166份番茄种质资源的综合评价

刘珮君 王晓敏 李国花 郑福顺 赵宇飞 胡新华 付金军 高艳明 李建设

引用本文:
Citation:

166份番茄种质资源的综合评价

    作者简介: 刘珮君(1995−),男,陕西人,硕士生,主要从事蔬菜生物技术与遗传育种的研究;
    通讯作者: 王晓敏, wangxiaomin_1981@163.com

Comprehensive evaluation of 166 tomato germplasm resources

    Corresponding author: WANG Xiao-min, wangxiaomin_1981@163.com ;
  • 摘要: 番茄种质资源的综合评价是番茄新品种选育的重要基础. 研究基于31个表型性状对收集到的166份番茄种质资源材料进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析和综合评价. 结果表明:质量性状中遗传多样性指数最高的是熟性(1.248);数量性状中遗传多样性指数最高的是叶宽(2.072),变异系数最大的是单果重(55.21%). 数量性状间存在不同程度的相关性且绝大部分为显著或极显著相关. 提取的9个主成分累计贡献率达到71.96%. 供试材料在欧氏距离为17.5处聚为六大类,相对于其他组群,第Ⅵ组群整体性状表现良好,是优良的种质资源. 采用主成分分析和隶属函数相结合的方法,对供试番茄材料进行综合评价,其中编号为64的番茄综合评价值(D值)最高,综合性状最为优异,研究为进一步丰富宁夏番茄种质资源提供材料和理论依据.
  • 图 1  番茄种质资源基于表型性状数据的聚类分析

    Figure 1.  Cluster analysis of tomato germplasm resources based on phenotypic traits

    表 1  番茄种质资源质量性状频率分布和多样性指数

    Table 1.  Frequency distribution and diversity index of tomato germplasm quality traits

    性状遗传多样性指数H分布频率/%
    1234
    萼片形状 1.228 4 37 33 26
    绿肩 0.424 85 15
    成熟果色 1.127 44 40 11 5
    熟性 1.248 31 8 42 19
    生长势 1.070 25 31 44
    生长习性 0.647 65 35
    果形 1.188 46 33 7 14
    叶片状态 0.691 1 33 66
    叶片形状 0.356 11 89
    叶片类型 0.798 12 0 17 71
    叶片多少 0.823 8 67 25
    叶片颜色 1.226 17 42 34 7
    果面棱沟 1.169 2 30 41 27
    畸形果 0.691 53 47
    耐寒性 1.054 46 22 32
    萼片形状:1-平,2-微翘,3-微卷,4-卷曲;绿肩:1-有,2-无;成熟果色:1-红色,2-粉色,3-黄色,4-紫色;熟性:1-极早,2-早,3-中,4-晚;生长势:1-弱,2-中,3-强;生长习性:1-无限,2-有限;果形:1-扁圆,2-圆形,3-高圆,4-椭圆;叶片状态:1-直立,2-水平,3-下垂;叶片形状:1-羽状复叶,2-二回羽状复叶;叶片类型:1-普通叶,2-薯叶型,3-复宽叶,4-复细叶型;叶片多少:1-多,2-中,3-少;叶片颜色:1-黄绿,2-浅绿,3-绿,4-深绿;果面棱沟:1-无,2-轻,3-中,4-重;畸形果:1-无,2-有;耐寒性:1-强,2-中,3-弱.
    下载: 导出CSV

    表 2  番茄种质资源数量性状遗传多样性分析

    Table 2.  Genetic diversity analysis of quantitative characters on tomato germplasm resources

    性状最大值最小值均值标准差变异系数/%遗传多样性指数HF
    首花序节位 10.20 5.60 7.29 0.84 11.52 2.003 7.58**
    单花序果数 29.12 3.76 7.06 3.02 42.78 1.549 13.17**
    果柄长度/cm 29.28 4.77 12.03 3.25 27.02 1.960 3.16**
    果实纵径/cm 69.49 19.22 49.82 8.96 17.98 2.001 10.13**
    果实横径/cm 90.55 20.84 57.77 14.28 24.72 2.045 21.79**
    果形指数 1.49 0.63 0.89 0.18 20.22 1.691 15.53**
    果梗洼大小/cm 34.97 7.33 18.46 5.37 29.09 2.025 3.69**
    果梗洼木栓化大小 17.34 2.12 8.77 2.57 29.30 2.006 10.93**
    单果重/ g 356.30 12.42 110.49 61.00 55.21 2.001 13.84**
    硬度/(kg·cm–2) 5.48 0.41 2.52 1.06 42.06 2.037 17.80**
    可溶性固形物w/% 12.36 3.88 7.26 1.77 24.38 2.029 41.84**
    果肉厚/cm 9.57 2.08 5.97 1.40 23.45 2.065 6.12**
    心室数 10.40 2.00 4.39 2.05 46.70 1.921 12.98**
    单果种子数 408.00 31.67 134.85 70.24 52.09 1.915 21.48**
    叶片长/cm 54.93 21.20 35.06 6.91 19.71 1.986 8.16**
    叶片宽/cm 55.67 14.80 35.65 7.05 19.78 2.072 6.15**
    **表示0.01显著水平.
    下载: 导出CSV

    表 3  16个数量性状相关性分析

    Table 3.  Correlation analysis of 16 quantitative traits

    性状12345678
    1 1
    2 −0.045 1
    3 −0.018 −0.257** 1
    4 −0.076 −0.439** 0.488** 1
    5 0.153* −0.590** 0.390** 0.711** 1
    6 −0.256** 0.454** −0.050 −0.010 −0.688** 1
    7 0.216** −0.374** 0.184* 0.404** 0.721** −0.552** 1
    8 0.183* −0.574** 0.278** 0.562** 0.811** −0.596** 0.540** 1
    9 0.105 −0.472** 0.360** 0.719** 0.935** −0.552** 0.646** 0.701**
    10 −0.004 0.237** −0.071 −0.098 −0.073 0.055 0.084 −0.197*
    11 −0.090 0.140 −0.057 −0.060 −0.298** 0.379** −0.381** −0.215**
    12 0.124 −0.395** 0.414** 0.593** 0.652** −0.323** 0.488** 0.505**
    13 0.121 −0.433** 0.111 0.332** 0.700** −0.626** 0.599** 0.656**
    14 0.059 −0.310** 0.308** 0.464** 0.665** −0.447** 0.419** 0.482**
    15 −0.109 −0.071 0.042 0.129 0.202** −0.191* 0.058 0.227**
    16 −0.089 −0.046 −0.063 0.041 0.113 −0.149 0.000 0.119
    性状 9 10 11 12 13 14 15 16
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9 1
    10 −0.018 1
    11 −0.197* −0.028 1
    12 0.619** 0.124 −0.310** 1
    13 0.661** −0.085 −0.207** 0.171* 1
    14 0.693** 0.013 −0.052 0.333** 0.498** 1
    15 0.132 −0.098 −0.131 0.079 0.209** 0.081 1
    16 0.057 −0.136 −0.166* 0.071 0.107 −0.004 0.777** 1
    *表示0.05显著水平;**表示0.01显著水平;1:首花序节位;2:单花序果数;3:果柄长度;4:果实纵径;5:果实横径;6:果形指数;7:果梗洼大小;8:果梗洼木栓化大小;9:单果重;10:硬度;11:可溶性固形物含量;12:果肉厚;13:心室数;14:单果种子数;15:叶长;16:叶宽.
    下载: 导出CSV

