103份番茄种质资源精简化栽培下遗传多样性分析及综合评价

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1001-4330（2025）02-0324-11

摘要：【目的】分析与评价精简化栽培下不同番茄种质资源的遗传多样性，为筛选适合于精简化栽培番茄的种质资源、培育适应该栽培方式的番茄新品种提供依据。【方法】以103份有限生长型番茄种质资源为材料，进行露地精简化栽培管理，测定13项质量性状和11项数量性状，进行遗传多样性、相关性、聚类、主成分和隶属函数分析综合评价。【结果】24个性状的变异系数为 6 . 1 2 % ～ 1 8 5 . 2 5 % ；遗传多样性指数为 0 . 1 3 2 ～ 2.062；在276对性状相关性中，显著相关（和极显著相关（ P lt; 0 . 0 1 ）的性状各有28对；103份番茄种质划分为4个类群，其中第Ⅲ类材料株型较为直立，果实整齐度和单株产量高，可作为适于精简化栽培杂交组合的亲本材料。13个性状归纳为5个主成分，累计贡献率达 6 5 . 9 6 9 % ： D 值排序排名前5的材料依次是21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654。【结论】103份种质材料精简化栽培下遗传多样性丰富，21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654适于精简化栽培。

0 引言

【研究意义】番茄（Solanumlycopersicum）是茄科番茄属一年生或多年生草本植物，原产于南美洲热带地区，在我国广泛栽培[1-4]。2021年我国番茄种植面积约为，同比增长0 . 7 7 % ，产量为6 t，同比增长（20 。研究调整番茄传统的种植模式，对开展精简化栽培及适宜品种的选育有重要意义。【前人研究进展】番茄精简化栽培是植株生长过程中无需搭架、整枝和打权的新型栽培管理方式。

邵秀丽等7对长豇豆搭架模式进行改良，采用“人\"形竹架 + 立柱铁丝 + 尼龙绳固定相结合的方式，与传统模式相比，每可节省100元以上。杨斌8在番茄生产过程中运用轻简化技术，每可节省 3 0 % 绕蔓人工和 20 % 采摘人工。选育适宜品种，基因型与栽培模式同样重要[9]种质资源作为作物遗传改良的物质基础，利用番茄种质资源的遗传多样性，可以有效提高精简化栽培番茄育种效率[10-12]。【本研究切入点】目前，对番茄种质资源的研究较多，主要集中在抗病和品质上，并已经筛选出一些优秀的种质资源材料[13-16]，但缺少精简化栽培下番茄种质资源的研究。【拟解决的关键问题】对前期收集的103份有限生长型番茄种质材料进行露地精简化栽培，调查田间性状，并进行遗传多样性、相关性、聚类、主成分和隶属函数分析，综合评价适合精简化栽培的番茄种质资源，为适于精简化栽培番茄新品种提供理论依据和材料基础。

材料与方法

1.1 材料

材料为蔬菜课题组和共同收集的103份番茄种质资源。材料于2021年4月27日播种于宁夏大学试验农场7号温室（ E）。表1

表1 番茄种质资源

续表1番茄种质资源 Tab.1Informationoftomato

续表1番茄种质资源 Fab.1Information oftomatc

1.2 方法

1.2.1 试验设计

在98孔穴盘中育苗，每份材料播种28粒，待其长到5＼～6片真叶时选取大小均匀长势良好的幼苗露地定植，采用半高垄双行覆膜栽培，垄高2 0 c m ，畦宽，株距，随机区组试验设计，精简化栽培管理（完全不搭架、不整枝、不打权），其他管理与常规栽培方式一致。每份材料定植12株，调查每个小区选取4株长势基本一致的番茄材料。

1.2.2 测定指标

参考李锡香等[17]方法，对供试103份番茄种质材料的13个质量性状（花柱长度、花柱形状、花梗离层、花序类型、花色、叶色、叶片类型、茎叶绒毛、果肉色、果肩形状、果顶形状、株型和叶着生状态）和11个数量性状（首花序节位、单花序花数、单花序果数、单果重、果形指数、裂果率、畸形果率、果实整齐度、硬度、可溶性固形物含量和单株产量）测定所用仪器包括GY-4数字式果实硬度计、K70电子秤、MST-150T数显游标卡尺 45数显糖度计等。

果实重量间整齐度指标采用CR法：

式中， C R 值（ % ）表示番茄品种整齐度系数，表示样本中某个相对最小果重，表示样本中某个相对最大果重。 C R 值越小，则反映果实重量间整齐度越低， C R 值越接近于1，则整齐度越高， C R = 1 表示样品果大小无差异[18] （ % ）。

