甜瓜品系主要性狀相關(guān)性和主成分分析

王學(xué)征，趙 亮，李秋紅，劉 陽，朱子成，紀(jì)雪巖

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，哈爾濱 150030；2.山東省蓬萊市農(nóng)業(yè)局土壤肥料工作站，山東 蓬萊 265600；3.齊齊哈爾市建華機(jī)械有限公司農(nóng)業(yè)分公司，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

甜瓜是黑龍江省特色作物之一[1]，當(dāng)前黑龍江省甜瓜生產(chǎn)上主栽品種單一，品種多，產(chǎn)量低，品質(zhì)差，混雜退化嚴(yán)重。培育優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)和早、中、晚熟新品種是甜瓜育種主要工作。為提高育種效率，首先必須掌握性狀間遺傳相關(guān)關(guān)系，談敏等對甜瓜部分農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀間關(guān)系、產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間關(guān)系作研究及遺傳通徑分析[2-4]，結(jié)果不同。白戈等對甜瓜F2群體農(nóng)藝性狀研究表明，節(jié)間長度對于果重的直接影響比較小，節(jié)間與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較大[5]。胡建斌等采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對15個薄皮甜瓜品種的9個果實(shí)相關(guān)性狀進(jìn)行分析。結(jié)果表明，與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度最大的性狀是單果重、果肉厚和種子千粒重；與單果重關(guān)聯(lián)度最大的性狀是果肉厚、首花節(jié)位和種子千粒重；與可溶性固形物含量關(guān)聯(lián)度最大的性狀是首花節(jié)位、果橫徑和種子千粒重；與果形指數(shù)關(guān)聯(lián)度最大的性狀是果縱徑、單果重和首花節(jié)位[6]。本試驗(yàn)剖析甜瓜主要性狀之間的遺傳相關(guān)，以估測各性狀相對重要性，使育種者把握主要性狀、綜合協(xié)調(diào)考慮其他次要性狀，提高育種選擇的目標(biāo)性和效率，為豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性育種中親本的合理選配和性狀選擇提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)與方法

1.1 材料

供試甜瓜材料均為東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院西甜瓜課題組提供的高代自交系。其中，薄皮甜瓜品系共10個，分別為M2-61、M2-63、M2-65、M2-67、M2-69、M2-74、M2-76、M2-78、M2-80和M2-83。厚皮甜瓜品系共10個，分別為M4-5、M4-7、M4-13、M4-16、M4-18、M4-21、M4-22、M4-43、M4-15和M4-45。

1.2 方法

本試驗(yàn)于2011年3～8月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施園藝工程中心1號大棚內(nèi)進(jìn)行。2011年3月10日將供試甜瓜品系播種于營養(yǎng)缽，幼苗3葉1心時定植于大棚內(nèi)，株距0.4 m，行距0.4 m，每個品系24株為一個小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，伸蔓后吊蔓栽培，栽培管理同常規(guī)生產(chǎn)。主要性狀調(diào)查包括植株分枝數(shù)、莖粗、坐瓜節(jié)位、雌花開放時間、單株結(jié)果數(shù)、單果重、果實(shí)縱橫徑、瓜色、肉色、中心折光糖含量等性狀。性狀分析方法采用相關(guān)分析及主成分分析等，數(shù)據(jù)處理采用DPS（V 7.05）統(tǒng)計(jì)軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同薄皮甜瓜品系主要性狀相關(guān)分析