    表 4  31个表型性状的主成分分析

    Table 4.  Principal component analysis of 31 phenotypic traits

    性状主成分
    123456789
    首花序节位 0.211 −0.274 0.044 −0.395 −0.181 −0.099 −0.289 −0.193 0.357
    单花序果数 −0.638 −0.118 −0.11 0.011 −0.131 0.222 −0.039 0.225 0.342
    果柄长度 0.376 −0.005 0.407 0.273 0.324 −0.262 −0.107 0.107 0.212
    果实纵径 0.566 0.371 0.395 0.387 0.227 −0.019 −0.106 0.134 0.081
    果实横径 0.942 0.164 0.186 0.053 −0.023 0.104 −0.061 0.008 −0.027
    果形指数 −0.766 0.175 0.164 0.285 0.237 −0.127 −0.014 0.173 0.193
    果梗洼大小 0.728 0.109 0.112 −0.098 −0.333 0.065 0.057 0.07 0.12
    果梗洼木栓化大小 0.81 0.234 0.058 −0.002 0.06 0.046 −0.071 −0.12 −0.058
    单果重 0.843 0.231 0.262 0.07 0.006 0.173 −0.066 0.063 −0.001
    硬度 −0.127 −0.157 0.324 0.057 −0.475 0.364 0.271 −0.021 0.358
    可溶性固形物含量 −0.418 0.166 0.251 −0.044 0.445 0.271 −0.114 −0.162 −0.186
    果肉厚 0.626 −0.047 0.388 0.316 −0.12 −0.116 0.051 0.147 0.219
    心室数 0.727 0.286 −0.176 −0.252 −0.026 0.261 −0.037 −0.015 −0.057
    单果种子数 0.606 0.187 0.253 −0.031 0.002 0.233 −0.299 0.085 −0.088
    叶长 0.279 −0.066 −0.53 0.565 0.115 0.264 −0.126 −0.199 0.095
    叶宽 0.219 −0.203 −0.614 0.547 0.104 0.175 −0.156 −0.097 0.046
    萼片形状 0.153 0.421 −0.333 −0.387 0.287 0.061 −0.137 0.193 −0.019
    绿肩 −0.285 −0.264 0.281 −0.091 0.303 0.422 −0.008 0.41 0.137
    成熟果色 −0.011 −0.489 −0.315 −0.26 0.167 0.328 −0.247 0.149 0.116
    熟性 0.607 −0.15 −0.266 0.15 −0.028 −0.267 0.05 0.332 0.08
    生长势 0.366 −0.743 −0.015 0.082 −0.118 −0.038 −0.115 0.118 −0.053
    生长习性 −0.395 0.633 −0.062 0.028 −0.002 0.134 0.218 −0.198 0.214
    果形 −0.697 0.228 −0.023 0.193 0.201 0.057 −0.2 0.152 0.215
    叶片状态 −0.031 0.523 −0.232 0.038 −0.027 −0.106 0.215 −0.191 0.359
    叶片形状 0.509 −0.482 0.001 −0.056 0.45 −0.046 0.37 −0.239 0.123
    叶片类型 0.498 −0.418 0.051 −0.128 0.466 −0.021 0.422 −0.203 0.167
    叶片多少 −0.253 −0.053 0.552 −0.405 0.176 −0.1 −0.073 −0.022 0.079
    叶片颜色 −0.171 0.001 0.059 0.224 −0.047 0.182 0.599 0.381 −0.365
    果面棱沟 0.357 0.132 −0.386 −0.214 −0.006 −0.07 0.085 0.409 0.126
    畸形果 0.436 0.241 −0.208 −0.279 0.11 0.402 0.246 0.021 0.107
    耐寒性 −0.212 −0.207 0.449 0.238 −0.149 0.454 −0.075 −0.253 −0.093
    特征值 8.101 2.937 2.676 1.974 1.585 1.446 1.325 1.2 1.066
    贡献率/% 26.131 9.474 8.631 6.367 5.112 4.665 4.274 3.872 3.439
    累积贡献率/% 26.131 35.605 44.236 50.603 55.715 60.379 64.654 68.525 71.964
    下载: 导出CSV

    表 5  表型性状综合主成分值排名前10信息表

    Table 5.  The top 10 ranking of comprehensive principal component value of phenotypic traits

    材料编号主成分值综合评价值D排名
    F1F2F3F4F5F6F7F8F9
    64 5.40 2.57 1.74 0.07 1.12 0.44 0.10 2.14 −0.05 0.743 1
    124 5.62 1.44 1.13 −0.61 −0.55 −0.10 −0.18 1.05 0.41 0.682 2
    74 4.67 0.83 2.47 0.76 1.15 −0.02 −1.71 1.00 −1.15 0.675 3
    115 6.13 2.52 0.44 −2.28 −2.15 0.94 −0.57 −0.75 2.11 0.668 4
    123 4.26 2.52 0.54 −2.04 −0.54 −0.06 0.53 0.04 1.04 0.639 5
    10 3.63 1.57 −1.20 1.37 0.44 0.80 −0.81 0.77 0.60 0.627 6
    82 3.59 1.10 1.74 −1.20 1.21 −0.49 −0.86 1.60 −1.86 0.622 7
    159 3.20 1.79 3.71 −2.00 −0.71 0.72 −1.61 −1.27 0.90 0.622 8
    76 3.80 0.22 −0.01 0.38 −1.06 −0.03 1.14 1.05 0.46 0.615 9
    69 2.65 2.91 0.32 −1.75 0.25 −0.13 1.17 −0.07 0.25 0.609 10
    下载: 导出CSV
  • [1] 叶玉龙. 18份国外番茄种质资源主要性状研究[D]. 贵阳: 贵州大学, 2007.

