中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (18): 3671-3683.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.012
李玉姗1(), 肖菁1, 马越1, 田超1, 赵连佳1, 王帆1, 宋羽1(
), 蒋程瑶2(
)
收稿日期:
2024-02-07
接受日期:
2024-06-14
出版日期:
2024-09-16
发布日期:
2024-09-29
通信作者:
联系方式:
李玉姗,E-mail:1105447858@qq.com。
基金资助:
LI YuShan1(), XIAO Jing1, MA Yue1, TIAN Chao1, ZHAO LianJia1, WANG Fan1, SONG Yu1(
), JIANG ChengYao2(
)
Received:
2024-02-07
Accepted:
2024-06-14
Published:
2024-09-16
Online:
2024-09-29
摘要:
【目的】分析来自世界各地的栽培番茄和野生种质资源表型遗传多样性,并进行聚类分析和口感表现综合评价,筛选特异、优质的番茄资源,为番茄优异基因挖掘及番茄育种提供种质和理论支撑。【方法】以国内外收集的169份番茄资源为研究对象,测定全生育期38个表型性状,通过遗传多样性指数、主成分分析、权重、系统聚类、隶属函数等多元统计分析方法,对番茄种质表型进行遗传多样性分析、聚类分析及口感综合评价。【结果】169份番茄表型性状变异系数在18%—368%、遗传多样性指数在0.036—2.302,遗传多样性指数>1的性状有26个,其中成熟果色的遗传多样性指数最高(2.302),说明本研究中的169份番茄类型多样、遗传多样性丰富。相关性分析表明株高较高、单花序花数多、果实小的番茄糖酸比更高。主成分分析表明16个表型性状(单果重、心室数、果肩形状、果肩棱沟、商品果纵横径、糖酸比、可溶性固形物、木栓化大小、生长习性、株高、第二花序节位、花序类型、成熟果色、花序花数、株型)对资源变异的贡献率比较大,可作为聚类分析的主要指标;聚类分析结果表明:169 份番茄资源在欧氏距离5.0处划分为10大类群,第Ⅰ、Ⅱ类群为奇斯曼尼番茄,第Ⅲ、Ⅹ类群为不同果实大小的直立番茄,第Ⅳ、Ⅴ类群为无限生长的普通大果型番茄,第Ⅵ类群是直立型的大果番茄,第Ⅶ、Ⅷ类群多为樱桃番茄、少部分醋栗番茄,第Ⅸ类群为有限生长型的大果番茄。利用隶属函数法和权重对番茄果实口感风味进行综合评价,根据综合评价D值排名筛选了10份风味甜酸、口感好的醋栗番茄、樱桃番茄,5份口感甜、肉质沙软的大果番茄资源。【结论】研究结果明确了169份番茄种质资源表型特异性和丰富的遗传多样性,聚类分析筛选出各类群特异的番茄资源,利用果实口感相关指标筛选了表现较好的樱桃番茄和普通大果番茄资源,可为优异番茄资源的遗传改良提供参考,并为新品种选育提供物质基础。
李玉姗, 肖菁, 马越, 田超, 赵连佳, 王帆, 宋羽, 蒋程瑶. 169份番茄种质资源表型性状遗传多样性分析及综合评价[J]. 中国农业科学, 2024, 57(18): 3671-3683.
