristics were， growth vigor was very significantly positively correlated with stem diameter and weight per fruit， and significantly positively correlated with node of the first female flower， petiole length， fruit transverse diameter， thickness of flesh and ripe texture. Node of the first female flower was very significantly positively correlated with female flowers interval， stem diameter and weight per fruit， and significantly positively correlated with petiole length. The female flowers interval was very significantly positively correlated with petiole length， significantly positively correlated with weight per fruit， significantly negatively correlated with flesh taste. Stem diameter was very significantly positively correlated with weight per fruit， thickness of flesh and ripe texture， significantly positively correlated with petiole length and fruit transverse diameter， significantly negatively correlated with flesh taste. Petiole length was very significantly positively correlated with fruit longitudinal diameter， very significantly negatively correlated with soluble solid content， significantly positively correlated with weight per fruit； and degree of fruit flesh， significantly negatively correlated with flesh sweetness and taste. The genetic distance of 46 pumpkin inbred lines was 1.81～6.08. The genetic difference of inbred line 321 and 321 dumbbell was the smallest， of inbred line Yun 4 and 391-1 was the largest. At the genetic difference of 4.85， the 46 pumpkin inbred lines were classified into 4 sections according to the cluster analysis.

Key words： pumpkin （Cucurbita L.）； inbred lines； agronomic traits； correlation analysis； cluster analysis

南瓜是葫芦科（Cucurbitaceae）南瓜属（Cucurbita L.）一年生草本植物，常见的有三大栽培种[1]，分别是①中国南瓜（C. moschata Duch. ex Poir），又名倭瓜；②印度南瓜（C. maxima Duch.），又名笋瓜；③美洲南瓜（C. pepo L.），又名西葫芦。据联合国粮农组织2002年报告，中国的南瓜栽培面积约为25万hm2，占世界总面积的19.0%；产量410万t，占世界总产量的24.3%，居世界第一位[2]。南瓜在中国有着悠久的栽培历史，民间把南瓜当做蔬菜﹑粮食﹑饲料等食用；南瓜子还可药用，也是休闲食品；园艺学领域还培育出了能观赏的南瓜品种[3]。随着科学技术的发展，人们对南瓜又有了更深的了解，南瓜含有丰富的维生A﹑维生素C﹑胡萝卜素﹑糖类﹑淀粉﹑钙类等人体需要的营养物质，具有很高的营养价值和较高的医疗保健作用[4]。另外，南瓜还有良好的加工性能，可以加工成南瓜粉、南瓜饮料、南瓜晶等系列南瓜制品，在食品种类日益丰富的今天，南瓜作为调节人们膳食结构、增加营养的保健食品愈加受到人们的重视，市场对南瓜的需求量也在逐年增加[5]。随着南瓜生产的发展和人民生活水平的不断提高，南瓜育种的目标和要求也在不断变化，如何培育出优质、高产的新品种是育种工作面临的首要问题。丰富的种质资源是南瓜育种工作的物质基础，而对种质资源的科学评价和合理利用则是新品种选育成败的关键[6]。目前，多元统计分析方法已越来越多地被应用于农作物品种资源评价和遗传育种工作中[7]；在杂交育种和杂种优势利用研究中，亲本遗传的多样性尤为重要，选择遗传距离远的亲本组配，往往可以获得较高的杂种优势[8-14]。聚类分析法就是利用所获得的品种遗传距离再通过适当的方法对供试亲本进行分析的一种育种技术[15，16]，现在已大量应用于各种农作物的育种工作中[17-20]；但在南瓜植物学性状研究方面的报道还不多见。为此，试验以南瓜自交系为材料，对其农艺性状进行了相关分析和聚类分析，以期为南瓜资源利用、品种选育工作提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所选用的南瓜自交系种质资源为河南科技学院园林学院多年来积累的材料，共有46个，具体见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 栽培管理 试验在河南科技学院百泉校区南瓜试验基地完成。2008年3月25日在小拱棚里播种，当南瓜幼苗展现2～3片真叶时移栽。采用高畦覆盖地膜、宽窄行方式在4月12～13日定植，定植株行距为95 cm×110 cm，每份材料种1个小区，小区面积20 m2。定植后浇定根水。伸蔓前后以促秧为主，为防徒长，一般不浇水；坐果后进行适当浇水和适量追肥。采取立架栽培方式，并及时实施侧蔓摘除、落蔓和打顶等工作，只保留单主蔓结果。生长过程中详细记录并对有关农艺性状实施调查，7月25日至8月4日采收果实。