1.3 数据处理

使用Excel2016软件统计试验数据并计算各性状的平均值、标准差和变异系数。对数量性状进行10级分类：1级级 ⩾ X + 2 δ ，中间每级间隔0.58， X 为平均数，8为标准差。Shannon-Wiener遗传多样性指数：

式中， s 指该性状的类型数， i 指该性状的第i个类型，指第个类型在该性状占的比例[11，19-21]。用Origin 2022 进行相关性分析，MEGA11进行系统聚类，IBMSPSS25.0进行主成分分析，隶属函数分析并计算出综合评价 D 值。

计算各番茄材料标准化后数据的综合指标隶属函数值：

式中为番茄材料第 j 个综合指标：和分别为第 j 个综合指标的最大值和最小值。

权重计算：

式中，为番茄材料第 j 个综合指标在所有评价指标中的权重；为不同番茄材料第 j 个综合指标的贡献率。

综合评价 D 值计算：

式中， D 值反映材料的综合得分情况，后按 D 值大小进行综合排名[22-23] 。

2 结果与分析

2.1 精简化栽培下种质资源表型性状遗传多样性

2. 1. 1 质量性状遗传多样性

研究表明，对103份精简化栽培番茄种质资源，13个质量性状呈现出较大的变异性和丰富的多样性。变异系数是 1 1 . 0 1 % ～ 5 1 . 5 2 % ，平均值为 2 7 . 5 1 % ，其中叶片类型的变异系数最大（51. 5 2 % ），其次是株型、叶着生状态，变异系数分别为 3 8 . 0 2 % . 3 3 . 6 9 % ，另外，花柱长度、叶色和花柱形状变异系数也均大于 30 % ，变异较大。13个质量性状遗传多样性指数的范围是0 . 1 3 2 ～ 1 . 1 6 5 ，平均值为0.634，叶片类型的最大（1.165），4个类型分布频率分别为 3 7 . 8 6 % ，3 . 8 8 % ， 1 7 . 4 8 % ， 4 0 . 7 8 % ，果顶形状、株型、叶着生状态的也均大于1.0，果顶形状为1.113，5个性状分布频率分别为 0 % . 1 . 9 4 % . 3 8 . 8 3 % ！4 1 . 7 5 % 和 1 7 . 4 8 % ;株型为1.086，3个性状分布频率分别为 3 0 . 1 0 % （20 ， 4 0 . 7 8 % 和 2 9 . 1 2 % ；叶着生状态为1.034，3个性状分布频率分别为2 7 . 1 8 % ， 5 0 . 4 9 % 和 2 2 . 3 3 % 。叶片类型、株型、叶着生状态这3个性状的变异系数和均较高，3个性状在精简化栽培下整体离散程度和遗传多样性较高。表2

表2精简化栽培下番茄种质资源质量性状遗传多样性Tab. 2 Genetic diversity analysis of quality traits of tomato germplasm resources in streamli注：花柱长度：1.短于雄蕊，2.与雄蕊近等长，3.长于雄蕊；花柱形状：1．单圆花柱，2．扁生花柱，3．分裂花柱；花梗离层：1．无，2.有；花序类型：1.单花，2.单式花序，3.双歧花序，4.多歧花序；花色：1.浅黄，2.黄，3.橘黄；叶色：1.黄绿，2.浅绿，3.绿，4.深绿；叶片类型：1．普通叶型，2.薯叶型，3.复宽叶型，4.复细叶型;茎叶绒毛：1.无，2.短稀，3.短密，4.长稀，5长密；果肉色：1．黄白，2.浅黄，3.黄，4.粉红，5红，6绿；果肩形状：1.平，2.微凹，3.深凹；果顶形状：1.深凹，2.微凹，3.圆平，4.微凸，5凸尖；株型：1.蔓性，2.半蔓性，3.直立;叶着生状态：1.直立，2.水平，3.下垂；“—”：未检测到该变异类型Notes：Styleegth：1.soerthanas，2arlygassas，.gerhaae;Stlesape：1grodstyle，tstyle.dividedstyl;cence，4gren;Leaftyattatftodide4pdtdf：tshortpasesldederapeeeposture：1.vine，.sivie，upright；Lfate：1upright，2.horzoal3droing；“—”：otbedetecedfortett