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表1
番茄种质资源质量性状遗传多样性及频率分布"
性状 Trait | 频率分布 Frequency distribution (%) | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H' | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
下胚轴颜色Hypocotyl color (HC) | 0.036 | 1 | 99 | |||||||||||||||
生长习性 Growth habit (GH) | 0.654 | 64 | 36 | |||||||||||||||
株型Plant type (PT) | 0.891 | 26 | 63 | 11 | ||||||||||||||
茎叶茸毛 Stem and leaf fuzz (SALF) | 1.191 | 5 | 49 | 5 | 35 | 6 | ||||||||||||
叶状态 Leaf state (LS) | 1.068 | 22 | 41 | 37 | ||||||||||||||
花序类型 Inflorescence type (IT) | 0.904 | 60 | 10 | 30 | ||||||||||||||
花柱长度 Style length (SL) | 1.041 | 47 | 33 | 20 | ||||||||||||||
花柱形状 Style shape (SS) | 0.769 | 70 | 7 | 23 | ||||||||||||||
花色 Flower color (FC) | 0.493 | 3 | 12 | 85 | ||||||||||||||
成熟果色 Mature fruit color (MFC) | 2.302 | 1 | 2 | 14 | 10 | 2 | 7 | 33 | 4 | 2 | 5 | 4 | 2 | 4 | 1 | 1 | 7 | 3 |
果肩棱沟 Fruit shoulder ridge gully (FSRG) | 0.988 | 60 | 29 | 7 | 4 | |||||||||||||
果面茸毛 Fruit surface fuzz (FSF) | 0.894 | 8 | 70 | 17 | 5 | |||||||||||||
果顶形状 Fruit top shape (FTS) | 1.019 | 3 | 8 | 69 | 10 | 9 | ||||||||||||
果肩形状 Fruit shoulder shape (FSS) | 0.962 | 33 | 54 | 13 | ||||||||||||||
果形 Fruit shaped (FS) | 1.495 | 9 | 8 | 57 | 11 | 7 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | |||||||
果实横切面形状 Fruit cross-sectional shape (SOFC) | 0.426 | 87 | 2 | 11 | ||||||||||||||
果肉色 Pulp color (PC) | 1.885 | 9 | 5 | 15 | 28 | 27 | 6 | 1 | 2 | 2 | 1 | 3 | ||||||
胎座胶状物颜色 Color of placenta gelatinous substancel (COPG) | 1.324 | 11 | 57 | 8 | 15 | 6 | 1 | 1 | ||||||||||
肉质 Pulip flavor (PF) | 1.000 | 66 | 14 | 13 | 7 | |||||||||||||
风味 Fruit flavor (FF) | 1.331 | 14 | 32 | 19 | 34 | |||||||||||||
综合品质 Comprehensive quality (CQ) | 0.997 | 5 | 20 | 55 |
表2
番茄种质资源数量性状遗传多样性分析"
性状 Trait | 遗传多样性指数 H' | 均值 Mean | 标准差 SD | 变异系数 CV | 最大值 Max | 最小值 Minimum | 极差 Range |
---|---|---|---|---|---|---|---|
株高 Plant height (PH) (cm) | 2.017 | 146.89 | 72.81 | 50% | 273.00 | 9.00 | 264.00 |
首花序节位 First inflorescence node (PNP) | 1.422 | 8.18 | 1.52 | 19% | 13.50 | 4.67 | 8.83 |
第二花序节位 Second inflorescence node (SIN) | 1.447 | 10.73 | 1.90 | 18% | 16.00 | 6.50 | 9.5 |
单花序花数 Number of flowers per inflorescence (NOFPI) | 0.110 | 21.73 | 79.97 | 368% | 853.5 | 3.00 | 850.5 |
果实纵经 Fruit longitudinal longitude (FLL) (cm) | 1.350 | 3.95 | 1.48 | 38% | 8.85 | 1.34 | 7.52 |
果实横径Fruit diameter (FD) (cm) | 1.580 | 4.25 | 2.06 | 48% | 9.82 | 1.22 | 8.60 |