1.2.2 农艺性状调查 2008年7月中旬进行田间农艺性状调查。①生长发育状况用生长势表示，对生长势通过观测各个自交系的总体情况而打分确定。②果实品质性状有果型、甜度、面度、熟后质地，均采用文献[7]的方法确定，后三者采取分组品尝的方式进行评定。③ 营养器官性状，在每个小区内选定5株生长健壮的单株测定相关的性状，其中蔓粗用游标卡尺采取十字交叉的方法测定主蔓基部的粗度；节间长度测定第五节到第十节之间的全长，取平均节长；叶柄长每株取10片主蔓叶，量取叶柄长度，取均值；调查主蔓第一雌花所在的节位；雌花间隔取测定株的3个雌花间隔均值；所有试验数据最后取5株的平均值。④果实性状是每份材料随机抽取4～6个果实，调查其单果重、单瓜种子数，测量果实的纵径、横径及果肉厚度，用手持式糖度计测定南瓜果肉中可溶性固形物的含量，均取均值。

1.2.3 各农艺性状数值、单位的确认 对数量性状（包括第一雌花节位、雌花间隔、蔓粗、节间长、叶柄长、单瓜重量、单瓜种子数、果实纵径、果实横径、果肉厚度、可溶性固形物含量）直接采用对应的单位、求出平均值即可；而对于质量性状（包括生长势、果型、甜度、面度、熟后质地）则要采用赋值法先分级，转换成数量性状，然后取均值。试验将生长势分为弱（1级）、较弱（2级）、较强（3级）、强（4级）4个等级；将果型分为磨盘型（1级）、扁圆型（2级）、厚扁圆型（3级）、柱型（4级）、长把梨型（5级）、长颈圆筒型（6级）、锥型（7级）7个等级；甜度指果实蒸熟后的口感甜度，分为淡（1级）、微甜（2级）、中甜（3级）、甜（4级）、很甜（5级）5个等级；面度指果实蒸熟后的口感细腻程度，分为不面（1级）、微面（2级）、中面（3级）、面（4级）、很面（5级）5个等级；熟后质地又称肉质，分为致密（1级）、中等致密（2级）、较疏松（3级）、疏松（4级）4个等级。

1.2.4 数据处理 将所有试验数据在Microsft Office Excel 2003软件里进行标准化处理，再用SPSS 10.0统计软件进行相关性分析；然后利用DPS软件采用系统聚类法进行聚类分析，分析过程中采用欧氏距离确定相似系数，采用类平均法定义类间距离，通过聚类划分类群来完成聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同自交系农艺性状的分析比较

46个南瓜自交系的农艺性状测定情况见表2。其中生长势强的自交系有395-1﹑460-2﹑367-2﹑062-2﹑112-2﹑467-1﹑046-1﹑396﹑151﹑381﹑456，它们的共同特点为果型大多都是长颈圆筒型，叶柄长多数在30.0 cm左右、单瓜重量都在2.5 kg左右及以上水平，肉厚多在2.0～3.0 cm，熟后质地多数为较疏松，其中467-1和396自交系的肉厚都超过了4.0 cm。生长势弱的自交系有229-1﹑002-9﹑长2﹑321，002-2，635-1﹑006、321哑铃，它们的共同特点为第一雌花节位在20节附近或以下，蔓粗都在1.0 cm左右，节间长大多数在20.2 cm以下，肉厚在1.8～2.7 cm，可溶性固形物含量多数在9%～11%。另外还有一些特殊的自交系，如367-2﹑450﹑396、151的单瓜重超过了5.0 kg，旋复的可溶性固形物含量达到了最高的15%，112-2、080-3、旋复、777-14的面度均达到了最高的很面级（5级）。通过比较可以看出，当瓜蔓较粗、节间长时生长势强。各农艺性状的变异系数变化情况是生长势、雌花间隔、单瓜重、果实纵径的变异系数达到了35%及以上，蔓粗、节间长、叶柄长、可溶性固形物含量的变异系数在20%及以下，其余的性状介于24%～33%；以果实纵径的变异系数最大，为41%，蔓粗的变异系数最小，为10%。

