茄子種質(zhì)資源遺傳多樣性的形態(tài)標記分析

張 念 王志敏 于曉虎 丁澤琴 湯青林 田時炳 王永清楊 洋 宋 明*

（1西南大學園藝園林學院，南方山地園藝學教育部重點實驗室，重慶市蔬菜學重點實驗室，重慶400715；2重慶市農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，重慶 400055）

種質(zhì)資源遺傳多樣性研究對于揭示物種演化過程和進化潛能、了解群體遺傳結(jié)構及多態(tài)性有重要價值，從而為物種起源研究、親本的選配、品種的分類及保護等提供依據(jù)（解新明和云錦風，2000）。形態(tài)標記是利用作物肉眼可見的、特定的、簡便直觀的外部特征，或者借助簡單測試就可以識別的某些性狀，主要包括農(nóng)藝性狀、植物學性狀、工藝性狀和抗性等進行作物標記的方法，具有簡單直觀的特點，是雜種鑒定和遺傳研究領域常用的經(jīng)典方法（鐘淮欽 等，2005）。在雜種優(yōu)勢利用中，應用形態(tài)標記進行純度鑒定、雜種鑒別和品種權益保護具有重要實踐意義（涂金星和傅廷棟，2001）。

茄子（Solanum melongenaL.）起源于亞洲南部熱帶地區(qū)，古印度為其最早的馴化地，中國栽培茄子的歷史悠久，是茄子的第二起源地，擁有豐富的茄子種質(zhì)資源。隨著分子生物技術的快速發(fā)展，各種生物化學和分子標記已經(jīng)被廣泛地應用于茄子種質(zhì)資源的鑒定和分類研究。盧婷等（2008）用25對SSR引物對66份茄子材料的遺傳多樣性進行了分析，認為茄子種間遺傳距離較大，栽培種內(nèi)遺傳基礎相對狹窄。毛偉海等（2006）用ISSR標記從分子水平對南方長茄資源的遺傳多樣性進行了分析，也得出類似的結(jié)論。牛艷秀等（2010）應用WRKY轉(zhuǎn)錄因子分子標記構建了34個茄子品種的指紋圖譜，用遺傳相似性分析將供試品種大體分為5個類群。但是目前茄子的分子標記存在標記數(shù)目有限、分子遺傳圖譜密度不夠飽和、不能覆蓋整個基因組等問題。形態(tài)性狀的鑒定和描述更直接、簡單，有利于在田間進行直接選擇，目前仍是種質(zhì)資源研究的最基本的方法和途徑。Polignano等（2010）對茄子屬及其近緣種屬的98份材料進行種間及種內(nèi)的多樣性研究，對農(nóng)藝性狀進行定量測定和定性描述，使用主成分分析將它們聚類為3個差異顯著的類群，并將有關果實的描述單獨作為一個分類變量。李樹賢等（2009）發(fā)現(xiàn)同源四倍體茄子株形指數(shù)與平均結(jié)果數(shù)呈很強的負相關性，相關遺傳力及間接選擇效率為：葉形指數(shù)＞植株開展度＞始花節(jié)位＞莖粗＞株高。形態(tài)學性狀數(shù)據(jù)是種以上或種內(nèi)分類的不可缺少的重要依據(jù)之一，尤其是茄子種質(zhì)資源在形態(tài)上的變異非常顯著，運用形態(tài)學鑒定仍然不失為一種合適的方法（Prohens et al.，2005）。本試驗采用傳統(tǒng)形態(tài)標記，對從國內(nèi)外搜集的76份茄子材料的遺傳多樣性構成特性及親緣關系進行了研究，旨在為茄子種質(zhì)資源的充分利用和科學育種提供可行的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用76份茄子種質(zhì)資源由重慶市農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所提供（表1）。