果梗洼大小 Fruit stem depression size (FSDS) (cm) | 1.630 | 0.53 | 0.28 | 54% | 1.5 | 0.08 | 1.42 |
果实木栓化大小 Fruit cork size (FCS) (cm) | 1.820 | 0.70 | 0.66 | 95% | 2.4 | 0 | 2.4 |
果柄长度 Fruit stem length (FSL) (cm) | 1.274 | 0.85 | 0.32 | 37% | 2.85 | 0.30 | 2.55 |
果肉厚 Fruit pulp thickness (FPT) (cm) | 1.970 | 0.47 | 0.17 | 37% | 1.00 | 0.10 | 0.90 |
心室数 Number of ventricles (NOV) | 1.234 | 4.27 | 3.00 | 70% | 16.00 | 1.67 | 14.33 |
单果重 Single fruit weight (SFW) (g) | 1.761 | 59.57 | 66.84 | 112% | 327.43 | 1.29 | 326.14 |
硬度 Fruit Hardness (FH) | 1.650 | 10.79 | 2.54 | 24% | 22.51 | 4.22 | 18.29 |
可溶性固形物 Soluble solids (SS) (%) | 1.880 | 6.36 | 1.61 | 25% | 11.65 | 3.88 | 7.77 |
糖度 Sugar content (SC) | 1.920 | 6.20 | 1.50 | 24% | 10.95 | 3.44 | 7.51 |
酸度 Acidity (AC) | 1.790 | 1.28 | 0.37 | 29% | 2.34 | 0.53 | 1.81 |
糖酸比 Sugar acid ratio (SAR) | 1.520 | 5.77 | 2.77 | 48% | 22.04 | 2.38 | 19.66 |
表4
番茄资源的35个表型性状主成分分析"
性状 Trait | 主成分 Principal component | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
PC1 | PC2 | PC3 | PC4 | PC5 | PC6 | PC7 | PC8 | PC9 | PC10 | PC11 | PC12 | PC13 | |
单果重 Single fruit weight (SFW) | 0.838 | 0.095 | -0.196 | -0.075 | -0.019 | -0.053 | 0.073 | 0.114 | -0.181 | -0.106 | 0.062 | 0.061 | -0.041 |
心室数 Number of ventricles (NOV) | 0.829 | 0.163 | -0.182 | 0.139 | 0.028 | -0.037 | 0.146 | 0.022 | -0.146 | -0.057 | 0.106 | 0.036 | -0.04 |
果肩形状 Fruit shoulder shape (FSS) | 0.798 | 0.004 | -0.188 | 0.031 | -0.08 | 0.025 | 0.017 | 0.019 | 0.018 | -0.207 | -0.006 | -0.096 | -0.031 |
果肩棱沟 Fruit shoulder ridge gully (FSRG) | 0.698 | 0.221 | -0.279 | 0.108 | 0.015 | 0.101 | 0.169 | -0.148 | -0.045 | -0.022 | 0.361 | -0.018 | 0.077 |
果实横径 Fruit diameter (FD) | 0.685 | 0.006 | 0.662 | 0.042 | 0.067 | 0.022 | -0.034 | -0.026 | -0.019 | -0.064 | -0.061 | -0.072 | 0.087 |
木栓化大小 Fruit cork size (FCS) | 0.668 | -0.047 | 0.624 | 0.074 | 0.046 | -0.03 | 0.02 | -0.002 | -0.017 | -0.034 | -0.157 | -0.116 | 0.094 |
果梗洼大小 Fruit stem depression size (FSDS) | 0.667 | -0.002 | 0.636 | -0.026 | 0.047 | 0.012 | -0.017 | -0.074 | 0.02 | -0.103 | -0.064 | -0.138 | 0.064 |
糖酸比 Sugar acid ratio (SAR) | -0.606 | 0.432 | 0.266 | 0.285 | -0.194 | -0.065 | -0.016 | 0.058 | -0.153 | -0.207 | 0.192 | 0.176 | 0.167 |
可溶性固形物含量Soluble solids (SS) | -0.602 | 0.565 | 0.159 | 0.172 | 0.161 | -0.056 | 0.11 | -0.084 | -0.171 | -0.067 | -0.035 | -0.072 | -0.099 |
果肉厚度 Fruit pulp thickness (FPT) | 0.577 | -0.046 | -0.031 | -0.427 | -0.076 | 0.027 | -0.139 | 0.19 | -0.242 | 0.013 | -0.034 | 0.188 | 0.081 |
