赵云霞,颜秀娟,王学梅,杨冬艳

(宁夏农林科学院园艺研究所,宁夏银川 750002)

樱桃番茄(S.lycopersicumvar.cerasiforme)是番茄属中多汁浆果1年生草本植物,可以菜果两用,其果实色泽艳丽、味道可口、营养丰富,深受消费者喜爱,消费需求量不断增加,是一种经济价值较高的水果型番茄,是联合国粮农组织优先推广的“四大蔬果” 之一[1]。目前全世界樱桃番茄种植面积100 万 hm2左右,主要分布在欧洲的荷兰、西班牙、俄罗斯,非洲的尼日利亚,美洲的美国、哥伦比亚及亚洲的以色列、日本、中国等,我国樱桃番茄种植面积约15万 hm2,其中近8万hm2为设施樱桃番茄,主要种植地区有山东、江苏、广西、广东、海南等地[2]。

由于樱桃番茄大都以生食为主,对品质的要求更高,因此,提高番茄产品质量,包括果实外观品质和风味品质,已成为我国樱桃番茄产业发展的迫切需求。针对番茄品质评价的研究较多,主成分分析是目前研究作物亲本数量性状相关性及品质综合评价的一种有效方法[3-4],张军[5]对15种番茄的品质性状进行研究,张紫薇等[6]采用主成分分析和聚类分析法对115份番茄品种进行了综合评价;张静等[7]以60份樱桃番茄品种为试材利用SPSS软件对其种质资源的主要品质性状进行了主成分分析和聚类分析,周艳超等[8]应用主成分及聚类分析对 29份樱桃番茄杂交组合的14个品质相关指标进行评价;但在品种的选育过程中,仅通过肉眼观察,很难对品质性状和抗性等一些重要性状做到准确的把握,分子标记辅助选择技术(MAS)能够对育种材料进行基因型选择,有效克服在表型观测上的诸多不便,在作物育种中已经得到了广泛应用[9]。因此,笔者以28份樱桃番茄新品系为材料,测定15个果实数量性状指标,采用主成分分析法进行分析,评价品质性状,同时结合抗病性分子标记鉴定进行综合评价,以期为樱桃番茄新品种的选育提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试材料为宁夏农林科学院园艺研究所蔬菜育种课题组,利用自主创制的新种质材料配制的28个樱桃番茄杂交组合(表1)。

表1 供试材料种质类型及性状

1.2 试验方法于2021年在宁夏农林科学院现代农业综合试验示范基地蔬菜种质资源圃进行,4月育苗,5月定植,9月拉秧,畦宽70 cm,畦沟宽95 cm,畦高25 cm,株距35 cm,双行定植,每个杂交组合定植50株,统一进行日常田间管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1指标测定。在第三穗果成熟期,每个杂交组合从10株材料选取同一成熟期果实进行试验。单果重用电子天平测量,果实横径、纵径、果梗洼大小、果洼处木栓化大小、果肉厚分别采用游标卡尺测量,重复5次,取平均值。可溶性固形物用手持TD-45糖度计测量,果实硬度用数字硬度计测定,果形指数=纵径/横径。

1.3.2理化指标测定。VC含量采用2,6-二氯酚定酚法测定,可溶性糖采用蒽酮比色法测定,可滴定酸采用酸碱滴定法测定[10]。

1.3.3抗病性分子标记鉴定。武汉市景肽生物科技有限公司测定樱桃番茄12种病害的16个位点分别为黄化曲叶病毒(Ty1、Ty5)、根结线虫(Mi1-2、Mi23)、斑萎病SW5b、花叶病毒Tm2、叶霉病(Cf5、Cf9)、枯萎病I2、灰叶斑Sm、晚疫病Ph3、细菌性斑点病Pto、疮痂病Rx4、青枯病Bwr12、黄萎病(Ve1、Ve2)。