1.2 方法

1.2.1 形態(tài)學性狀調(diào)查項目 試驗于2012年4～8月在重慶市農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所茄科蔬菜育種試驗基地進行。采用隨機完全區(qū)組設計，調(diào)查方法參照李錫香和朱德蔚（2005）關于茄子的農(nóng)藝性狀描述及賦值標準。每小區(qū)選取5株生長狀況較一致的茄子樣本，使用游標卡尺、直尺、卷尺、比色卡、天平等測量工具，對27個形態(tài)學性狀（花部性狀3個，葉部性狀9個，莖部性狀2個，果實性狀12個，植株性狀1個）（表2）進行調(diào)查，記錄原始數(shù)據(jù)后取平均值。

1.2.2 表型性狀賦值 性狀賦值取決于其類型，葉片長度、單果質(zhì)量等數(shù)量性狀直接取其測量值，而果皮色、葉形等非數(shù)據(jù)型質(zhì)量性狀（有序多態(tài)性狀）的賦值則根據(jù)不同表現(xiàn)型，按狀態(tài)的等級依次編碼為0、1、2……具體賦值標準參考李錫香和朱德蔚（2005）的文獻。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS18.0數(shù)據(jù)分析軟件，應用斯皮爾曼（Spearman）等級相關系數(shù)對部分表型性狀進行雙變量相關分析；系統(tǒng)聚類分析選擇組間聯(lián)接方法，以皮爾森（Pearson）相關性系數(shù)進行聚類。

表1 供試茄子種質(zhì)資源

表2 不同時期田間調(diào)查性狀的分布

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)學性狀基本數(shù)據(jù)分析

由表3可知，76份茄子種質(zhì)所調(diào)查的27個形態(tài)學性狀的變異系數(shù)中，葉刺最大，為493.3%；果面斑紋和果萼刺次之，分別為100.9%和82.4%；果實彎曲度變異系數(shù)最小，為10.9%。茄子近緣野生種及半栽培型茄子一般具有葉刺，該性狀可作為茄子馴化及改良的農(nóng)藝性狀之一。在果實相關性狀中，果面斑紋及果面斑紋色具有豐富的遺傳變異。

對茄子9種果形（1扁圓、2圓球、3高圓、4卵圓、5長卵、6短筒、7長筒、8長條、9細長）及7種果皮顏色（1白、2白綠、3綠、4橘紅、5鮮紫、6紫紅、7黑紫）的出現(xiàn)頻率進行統(tǒng)計分析（表4），76份種質(zhì)中，果形為長卵形的種質(zhì)有30份，占所有果形的39.5%，長卵、短筒、長筒以及長條果形的累計百分比為68.4%，說明供試材料中長棒狀茄子所占的比例較大。

對果皮顏色（表5）的分析可知，商品果色為黑紫色的品種有40個，約占所有商品果色的52.6%，鮮紫、紫紅、黑紫色果實的累計百分比為76.3%，供試茄子的商品果色以紫色為主。

2.2 形態(tài)學性狀相關性分析

以Spearman等級相關系數(shù)對76份茄子材料選取有關花、葉、果實的7個農(nóng)藝性狀進行相關性分析（表6），其中花柱長度、果皮顏色與果形間呈極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.542與0.471；葉長與果形間呈極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.421；花柱長度與葉長呈極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.402；花柱長度與首位花節(jié)、葉形指數(shù)、果皮顏色，葉形指數(shù)與果形、果皮顏色等性狀間均呈顯著正相關。除此之外，其他性狀間的相關性總體水平都較低，相關系數(shù)在0.020～0.202之間。

2.3 形態(tài)學性狀聚類分析

對76份茄子種質(zhì)材料進行表型性狀聚類，首先對各性狀調(diào)查數(shù)據(jù)進行標準化轉(zhuǎn)換（0-Z轉(zhuǎn)換），采用Q型聚類（以個案分群），以皮爾森（Pearson）相關性系數(shù)為度量標準，使用組間聯(lián)接法生成所有供試材料的樹狀圖（圖1）。