    Ye Y L. Study on the main traits of 18 foreign tomato germplasm resources[D]. Guiyang: Guizhou University, 2007.
    [2] 金凤媚, 薛俊, 夏时云, 等. SSR标记技术在番茄遗传育种上的应用[J]. 天津农业科学, 2014, 10(4): 13-17. Jin F M, Xue J, Xia S Y, et al. Application of SSR markers in tomato genetic breeding[J]. Tianjin Agricultural Sciences, 2014, 10(4): 13-17.
    [3] 孙亚东, 梁燕, 吴江敏, 等. 番茄种质资源的遗传多样性和聚类分析[J]. 西北农业学报, 2009, 18(5): 297-301. DOI:  10.3969/j.issn.1004-1389.2009.05.065. Sun Y D, Liang Y, Wu J M, et al. Genetic diversity and cluster analysis of tomato germplasm resources[J]. Northwest Agricultural Journal, 2009, 18(5): 297-301.
    [4] 龚亚菊, 吴丽艳, 黎志彬, 等. 大果番茄种质资源的遗传多样性和聚类分析[J]. 西南农业学报, 2013, 26(6): 2 447-2 450. Gong Y J, Wu L Y, Li Z B, et al. Genetic diversity and cluster analysis of large fruit tomato germplasm resources[J]. Southwest China Journal of Agriculture Sciences, 2013, 26(6): 2 447-2 450.
    [5] 芮文婧, 王晓敏, 张倩男, 等. 番茄353份种质资源表型性状遗传多样性分析[J]. 园艺学报, 2018, 45(3): 561-570. Rui W J, Wang X M, Zhang Q N, et al. Genetic diversity of 353 phenotypic traits in tomato germplasm resources[J]. Acta Horticulture Sinica, 2018, 45(3): 561-570.
    [6] 张倩男, 王晓敏, 芮文婧, 等. 基于表型性状及抗病标记的番茄种质资源遗传多样性分析[J]. 西南农业学报, 2018, 31(1): 14-21. Zhang Q N, Wang X M, Rui W J, et al. Genetic diversity of tomato germplasm resources based on phenotypic traits and disease resistance markers[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2018, 31(1): 14-21.
    [7] 袁东升, 王晓敏, 赵宇飞, 等. 100份番茄种质资源表型性状的遗传多样性分析[J]. 西北农业学报, 2019, 28(4): 594-601. Yuan D S, Wang X M, Zhao Y F, et al. Genetic diversity analysis of phenotypic traits of 100 tomato germplasm resources[J]. Northwest Agricultural Journal, 2019, 28(4): 594-601.
    [8] 吴丽艳, 龚亚菊, 黎志彬, 等. 樱桃番茄种质资源果实相关性状的多元统计分析[J]. 西南农业学报, 2012, 5: 292-296. Wu L Y, Gong Y J, Li Zh B, et al. Multivariate statistical analysis of fruit-related traits in cherry tomato germplasm resources[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2012, 5: 292-296.
    [9] 周蓉, 蒋芳玲, 梁梅, 等. 基于表型性状的番茄品种评价和遗传多样性分析[J]. 西北农业学报, 2012, 21(9): 95-102. DOI:  10.7606/j.issn.1004-1389.2012.09.019. Zhou R, Jiang F L, Liang M, et al. Evaluation and genetic diversity of tomato varieties based on phenotypic traits[J]. Northwest Agricultural Journal, 2012, 21(9): 95-102.
    [10] 王晓静, 梁燕, 徐加新, 等. 番茄品质性状的多元统计分析[J]. 西北农业学报, 2010, 19(9): 107-112. Wang X J, Liang Y, Xu J X, et al. Multivariate statistical analysis of tomato quality traits[J]. Northwest Agricultural Journal, 2010, 19(9): 107-112.
    [11] 林文磊, 吕美琴, 李明松, 等. 39份春大豆种质资源的主成分分析及其聚类分析[J]. 福建农业学报, 2018, 33(10): 1 016-1 022. L in, W L, Lv M Q, Li M S, et al. Principal component analysis and cluster analysis of 39 spring soybean germplasm resources[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(10): 1 016-1 022.
    [12] 蔡晓洋, 张思荻, 曾俊, 等. 基于主成分分析和聚类分析的栀子种质资源评价[J]. 中国实验方剂学杂志, 2017, 23(14): 30-37. Cai X Y, Zhang S D, Zeng J, et al. Evaluation of gardenia germplasm resources based on principal component analysis and cluster analysis[J]. China Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2017, 23(14): 30-37.
    [13] 房郁妍, 张利国, 郑楠, 等. 大麻种质资源农艺性状的聚类分析、相关性分析及主成分分析[J]. 黑龙江农业科学, 2018(10): 18-21. Fang Y Y, Zhang L G, Zheng N, et al. Cluster analysis, correlation analysis and principal component analysis of agronomic traits of hemp germplasm resources[J]. Heilongjiang Agricultural Science, 2018(10): 18-21.
    [14] 王娇阳, 赵永彬, 冯春梅, 等. 浙江省丝瓜种质资源主成分分析和聚类分析[J]. 植物遗传资源学报, 2014, 15(6): 1 374-1 379. Wang J Y, Zhao Y B, Feng C M, et al. Principal component analysis and cluster analysis of luffa germplasm resources in Zhejiang Province[J]. Journal of Plant Genetic Resources, 2014, 15(6): 1 374-1 379.
    [15] 苗锦山, 刘彩霞, 戴振建, 等. 葱种质资源数量性状的聚类分析、相关性和主成分分析[J]. 中国农业大学学报, 2010, 15(3): 41-49. Miao J S, Liu C X, Dai Z J, et al. Cluster analysis, correlation and principal component analysis of quantitative traits of onion germplasm resources[J]. Journal of China Agricultural University, 2010, 15(3): 41-49.
    [16] 赵国栋, 赵同生, 李春敏, 等. 11个苹果野生砧木品种低温处理抗性指标的综合评价[J]. 西北林学院学报, 2018, 33(6): 151-157. Zhao G D, Zhao T S, Li C M, et al. Comprehensive evaluation of resistance indexes of low temperature treatment of 11 apple wild rootstocks[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2018, 33(6): 151-157.
    [17] 芮文婧. 基于表型性状与SNP标记的番茄种质资源遗传多样性分析[D]. 银川: 宁夏大学, 2018.

    Rui W J. Genetic diversity of tomato germplasm resources based on phenotypic traits and SNP markers[D]. Yinchuan: Ningxia University, 2018.
    [18] 巩雪峰, 陈鑫, 赵黎明, 等. 109份辣椒种质资源果实品质的分析与评估[J]. 长江蔬菜, 2019(18): 54-58. Gong X F, Chen X, Zhao L M, et al. Analysis and evaluation of fruit quality of 109 pepper germplasm resources[J]. Yangtze River Vegetables, 2019(18): 54-58.
    [19] 徐义康, 高飞, 施柳, 等. 利用隶属函数法综合评价8个大白菜品种性状[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(5): 64-71. Xu Y K, Gao F, Shi L, et al. Comprehensive evaluation of traits of 8 Chinese cabbage varieties by membership function method[J]. Journal of Zhejiang Agriculture and Forestry University, 2018, 35(5): 64-71.
    [20] 李锡香,杜永臣.番茄种质资源描述规范和数据标准[S].北京: 中国农业出版社,2006.