果顶形状 Fruit top shape (FTS) | -0.538 | -0.051 | 0.194 | -0.3 | 0.236 | 0.153 | 0.088 | 0.259 | -0.152 | 0.045 | 0.098 | 0.171 | -0.114 |
果形 Fruit shaped (FS) | -0.478 | -0.017 | 0.231 | -0.218 | 0.191 | 0.269 | 0.093 | 0.156 | -0.122 | 0.336 | 0.082 | 0.026 | -0.019 |
综合品质 Comprehensive quality (CQ) | 0.395 | -0.268 | 0.046 | 0.372 | -0.138 | 0.307 | 0.234 | 0.22 | 0.251 | 0.172 | -0.054 | 0.149 | -0.195 |
茎叶茸毛Stem and leaf fuzz (SALF) | 0.38 | 0.233 | -0.056 | -0.294 | -0.192 | -0.371 | -0.073 | 0.007 | -0.003 | -0.069 | -0.036 | 0.039 | -0.052 |
生长习性 Growth habit (GH) | -0.183 | -0.804 | -0.14 | 0.29 | -0.011 | 0.078 | -0.055 | -0.101 | -0.165 | -0.123 | 0.005 | -0.09 | -0.032 |
株高 Plant height (PH) | 0.053 | 0.789 | 0.154 | -0.318 | 0.037 | -0.06 | 0.008 | 0.025 | 0.106 | 0.224 | 0.035 | 0.093 | -0.036 |
第二花序节位 Second inflorescence node (SIN) | 0.153 | 0.752 | -0.053 | 0.112 | 0.002 | 0.279 | -0.371 | 0.217 | 0.173 | 0.038 | -0.075 | 0.011 | 0.117 |
糖度 Sugar content (SC) | -0.464 | 0.579 | 0.181 | 0.259 | 0.265 | -0.018 | 0.17 | -0.125 | -0.157 | -0.063 | -0.058 | -0.057 | -0.128 |
首花序节位 First inflorescence node (PNP) | 0.119 | 0.533 | -0.181 | 0.2 | -0.023 | 0.388 | -0.485 | 0.268 | 0.187 | -0.023 | -0.079 | -0.028 | 0.111 |
果皮色 Peel color | 0.04 | -0.427 | 0.201 | 0.207 | 0.16 | 0.243 | -0.124 | -0.134 | 0.358 | -0.261 | 0.083 | 0.183 | 0.112 |
叶状态 Leaf state (LS) | -0.084 | 0.426 | -0.004 | -0.304 | 0.051 | 0.361 | 0.132 | -0.072 | 0.184 | -0.054 | 0.115 | -0.042 | -0.248 |
果实纵经 Fruit longitudinal longitude (FLL) | 0.403 | 0.016 | 0.655 | -0.11 | 0.039 | 0.17 | 0.014 | 0.077 | -0.322 | -0.028 | 0.01 | -0.134 | 0.043 |
花序类型 Inflorescence type (IT) | 0.276 | 0.381 | -0.198 | 0.452 | 0.128 | -0.106 | 0.349 | 0.222 | -0.223 | 0.092 | -0.124 | -0.12 | 0.019 |
肉质 Pulip flavor (PF) | 0.065 | -0.309 | -0.124 | -0.397 | 0.251 | 0.268 | -0.121 | 0.132 | -0.185 | 0.254 | 0.324 | -0.098 | 0.315 |
成熟果色 Mature fruit color (MFC) | 0.022 | -0.132 | -0.001 | 0.192 | 0.541 | -0.023 | 0.204 | 0.132 | 0.34 | 0.036 | -0.038 | 0.174 | 0.435 |
果肉色 Pulp color (PC) | 0.14 | 0 | 0.148 | 0.297 | 0.508 | -0.347 | -0.18 | -0.171 | 0.232 | 0.11 | 0.318 | 0.1 | -0.127 |
硬度 Fruit Hardness (FH) | 0.404 | 0.025 | -0.295 | -0.091 | 0.485 | -0.057 | -0.178 | 0.103 | -0.31 | -0.092 | -0.036 | 0.142 | 0.015 |
酸度 Acidity (AC) | 0.374 | -0.138 | -0.205 | -0.192 | 0.439 | 0.064 | 0.061 | -0.184 | 0.051 | 0.26 | -0.27 | -0.331 | -0.324 |
下胚轴颜色 Hypocotyl color (HC) | 0.058 | 0.086 | 0.091 | 0.098 | -0.196 | -0.438 | 0.189 | -0.116 | -0.134 | 0.311 | 0.035 | 0.304 | 0.185 |
