薄皮甜瓜表型性狀的主成分分析

薄皮甜瓜表型性狀的主成分分析

cucumismelol是cuurbata的一個(gè)一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)。這是一種顏色、香氣和味道良好的獨(dú)特世界味道。它是世界上最具特色的水果之一。中國是生產(chǎn)黃瓜的主要國家，黃瓜的種植面積和產(chǎn)量是世界上最重要的。一般認(rèn)為,中部非洲熱帶地區(qū)是甜瓜的起源中心,中近東、中亞是甜瓜的次級(jí)起源中心。我國是甜瓜的次級(jí)起源中心之一,種質(zhì)資源和變異類型十分豐富,為我國甜瓜遺傳育種提供了豐厚的物質(zhì)保障,我國人民現(xiàn)已培育出諸多聞名中外的特色甜瓜品種,如新疆哈密瓜、甘肅白蘭瓜、山東銀瓜、江南梨瓜等。甜瓜新品種的培育有賴于對(duì)育種材料表型性狀(特別是農(nóng)藝性狀)的詳實(shí)了解,盡管目前多種DNA標(biāo)記已用于甜瓜種質(zhì)資源研究和遺傳多樣性評(píng)價(jià),但由于甜瓜表型性狀變異大,形態(tài)學(xué)性狀分析則很可能為甜瓜育種提供更為直接的表型信息。本研究在對(duì)供試薄皮甜瓜種質(zhì)資源的主要質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析,旨在為在薄皮甜瓜雜交育種中親本的選配、分類及種質(zhì)資源利用提供基本的參考依據(jù)。1材料和方法1.1材料表面供試材料為34份甜瓜品種,其中28份為我國地方品種,其他6份分別引自美國、日本、荷蘭和韓國(表1)。1.2化學(xué)增強(qiáng)塑料大棚試驗(yàn)于2008年在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)教學(xué)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行,前茬作物為非葫蘆科蔬菜,肥力中等。3月上旬保護(hù)地育苗,中下旬塑料大棚定植。采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù)。小區(qū)面積6m×1.2m,株距50cm,行距60cm,高畦栽培,雙行種植,常規(guī)管理。1.3主要性狀的統(tǒng)計(jì)和賦值按照《甜瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)34份甜瓜材料的株高、株幅、莖粗、葉長、葉寬、莖色、葉色、首花節(jié)位、瓜橫徑、瓜縱徑、果形指數(shù)、單果重、皮色、肉色、果肉厚度、糖含量、脆度、種子形狀、種子顏色、千粒重等性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和賦值。采用Excel軟件計(jì)算各性狀的最大值、最小值、平均值、極差和變異系數(shù),利用SPSS12.0進(jìn)行方差分析和主成分分析。2結(jié)果與分析2.1甜的表面形態(tài)特征的變化對(duì)薄皮甜瓜19個(gè)表型性狀的最大值、最小值、平均數(shù)和變異系數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析,結(jié)果見表2。2.1.1變異系數(shù)和開展度薄皮甜瓜植株性狀可分為株高、開展度、莖粗、葉長、葉寬、葉色等,其中株高的變異系數(shù)最大,為15.57%,極差達(dá)174.11cm;開展度次之,變異系數(shù)為11.26%;其他6個(gè)性狀的變異系數(shù)較小,均在10%以下。說明株高和莖粗的變異是甜瓜植株性狀變異的主要來源。2.1.2薄皮甜瓜首花節(jié)位變幅首花節(jié)位是果實(shí)早熟性的一個(gè)重要指標(biāo),薄皮甜瓜首花節(jié)位變幅為4.50~9.00節(jié),平均值6.50節(jié),變異系數(shù)21.18%,說明大部分品種具有早熟性。2.1.3性狀指標(biāo)變異果形性狀是甜瓜重要的農(nóng)藝性狀,也是反映甜瓜表面特征的重要指標(biāo),主要包括果實(shí)橫徑、縱徑、果型指數(shù)、單果重等指標(biāo)。薄皮甜瓜果實(shí)形狀主要有圓形、卵圓形、梨形、筒形、羊角形等,其橫徑變幅6.65~31.5cm,縱徑變幅5.23~17.78cm,果形指數(shù)在0.89~6.14之間,單果重變幅0.16~1.52kg。