    Li X X, Du Y C. Description standard and data standard of tomato germplasm[S]. Beijing: China Agriculture Press, 2006.
    [21] 魏永胜, 梁宗锁, 山仑, 等. 利用隶属函数值法评价苜蓿抗旱性[J]. 草业科学, 2005, 22(6): 33-36. DOI:  10.3969/j.issn.1001-0629.2005.06.008. Wei Y S, Liang Z S, Shan L, et al. Evaluation of drought resistance of alfalfa by using membership function value method[J]. Grass Science, 2005, 22(6): 33-36.
    [22] 齐敏, 陈海丽, 唐晓伟, 等. 不同来源菠菜品种营养品质分析与评价[J]. 中国蔬菜, 2009(22): 20-27. Qi M, Chen H L, Tang X W, et al. Analysis and evaluation of nutritional quality of spinach varieties from different sources[J]. Chinese Vegetables, 2009(22): 20-27.
    [23] 苏华, 徐坤, 刘伟, 等. 几个日本大葱品种苗期耐热性鉴定评价[J]. 中国蔬菜, 2005(12): 26-29. DOI:  10.3969/j.issn.1000-6346.2005.12.009. Su H, Xu K, Liu W, et al. Evaluation of heat tolerance of several Japanese onion varieties at seedling stage[J]. Chinese Vegetables, 2005(12): 26-29.
    [24] 曲瑞芳, 梁燕. 番茄果实中番茄红素含量与农艺性状的相关性及通径分析[J]. 西北农业学报, 2009, 18(2): 233-236. DOI:  10.3969/j.issn.1004-1389.2009.02.052. Qu R F, Liang Y. Correlation and path analysis of lycopene content and agronomic traits in tomato fruit[J]. Northwest Agricultural Journal, 2009, 18(2): 233-236.
    [25] 史建磊, 陈先知, 黄宗安, 等. 华南型黄瓜主要农艺性状遗传多样性评价[J]. 核农学报, 2016, 30(10): 1 914-1 924. DOI:  10.11869/j.issn.100-8551.2016.10.1914. Shi J L, Chen X Z, Huang Z A, et al. Genetic diversity of main agronomic traits of South China cucumber[J]. Chinese Journal of Nuclear Agriculture, 2016, 30(10): 1 914-1 924.
    [26] 贾利, 苗永美, 江海坤, 等. 茄子种质资源农艺性状遗传多样性分析[J]. 长江蔬菜, 2016(24): 44-49. Jia Li, Miao Y M, Jiang H K, et al. Genetic diversity analysis of agronomic traits of eggplant germplasm resources[J]. Yangtze River Vegetables, 2016(24): 44-49.
    [27] 马蓉丽, 焦彦生, 成妍, 等. 基于表型性状的辣椒资源遗传多样性分析[J]. 山西农业科学, 2015, 43(12): 15-19. Ma R L, Jiao Y S, Cheng Y, et al. Genetic diversity of pepper resources based on phenotypic traits[J]. Shanxi Agricultural Sciences, 2015, 43(12): 15-19.
    [28] 张向前, 刘景辉, 齐冰洁, 等. 燕麦种质资源主要农艺性状的遗传多样性分析[J]. 植物遗传资源学报, 2010, 11(2): 168-174. Zhang X Q, Liu J H, Qi B J, et al. Genetic diversity analysis of main agronomic characters of Oat germplasm resources[J]. Journal of Plant Genetic Resources, 2010, 11(2): 168-174.
    [29] 姚庆群, 白昌军, 王文强, 等. 不同统计方法对豆科牧草种质资源适应性评价的比较[J]. 亚热带植物科学, 2009, 38(1): 26-30. DOI:  10.3969/j.issn.1009-7791.2009.01.007. Yao Q Q, Bai C J, Wang W Q, et al. Comparison of adaptability evaluation of leguminous forage germplasm resources by different statistical methods[J]. Subtropical Plant Science, 2009, 38(1): 26-30.
    [30] Suliman Pollatschek S, Kashkush K, Shats H. Generation and mapping of AFLP, SSRs and SNPs in Lcopersicon esculentum[J]. Cell Mol Biol Left, 2002(2): 583-597.
    [31] He C, Poysa V, Yu K. Development and characterization of simple sequence repeat (SSR) markers and their use in determining relationships among Lycopersicon esculentum cultivars[J]. Theor Appl Genet, 2003(2): 3633-373.
    [32] Sim S C, Robbins M D, Chilcott C, et al. Oligonucleotide array discovery of polymorphisms in cultivated tomato (Solanum lycopersicum L.) reveals patterns of SNP variation associated with breeding[J]. BMC Genomics, 2009, 10(1): 466. DOI:  10.1186/1471-2164-10-466.
  • [1] 彭友林陈敬邹挺杨国涛张杰王学春陈永军胡运高 . 杂交水稻亲本材料的产量主成分分析及品质鉴定. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20170717
    [2] 周爱红尹超袁颖 . 基于主成分分析和支持向量机的砂土渗透系数预测模型*. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20150781
    [3] 周凡阮景军赵丽那严俊赵钢程剑平 . 两个群体燕麦资源β-葡聚糖含量的相关分析. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20170484
    [4] 夏姜虹 . 数据挖掘技术的常用方法分析. 云南大学学报(自然科学版),
    [5] 刘小莉刘飞虎李宗菊曾淑华 . 10种报春花亲缘关系的ISSR分析. 云南大学学报(自然科学版),
    [6] 陈兴利 . 催化速差动力学分析法同时测定钼、钨. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20160194
    [7] 曾黎琼张绍松柴红梅王敬乔李成云张云孙罗云波 . 反义ACC合成酶基因导入番茄的研究. 云南大学学报(自然科学版),
    [8] 王银环陆露王跃华王红 . 中国白珠树属植物种质资源调查与评价利用. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20130804
    [9] 苏代发童江云杨俊誉陈杉艳罗志伟沈雪梅赖泳红ArslanJamil魏世杰崔晓龙 . 中国草莓属植物种质资源的研究、开发与利用进展. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20180613
    [10] 吴丽艳杜光辉鲍锐黎志彬龚亚菊 . 茄子种质资源的农艺性状与SSR标记的遗传多样性研究. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20170585
    [11] 刘星云于子亭殷瑞莲吴学尉李永萍 . 云南3个主要栽培东方百合品种盐胁迫的生理和开花响应差异. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20200082
    [12] . 云南省藤黄属植物的地理分布及其区系特征. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.2012.12331
    [13] 朱雪峰冯早黄国勇李洋 . 基于声学特征的埋地管道堵塞故障的聚类识别方法. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20170508
    [14] 李红星黄解军梁友嘉王欢张一驰 . 基于遥感生态指数的武汉市生态环境质量评估. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20190174
    [15] 阮春生徐若飞和智君徐常亮张鸽陈穗云方力 . 云南省不同烟叶的综合评价研究. 云南大学学报(自然科学版),
    [16] 虞双吉苗春生王新 . 极限学习机神经网络在短期降水预报中的应用. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20120670
    [17] 刘洋龙华赵继东杜庆治 . 基于GABP技术的PCA弥苴河水质预测. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20160125
    [18] 王冰陶伟曹杰 . 热带海温对纵向岭谷区5月降水年际变化的影响研究. 云南大学学报(自然科学版),
    [19] 王子武靳锦解亚龙郑智捷 . 基于TM影像自动提取昆明城区区域变化信息的应用. 云南大学学报(自然科学版),
    [20] 曲利利白家峰马扩彦宁振兴刘绍华许春平 . 反应温度对以鸢尾根为原料的美拉德产物分布及卷烟加香的影响. 云南大学学报(自然科学版), doi: 10.7540/j.ynu.20190244
  • 加载中
图(1)表(5)
计量
  • 文章访问数:  342
  • HTML全文浏览量:  458
  • PDF下载量:  7
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-27
  • 录用日期:  2020-03-15
  • 网络出版日期:  2020-06-11

166份番茄种质资源的综合评价

    作者简介:刘珮君(1995−),男,陕西人,硕士生,主要从事蔬菜生物技术与遗传育种的研究
    通讯作者: 王晓敏, wangxiaomin_1981@163.com
  • 1. 宁夏大学 农学院,宁夏 银川 750021
  • 2. 宁夏现代设施园艺工程技术研究中心,宁夏 银川 750021
  • 3. 宁夏优势特色作物现代分子育种重点实验室,宁夏 银川 750021
  • 4. 宁夏设施园艺(宁夏大学)技术创新中心,宁夏 银川 750021
  • 5. 宁夏巨丰种苗有限责任公司,宁夏 银川 750021

摘要: 番茄种质资源的综合评价是番茄新品种选育的重要基础. 研究基于31个表型性状对收集到的166份番茄种质资源材料进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析和综合评价. 结果表明:质量性状中遗传多样性指数最高的是熟性(1.248);数量性状中遗传多样性指数最高的是叶宽(2.072),变异系数最大的是单果重(55.21%). 数量性状间存在不同程度的相关性且绝大部分为显著或极显著相关. 提取的9个主成分累计贡献率达到71.96%. 供试材料在欧氏距离为17.5处聚为六大类,相对于其他组群,第Ⅵ组群整体性状表现良好,是优良的种质资源. 采用主成分分析和隶属函数相结合的方法,对供试番茄材料进行综合评价,其中编号为64的番茄综合评价值(D值)最高,综合性状最为优异,研究为进一步丰富宁夏番茄种质资源提供材料和理论依据.