1.4 数据分析采用 IBM SPSS 20.0软件对试验数据进行统计分析。主成分法进行因子分析,最大方差法对因子旋转,对特征向量加权重,综合评价[11]。

2 结果与分析

2.1 不同樱桃番茄杂交组合果实数量性状的变异分析由表2可知,不同樱桃番茄杂交组合果实数量性状的变异系数,以果梗洼大小变异系数最大,达 33.12%,果洼处木栓化大小次之为 30.50%,单果重、VC、糖酸比、可滴定酸变异系数也相对较高,分别为17.98%、17.22%、16.42%、16.26%;可溶性固形物含量变异系数较小,为9.30%,离散程度较小。不同材料之间存在较大差异,不同性状在不同材料间表现出不同程度的多样性[12-13]。樱桃番茄杂交组合各果实数量性状之间存在较大程度的变异,遗传变异丰富,遗传多样性大,表明通过育种途径改良番茄品质性状是可行的。

表2 樱桃番茄果实性状分布

2.2 相关性分析由表3可知,单果重与横径、果梗洼大小、果洼处木栓化大小、果肉厚呈显著或极显著正相关,与纵径和糖酸比呈正相关,与硬度呈显著负相关,与其他指标呈负相关;果实纵径与果形指数呈极显著正相关,与果肉厚呈显著正相关,与果梗洼大小、果洼处木栓化大小呈极显著负相关,与Vc、可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸呈负相关,与其他指标呈正相关;果实横径与果梗洼大小、果洼处木栓化大小呈极显著正相关,与果形指数、硬度呈极显著负相关,与心室数、可溶性固形物、Vc呈负相关,与其他指标呈正相关;果形指数与硬度呈极显著正相关,与果梗洼大小、果洼处木栓化大小呈极显著负相关,与果肉厚、心室数、可溶性固形物呈正相关;果梗洼大小与果洼处木栓化大小呈极显著正相关,与可溶性固形物呈极显著负相关,与硬度呈显著负相关,与可滴定酸呈负相关;果洼处木栓化大小与可溶性固形物呈极显著负相关,与硬度呈显著负相关,与可滴定酸呈负相关,与其余指标呈正相关;果肉厚与Vc呈极显著负相关,与硬度呈正相关,与其余指标呈负相关;心室数与硬度呈显著正相关,与可溶性糖、糖酸比呈负相关;可溶性固形物与可溶性蛋白、糖酸比呈负相关,与其余指标呈正相关;硬度与可溶性蛋白、可滴定酸呈正相关,与其余指标呈负相关;糖酸比与可溶性糖呈极显著正相关,与可滴定酸呈极显著负相关。

表3 樱桃番茄各性状间的相关性分析

2.3 主成分分析以特征值大于 1、方差贡献率大于 79%为标准对 15 个果实数量性状进行主成分分析。由表4可知,5个主成分累计方差贡献率达79.64%,代表了樱桃番茄79.64% 以上的遗传信息。因此,可用这5个主成分代表 15个指标综合评价樱桃番茄。第1个主成分的特征值为4.63,方差贡献率为30.85%,可以代表30.85%的全部性状信息,其中单果重、横径、果梗洼大小与果洼处木栓化大小相关的指标因子载荷都在 0.639 以上,其余指标载荷大多低于0.25,单果重、横径、果梗洼大小与果洼处木栓化大小均与果实外观有关,可定义为外观因子;第2个主成分的特征值是2.62,方差贡献率为17.49%,决定其大小的指标主要是单果重、纵径、果肉厚载荷值分别为0.592、0.670、0.862,单果重、纵径、果肉厚与产量有关,第二因子可定义为产量因子;第 3个主成分的特征值为2.06,方差贡献率为13.72%,糖酸比和可溶性糖的载荷值较大分别为0.899、0.577,可代表风味因子;第4个主成分的特征值为1.39,反映全部信息的9.23%,可溶性糖、可滴定酸和可溶性固形物载荷值较大分别为0.596、0.579、0.574,均与口感有关;第 5个主成分的特征值为1.25,方差贡献率为8.35%,心室数、硬度载荷值较大,均与耐裂性有关。