2011年東北農(nóng)業(yè)大學(xué)西甜瓜課題組供試的10個薄皮甜瓜品系各性狀平均值如表1所示。

表1 供試薄皮甜瓜各品系性狀平均值Table 1 Average value of thin skin melon strains characters

通過表2相關(guān)分析可知，含糖量與分枝數(shù)、莖粗呈極顯著相關(guān)（顯著性標(biāo)準(zhǔn)r0.05=0.6319*，r0.01=0.7646**）；與定植到雌花開放時間和單果重呈正相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平；與單株結(jié)果數(shù)和果形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。分枝數(shù)與含糖量呈極顯著正相關(guān)；與莖粗呈顯著正相關(guān)；與定植到雌花開放時間呈正相關(guān)，但未達(dá)顯著水平；與單果重相關(guān)性很??；與單株結(jié)果數(shù)和果形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。莖粗與含糖量呈極顯著正相關(guān)；與分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)；與定植到雌花開放時間呈正相關(guān)但不顯著，與單株結(jié)果數(shù)和單果重相關(guān)性很小，與果形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。定植到雌花開放時間只與單果重呈顯著正相關(guān)，與分枝數(shù)、莖粗、含糖量呈正相關(guān)，與單株結(jié)果數(shù)和果形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。單株結(jié)果數(shù)與莖粗、單果重、果形指數(shù)相關(guān)性很小，與分枝數(shù)，定植到雌花開放時間和含糖量呈負(fù)相關(guān)。單果重與定植到雌花開放時間呈顯著相關(guān)，與分枝數(shù)、莖粗、單株結(jié)果數(shù)、含糖量相關(guān)性很小，與果形指數(shù)無關(guān)。果形指數(shù)與單株結(jié)果數(shù)相關(guān)性很小，與單果重?zé)o相關(guān)性，與分枝數(shù)、莖粗、定植到雌花開放時間和含糖量呈負(fù)相關(guān)。以上相關(guān)分析表明，選育含糖量高的薄皮甜瓜品種時應(yīng)注意選擇分枝數(shù)多，莖粗壯的品種，兼顧定植到雌花開放時間，單果重與含糖量關(guān)系不大。

表2 薄皮甜瓜品系各性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficient of thin skin melon strains characters

2.2 不同厚皮甜瓜品系主要性狀相關(guān)分析

由表5分析可知，厚皮甜瓜含糖量與分枝數(shù)、單果重呈正相關(guān)，其中，與分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，含糖量與坐瓜節(jié)位、坐果率、單株結(jié)果數(shù)、定植到第一雌花開放天數(shù)、授粉到成熟天數(shù)、果形指數(shù)等性狀呈負(fù)相關(guān)，其中與坐果率呈極顯著負(fù)相關(guān)，與其他性狀相關(guān)性小。厚皮甜瓜產(chǎn)量性狀包括單果重、單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量，通過相關(guān)性分析，單株結(jié)果數(shù)與坐瓜節(jié)位、坐果率、定植到雌花開放時間、果形指數(shù)呈正相關(guān)，其中與坐果率呈顯著正相關(guān)；與分枝數(shù)、單果重、授粉到成熟天數(shù)和含糖量呈負(fù)相關(guān)，其中與分枝數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。

表3 供試厚皮甜瓜各組合性狀平均值Table 3 Comparision of major agronomic traits of different muskmelon

表4 供試厚皮甜瓜各組合品質(zhì)性狀平均值Table 4 Comparision of major quality traits of different muskmelon

表5 厚皮甜瓜各農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient of major traits of different muskmelon

單果重與坐瓜節(jié)位和單株結(jié)果數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，分枝數(shù)、授粉到成熟天數(shù)及含糖量呈正相關(guān)，但相關(guān)性很小。

2.3 薄皮甜瓜性狀主成分分析

由表6～8可知，主分量1包含的遺傳信息占總遺傳信息的49.1496%。從構(gòu)成主分量1的性狀因子載荷來看，糖含量最大，其次為莖粗和分枝數(shù)，而定植到雌花開放時間的因子載荷也較大。主分量2體現(xiàn)總信息量的20.7259%，其中單果重的性狀因子載荷最大，其次是單株結(jié)果數(shù)；主分量3包含的遺傳信息占總遺傳信息的14.0238%，其中單株結(jié)果數(shù)因子載荷最大。在主分量1中，糖含量、莖粗和分枝數(shù)所占的載荷比較大。由于莖粗和分枝數(shù)與含糖量呈極顯著正相關(guān)，且兩者因子載荷為正值，所以從提高薄皮甜瓜品質(zhì)育種目標(biāo)出發(fā)，按主分量1進(jìn)行正向選擇，可獲得理想材料。在主分量2中，單果重因子載荷最大，含糖量與單果重呈正相關(guān)，而單株結(jié)果數(shù)與含糖量呈負(fù)相關(guān)，因子載荷為正值，所以對主分量2方向的選擇不宜正向過大。在主分量3中，單株結(jié)果數(shù)因子載荷最大，但由于單株結(jié)果數(shù)在主分量2中已有體現(xiàn)，可直接根據(jù)前兩個主分量進(jìn)行選擇即可。