2.2 农艺性状的相关分析

46个南瓜自交系的各农艺性状相关分析情况见表3。由表3可知，除单瓜种子数外，其他15个农艺性状间均存在显著或极显著的相关关系。其中生长势与蔓粗、单瓜重呈极显著正相关，与第一雌花节位、叶柄长、果实横径、果肉厚、熟后质地呈显著正相关；果型与节间长、果实纵径呈极显著正相关，与果实横径、果肉厚呈极显著负相关；第一雌花节位与雌花间隔、蔓粗、单瓜重呈极显著正相关，与叶柄长呈显著正相关；雌花间隔与叶柄长呈极显著正相关，与单瓜重呈显著正相关，与果肉面度呈显著负相关；蔓粗与单瓜重、果肉厚、熟后质地呈极显著正相关，与叶柄长、果实横径呈显著正相关，与果肉甜度呈显著负相关；节间长与果实纵径呈极显著正相关，与叶柄长呈显著正相关，与果实横径、果肉厚、可溶性固形物含量呈显著负相关；叶柄长与果实纵径呈极显著正相关，与可溶性固形物含量呈极显著负相关，与单瓜重呈显著正相关，与果肉甜度、果肉面度呈显著负相关；单瓜重与果实横径、果肉厚呈极显著正相关，与果肉面度呈极显著负相关，与果肉甜度呈显著负相关；果实纵径与果肉厚、果实横径呈极显著负相关，与可溶性固形物含量呈显著负相关；果实横径与果肉厚呈极显著正相关；果肉厚与熟后质地呈显著正相关；可溶性固形物含量与果肉面度呈极显著正相关；果肉甜度与果肉面度呈极显著正相关。

2.3 聚类分析

育种目标所考虑的性状不只一个，为了能够更全面地反映亲本间的遗传差异，需要对多个性状综合考虑，从而引伸出遗传距离的概念。按多元统计分析方法计算品种间多个性状基因型值构成的多维空间几何距离，就叫作品种间的遗传距离，这是衡量品种间若干性状综合遗传差异大小的一个指标[21]。采用系统聚类法将不同种质来源的46个南瓜自交系的遗传距离经聚类分析生成系统树，结果见图1。由图1可以看出，46个南瓜自交系的遗传距离变异范围在1.81～6.08之间。其中自交系27（321）和38（321哑铃）的遗传距离最近，自交系14（云4）和1（395-1）的遗传距离最远。当以遗传距离为4.85来划分，则可将46个南瓜自交系分为4类，结合表1可知各类的主要特点如下：

第一类自交系有43（北观）﹑44（旋复），2个自交系的遗传距离为4.18。这一类的主要特点是生长势较弱，结果最早，单瓜最轻，仅1.5 kg左右，可溶性固形物含量最多。

第二类自交系有32（396）﹑33（053-1）﹑14（云4）﹑30（467-1）﹑46（397）共5个，其中32和14的遗传距离为4.87，遗传背景较宽。这一类的主要特点是节间长较短，果型近圆，肉厚最厚，都在4.0 cm左右，可溶性固形物含量比较多。

第三类自交系有37（151）﹑8（367-2）﹑15（387）共3个，37和15 的遗传距离为2.87，遗传背景较窄。这一类的主要特点是雌花间隔节数多，蔓较粗，果型长颈圆筒，肉厚一般。

