普通丝瓜种质资源评价体系及主要农艺性状遗传规律研究

摘要

丝瓜种质资源是丝瓜新品种选育、遗传理论研究、生物技术研究和农业生产的重要基础。目前我国已收集到丝瓜种质资源500余份，其中普通丝瓜[Luffa cylindrica（Linn.）Roem.]462份，有棱丝瓜[Luffa acutangula(Linn.) Roxb.]40多份。收集的种质资源数量较多、类型也较丰富，但对收集的种质资源研究较少，缺乏一套科学规范的种质资源鉴定和评价体系，以致影响到种质资源的整理、品种选育和相互引种等工作的开展。丝瓜种质主要农艺性状遗传规律的研究起步晚，研究成果少而不系统，不但影响了丝瓜优异种质资源的有效利用，而且制约了新品种的育种进程。
　　 本研究基于课题组前期收集的丝瓜种质资源，通过对普通丝瓜种质主要农艺性状及其变异情况、种质间亲缘关系等的研究，以期建立普通丝瓜种质鉴定、评价体系；同时利用在主要农艺性状方面有梯度差异的普通丝瓜的高代自交系配制相应的杂交组合，以各自杂交组合的P1、P2、F1、B1、B2和F26个世代为材料，利用主基因+多基因混合遗传模型联合分离分析其遗传规律。期望通过以下几个方面的研究，为普通丝瓜优异种质资源的利用及遗传育种奠定基础。具体如下：
　　 1.普通丝瓜主要农艺性状的调查和统计分析
　　 对102份普通丝瓜种质的长势、叶色、叶形、裂叶度、雌（雄）花的花色、叶横径、叶纵径、叶柄长、茎粗、分枝数、第1雌花节位、雄花花冠直径、雌花花冠直径及商品瓜的瓜皮色、瓜面手感、瓜皮皱缩、瓜面的茸毛疏密、凸（凹）纹条数、凸瘤多寡、凹纹色、凸纹色、瓜长、瓜粗、瓜形指数、平均单瓜重和瓜形等性状进行调查和统计分析。结果表明：28个性状能初步反映出普通丝瓜种质主要农艺性状的特性，各性状可细分成3级（或5级、或6级）。各性状不同级别分布频次的差异可反映出种质资源基因型的丰富程度，提出的分级标准可为普通丝瓜种质的鉴定提供了较为客观的评价标准，与之配套的参照品种能客观地反映环境造成的差异。
　　 2.普通丝瓜主要农艺性状变异情况分析及相关性研究
　　 对102份普通丝瓜种质的11个性状（瓜长、雄花花冠直径、雌花花冠直径、瓜长、瓜径、单瓜重、叶横径、叶纵径、叶柄长、茎粗、瓜形指数和分枝数）的数据进行统计分析，探讨了这些性状间的相关性及变异情况。结果表明：瓜形指数和分枝数变异系数大，叶横径和叶纵径变异系数小。瓜长与叶柄长显著正相关，与瓜径显著负相关；瓜径与与分枝数显著正相关；单瓜重与瓜长、瓜径极显著正相关，且与叶柄长显著正相关。
　　 3.普通丝瓜种质熟性的评价标准、评价指标及相关性分析
　　 研究了102份普通丝瓜种质的(?)1～(?)3(第1～3雄花蕾节位)、♀1～♀3(第1～3雌花蕾节位)、(?)1天数（从出苗到开放第1朵雄花的天数）、♀1天数（从出苗到开放第1朵雌花的天数）之间的相关性。结果表明，(?)1～(?)3之间及♀1～♀3之间均达极显著正相关；(?)1～(?)3和(?)1天数间、♀1～♀3和♀1天数间均达极显著正相关。研究认为，可以以第1雌花蕾节位的高、低作为普通丝瓜熟性迟、早的评价标准，本研究提出普通丝瓜熟性迟早（南京地区春季）的评价指标：早熟材料的♀1≤7.6节，中熟材料的♀1是7.7节～12.9节，晚熟材料的♀1≥13.0节。
　　 对78份普通丝瓜种质30节内的雌花蕾、雄花蕾着生状况进行调查，研究了无性节、纯雄节、纯雌节和双性节的分布规律。结果表明：普通丝瓜的性型分化比较复杂。无性节一般分布在起始5节内，少量品种在高节位还有零星分布；双性节中雌花蕾和雄花蕾有11种组合方式，以多雄+单雌节最常见；雄花蕾分布在纯雄节和双性节之中，雄花蕾在纯雄节中存在6种表现形式；早熟材料的有雄节数（包括纯雄节和双性节）为24.1节，中熟材料的有雄节数为23.6节，晚熟材料的有雄节数为21.3节，且熟性越早有雄节数越多；雌花蕾在纯雌节中有4种表现形式，以单雌形式存在最普遍；早熟材料的有雌节数（包括纯雌节和双性节）为23节，中熟材料的有雌节数为18.7节，晚熟材料的有雌节数为13.5节；无性节、纯雄节、纯雌节和双性节的节数与品种来源地、果形、植株长势和叶色均未表现出相关性。
　　 利用ISSR标记对来源于不同地区的丝瓜种质资源的亲缘关系进行分析。从80条ISSR引物中筛选出多态性强、重复性好的9条引物，对43份丝瓜种质基因组DNA进行扩增，共扩增出60条谱带，平均每个引物扩增出6.67条带，其中多态性带47个，多态性位点百分率为78.3％。丝瓜种质间遗传相似系数变化范围在0.37～0.98之间，暗示了丝瓜栽培种内的遗传基础相对狭窄。利用UPGMA聚类分析，发现43个丝瓜种质划分为6个类群，类群的划分与形态学性状较吻合，而且与地理来源也有较高的相关性。
　　 6.普通丝瓜种质第1雌花节位的遗传规律研究
