朱德宁，吴宇军，曹翠文，李莲芳

（广州市农业科学研究院，广东 广州 440100）

丝瓜在国内主要有2个栽培种，分别为有棱丝瓜(Luffa acutangula)和普通丝瓜(Luffa cylindrica)［1］。有棱丝瓜主要分布在广东、广西、海南等华南地区，而在长江流域及长江以北的地区则以栽培普通丝瓜为主［2-3］。丝瓜是我国主要的瓜类蔬菜，分布比较广泛［4］。果实性状对丝瓜商品性具有重要影响，也是丝瓜育种中最主要的研究方向［5-7］。果实品质的好坏是影响消费者购买需求的重要因素之一，而葫芦科作物的果实品质主要包括商品品质、营养品质、风味品质3个方面［8］。果实瓜面点状斑纹属于有棱丝瓜的外观品质性状，在果实表皮上常常呈点状凸起，丝瓜果实商品成熟期的斑纹主要有条斑状、块状、网状和点状，而在有棱丝瓜上多数斑纹为点状斑纹。果实性状的表型变异比较复杂，遗传效应容易受果实的影响，同时在母体植株上也会获得一部分遗传效应，而且果实数量性状的遗传也比较复杂，在果实初收期、盛收期等不同发育阶段的表达调控受多个基因的影响［9-11］。有棱丝瓜既是华南地区夏季蔬菜的主要供应品种，也是中国夏、秋季主要瓜类蔬菜之一［12］。目前，点状斑纹类型的有棱丝瓜有渐渐成为消费市场主流的趋势，为促进丝瓜消费市场多元化，改良丝瓜外观品质性状，需要对有棱丝瓜点状斑纹性状进行多世代联合分析，明确点状斑纹的遗传规律。

目前，已有对丝瓜果实品质的遗传分析，但多数侧重于丝瓜果实褐变、果棱等性状方面的研究，而关于有棱丝瓜果实瓜面点状斑纹方面的研究较少。何志俊［13］运用普通丝瓜的5个高代自交系材料进行组合配制，建立了3个六世代遗传群体，采用多世代联合分析方法对3个群体进行遗传分析，发现丝瓜果实表皮有凸条纹为显性，无凸条纹为隐性。宋波［14］通过对有棱丝瓜与普通丝瓜进行杂交，为有棱丝瓜与普通丝瓜种质材料的创新和改良提供了现实依据，并对杂种后代苦味、果棱等性状进行遗传分析，发现丝瓜果棱有棱对无棱为显性，且符合数量性状遗传规律。王辉等［15］应用植物数量性状多世代联合分析方法对普通丝瓜果实褐变性状进行了遗传分析，结果显示，普通丝瓜果肉褐变遗传符合E0模型，由2对主基因+多基因控制，其中分离世代的主基因遗传率较高，多基因遗传率相对比较低，并且褐变也会受到环境的影响。张胜［16］以8个普通丝瓜为材料，对其果实外观品质性状进行了不同发育时期的遗传和相关性分析，结果发现丝瓜果实在4个不同发育时期，瓜长和瓜周长基因的表达在发育前期比较活跃，受环境及基因型的共同调控。以上均在普通丝瓜果实的外观品质或有棱丝瓜的果棱方面进行了遗传研究。植物数量性状多世代联合分析方法在丝瓜的果皮颜色性状［17］、果肉褐变性状［18］、果柄与果长性状［19］、第一雌花节位性状［20］、节间长性状等［21］方面被广泛应用，但鲜见该方法在有棱丝瓜的点状斑纹性状上应用的研究报道。

基于此，本试验以有点斑纹丝瓜和无点斑纹丝瓜为试材，分别构建了2个六世代群体：2017RZ-30×2011LZ-1群体(群体RL)、2011LZ-1×2015DRG-35群体(群体LD)，利用多世代联合分析方法对这2个群体进行了遗传分析，并估测了主基因的遗传效应和遗传力，以期明确点状斑纹性状的遗传规律，为丝瓜遗传育种的材料选择和外观品质的改良创新提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为2个大肉类型有棱丝瓜和1个长绿类型有棱丝瓜，均来自广州市农业科学研究院蔬菜所(表1)。试验于2021—2022年在广州市农业科学研究院南沙总部基地进行。以高代自交系材料中具有代表性的有点状斑纹丝瓜材料2017RZ-30为母本，无点状斑纹丝瓜材料2011LZ-1为父本，杂交获得F1，F1分别与P1、P2回交得到B1、B2群体，F1自交获得F2群体；另以高代自交系材料中具有代表性的无点状斑纹丝瓜材料2011LZ-1为母本，有点状斑纹丝瓜材料2015DRG-35为父本，杂交获得F1，然后F1分别与P1、P2回交得到B1、B2群体，F1自交获得F2群体。