2. 1.2 数量性状遗传多样性

研究表明，11个数量性状的变异系数和遗传多样性指数同样存在较大变异和丰富多样性。变异系数为 6 . 1 2 % ～ 1 8 5 . 2 5 % ，平均值为 4 6 . 3 4 % ，变异系数最大的是畸形果率（ 1 8 5 . 2 5 % ）。裂果率、单株产量、单果重和果形指数变异系数均 gt; 30 % ，变异系数分别为 9 7 . 3 5 % （204号 5 0 . 4 9 % ， 4 3 . 2 9 % 和 3 2 . 2 2 % ，单花序果数、可溶性固形物含量、单花序花数、首花序节位、硬度和果实整齐度这6个数量性状变异系数均 lt; 3 0 % ，变异幅度较小。11个数量性状遗传多样性指数的范围为 1 . 2 5 2 ～ 2.062，平均值为1.856。最大的是果实整齐度（2.062）。首花序节位和单果重的也分别为2.052、2.017，畸形果率、果形指数的 1.5，多样性程度相对较低。表3

表3精简化栽培下番茄种质资源数量性状遗传多样性Tab.3 Genetic diversityanalysisof quantitative traitsof tomato germplasm resourcesinstreamlinedcultivation

2.2 精简化栽培下番茄种质资源相关性

研究表明，在276对性状相关性中，有28对显著相关（，其中14对显著正相关，14对显著负相关，有28对极显著相关（），11对极显著正相关，17对极显著负相关。果肉色与花梗离层极显著负相关，果肩形状与花梗离层极显著正相关，果顶形状与果肩形状极显著负相关，首花序节位与果顶形状极显著负相关，单花序花数与果肩形状极显著负相关，单花序果数与单花序花数极显著正相关，单果重与叶片类型、果肩形状极显著正相关，与花柱长度、果肉色极显著负相关，果形指数与果顶形状极显著正相关，与花梗离层、果肩形状、单果重极显著负相关，裂果率与果肩形状、单果重极显著正相关，与果形指数极显著负相关，畸形果率与花序类型极显著正相关，果实整齐度与株型极显著负相关，果实硬度与果肩形状、单果重、裂果率极显著负相关，果实可溶性固形物含量与叶色、株型极显著正相关，与单果重、裂果率极显著负相关，单株产量与单果重极显著正相关，与可溶性固形物含量极显著负相关。

2.3 精简化栽培下番茄种质资源聚类

研究表明，103份精简化栽培番茄被划分为4个类群。

第I类包含84份番茄材料，占所测材料的8 1 . 5 5 % ，其主要特点是单果重较大。

第Ⅱ类包含6份番茄材料，占所测材料的5 . 8 3 % ，其主要特点是首花序节位低，可溶性固形物含量较高，果形高圆居多，单果重较小，单株产量较低。

第Ⅱ类包含9份番茄材料，占所测材料的8 . 7 4 % ，其主要特点是株型较为直立，果实整齐度高，单株产量高，但果实硬度，可溶性固形物含量略低。

第V类仅包含4份番茄材料，占所测材料的3. 8 8 % ，其主要特点是单花序花数、果数高、果实硬度和可溶性固形物含量高，但首花序节位和裂果率高。图2

2.4精简化栽培下番茄种质资源主成分

研究表明，选取与精简化栽培相关的13个性状进行3级分类：1级（长圆与扁平）： X⩽0 . 7 或 X gt; 1 . 5 ; 2 级（高圆与扁圆）： 0 . 7 lt; X ⩽ 0 . 8 6 或 1 . 0 0 lt; X⩽1 . 5 0 ; 3 级（圆形）： 0 . 8 6 lt; X ⩽ 1 . 0 0 ，以特征值高于1.00为标准进行提取，13个成分中前5个主成分累计贡献率达到 6 5 . 9 6 9 % ，5个主成分可以代表大部分参数，其中第1主成分的特征值为2.909，方差贡献率为 2 2 . 3 7 4 % ，单果重、单株产量和果形指数具有较高正向载荷，特征向量分别为0.811、0.617、0.610，可溶性固形物含量具有较高负向载荷，特征向量为-0.675。第2主成分特征值为1.837，方差贡献率为14.133，单花序果数和单花序花数具有较高正向载荷，特征向量分别为0.720、0.675。第3主成分的特征值为1.568，方差贡献率为 1 2 . 0 6 0 % 。第4主成分的特征值为1.249，方差贡献率为 9 . 6 0 6 % 。第5主成分的特征值为1.013，方差贡献率为 7 . 7 9 6 % ，畸形果率具有较高负向载荷，特征向量为-0.755。表4

图1 精简化栽培下番茄种质资源相关性 Fig.1 Correlation evaluation of tomato germplasmresourcesinstreamlinedcultivation图2103份精简化栽培下番茄种质资源聚类 Fig. 2 Cluster analysis of103 tomato germplasmresourcesinstreamlinedcultivation