表4 主成分的特征值、方差贡献率、累计贡献率和主成分载荷矩阵

表5 每个主成分的得分以及综合得分

2.4 主成分综合评价对主成分因子进行未旋转因子得分,得出FAC1、FAC2、FAC3、FAC4和FAC5,以各主成分的特征值作为权重,然后求加权值[11]。

F1=FAC1×sqrt(4.63),F2=FAC2×sqrt(2.62),F3=FAC3×sqrt(2.37),F4=FAC4×sqrt(1.43),F5=FAC5×sqrt(1.25);综合排名指数公式:F=(4.63×F1+2.62×F2+2.37×F3+1.43×F4+1.25×F5)/(4.63+2.62+2.37+1.43+1.25),利用该公式计算各樱桃番茄的综合得分并对其进行排序,结果见表 5。以综合得分大于0.90为标准,A6、A1、A8、A28、A7综合得分位居前5,说明这5个组合的综合品质表现较好。

2.5 抗病性分子鉴定由表6可知,28份樱桃番茄组合抗病性的分子标记鉴定结果,其中抗黄化曲叶病毒病Ty1有6份,占总数的21.43%;抗根结线虫病Mi1-2有15份,占总数的53.57%;抗根结线虫病Mi23有14份,占总数的50.00%;抗花叶病毒病Tm2有8份,占总数的28.57%;抗叶霉病Cf5有26份,占总数的92.86%;抗晚疫病Ph3有21份,占总数的75.00%;抗青枯病Bwr12有21份,占总数的75.00%;抗黄萎病Ve1和Ve2各有17份,均占总数的60.71%;28份材料全抗黄化曲叶病毒病Ty5和疮痂病Rx4;抗叶霉病Cf9只有3份;抗枯萎病I2有5份,抗灰叶斑病Sm有8份,抗细菌性斑点病有4份。

表6 28份樱桃番茄抗病情况

由图1可知,28份樱桃番茄组合全部含有5个及5个以上抗病基因位点,其中含有9个以上抗病位点的有10份,约占总数的35.71%,其中含有10个抗病基因位点的7份,分别为A1、A2、A4、A6、A7、A8和A28,含有11个抗病基因位点的2份,分别为A5和A16,最多的含有14个抗病基因位点1份,为A27。

图1 樱桃番茄组合含有抗病位点份数及比率Fig.1 Number and ratio of disease-resistant loci in cherry tomato combinations

3 结论与讨论

对28份樱桃番茄杂交组合的15个果实数量性状指标进行了分析。结果表明,28份樱桃番茄杂交组合之间均存在明显的遗传差异,遗传变异丰富,其中以果梗洼大小变异系数最大,达 33.12%。通过主成分分析,以方差贡献率大于 79.00% 为标准,提取 5 个主成分累计方差贡献率达79.64%,基本可以用来表达全部果实数量性状的信息。对主成分因子进行未旋转因子得分,计算各樱桃番茄的综合得分并对其进行排序,以综合得分大于0.90为标准,A6、A1、A8、A28、A7综合得分位居前5,说明这5个组合的综合品质表现最好。

通过对28份樱桃番茄杂交组合12种病害的16个抗病位点的分子鉴定,表明有些抗病基因位点的材料丰富,而有些抗病基因位点的材料缺少,为下一步种质资源创制提供方向;28份樱桃番茄组合中含有10个抗病基因位点的7份分别为A1、A2、A4、A6、A7、A8和A28,含有11个抗病基因位点的2份分别为A5和A16,在综合排名中排名第13和27。最多的含有14个抗病基因位点1份,为A27,在综合排名中排名第8,可以进一步试种,同时也可以利用父母本材料的抗病性,选用品质好的材料配制新的组合。

综合排名前5的A6、A1、A8、A28、A7,均含有10个抗病位点基因,因此这5个组合的综合品质和抗病性均表现最好,适合进一步试种推广。