English Abstract

  • 番茄(Solanum lycopersicum)别名西红柿、洋柿子、番李子等,是茄科番茄属一年生或多年生草本植物. 番茄营养价值丰富,富含维生素、蛋白质、有机酸和纤维素等物质,有养颜护肤、健胃消食、降低胆固醇等作用. 番茄原产于南美洲,尽管在我国生产历史较短,但已发展成为主要的蔬菜之一,在改善人民生活水平和加快经济发展中起着重要的作用[1]. 遗传多样性是种内不同群体之间或者一个群体内不同个体的遗传变异的总和,多样化的遗传资源是品种改良和利用杂种优势的基础[2]. 对番茄种质资源进行遗传多样性研究,可以鉴别特异种质、确定核心亲本、提高遗传育种的效率[3]. 利用直观的形态学方法进行遗传多样性分析,可以全面的了解番茄种质资源的丰富性,是遗传多样性研究最常用的方法. 番茄是严格的自花授粉植物,经过长期的驯化和选育,番茄的遗传背景逐渐变窄,因此对番茄种质资源遗传多样性的研究具有非常重要的意义[4]. 芮文婧等[5]对353份番茄种质资源的29个表型性状进行遗传多样性分析,发现表型性状具有丰富的遗传多样性;相关性分析发现大部分性状与其他性状之间显著或极显著相关;利用主成分分析和聚类分析方法探讨了育种价值. 张倩男等[6]对收集到的117份番茄种质资源通过形态学标记和抗病性分子标记进行遗传多样性分析,并进行相关性分析、主成分分析和聚类分析,筛选出品质优良且高抗的种质资源. 袁东升等[7]对收集到的100份番茄种质资源进行遗传多样性分析,利用主成分分析筛选出21个重要的表型评价指标,并通过聚类分析筛选出第五类群的B97号材料综合性状优良. 吴丽艳等[8]、周蓉等[9]、王晓静等[10]分别对番茄种质资源表型性状进行了多元统计分析,筛选出了一类受市场欢迎的、一些特异的、综合性状优良的番茄种质资源材料,全面地评价了番茄种质资源的表型性状,加快了番茄育种工作的进程. 目前相关性分析、主成分分析和聚类分析等统计方法不仅在番茄种质资源的研究中应用,还在大豆[11]、栀子[12]、大麻[13]、丝瓜[14]和葱[15]等作物中被广泛应用.

    番茄种质资源是番茄遗传改良的物质基础,而优质的种质资源又是育种的原材料,因此对番茄种质资源的综合评价具有重要的意义. 目前,关于番茄种质资源遗传多样性的研究很多,但关于番茄种质资源综合评价方面的研究很少. 隶属函数评估法是基于模糊数学原理,通过计算每一个指标相应的隶属函数值,并进行加权得到其综合评价值,可较为全面地对考察指标进行综合评价,结果可靠且具有可比性[16],目前在番茄[17]、辣椒[18]、大白菜[19]等蔬菜上均有应用.

    本研究对166份番茄种质资源材料进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析,同时应用主成分分析和隶属函数法相结合对其进行了综合评价,筛选出较好的材料应用于生产和育种,进一步丰富宁夏番茄种质资源.

    • 试验材料来源于宁夏大学农学院园林系蔬菜课题组和宁夏巨丰种苗有限责任公司2018年共同收集的166份番茄种质材料,编号依次为1~166. 于2018年9月播种于宁夏回族自治区永宁县宁夏大学试验基地育苗温室.

    • 在72孔穴盘中进行育苗,基质按照草炭、蛭石、珍珠岩的体积比为3:1:1进行配制. 待幼苗长到5~6片真叶时,选取15株大小均匀的幼苗,于10月25日定植于日光温室中. 采用随机区组设计,半高垄双行栽植,垄高25 cm,畦宽75 cm,沟心距1.2 m,株距30 cm,常规温室管理.

    • 在番茄生长发育时期(主要以二穗果成熟期和三穗果成熟期为主),每个种质随机调查10株,共调查表型指标31个.

      15个质量性状指标,分别是萼片形状、绿肩、成熟果色、熟性、生长势、生长习性、果形、叶片状态、叶片形状、叶片类型、叶片多少、叶片颜色、果面棱沟、畸形果、耐寒性,用RHS Colour Chart色卡测定成熟果色.

      16个数量性状指标,分别是首花序节位、单花序果数、果柄长度、商品果的果实纵径及横径、果形指数、果梗洼大小、果梗洼木栓化大小、单果重、硬度、可溶性固形物含量、果肉厚、心室数、单果种子数、叶片长、叶片宽. 主要仪器有MNT-150T游标卡尺、GT-4硬度、TD-45糖度计.

      以上指标具体观测标准参照《番茄种质资源描述规范和数据标准》[20].

    • 本试验采用多元统计方法,用EXCEL2010进行了数据处理,利用SPSS20.0进行方差分析、相关性分析和主成分分析,利用MEGA5.0软件进行聚类分析,绘制出聚类结果环形图.

      质量性状遗传多样性指数(H´)的计算公式为:H´=−Σ(Pi)(lnPi),i=1,2,3,…,其中Pi是某性状第i个级别的材料数占总材料数的百分比;数量性状遗传多样性指数(H´)的计算参照张倩男等[6]的方法,先要基于平均值和标准差对所有材料的每个性状的数据进行10个等级的划分,每0.5σ为1级,σ为标准差,再根据以上公式进行计算.

      番茄种质资源表型性状的综合评价应用模糊数学的隶属函数值法[21-23].

      模糊数学的隶属函数值计算公式:

      u(Xj)=(XjXmin)/(XmaxXmin),j=1,2,3,…,n

      式中Xj表示某一主成分中第j个主成分得分,XminXmax为主成分分析所得到的某一主成分得分的最小值和最大值.

      权重计算公式:

      ${w_j} = {P_j}/\displaystyle\sum\limits_{j = 1}^n {{P_j}} $j=1,2,…,n

      式中,Wj表示第j个综合指标在所有评价指标中的重要性即权重;Pj代表经主成分分析所得到各番茄种质资源第j个综合指标的贡献率.

      综合评价D值计算公式:

      $ D = \displaystyle\sum\limits_{j = 1}^n {\left[ {u\left( {{X_j}} \right) \times {w_j}} \right]} $j=1,2,…,n

      式中,D值表示各番茄种质资源通过31个表型性状综合指标评价所得到的综合评价值[17].

    • 对166份番茄种质资源材料的质量性状进行描述性统计分析,如表1所示,遗传多样性指数(H′)的变化范围为0.356~1.248. H′> 1的性状有萼片形状、成熟果色、熟性、生长势、果形、叶片颜色、果面棱沟和耐寒性.

      性状遗传多样性指数H分布频率/%
      1234
      萼片形状 1.228 4 37 33 26
      绿肩 0.424 85 15
      成熟果色 1.127 44 40 11 5
      熟性 1.248 31 8 42 19
      生长势 1.070 25 31 44
      生长习性 0.647 65 35
      果形 1.188 46 33 7 14
      叶片状态 0.691 1 33 66
      叶片形状 0.356 11 89
      叶片类型 0.798 12 0 17 71
      叶片多少 0.823 8 67 25
      叶片颜色 1.226 17 42 34 7
      果面棱沟 1.169 2 30 41 27
      畸形果 0.691 53 47
      耐寒性 1.054 46 22 32
      萼片形状:1-平,2-微翘,3-微卷,4-卷曲;绿肩:1-有,2-无;成熟果色:1-红色,2-粉色,3-黄色,4-紫色;熟性:1-极早,2-早,3-中,4-晚;生长势:1-弱,2-中,3-强;生长习性:1-无限,2-有限;果形:1-扁圆,2-圆形,3-高圆,4-椭圆;叶片状态:1-直立,2-水平,3-下垂;叶片形状:1-羽状复叶,2-二回羽状复叶;叶片类型:1-普通叶,2-薯叶型,3-复宽叶,4-复细叶型;叶片多少:1-多,2-中,3-少;叶片颜色:1-黄绿,2-浅绿,3-绿,4-深绿;果面棱沟:1-无,2-轻,3-中,4-重;畸形果:1-无,2-有;耐寒性:1-强,2-中,3-弱.

      表 1  番茄种质资源质量性状频率分布和多样性指数

      Table 1.  Frequency distribution and diversity index of tomato germplasm quality traits

      熟性的H′最高,为1.248,变异类型较为丰富,其中,中熟这个性状的分布频率达到42%;萼片形状的H′次高,为1.228,主要以微翘、微卷和卷曲为主,占供试材料的96%,而表现为平的只有4%,平整的萼片受到市场的欢迎,也是今后番茄育种的目标之一. H′最低的是叶片形状,为0.356,主要以二回羽状复叶为主,占供试材料的89%;绿肩的H′次低,为0.424,主要以无绿肩为主,占供试材料的85%.