在Pearson相關性系數(shù)為23處將所有材料分為三大類群：第一大類群共包含25個品種：BW4、BW5、BW8、BW6、BW2、3-4（06）-1、30、觀賞茄（細圓紅）、海南南壩野涼果、觀賞茄（圓白）、115綠、147、F16-1-1、秋茄、秋茄91-49、142、115B、澳立（墨王香茄）、39#、茄雜6號、361青茄、黑金大圓茄、908單2、28竹絲茄、906-1。其特點是果形多為圓球形以及短棒狀或扁圓形。第二大類群包含25個品種：花長茄、159、173、BW10、BW9、金果旺農(nóng)紫紅茄、白龍、896、901、992-2、680（04）-1、b-37、萬噸長茄、897-1、111-09-1、B-37、110-1-1、98#、86、901#（原始）、火金剛、賽龍王-1、132、改良紫紅長茄、907-2-1。其特點是多為重慶、四川等國內(nèi)本地品種，果實以長棒狀和紫紅色為主。第三大類群包含26個品種：F12-1-1、F16-5-8、豐姿、T-1-1（07）、3-4-4-1-1、7-8（06）-2、K167、F13-1-7、7-8-3-1、精選紫紅長茄、春喜16號、紫紅長茄、黑瑪2、麗華2號、天龍春秋、110-2#、傾國、天龍長茄、D-7-1、D-6-1、黑瑪1、T13、大阪長茄、F19-1-1、K80-1-1-1、26綠茄。其特點是多為引種或具國外血統(tǒng)的雜交種，果實以長棒狀和紫黑色為主。

表3 供試茄子材料形態(tài)多樣性的統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表4 供試茄子材料9種果形性狀的頻率分布

表5 供試茄子材料7種果皮顏色性狀的頻率分布

表6 供試茄子材料7個表型性狀的相關性分析

在Pearson相關性系數(shù)19.5處可將供試材料分為七個類群：

第一類群共包含10份種質(zhì)：BW4、BW5、BW8、BW6、BW2、觀賞茄（細圓紅）、3-4（06）-1、30、海南南壩野涼果、觀賞茄（圓白）。這些材料的表型性狀與其他種質(zhì)間差異均較大，被聚為一類。其中BW4、BW5、BW8、BW6、BW2果實為綠色，果形短棒狀或扁圓形，聚為一個亞類。觀賞茄（細圓紅）、海南南壩野涼果、觀賞茄（圓白）等為近緣野生種，果實為圓形小果，白或橘紅色。第二類群共包含15份種質(zhì)：115綠、147、F16-1-1、秋茄、秋茄91-49、142、115B、澳立（墨王香茄）、39#、茄雜6號、361青茄、黑金大圓茄、908單2、28竹絲茄、906-1。該類群的材料中包含多數(shù)圓球形、扁圓形茄子，以及部分短棒狀茄子?？蛇M一步劃分為三個亞類：第一亞類包括115綠、147、F16-1-1 3個品種，其一致特征主要是果實卵圓形，果萼綠紫色；第二亞類包括秋茄、秋茄91-49、142、115B、澳立（墨王香茄）等品種，多為黑紫色棒狀茄，花冠色及葉形基本一致；第三個亞類包括39#、茄雜6號、361青茄、黑金大圓茄、908單2、28竹絲茄、906-1等品種，果皮色多為紫色或黑紫色，株型及莖茸毛等表型一致。第三類群共包含8份種質(zhì)：花長茄、159、173、BW10、BW9、金果旺農(nóng)紫紅茄、白龍、896。該類群內(nèi)主要包括一些西南地區(qū)以外的紫紅色長棒狀茄子，可分為兩個亞類：前7個品種聚為第一亞類，其果實為棒狀，花冠均為淺紫色。第二亞類896果實為長棒狀，花柱類型為花柱長于雄蕊。第四類群共包含16份種質(zhì)：901、992-2、680（04）-1、b-37、萬噸長茄、897-1、111-09-1、B-37、110-1-1、98#、86、901#（原始）、火金剛、賽龍王-1、132、改良紫紅長茄。該組中各材料的果實以黑紫色、長棒狀為主，材料主要來源于四川及重慶。第五類907-2-1單獨聚為一類。第六類群共包含8份種質(zhì)：F12-1-1、F16-5-8、豐姿、T-1-1（07）、3-4-4-1-1、7-8（06）-2、K167、F13-1-7。該組包含了美國與重慶地方茄子的雜交種、具美國和日本血統(tǒng)的中國茄子以及荷蘭引種的部分茄子，這些材料的果實以棒狀、黑紫色為主，果萼綠色，果面無斑紋。第七類群共包含18份種質(zhì)：7-8-3-1、精選紫紅長茄、春喜16號、紫紅長茄、黑瑪2、麗華2號、天龍春秋、110-2#、傾國、天龍長茄、D-7-1、D-6-1、黑瑪1、T13、大阪長茄、F19-1-1、K80-1-1-1、26綠茄。該類群內(nèi)的材料包含4份日本引種或具日本血統(tǒng)的茄子，以及5份一代雜種、2份國外引種、7份四川地方品種。這些材料果實多為黑紫色、長棒狀以及中早熟。