　　 选用第1雌花节位有差异的普通丝瓜品种的高代自交系配制L1×L2(‘五叶香丝瓜’ב短圆筒丝瓜’)、L2×L3(‘短圆筒丝瓜’ב蛇形丝瓜’)和L3×L4(‘蛇形丝瓜’ב长沙肉丝瓜’)3套组合，通过调查3套组合各自的P1、P2、F1、B1、B2和F2植株的第1雌花节位，利用主基因+多基因混合遗传模型联合分离分析了第1雌花节位遗传规律。结果表明：L1×L2第1雌花节位遗传符合2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性多基因遗传模型，L2×L3的遗传符合1对加性主基因+加性-显性多基因遗传模型，L3×L4的遗传符合2对加性主基因＋加-显性多基因遗传模型；L1×L2组合的B1、B2和F2群体遗传率（主基因+多基因）分别为66.13％、51.29％和68.27％，L2×L3组合的B1、B2和F2群体遗传率（主基因+多基因）分别为82.02％、64.87％和65.62％，L3×L4组合的B1、B2和F2群体遗传率（主基因+多基因）分别为54.45％、61.88％和58.91％；L1×L2组合B1、B2和F2群体的环境方差占总表型方差的比例分别是23.43％、48.69％和31.73％,L2×L3组合B1、B2和F2群体的环境方差占总表型方差的比例分别是34.27％、55.40％和34.38％,L3×L4组合B1、B2和F2群体的环境方差占总表型方差的比例分别是45.1％、38.02％和40.71％。以上结果表明，普通丝瓜第1雌花节位是由主基因和多基因控制的数量性状，早熟性（较低的第1雌花节位）难以通过杂种优势来实现；第1雌花节位遗传不稳定，易受环境因素的影响，但定向选择会有较好的效果。
　　 7.普通丝瓜种质果实性状的遗传规律研究
　　 应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对普通丝瓜品种‘50-5’（‘黑籽短圆筒’）ב20-4’（‘桂林水瓜’）杂交组合6个世代群体5个果实性状（瓜柄长、瓜长、瓜径、瓜形指数和单瓜重）进行了联合分析，结果表明：‘50-5’ב20-4’组合果实的瓜柄长遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因遗传模型；其B1、B2和F2群体遗传率（主基因+多基因）分别为68.49％、70.53％和82.07％，环境方差占总表型方差的比例分别是31.5％、29.47％和17.92％。瓜长遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型；B1、B2和F2群体遗传率（主基因+多基因）分别为68.85％、84.55％和81.68％，环境方差占总表型方差的比例分别是31.15％、15.44％和18.32％。瓜径遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型；B1、B2和F2群体遗传率（主基因＋多基因）分别为65.23％、73.06％和73.82％，环境方差占总表型方差的比例分别是34.62％、26.94％和26.13％。瓜形指数遗传符合2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性-上位性多基因遗传模型；B1、B2和F2群体遗传率（主基因+多基因）分别为65.23％、62.8％和78.89％，环境方差占总表型方差的比例分别是34.76％、37.19％和21.11％。单瓜重遗传符合2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性-上位性多基因遗传模型；B1、B2和F2群体遗传率（主基因+多基因）分别为70.71％、85.35％和89.64％，环境方差占总表型方差的比例分别是29.29％、14.64％和10.36％。以上结果分析表明，瓜柄长性状的主基因遗传率较小，宜采用个体选择法（基因型选择法），在分离晚代进行选择；瓜长、瓜径、瓜形指数和单瓜重性状的主基因遗传率较大，宜采取混合选择法（表型选择法），在分离早代进行选择。5个果实性状的环境方差占总表型方差的比例均较高，故在育种过程中要尽量采取措施以减少环境影响。

目录

文摘

英文文摘

缩略语表

引言

上篇 文献综述

第一章 丝瓜种质资源的研究

第一节 丝瓜的起源、栽培历史与价值

第二节 丝瓜种质资源研究进展

第三节 瓜类作物性别分化的研究进展

第二章 丝瓜遗传育种研究进展

第一节 丝瓜遗传育种研究进展

第二节 瓜类作物遗传特性的研究

第三节 植物数量性状的遗传分析方法

下篇 研究报告

第三章 普通丝瓜种质资源评价体系研究

第一节 普通丝瓜主要农艺性状的研究

第二节 普通丝瓜部分农艺性状的相关性分析

第三节 普通丝瓜熟性的评价指标和评价标准研究

第四章 普通丝瓜性别分化的特点和表现形式

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第五章 丝瓜种质亲缘关系的ISSR分析

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第六章 普通丝瓜第1雌花节位的遗传特性研究

1 材料和方法

2 结果与分析

3 讨论

第七章 普通丝瓜果实性状的遗传特性研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

全文结论

本论文创新点

致谢

攻读博士期间发表的论文