花柱长度 Style length (SL) | 0.321 | 0.185 | -0.105 | 0.31 | -0.11 | 0.088 | -0.434 | -0.176 | -0.056 | 0.083 | -0.158 | 0.047 | -0.168 |
胎座胶状物颜色 Color of placenta gelatinous substancel (COPG) | 0.253 | -0.086 | 0.098 | 0.186 | 0.413 | -0.306 | -0.416 | 0.031 | -0.02 | 0.215 | 0.052 | 0.162 | -0.226 |
单花序花数 Number of flowers per inflorescence (NOFPI) | -0.212 | 0.106 | -0.126 | 0.185 | 0.14 | -0.292 | 0.21 | 0.553 | 0.159 | -0.033 | -0.037 | -0.463 | 0.148 |
果柄长度 Fruit stem length (FSL) | 0.37 | -0.23 | -0.029 | -0.208 | -0.1 | -0.288 | 0.072 | 0.507 | 0.278 | -0.074 | 0.005 | 0.066 | -0.128 |
果面茸毛 果面茸毛 Fruit surface fuzz (FSF) | 0.229 | 0.12 | -0.104 | -0.125 | -0.1 | 0.079 | 0.207 | -0.435 | 0.234 | 0.391 | -0.29 | -0.062 | 0.333 |
株型 Plant type (PT) | 0.226 | 0.326 | 0.11 | -0.42 | -0.009 | -0.168 | 0.211 | -0.055 | 0.428 | -0.121 | 0.081 | 0.162 | -0.15 |
花色 Flower color (FC) | -0.028 | -0.063 | 0.11 | 0.118 | -0.368 | -0.291 | -0.408 | 0.101 | 0.025 | 0.437 | 0.114 | -0.199 | 0.07 |
横切面形状 Fruit cross-sectional shape (SOFC) | 0.489 | 0.309 | -0.225 | 0.11 | -0.011 | 0.099 | 0.108 | -0.261 | -0.013 | -0.001 | 0.508 | -0.19 | 0.105 |
风味 Fruit flavor (FF) | 0.162 | -0.194 | 0.285 | 0.316 | -0.278 | 0.222 | 0.187 | 0.194 | 0.082 | 0.305 | 0.354 | -0.043 | -0.291 |
花柱形状 Style shape (SS) | 0.409 | 0.041 | -0.106 | 0.288 | -0.026 | 0.251 | 0.264 | 0.104 | -0.181 | 0.187 | -0.252 | 0.422 | -0.024 |
特征值Characteristic value (CV) | 7.509 | 4.194 | 2.621 | 2.305 | 1.868 | 1.723 | 1.667 | 1.489 | 1.418 | 1.218 | 1.152 | 1.071 | 1.047 |
贡献率 Contribution rate(CR) | 19.253 | 10.753 | 6.72 | 5.909 | 4.79 | 4.418 | 4.273 | 3.819 | 3.637 | 3.124 | 2.955 | 2.746 | 2.683 |
累积贡献率 Accumulating contribution rate (ACR) | 19.253 | 30.007 | 36.727 | 42.636 | 47.427 | 51.844 | 56.118 | 59.937 | 63.573 | 66.697 | 69.652 | 72.398 | 75.081 |
表5
不同果实口感指标主成分分析结果及权重"
性状 Trait | 载荷数 Load number | 线性组合中的系数 Coefficients in linear combinations | 主成分方差 Principal component variance | 权重 Weight | ||
---|---|---|---|---|---|---|
第一主成分F1 | 第二主成分F2 | 第一主成分F1 | 第二主成分F2 | |||
可溶性固形物 SSC | 0.905 | 0.309 | 0.550 | 0.258 | 0.449 | 0.293 |
糖酸比 SAR | 0.890 | -0.306 | 0.541 | -0.255 | 0.265 | 0.173 |
糖度 SC | 0.850 | 0.412 | 0.517 | 0.344 | 0.457 | 0.299 |
酸度 AC | -0.473 | 0.737 | -0.288 | 0.615 | 0.025 | 0.017 |
硬度 FH | -0.213 | 0.620 | -0.129 | 0.517 | 0.095 | 0.062 |
综合品质 CQ | 0.320 | 0.387 | 0.195 | 0.323 | 0.239 | 0.156 |
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