      成熟果色变异类型较为丰富,以红色(44%)和粉色(40%)为主. 生长势以强(44%)为主. 生长习性以无限生长(65%)为主. 果形有扁圆、圆形、高圆和椭圆,主要以扁圆(46%)和圆形(33%)为主,只有21%的材料表现为高圆和椭圆. 叶片状态以下垂(66%)为主;叶片类型以复细型(71%)为主;叶片多少以中(67%)为主;叶片颜色有黄绿、浅绿、绿和深绿,主要以黄绿、浅绿和绿(93%)为主,只有7%的材料叶片颜色表现为深绿. 果面棱沟以有棱沟(98%)为主. 畸形果以无畸形(53%)为主. 耐寒性以强(46%)为主.

    • 166份番茄种质资源的16个数量性状的变异系数CV值在11.52%~55.21%之间,平均值为30.37%;遗传多样性指数(H′)在1.550~2.072之间,平均值为1.967. 通过计算F值发现,番茄种质资源数量性状的遗传差异达到极显著水平,说明供试材料存在极大的遗传差异(表2).

      性状最大值最小值均值标准差变异系数/%遗传多样性指数HF
      首花序节位 10.20 5.60 7.29 0.84 11.52 2.003 7.58**
      单花序果数 29.12 3.76 7.06 3.02 42.78 1.549 13.17**
      果柄长度/cm 29.28 4.77 12.03 3.25 27.02 1.960 3.16**
      果实纵径/cm 69.49 19.22 49.82 8.96 17.98 2.001 10.13**
      果实横径/cm 90.55 20.84 57.77 14.28 24.72 2.045 21.79**
      果形指数 1.49 0.63 0.89 0.18 20.22 1.691 15.53**
      果梗洼大小/cm 34.97 7.33 18.46 5.37 29.09 2.025 3.69**
      果梗洼木栓化大小 17.34 2.12 8.77 2.57 29.30 2.006 10.93**
      单果重/ g 356.30 12.42 110.49 61.00 55.21 2.001 13.84**
      硬度/(kg·cm–2) 5.48 0.41 2.52 1.06 42.06 2.037 17.80**
      可溶性固形物w/% 12.36 3.88 7.26 1.77 24.38 2.029 41.84**
      果肉厚/cm 9.57 2.08 5.97 1.40 23.45 2.065 6.12**
      心室数 10.40 2.00 4.39 2.05 46.70 1.921 12.98**
      单果种子数 408.00 31.67 134.85 70.24 52.09 1.915 21.48**
      叶片长/cm 54.93 21.20 35.06 6.91 19.71 1.986 8.16**
      叶片宽/cm 55.67 14.80 35.65 7.05 19.78 2.072 6.15**
      **表示0.01显著水平.

      表 2  番茄种质资源数量性状遗传多样性分析

      Table 2.  Genetic diversity analysis of quantitative characters on tomato germplasm resources

      变异系数较大的为单果重(55.21%)、单果种子数(52.09%)、心室数(46.70%)、单花序果数(42.78%)和硬度(42.06%),表明以上5个性状变异幅度大. 变异系数较小的为首花序节位(11.52%)、果实纵径(17.98%)、叶长(19.71%)和叶宽(19.78%),表明以上4个性状变异幅度小,遗传特性较为稳定.

      叶宽、果肉厚、果实横径、硬度、可溶性固形物含量、果梗洼大小、果梗洼木栓化大小、首花序节位、果实纵径和单果重的遗传多样性指数均大于2.000,表明数量性状的遗传多样性丰富.

    • 为了研究不同性状之间的相关程度,分析性状之间的相互影响,对16个数量性状进行相关性分析,可以作为今后番茄育种的参考.

      表3表明16个数量性状间绝大部分为极显著或显著相关. 与果梗洼木栓化大小呈极显著或显著相关的性状最多,有14个,其中与果柄长度、果实纵径、果实横径、果梗洼大小、单果重、果肉厚、心室数、单果种子数和叶长极显著正相关;与首花序节位显著正相关;与单花序果数、果形指数和可溶性固形物含量极显著负相关;与硬度显著负相关;与果实横径的相关系数最高,为0.811,初步表明果梗洼木栓化大小与果实横径的遗传相关性最大. 与果实横径呈极显著或显著相关的性状次之,有13个,其中与果柄长度、果实纵径、果梗洼大小、果梗洼木栓化大小、单果重、果肉厚、心室数、单果种子数、叶长极显著正相关;与首花序节位显著正相关;与单花序果数、果形指数和可溶性固形物含量极显著负相关. 叶宽仅与叶长呈极显著正相关,相关系数为0.777.

      性状12345678
      1 1
      2 −0.045 1
      3 −0.018 −0.257** 1
      4 −0.076 −0.439** 0.488** 1
      5 0.153* −0.590** 0.390** 0.711** 1
      6 −0.256** 0.454** −0.050 −0.010 −0.688** 1
      7 0.216** −0.374** 0.184* 0.404** 0.721** −0.552** 1
      8 0.183* −0.574** 0.278** 0.562** 0.811** −0.596** 0.540** 1
      9 0.105 −0.472** 0.360** 0.719** 0.935** −0.552** 0.646** 0.701**
      10 −0.004 0.237** −0.071 −0.098 −0.073 0.055 0.084 −0.197*
      11 −0.090 0.140 −0.057 −0.060 −0.298** 0.379** −0.381** −0.215**
      12 0.124 −0.395** 0.414** 0.593** 0.652** −0.323** 0.488** 0.505**
      13 0.121 −0.433** 0.111 0.332** 0.700** −0.626** 0.599** 0.656**
      14 0.059 −0.310** 0.308** 0.464** 0.665** −0.447** 0.419** 0.482**
      15 −0.109 −0.071 0.042 0.129 0.202** −0.191* 0.058 0.227**
      16 −0.089 −0.046 −0.063 0.041 0.113 −0.149 0.000 0.119
      性状 9 10 11 12 13 14 15 16
      1
      2
      3
      4
      5
      6
      7
      8
      9 1
      10 −0.018 1
      11 −0.197* −0.028 1
      12 0.619** 0.124 −0.310** 1
      13 0.661** −0.085 −0.207** 0.171* 1
      14 0.693** 0.013 −0.052 0.333** 0.498** 1
      15 0.132 −0.098 −0.131 0.079 0.209** 0.081 1
      16 0.057 −0.136 −0.166* 0.071 0.107 −0.004 0.777** 1
      *表示0.05显著水平;**表示0.01显著水平;1:首花序节位;2:单花序果数;3:果柄长度;4:果实纵径;5:果实横径;6:果形指数;7:果梗洼大小;8:果梗洼木栓化大小;9:单果重;10:硬度;11:可溶性固形物含量;12:果肉厚;13:心室数;14:单果种子数;15:叶长;16:叶宽.

      表 3  16个数量性状相关性分析

      Table 3.  Correlation analysis of 16 quantitative traits

    • 为了能够更加简单地反映出番茄种质资源各性状中起主导作用的综合指标,对番茄种质资源调查的31个表型性状进行了主成分分析见表4. 结果显示:9个主成分的特征值都在1.0以上,提取的前9个主成分累积贡献率达到71.96%,基本能够反映所有指标的大部分信息.