表1 有棱丝瓜供试品种简介

2022年春季，将2个六世代群体定植于广州市农业科学研究院南沙总部基地，采用地膜覆盖，齐排架栽培，单行双株种植，按常规方法田间管理。其中2017RZ-30×2011LZ-1群体(简称群体RL)P1、P2均种植48株，F1种植68株，B1种植52株，B2种植42株，F2种植334株；2011LZ-1×2015DRG-35群体(简称群体LD)P1、P2均种植50株，F1种植40株，B1种植72株，B2种植96株，F2种植366株。待果实商品成熟，观测每个单株果实的点状斑纹性状，调查统计，取样，拍照记录。

1.2 瓜面点状斑纹的测定与分级

参照丝瓜DUS测试指南，征求专家的意见，制定了丝瓜点状斑纹性状评判标准，通过目测手段将点状斑纹性状进行分级［22］。盛果期调查各群体单株瓜面点状斑纹的分离表现，尽可能地覆盖所有点状斑纹性状表现类型，根据点状斑纹在果皮表面的分布数量、花点大小及花点颜色，最终将点状斑纹性状分成6个等级：1级为无花点；2级为少花点、基本无(少花点、花点小)；3级为较少花点、不明显(少花点、花点小)；4级为中花点、稍微明显(中花点、花点小或中)；5级为较多花点、较明显(较多花点、花点中)；6级为多花点、很明显(多花点、花点中或大)。

根据以上分类标准，在果实成熟阶段，统计每个单株点状斑纹性状的表现，对每个分离群体的点状斑纹性状进行分级统计，并拍照记录。

1.3 统计分析

利用Excel 2010软件对原始数据进行统计分析［23］；点状斑纹性状群体分离情况分布图采用SPSS 20.0软件制作，应用盖钧镒等［24-26］多世代联合的数量性状分析方法，并用Windows软件包SEA_G6对各世代的瓜面点状斑纹性状进行遗传模型统计分析，软件由南京农业大学章元明教授提供。运用植物数量性状“主基因+多基因混合遗传模型中P1、P2、F1、F2、B1、B2群体多联合世代分析方法”，对丝瓜各世代点状斑纹分离情况进行分析，通过极大似然法和IECM(Iterated Expectaion and Conditional Maximization)算法对各世代单株分布数量的基本参数进行适合性检验与遗传参数估计，共获得5类24种遗传模型的极大似然数值(Maximum Likelihood Value, MLV 值)和Akaike’s Information Criterion数值(AIC值)［25］。根据AIC值最小原则，从中分析并筛选出最小或接近最小的几个模型作为备选模型［27］，然后对以上备选模型进行适合性检验和筛选，根据适合性检验结果和AIC值最小原则，确定其最佳遗传模型［28］。采用最小二乘法，估计出最佳遗传模型相应的主基因和多基因遗传效应值等一阶参数［29］，以及主基因遗传力、多基因遗传力、遗传方差等二阶参数［25,30］。

2 结果与分析

2.1 有棱丝瓜六世代点状斑纹的分离情况

由表2和图1可知，2个亲本P1、P2在群体单株中点状斑纹性状表现差异明显，点状斑纹级值分别是6和1、1和6，而且性状稳定，变异系数均为0。F1群体单株点状斑纹级值介于2个亲本之间，群体RL和群体LD的级值分别是3.14、3.15，说明2个亲本杂交之后，F1单株点状斑纹性状表现出中间类型，而且F1群体相对稳定。B1、B2群体单株性状分离明显，变异系数变大，且B1群体单株偏向于亲本P1，B2群体单株偏向于亲本P2。F2群体单株性状分离更明显，偏向于有点亲本。由此可见，有棱丝瓜有点斑纹性状对无点斑纹可能为显性，且为不完全显性。