統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn),果形性狀各指標(biāo)的變異遠(yuǎn)大于植株性狀,其變異系數(shù)均超過40%,最大值為果形指數(shù)(80.13%),其次為單果重(72.15%)和果橫徑(56.42%),果縱徑變異系數(shù)最小(41.58%)。說明果形性狀是薄皮甜瓜表型性狀的重要組成部分,其變異直接影響薄皮甜瓜表型變異。2.1.4薄皮甜果皮色特性品質(zhì)性狀是商品性的直接反映,為了更好地分析薄皮甜瓜表型變異來源,我們將與果實(shí)品質(zhì)相關(guān)的性狀單獨(dú)加以分析。本研究中品質(zhì)性狀選取了果實(shí)皮色、肉色、果肉厚、折光糖含量、脆度5個(gè)指標(biāo)。由表2可知,薄皮甜果皮色變異系數(shù)最大(58.80%),這可能與其皮色多樣(白、灰、綠、黃)以及果皮條紋繁多有關(guān);折光糖含量變異系數(shù)為46.63%,僅次于皮色;薄皮甜瓜果實(shí)肉色有白(占47.1%)、綠(占26.5%)、黃(占8.8%)及中間過渡顏色(占17.6%)之分,變異系數(shù)為43.22%;果實(shí)肉厚和脆度變異系數(shù)較小,分別為28.03%和23.00%,它們對(duì)薄皮甜瓜品質(zhì)性狀變異的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。2.1.5種子大小及顏色種子性狀是植物表型性狀的一個(gè)組成部分,薄皮甜瓜種子性狀包括種子性狀、顏色、千粒重等指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn),薄皮甜瓜種子千粒重變異系數(shù)最大,為26.71%,只有少數(shù)品種(小于15%)千粒重小于10g;種子顏色主要是黃、白兩種,其變異系數(shù)為20.45%;種子形狀變異最小(8.35%),大部分種子為長橢圓形,極少數(shù)為近圓形。2.2基因型表面生長狀況的基因特征值表1薄皮甜瓜形態(tài)多樣性是眾多性狀的綜合體現(xiàn),由于各個(gè)性狀彼此間還存在一定的相關(guān)性,因而難以分析單個(gè)因子在性狀表型構(gòu)成中的作用。主成分分析可將相關(guān)的多個(gè)指標(biāo),在不損失或很少損失原有信息的前提下,綜合成數(shù)量較少而且彼此獨(dú)立的因子加以研究。通過對(duì)薄皮甜瓜19個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析,并以特征值大于1為標(biāo)準(zhǔn)提取主成分,前6個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)80.832%(表3),說明19個(gè)性狀的絕大部分信息可由這6個(gè)主成分來表示,分別命名為果形因子(λ1)、植株生長因子(λ2)、品質(zhì)因子(λ3)、熟性因子(λ4)、單果重因子(λ5)、種子形態(tài)因子(λ6)。由表3可知,第一主成分特征值為5.409,對(duì)總遺傳方差的貢獻(xiàn)率最大,為28.943%,在對(duì)應(yīng)的特征向量中,數(shù)值較大的性狀依次是果橫徑、單果重、果縱徑、果形指數(shù)、株高和開展度,稱為果形因子。在這一主成分特征向量中,果肉色和含糖量負(fù)向系數(shù)較大,說明大果型品種果肉顏色淺、含糖量低。第二主成分的貢獻(xiàn)率為18.150%,對(duì)應(yīng)的特征向量中株高、莖粗、開展度、葉寬、葉長的值較大,稱為植株生長因子。第三主成分的貢獻(xiàn)率為13.105%,對(duì)應(yīng)的特征向量中以果實(shí)糖含量、脆度、果皮色、肉色、肉厚的值較大,這些指標(biāo)主要反映果實(shí)商品品質(zhì),可稱為品質(zhì)因子,果形指數(shù)與這些指標(biāo)呈一定程度負(fù)相關(guān),說明商品品質(zhì)好的品種,其果形指數(shù)小。第四主成分的貢獻(xiàn)率為8.126%,對(duì)應(yīng)的特征向量中以首花節(jié)位值最大,其他性狀特征向量相當(dāng)較小,而單果重和果皮色有較高的負(fù)值,說明早熟品種的果實(shí)小、果皮顏色淺。第五主成分貢獻(xiàn)率為6.565%,對(duì)應(yīng)的特征向量以單果重最大,果肉厚度和果橫徑次之,稱為單果重因子。第一和第五主成分都反映了果實(shí)形態(tài)、大小和重量,可歸為果實(shí)相關(guān)因子。第六主成分的貢獻(xiàn)率較小,為5.943%,對(duì)應(yīng)的特征向量以千粒重、種子形狀和種子顏色較大,稱為種子形態(tài)因子。