表6 主成分的特征值與累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 6 Characteristics values of the principal component and the cumulative contribution rate

表7 主分量中各性狀載荷（特征向量）Table 7 Main component of the load characteristics(Feature vector)

表8 主成分值結(jié)果Table 8 Principal component results

2.4 厚皮甜瓜性狀主成分分析

對供試厚皮甜瓜9個主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表9、10和11所示，得到9個性狀遺傳相關(guān)矩陣的特征根和特征向量，其中，前3個特征根在9個特征根中累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)81.1180%，包含

絕大部分信息，列出主成分分析因子得分，選取前3個主成分來代替9個指標(biāo)進(jìn)行分析，第一個主成分的特征值是4.4429，方差貢獻(xiàn)率是49.3652%；第二個主成分特征值是1.6512，方差貢獻(xiàn)率是18.3469%；第三個主成分特征值是1.2065，方差貢獻(xiàn)率是13.4059%，其他主成分貢獻(xiàn)率逐步減小。

表9 各性狀規(guī)格化特征向量Table 9 Main component of the feature vector

表10 主成分特征值與累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 10 Principal component values and the cumulative contribution rate

表11 主成分因子得分Table 11 Principal component results

前3個主成分為厚皮甜瓜性狀選擇的綜合指標(biāo)。第一主成分主要為分枝數(shù)、坐果率，主要反映與厚皮甜瓜含糖量有關(guān)的植株性狀，第二主成分為定植到雌花開放天數(shù)，第三主成分為單果重。其他性狀可不作為調(diào)查重點(diǎn)。

3 討論與結(jié)論

甜瓜性狀包含具體性狀個數(shù)較多，而這些性狀大多由數(shù)量性狀基因控制[7]，各性狀間相互關(guān)聯(lián)，使育種工作難度增大。以多元統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的主成分分析可在不損失或較少損失原有信息前提下，將原來數(shù)目較多且彼此相關(guān)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的個數(shù)較少而彼此獨(dú)立或不相關(guān)綜合指標(biāo)，簡化多指標(biāo)分析，使育種者在育種過程中把多個單一性狀集中到少數(shù)幾個主分量性狀分析上[6-8]。

通過對甜瓜幾個主要性狀的調(diào)查和相關(guān)性分析，結(jié)果表明，薄皮甜瓜含糖量與分枝數(shù)、莖粗呈極顯著相關(guān)，與定植到雌花開放時間和單果重呈正相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平，與單株結(jié)果數(shù)和果形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)；分枝數(shù)與莖粗呈顯著正相關(guān)；單果重與定植到雌花開放時間呈顯著正相關(guān)。厚皮甜瓜含糖量與分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與坐瓜率呈極顯著負(fù)相關(guān)。單果重與坐瓜節(jié)位和單株結(jié)果數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。研究結(jié)果與2009年和2010年甜瓜品種比較試驗(yàn)基本一致。不同的是，2010年結(jié)果顯示，薄皮甜瓜含糖量與生育期呈極顯著正相關(guān)，而本研究顯示含糖量與分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

評價與選擇是常規(guī)育種的重要部分，傳統(tǒng)單一性狀選擇，通過主成分分析法，從多個性狀中構(gòu)造出幾個新綜合指標(biāo)，不僅降低選擇難度，且可達(dá)到綜合選擇目的，提高選擇效果[9-10]。本研究結(jié)果表明，在所有構(gòu)成主分量的性狀中，遺傳信息主要集中在前幾個主分量中，其中前3個主分量包含總遺傳信息的83.8993%。在實(shí)際選擇中，通常不需要選擇全部主成分，按照累計(jì)貢獻(xiàn)率大于80%的原則，只用前3主分量作為選擇手段進(jìn)行綜合選擇。

在實(shí)際選擇中，根據(jù)主分量各性狀載荷大小、正負(fù)及與含糖量的相關(guān)性，可確定主分量選擇方向。在哈爾濱地區(qū)，選育含糖量高的甜瓜品種時，注意選擇植株生長勢強(qiáng)、分枝性強(qiáng)的品種，兼顧生育期和坐果率，而其他果實(shí)性狀與含糖量關(guān)系不大。選育產(chǎn)量高的甜瓜品種時，要選擇坐瓜節(jié)位低、生育期長、坐果能力強(qiáng)的品種。

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