图1 有棱丝瓜点状斑纹分级

表2 有棱丝瓜6个世代瓜面点状斑纹基本参数的统计分析

2.2 分离群体点状斑纹各级单株数量的分布

群体RL和群体LD的B1性状分离呈偏态性连续分布，且2个群体均偏向于亲本P1，群体RL的P1为有点亲本，群体LD的P1为无点亲本；2个群体的B2性状分离也呈偏态性连续分布，2个群体均偏向于亲本P2，群体RL的P2为无点亲本，群体LD的P2为有点亲本，可能是由于群体RL和群体LD的2个亲本分别是2017RZ-30和2011LZ-1、2011LZ-1和2015DRG-35，虽然种质材料2017RZ-30、2015DRG-35不同，但2个品种都是有点类型有棱丝瓜，分别与2011LZ-1杂交，因此2017RZ-30×2011LZ-1与2011LZ-1×2015DRG-35构建的群体相当于正反交；2个群体的F2性状分离呈正态性连续分布，2个群体均在级值3处达到高峰，之后两极逐渐降低，表明有棱丝瓜的瓜面点状斑纹性状属于数量性状，控制点状斑纹性状的基因属于核基因(图2)。

图2 遗传群体点状斑纹各级丝瓜数量的分离情况

2.3 最佳遗传模型的选择与检验

应用植物数量性状多世代联合分析，以P1、P2、F1、F2、B1、B2群体单株为基础，对丝瓜点状斑纹性状进行遗传分析，共获得5类24种遗传模型的AIC值和MLV值，5类遗传模型分别为A、B、C、D、E类模型，其中，A类模型为1对主基因控制模型，B类模型为2对主基因控制模型，C类模型为多基因控制模型，D类模型为1对主基因+多基因控制模型，E类模型为2对主基因+多基因控制模型。根据遗传模型AIC值最小原则，选取AIC值较小的几个遗传模型作为备选模型，进行适合性检验。

由表3可知，群体RL有几个较小AIC值模型，从中选取了3个AIC值差异不大的备选模型，分别为B1、E1、E4模型，其AIC值分别为911.41、759.06、939.38；群体LD选取了3个AIC值相近的备选模型，分别为B1、E1、E3模型，其AIC值分别为569.87、493.65、532.66。

表3 点状斑纹性状遗传模型的AIC值和MLV值

对以上备选遗传模型进行适合性检测(表4)，结果显示：群体RL中B1模型有16项统计值达到显著差异水平，E1模型有15项统计值达到显著差异水平，E4模型有18项统计值达到显著差异水平，选取显著数量最少的模式为最适模型，即E1模型为最适模型；群体LD中B1、E1、E3模型分别有18、17、17项统计值达到显著差异水平，根据遗传模型AIC值最小原则，则从E1、E3模型中选取AIC值最小的模型，即E1模型为最适模型。2个遗传群体RL与LD分析的最佳模型均为E1模型(MX2-ADIADI)，这表明2个群体的材料选择合理，即有棱丝瓜点状斑纹性状由2对主基因+多基因控制，且符合主基因加性-显性-上位性+多基因加性-显性-上位性遗传效应。

表4 有棱丝瓜点状斑纹性状最佳遗传模型的适合性检验

2.4 点状斑纹性状最适模型的遗传参数估计

利用软件包SEA对点状斑纹性状最适模型进行遗传分析，估计出相应模型的一阶参数和二阶参数(表5、表6)。根据前面分析，丝瓜点状斑纹性状由2对主基因+多基因控制，并表现出主基因加性-显性-上位性+多基因加性-显性-上位性遗传效应。结合表4分析可知，点状斑纹性状第1主基因与第2主基因的加性效应值均-0.75，2对主基因加性效应相当，且为负向效应，而第1主基因与第2主基因显性效应值分别为 0.24、0.75，2对主基因显性效应以第 2主基因为主，第1主基因为辅，表明第1主基因以加性效应为主，显性效应为辅，加性效应为负向效应，显性效应为正向效应，第2主基因加性效应与显性效应相当，且分别为负向效应、正向效应。在上位性遗传效应中，以主基因加性-加性互作效应为主，效应值为1.75，主基因显性-显性互作效应占比比较小，效应值为0.27，且均为正向效应；2对主基因加性-显性互作效应值为-0.75，显性-加性互作效应值为0.76，加性-显性互补为负向效应，显性-加性互补为正向效应；点状斑纹性状多基因加性与显性效应均为0。在二阶参数估计中，B1群体单株主基因遗传率为97.17%，多基因遗传率为0.71%，环境变异占表型变异的2.12%；B2群体单株主基因遗传率为98.12%，多基因遗传率为0.92%，环境变异占表型变异的0.96%；F2群体单株主基因遗传率为99.30%，多基因遗传率为0.00%，环境变异占表型变异的0.70%，表明有棱丝瓜点状斑纹性状以主基因控制为主，环境影响相对比较小，在有棱丝瓜外观品质改良及遗传育种中可以对早期世代材料的性状进行选择。