      性状主成分
      123456789
      首花序节位 0.211 −0.274 0.044 −0.395 −0.181 −0.099 −0.289 −0.193 0.357
      单花序果数 −0.638 −0.118 −0.11 0.011 −0.131 0.222 −0.039 0.225 0.342
      果柄长度 0.376 −0.005 0.407 0.273 0.324 −0.262 −0.107 0.107 0.212
      果实纵径 0.566 0.371 0.395 0.387 0.227 −0.019 −0.106 0.134 0.081
      果实横径 0.942 0.164 0.186 0.053 −0.023 0.104 −0.061 0.008 −0.027
      果形指数 −0.766 0.175 0.164 0.285 0.237 −0.127 −0.014 0.173 0.193
      果梗洼大小 0.728 0.109 0.112 −0.098 −0.333 0.065 0.057 0.07 0.12
      果梗洼木栓化大小 0.81 0.234 0.058 −0.002 0.06 0.046 −0.071 −0.12 −0.058
      单果重 0.843 0.231 0.262 0.07 0.006 0.173 −0.066 0.063 −0.001
      硬度 −0.127 −0.157 0.324 0.057 −0.475 0.364 0.271 −0.021 0.358
      可溶性固形物含量 −0.418 0.166 0.251 −0.044 0.445 0.271 −0.114 −0.162 −0.186
      果肉厚 0.626 −0.047 0.388 0.316 −0.12 −0.116 0.051 0.147 0.219
      心室数 0.727 0.286 −0.176 −0.252 −0.026 0.261 −0.037 −0.015 −0.057
      单果种子数 0.606 0.187 0.253 −0.031 0.002 0.233 −0.299 0.085 −0.088
      叶长 0.279 −0.066 −0.53 0.565 0.115 0.264 −0.126 −0.199 0.095
      叶宽 0.219 −0.203 −0.614 0.547 0.104 0.175 −0.156 −0.097 0.046
      萼片形状 0.153 0.421 −0.333 −0.387 0.287 0.061 −0.137 0.193 −0.019
      绿肩 −0.285 −0.264 0.281 −0.091 0.303 0.422 −0.008 0.41 0.137
      成熟果色 −0.011 −0.489 −0.315 −0.26 0.167 0.328 −0.247 0.149 0.116
      熟性 0.607 −0.15 −0.266 0.15 −0.028 −0.267 0.05 0.332 0.08
      生长势 0.366 −0.743 −0.015 0.082 −0.118 −0.038 −0.115 0.118 −0.053
      生长习性 −0.395 0.633 −0.062 0.028 −0.002 0.134 0.218 −0.198 0.214
      果形 −0.697 0.228 −0.023 0.193 0.201 0.057 −0.2 0.152 0.215
      叶片状态 −0.031 0.523 −0.232 0.038 −0.027 −0.106 0.215 −0.191 0.359
      叶片形状 0.509 −0.482 0.001 −0.056 0.45 −0.046 0.37 −0.239 0.123
      叶片类型 0.498 −0.418 0.051 −0.128 0.466 −0.021 0.422 −0.203 0.167
      叶片多少 −0.253 −0.053 0.552 −0.405 0.176 −0.1 −0.073 −0.022 0.079
      叶片颜色 −0.171 0.001 0.059 0.224 −0.047 0.182 0.599 0.381 −0.365
      果面棱沟 0.357 0.132 −0.386 −0.214 −0.006 −0.07 0.085 0.409 0.126
      畸形果 0.436 0.241 −0.208 −0.279 0.11 0.402 0.246 0.021 0.107
      耐寒性 −0.212 −0.207 0.449 0.238 −0.149 0.454 −0.075 −0.253 −0.093
      特征值 8.101 2.937 2.676 1.974 1.585 1.446 1.325 1.2 1.066
      贡献率/% 26.131 9.474 8.631 6.367 5.112 4.665 4.274 3.872 3.439
      累积贡献率/% 26.131 35.605 44.236 50.603 55.715 60.379 64.654 68.525 71.964

      表 4  31个表型性状的主成分分析

      Table 4.  Principal component analysis of 31 phenotypic traits

      第1主成分特征值为8.101,在9个主成分中最大,贡献率为26.131%. 特征向量中载荷较高且为正的性状有果实横径、单果重、果梗洼木栓化大小、果梗洼大小、心室数、果肉厚、熟性和单果种子数等,其特征向量都在0.600以上,分别为0.942、0.843、0.81、0.728、0.727、0.626、0.607、0.606,这类性状主要与番茄果实和种子有关. 载荷负向较高的是果形指数、果形和单花序果数等,特征向量分别为−0.766、−0.697、−0.638.

      第2主成分特征值为2.937,贡献率为9.474%. 特征向量中载荷较高且为正的性状有生长习性、叶片状态和萼片形状,特征向量分别为0.633、0.523、0.421. 载荷负向较高的是生长势、成熟果色、叶片形状、叶片类型等,特征向量分别为−0.743、−0.489、−0.482、−0.418. 这类性状主要与植株的外观形态、叶片的生长状态有关.

      第3主成分特征值为2.676,贡献率为8.631%. 特征向量中载荷较高且为正的性状有叶片多少、耐寒性和果柄长度等,特征向量分别为0.552、0.449、0.407. 载荷负向较高的是叶片长和叶片宽,特征向量分别为–0.53和–0.614.

      第4主成分特征值为1.974,贡献率为6.367%. 特征向量中载荷较高且为正的性状有叶片长、叶片宽,特征向量分别为0.565和0.547. 说明这一主成分主要和叶片有关.

      第5主成分特征值为1.585,贡献率为5.112%. 特征向量中载荷较高且为正的性状有叶片类型、叶片形状和可溶性固形物的含量,特征向量分别为0.466、0.450、0.445,载荷负向较高的是硬度,特征向量为−0.475. 这类性状主要与果实的品质特性有关.

      第6主成分特征值为1.446,贡献率为4.665%. 特征向量中载荷较高且为正的性状有耐寒性、绿肩、畸形果等,特征向量分别为0.454、0.422、0.402. 这些性状主要与抗逆性和果实的外观形态有关.

      综合分析,从各主成分中筛选出果实横径、单果重、果梗洼木栓化大小、果梗洼大小、心室数、果肉厚、熟性、单果种子数、果形指数、果形、单花序果数、生长习性、叶片状态、萼片形状、生长势、成熟果色、叶片形状、叶片类型、叶片多少、耐寒性、果柄长度、叶片长、叶片宽、可溶性固形物的含量、硬度、绿肩、畸形果共27个重要的表型指标,对番茄种质资源的评价和创新育种方面具有一定的参考价值.

    • 根据番茄166份种质资源的表型性状进行聚类分析. 性状相近的材料聚为一组,在欧氏距离为17.5处聚为6大组群,划分出了不同类型的番茄种质资源材料(图1).

      图  1  番茄种质资源基于表型性状数据的聚类分析

      Figure 1.  Cluster analysis of tomato germplasm resources based on phenotypic traits

      第Ⅰ组群共36份材料,小果番茄居多. 其主要特征是单花序果数多,可溶性固形物含量较高,其中单花序果数可以反应番茄产量的高低,可溶性固形物含量的高低是衡量番茄糖度的重要指标之一,该组群的种质资源可用于选育高产且糖度较高的番茄.

      第Ⅱ组群共14份材料,生长势较强,叶片类型以复细叶型为主,叶片形状以二回羽状复叶为主,叶片状态以下垂为主,晚熟,生长习性全部为无限生长型.

      第Ⅲ组群共33份材料,其主要特征是果柄长,萼片平展、微翘居多,首花序节位低,且熟性较早,提早采收,可以增加产量,果面棱沟浅,硬度大,而果实硬度能够反映番茄耐储存的特性,可用于培育早熟耐储运的品种.

      第Ⅳ组群共33份材料,其主要特征是硬度较高,果形指数大,畸形果较少,其中果形指数大的番茄裂果率相对较低,对于该类可用于选育外形优良的番茄.