第四类自交系有28（072-2）﹑41（058-1）﹑22（002-9）﹑27（321）﹑38（321哑铃）﹑24（328）﹑26（长2）﹑36（006）﹑12（017-3）﹑25（080-3）﹑16（360-3）﹑19（112-2）﹑21（048-1）﹑34（077-2）﹑39（777-14）﹑45（456）﹑23（009-2）﹑42（042-1）﹑3（460-2）﹑2（045-3）﹑17（041-1）﹑18（229-1）、35（635-1）﹑4（140-1）﹑40（381）﹑13（062-2）﹑11（450）、31（046-1）﹑1（395-1）﹑9（458-1）﹑6（012-2）、7（001-10）﹑5（063-2）﹑29（002-2）、10（甜面瓜）﹑20（149）共36个。这一类自交系的各种性状都比较中庸。

3 小结与讨论

从河南科技学院园林学院保存的46个南瓜自交系农艺性状来看，生长势强的自交系有395-1﹑460-2﹑367-2、062-2﹑112-2﹑467-1﹑046-1﹑396﹑151﹑381﹑456，它们的果型大多都是长颈圆筒型，叶柄长多数在30.0 cm左右、单瓜重量都在2.5 kg左右及以上水平，肉厚多在2.0～3.0 cm，熟后质地多数为较疏松，生长势弱的自交系有229-1﹑002-9﹑长2﹑321，002-2，635-1﹑006、321哑铃，它们的共同特点为第一雌花节位在20节附近或以下，蔓粗都在1.0 cm左右，节间长大多数在20.2 cm以下，肉厚在1.8～2.7 cm，可溶性固形物含量多数在9%～11%。可见当瓜蔓较粗、节间长时生长势强。在农艺性状中，生长势、雌花间隔、单瓜重、果实纵径的变异系数达到了35%及以上，而蔓粗、节间长、叶柄长、可溶性固形物含量的变异系数在20%及以下，其余的性状介于24%～33%；其中以果实纵径的变异系数最大，为41%，蔓粗的变异系数最小，仅为10%。

除单瓜种子数外，被调查的15个农艺性状间均存在显著或极显著的相关关系，其中与果实经济性状有关的相关关系有生长势与蔓粗、单瓜重呈极显著正相关，与第一雌花节位、叶柄长、果实横径、果肉厚、熟后质地呈显著正相关；第一雌花节位与雌花间隔、蔓粗、单瓜重呈极显著正相关，与叶柄长呈显著正相关；雌花间隔与叶柄长呈极显著正相关，与单瓜重呈显著正相关，与果肉面度呈显著负相关；蔓粗与单瓜重、果肉厚、熟后质地呈极显著正相关，与叶柄长、果实横径呈显著正相关，与果肉甜度呈显著负相关；叶柄长与果实纵径呈极显著正相关，与可溶性固形物含量呈极显著负相关，与单瓜重呈显著正相关，与果肉甜度、果肉面度呈显著负相关。

南瓜自交系各种性状的特征是进行聚类分析和亲本选育的依据。在育种过程中，亲本的选育是至关重要的环节，了解亲本的性状以及各种性状间的相关性有利于亲本的正确选择，从而少走弯路，保障育种的成功。通过对46个南瓜自交系种质资源的聚类分析，由聚类距离矩阵可以得出每两种自交系的遗传距离。遗传距离的远近，对于育种的选材有着很大的帮助。遗传距离越远，则杂种优势越明显，杂交后代也越容易表现出超亲优势，而这也正是育种工作为之努力的目标所在。试验中，46个南瓜自交系的遗传距离变异范围在1.81～6.08之间；从遗传距离来看，自交系321和321哑铃的遗传差异最小，自交系云4和395-1的遗传差异最大。利用亲缘关系较远的材料，有利于扩大遗传背景，提升遗传育种水平[22]，进而可以提高育种的成功率。当以遗传距离为4.85来划分时，可将46个南瓜自交系分为4类。对来源于不同类群的自交系可根据聚类分析的结果进行组配杂交组合，这样可大大减少育种的盲目性，提高育种效率。这些种质资源有着丰富的遗传多样性，是下一步南瓜品种选育和引种栽培的基础材料，将为南瓜资源的合理利用、加快品种选育步伐提供有效保障。

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