表5 有棱丝瓜点状斑纹一阶遗传参数估值

表6 有棱丝瓜点状斑纹二阶遗传参数估值

3 讨论与结论

数量性状的表型比较容易受到环境因素的影响，一些性状表现可能不太稳定，没有表现出连续性［25］。前人研究表明，多数农艺性状是数量性状，遗传效应比较复杂，表型与基因型关系有很大的不确定性［31］。将数量性状与植物遗传育种相结合，能够分析相关性状的遗传特性，明确群体数量性状的遗传规律，为植物生长发育与现代育种提供参考［32］。本试验对有棱丝瓜点状斑纹进行遗传分析，通过田间表型发现，点状斑纹性状分离符合正态分布，因此它也是数量性状。在前期组合配制与群体构建过程中，发现有些F1点状斑纹性状没有表现出来，而多数F1点状斑纹表型明显，推测可能是环境与基因型互作的原因。本试验通过选用3个高代自交系材料，构建2个六世代群体，运用2个遗传群体在同一田间管理条件下进行性状观测与数据分析，试验发现2个群体性状表现也有不同，群体RL的F1性状比较稳定，属于大肉丝瓜与长绿丝瓜中间类型，群体LD的F1性状有部分分离，但也是2个种类的中间类型，分离相对明显，可能是由于2个有点状类型丝瓜果皮颜色深浅对性状表现也有影响。

多世代联合分析方法在黄瓜［33］、西瓜［34-35］等葫芦科植物中应用广泛，而在丝瓜果实性状方面的遗传研究也逐渐被重视起来［15］。主基因+多基因混合模型分析方法能够揭示性状之间的相关性及遗传基础，为基因定位与全基因关联分析提供互补验证［36］。但是这样的分析方法具有一定的局限性，只能分析3对以内主基因控制的遗传性状，不能明确各基因的功能，需要与连锁标记、QTL定位及分子标记相结合［37］。本试验运用主基因+多基因联合分析方法对点状斑纹性状进行遗传模型分析，结果表明：点状斑纹由2个主基因＋多基因控制，试验中的点状斑纹性状不超过3对主基因；2个群体F2的变异系数分别为0.41和0.45，差异也不明显，而且与前人的研究结果相似［17］，这表明主基因＋多基因多世代联合分析方法可应用于分析有棱丝瓜点状斑纹性状。同时，本试验后续也根据田间表型结合了BSA重测序技术，为有棱丝瓜点状斑纹性状基因定位及分子标记奠定材料基础。

点状斑纹是有棱丝瓜遗传育种与示范推广比较重要的果实外观品质，在丝瓜的材料选育、亲本的组合配制等方面起关键作用。有棱丝瓜按果形、皮色分类为2种，分别为长棒绿皮类型(又称长绿丝瓜)、短棒花皮类型(又称大肉丝瓜)［38］。果实的外观品质一直深受学者与专家们关注，特别在果色、果径、果皮光泽等性状方面，多数也呈数量性状遗传［39-41］。有棱丝瓜2个不同类型品种（长绿丝瓜与大肉丝瓜）在引种与选育上性状表现差异很大的背景下，经过长时间的性状观测和经验总结，认为有必要进行丝瓜点状斑纹性状观测及遗传分析试验。长绿丝瓜，瓜形长棍棒形，皮色深绿至墨绿色，无花点或少花点；大肉丝瓜，瓜形短棍棒形，皮色绿白至绿色，多为有花点。另外，在点状斑纹分级与测定方面，本试验通过专家咨询与讨论，结合丝瓜DUS测试指南，以目测手段定制评判标准，按花点分布数量、花点大小及花点颜色将点状斑纹进行分级处理，最终将点状斑纹性状分成6个等级。同时，在栽培和遗传育种上，本试验发现：大肉丝瓜的生长势比较强，分枝多，而长绿丝瓜的生长势、分枝性弱一些，但耐热性强，而且2个品种点状斑纹差异很大。因此，我们想通过用2个不同类型品种进行杂交，获得杂种优势，也能从中间材料中找到重要的目标种质，为丝瓜杂交选育及材料改良提供重要支撑。

大肉类型有棱丝瓜可作为补充点状斑纹性状的种质材料，可在种质改良创新及遗传育种过程中进行连续的回交，以获得优良的点状斑纹种质材料。