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的一個一級生態(tài)系統(tǒng)。這是一種顏色、香氣和味道良好的獨特世界味道。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、中亞是甜瓜的次級起源中心。我國是甜瓜的次級起源中心之一,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育種材料表型性狀(特別是農(nóng)藝性狀)的詳實了解,盡管目前多種DNA標記已用于甜瓜種質(zhì)資源研究和遺傳多樣性評價,但由于甜瓜表型性狀變異大,形態(tài)學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化學增強塑料大棚試驗于2008年在河南農(nóng)業(yè)大學科教園區(qū)教學實習基地進行,前茬作物為非葫蘆科蔬菜,肥力中等。3月上旬保護地育苗,中下旬塑料大棚定植。采取隨機區(qū)組設計,3次重復。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)計和賦值按照《甜瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》對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、千粒重等性狀進行統(tǒng)計和賦值。采用Excel軟件計算各性狀的最大值、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)特征的變化對薄皮甜瓜19個表型性狀的最大值、最小值、平均數(shù)和變異系數(shù)進行了統(tǒng)計和分析,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174.11cm;開展度次之,變異系數(shù)為11.26%;其他6個性狀的變異系數(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)位是果實早熟性的一個重要指標,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,主要包括果實橫徑、縱徑、果型指數(shù)、單果重等指標。薄皮甜瓜果實形狀主要有圓形、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)計結(jié)果發(fā)現(xiàn),果形性狀各指標的變異遠大于植株性狀,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,我們將與果實品質(zhì)相關(guān)的性狀單獨加以分析。本研究中品質(zhì)性狀選取了果實皮色、肉色、果肉厚、折光糖含量、脆度5個指標。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%;果實肉厚和脆度變異系數(shù)較小,分別為28.03%和23.00%,它們對薄皮甜瓜品質(zhì)性狀變異的貢獻相對較小。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。統(tǒng)計結(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),由于各個性狀彼此間還存在一定的相關(guān)性,因而難以分析單個因子在性狀表型構(gòu)成中的作用。主成分分析可將相關(guān)的多個指標,在不損失或很少損失原有信息的前提下,綜合成數(shù)量較少而且彼此獨立的因子加以研究。通過對薄皮甜瓜19個性狀進行主成分分析,并以特征值大于1為標準提取主成分,前6個主成分累計貢獻率達80.832%(表3),說明19個性狀的絕大部分信息可由這6個主成分來表示,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,對總遺傳方差的貢獻率最大,為28.943%,在對應的特征向量中,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。第二主成分的貢獻率為18.150%,對應的特征向量中株高、莖粗、開展度、葉寬、葉長的值較大,稱為植株生長因子。第三主成分的貢獻率為13.105%,對應的特征向量中以果實糖含量、脆度、果皮色、肉色、肉厚的值較大,這些指標主要反映果實商品品質(zhì),可稱為品質(zhì)因子,果形指數(shù)與這些指標呈一定程度負相關(guān),說明商品品質(zhì)好的品種,其果形指數(shù)小。第四主成分的貢獻率為8.126%,對應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較小,而單果重和果皮色有較高的負值,說明早熟品種的果實小、果皮顏色淺。第五主成分貢獻率為6.565%,對應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形態(tài)、大小和重量,可歸為果實相關(guān)因子。第六主成分的貢獻率較小,為5.943%,對應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,因為過大會導致果實品質(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,運用多種樹種根據(jù)入選的特征值和特征向量計算供試品種的主成分值并進行排序,排序靠前的10份品種見表4。由于種子形態(tài)因子對總遺傳方差的貢獻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、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、甜梨王等,這些品種來自上海、江西、河南、臺灣和日本,說明我國東、中、南部和國外蘊藏有品質(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、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)。以每個主成分所對應的特征值占所提取主成分總值之和的比例計算綜合主成分值(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和次級起源中心,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、果實性狀、品質(zhì)性狀、種子性狀等。本研究對34份不同來源的薄皮甜瓜品種進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)19個性狀的變異系數(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,即可以進行主成分分析。3.2多指標主成分分析薄皮甜瓜農(nóng)藝性狀所包含的具體性狀個數(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)的指標轉(zhuǎn)換為新的個數(shù)較少而彼此獨立或不相關(guān)的綜合指標,從而簡化多指標分析。本研究對19個薄皮甜瓜表型性狀進行了主成分分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些性狀可用6個主成分(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,其累計貢獻率高達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品質(zhì)呈負相關(guān)而選