      第Ⅴ组群共13份材料,其主要特征是大部分性状值在Ⅵ大组群中处于中间水平,主要以大果番茄为主,果形为圆形,成熟果色以粉红为主,叶色以黄绿色为主,对于该类番茄应该进一步挖掘它潜在的遗传特性.

      第Ⅵ组群共37份材料,其主要特征是商品果纵径大,商品果横径大,单花序果数较少但单果重较大,果肉厚较大,叶片长和叶片宽较大,有绿肩. 成熟果色以红色和粉红为主,果形以扁圆为主,叶色以浅绿为主. 耐寒性较强. 相对于其他组群,该组群整体性状指标变现良好,可为今后新品种培育提供育种材料. 其中64号材料的性状最为突出,可作为优良种质.

    • 根据得到的综合评价值(D值),按照从大到小依次排名,D值越高代表种质资源综合性状越好. 排名前10的种质资源见表5,其中编号为64的番茄D值(0.743)最高,说明在166份种质资源材料中,它综合表现最佳.

      材料编号主成分值综合评价值D排名
      F1F2F3F4F5F6F7F8F9
      64 5.40 2.57 1.74 0.07 1.12 0.44 0.10 2.14 −0.05 0.743 1
      124 5.62 1.44 1.13 −0.61 −0.55 −0.10 −0.18 1.05 0.41 0.682 2
      74 4.67 0.83 2.47 0.76 1.15 −0.02 −1.71 1.00 −1.15 0.675 3
      115 6.13 2.52 0.44 −2.28 −2.15 0.94 −0.57 −0.75 2.11 0.668 4
      123 4.26 2.52 0.54 −2.04 −0.54 −0.06 0.53 0.04 1.04 0.639 5
      10 3.63 1.57 −1.20 1.37 0.44 0.80 −0.81 0.77 0.60 0.627 6
      82 3.59 1.10 1.74 −1.20 1.21 −0.49 −0.86 1.60 −1.86 0.622 7
      159 3.20 1.79 3.71 −2.00 −0.71 0.72 −1.61 −1.27 0.90 0.622 8
      76 3.80 0.22 −0.01 0.38 −1.06 −0.03 1.14 1.05 0.46 0.615 9
      69 2.65 2.91 0.32 −1.75 0.25 −0.13 1.17 −0.07 0.25 0.609 10

      表 5  表型性状综合主成分值排名前10信息表

      Table 5.  The top 10 ranking of comprehensive principal component value of phenotypic traits

      结合聚类分析的结果,选出各组群中表现最为优异的代表材料. 在第Ⅰ组群中编号123的番茄D值(0.639)最高,在第Ⅱ组群中编号124的番茄D值(0.682)最高,在第Ⅲ组群编号5的番茄D值(0.602)最高,在第Ⅳ组群编号115的番茄D值(0.668)最高,在第Ⅴ组群编号74的番茄D值(0.675)最高,在第Ⅵ组群中编号64的番茄D值(0.743)最高.

    • 种质资源的遗传多样性是育种工作的基础. 大量的育种实践证明,每一项突破均取决于优良基因的发现和利用,因此,品种改良的关键是种质资源的有效利用[24]. 基于表型性状对番茄种质资源进行遗传多样性分析,发现质量性状遗传多样性指数H′的变化范围为0.060~1.520,绝大部分在0~1之间;数量性状的遗传多样性指数H′的变化范围为0.680~2.070,绝大部分在1~2之间;变异系数CV值的变化范围在3.53%~96.56%,绝大部分在40%以下[3-10]. 史建磊等[25]、贾利等[26]、马蓉丽等[27]分别对黄瓜、茄子、辣椒等蔬菜的表型性状进行遗传多样性分析,质量性状遗传多样性指数H′的变化范围为0~1.432,数量性状的遗传多样性指数H′的变化范围为1.343~2.068,变异系数CV值的变化范围在6.19%~121.17%,发现以上蔬菜质量性状的H′绝大部分也在0~1之间;同样数量性状的H′绝大部分也在1~2之间;变异系数CV值绝大部分也在40%以下. 因此,H′> 1的质量性状越多,H′> 2的数量性状越多,表明种质的遗传多样性越丰富,变异系数CV值高于40%的性状变异类型较丰富. 本研究通过对166份番茄种质资源的31个表型性状遗传多样性分析,发现15个质量性状遗传多样性指数的变化范围为0.356~1.248,H′> 1的性状有8个;16个数量性状遗传多样性指数的变化范围为1.550~2.072,H′> 2的性状有10个. 由此可见,供试的166份番茄种质资源的表型性状遗传多样性丰富,是非常有价值的种质资源.

      相关性分析中发现,与果梗洼木栓化大小呈极显著或显著相关的性状最多,有14个,这与张倩男等[6]的研究结果有差异,可能是由于材料的不同、种植茬口不同等原因造成的.

      由于研究中材料测定指标较多,各指标所反映的信息复杂,因此不能单独运用某个指标对番茄种质资源进行评价. 运用主成分分析方法对种质资源表型性状进行评价,提取出几个主成分,可以全面的掌握性状表现并直观地显示数据. 通过特征值高低直观反映因子间不同性状的情况,有助于目标育种的亲本选配[28].

      目前利用隶属函数分析的方法已广泛应用于种质资源材料的综合评价,可以较为全面、客观地反映种质资源材料综合性状的优异. 姚庆群等[29]通过对比灰关联度分析和隶属函数分析这两种方法,对15份豆科牧草种质的8个主要农艺性状进行综合评价,得出两种分析方法的结果基本一致,但隶属函数法更为简洁,易掌握. 徐义康等[19]利用隶属函数法综合评价8个大白菜品种的12个表型性状,请园艺专家根据各栽培性状的重要性确定各性状的权重. 番茄种质资源调查性状较多,人为确定各性状权重的方式目前未见文献报道. 芮文婧等[17]采用主成分分析,根据各个主成分在该评价体系的重要程度,根据贡献率求出各主成分的权重系数,并与隶属函数相结合得出综合评价值,这种方法确定权重结果更加客观且可靠.

      本研究的亮点在于采用主成分分析和隶属函数相结合的方法筛选出综合性状优良的番茄材料,并通过UPGMA法对番茄种质资源材料进行聚类分析,划分出了不同组群、不同特性的番茄种质资源材料,在番茄育种工作中选择性状互补的亲本配制组合可以实现育种的目标,避免了亲本的选配盲目的缺点,加快了育种的速度. 在以后番茄育种中,我们可以全面评价每个种质材料综合指标的优劣,根据综合评价D值的排名来选配综合性状优异的种质材料,并根据育种的目标,结合聚类分析,从各类群中选取综合评价D值排名靠前的种质材料,合理的选配组合,以便于尽快选育出能够达到预期目标的优良番茄新品种,作为未来育种的核心材料.

      基于表型性状对番茄种质资源进行综合评价,有着简单、成本低、结果直观等优势,还具有很高的参考价值和指导意义。但是表型性状易受到环境因素的影响,仅仅根据表型性状多样性分析种质材料间的遗传变异较片面. 最近几年分子标记技术已经成为番茄育种中的重要手段,它很大程度上克服了表型选择的不稳定性,大大地缩短了育种的周期,在番茄的辅助育种中已经被全面应用. Suiliman等[30]、He等[31]利用SSR标记技术研究了番茄种质资源的遗传多样性和品种的鉴定. Sim等[32]利用7720个SNP的全基因组将收集到的426份番茄种质资源划分为7种类型. 本研究基于表型性状对供试材料进行综合评价,在后期将结合分子标记鉴定,更好地丰富与创新宁夏番茄种质资源.

参考文献 (32)

目录

    /

    返回文章
    返回