圖1 使用平均聯(lián)接（組間）的樹狀圖

3 結(jié)論與討論

茄子主要集中在亞洲種植，近些年地區(qū)間的引種頻繁，不同生態(tài)類型間的基因交流廣泛，因此單純依據(jù)果實的形狀和地理起源分類已經(jīng)不能真實地反映材料間的遺傳背景和遺傳差異（廖毅 等，2009）。本試驗通過對76份茄子種質(zhì)資源的株型、葉色、果形指數(shù)等27個形態(tài)學性狀進行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各表型性狀的變異系數(shù)中，葉刺最大，為493.3%，果面斑紋和果萼刺次之，果實彎曲度變異系數(shù)最小，為10.9%；對76份茄子材料選取有關花、葉、果實的7個農(nóng)藝性狀進行相關性分析，其中花柱長度、果皮顏色與果形間呈極顯著正相關，葉長與果形間呈極顯著負相關，花柱長度與葉長呈極顯著負相關。多元統(tǒng)計法分析中的許多步驟，如性狀的選取、數(shù)量標準化以及采用何種聚類方法等，都具有一定的主觀性，不同方法往往產(chǎn)生不同的結(jié)果，如果性狀選取不合理，即使記錄可靠、運算精確并且采用較好的計算方法，也得不到正確的分類結(jié)果?？梢娦誀畹耐葱浴⒎€(wěn)定性和相關性是數(shù)量分類中性狀選取問題的核心（連勇 等，2006）。本試驗在選取分類性狀時著重考慮了這些方面的因素，選取的性狀多為花器官及果實特征，選用了27個較為穩(wěn)定的性狀作為標記來進行多樣性的研究（易金鑫，2000）。

對調(diào)查結(jié)果進行聚類分析，以種質(zhì)間Pearson相關性系數(shù)為標準將供試材料聚為了三大類群和七個類群，具有相同來源、相似生態(tài)類型及親緣關系較近的材料大多聚為同一類。從聚類結(jié)果看，栽培茄的分類既保持了傳統(tǒng)上以果實性狀作為重要依據(jù)的基礎，也發(fā)生了性狀相互交替聚類的現(xiàn)象，可以客觀反映目前栽培種茄子在人工選擇前提下的遺傳變異的方向。聚類分析較好地區(qū)分出了國外的部分種質(zhì)、具有國外茄子血統(tǒng)的種質(zhì)以及近緣野生種材料，而對國內(nèi)地方品種和雜種一代茄子材料的劃分不夠理想，可能與這些材料間的遺傳基礎較窄有關。茄子在西南地區(qū)栽培廣泛，基因交流和自然變異比較快，茄子遺傳育種中應注重對原始資源的保存與利用，育種工作中除了對目標性狀的變異保留外，也需要對其他變異有所針對性地進行選擇和保存，從而為茄子育種積累更多自然材料和性狀。

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