根據(jù)以上主成分分析結(jié)果,第一主成分值在薄皮甜瓜育種中不宜過大,因?yàn)檫^大會(huì)導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)降低,第二、三、四、六主成分值保持適中為宜,而第五主成分值越大越好。2.3大果形品質(zhì)因子中,運(yùn)用多種樹種根據(jù)入選的特征值和特征向量計(jì)算供試品種的主成分值并進(jìn)行排序,排序靠前的10份品種見表4。由于種子形態(tài)因子對(duì)總遺傳方差的貢獻(xiàn)率較小且不屬于薄皮甜瓜主要農(nóng)藝性狀,在主成分值表中未列出。第一主成分(果形因子)中,果形好的品種有王海、十道梨、面瓜和花脆瓜,多來自河南、安徽中部地區(qū)的品種;第二主成分(植株生長因子)中,生長勢強(qiáng)、葉面積大的品種有白線瓜、金巴齒、青哈蟆酥、鐵把青等,主要來自我國北方地區(qū)的品種;第三主成分(品質(zhì)因子)中,含糖量高、脆甜、果形好的品種有金令瓜、江西梨瓜、王海、農(nóng)友二號(hào)、甜梨王等,這些品種來自上海、江西、河南、臺(tái)灣和日本,說明我國東、中、南部和國外蘊(yùn)藏有品質(zhì)好的薄皮甜瓜種質(zhì);第四主成分(熟性因子)中,早熟品種有杭州黃金、農(nóng)友二號(hào)、金令瓜、黃金瓜、白梨瓜等,這些品種大多來自我國東、南部省份,說明這些地區(qū)的薄皮甜瓜種質(zhì)大多具有早熟性;第五主成分(單果重因子)中,大果品種有面瓜、金巴齒、花脆瓜、十道梨、王海等,這些品種來自我國中部、北部地區(qū),與第一主成分有部分重疊,說明大果形種質(zhì)主要分布在這些地區(qū)。以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總值之和的比例計(jì)算綜合主成分值(表4),排序靠前的10份品種分別為王海、十道梨、金巴齒、甜梨王、花脆瓜、羅密歐、金令瓜和、西梨瓜、斯甜和面瓜,這些品種在果形、單果重、商品品質(zhì)、熟性等方面綜合表現(xiàn)較好,是薄皮甜瓜中較為優(yōu)良的種質(zhì)類型,也可作為引種的主要對(duì)象。3結(jié)論和討論3.1薄皮甜瓜主要性狀的多樣性薄皮甜瓜又稱香瓜,在全國各地均有栽培,我國是薄皮甜瓜初級(jí)和次級(jí)起源中心,種質(zhì)多樣性豐富。薄皮甜瓜表型變異較大,主要表現(xiàn)在植株性狀、果實(shí)性狀、品質(zhì)性狀、種子性狀等。本研究對(duì)34份不同來源的薄皮甜瓜品種進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)19個(gè)性狀的變異系數(shù)在7.00%至80.13%之間,說明供試材料遺傳基礎(chǔ)廣泛,具有較好的代表性。其中果實(shí)形態(tài)和品質(zhì)相關(guān)性狀變異較大,其變異系數(shù)在23.00%至80.13%之間,果形指數(shù)變異最大,說明在薄皮甜瓜的果形和品質(zhì)育種上有很大的選擇空間。方差分析也表明各性狀之間差異顯著,即可以進(jìn)行主成分分析。3.2多指標(biāo)主成分分析薄皮甜瓜農(nóng)藝性狀所包含的具體性狀個(gè)數(shù)較多,而這些性狀大多由數(shù)量眾多的數(shù)量性狀基因所控制,且各性狀之間又相互關(guān)聯(lián),使得育種工作難度增大。以多元統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的主成分分析可在不損失或很少損失原有信息的前提下,將原來數(shù)目較多而且彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的個(gè)數(shù)較少而彼此獨(dú)立或不相關(guān)的綜合指標(biāo),從而簡化多指標(biāo)分析。本研究對(duì)19個(gè)薄皮甜瓜表型性狀進(jìn)行了主成分分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些性狀可用6個(gè)主成分(果形因子、植株生長因子、品質(zhì)因子、熟性因子、單果重因子、種子形態(tài)因子)代表,其累計(jì)貢獻(xiàn)率高達(dá)80.832%。本研究結(jié)果為薄皮甜瓜育種提供了如下參考:(1)選育大果、果形好的品種可從第一、五主成分中選取,但由于第一主成分值與果實(shí)品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)而選