2.5 精简化栽培下番茄种质资源隶属函数及综合评价

研究表明，各因子所对应的方差贡献率与提取的总方差贡献率（ 6 5 . 9 6 9 % ）的比值作为权重，得出主成分综合评价模型。。依据综合评价值 D 大小对精简化栽培番茄种质资源进行排名， D 值越高表示该精简化栽培番茄种质资源的综合性状表现越优秀，列出103份精简化栽培番茄种质资源综合评价前20名，排在前5的材料分别是21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654，其得分值分别为0.758、0.710、0.698、0.688和0.681。表5

Tab.4Principal component analysis of tomato germplasm resources in streamlined cultivation

表4精简化栽培下番茄种质资源主成分

表5精简化栽培下番茄种质资源隶属函数和综合评价前20名

Tab.5Membership function analysis and comprehensive evaluation top 20 of tomatogermplasmresourcesinstreamlinedcultivation

3讨论

4结论

3.1预测种质资源适应性，对种质资源开发与利用和杂交亲本选配有重要作用[24-25]。研究对103份番茄种质资源材料精简化栽培管理，并对精简化栽培下的24项性状进行遗传多样性分析。质量性状与数量性状的变异系数均值分别为2 7 . 5 1 % 和 4 6 . 3 4 % ，数量性状的平均变异系数明显高于龚亚菊等[26]（ 1 8 . 3 3 % ）、芮文婧等[27]（ 1 9 . 7 1 % ）吕维梧等[28]（21. 1 6 % ）、袁东升等[29]0 2 5 . 6 4 % ）、刘珮君等[30]（ 3 0 . 3 7 % ）的研究结果，具有较高变异性，可能与精简栽培管理有关。质量性状与数量性状均值分别为0.634和1.856，质量性状低于芮文婧等[31（0.688）和史建磊等[32]（1.057）的研究结果，但数量性状高于芮文婧等[31]（1.783）和史建磊等[32]（1.114）的研究结果，原因应该是数量性状受多基因控制，受外界条件影响较大[25]。除数量性状外，株型直接影响番茄植株直立性情况，关系到精简化栽培的可行性，在精简化番茄种质资源相关性分析中，株型与叶片类型、首花序节位、果形指数、单果重负相关，与果肉色、可溶性固形物含量正相关，与王小娟等[33]的研究结果一致，在后续试验可以根据性状之间的相互关联性，对重要性状的选择或改良，间接地改良次要性状[34」。但精简化栽培下株型与叶色、果顶形状正相关，与花序类型、单花序果数负相关，与王小娟等[33的研究结果出现不一致，原因是受试材料的不同以及精简化栽培管理的影响。

3.2聚类分析，是种质资源分类研究常用的一种统计方法，可以明确不同种质间的遗传关系，是目前作物育种的必要手段之一[16]。试验研究中所用的103份精简化栽培番茄种质材料被分为4类，明确了各类群特征，可以据此分析出每个类群在育种中的利用价值[35]。

主成分分析用于作物农艺性状的评价与筛

选，利用降维的方式，简化选择程序，具有一定科学性，可直观显示出作物各个性状的重要程度[36-37]。孙珍珠等[38]在宽皮柑橘种质资源多样性研究中通过主成分分析，将18个表型性状，筛选为9个主成分代表其表型大部分数据，张莹等[39]对梨种质资源的8个数量性状进行主成分分析，筛选为4个主成分代表其大部分信息。

103份番茄种质划分为4个类群，第I类材料的主要特点是单果重高于其他组材料。第Ⅱ类是小果番茄，可溶性固形物含量较高，单株产量偏低。第Ⅲ类材料株型较为直立，果实整齐度高，单株产量高，作为精简化栽培杂交组合亲本材料。第V类材料单花序花数、果数高，果实硬度，可溶性固形物含量高，但裂果率高，用作亲本材料需考虑解决裂果问题。选取与精简化栽培相关的13项性状，归纳为5个主成分，累计贡献率达到了6 5 . 9 6 9 % ，其中21CL2597、21CL2577、21CL2571、21CL2631和21CL2654，综合表现优异，是适合于精简化栽培的优良种质资源。

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Genetic diversity analysis and comprehensive evaluation of 103 tomato germplasm resources in streamlined cultivation

LIU Yiyang1， ZHOU ，LIU Jingjing1，WANG Xiaomin1，2.3， HU Xinhua4，FU Jinjun4，GAO Yanming1，2.3，LI Jianshe1.2.3

（1. College of Enology and Horticulture，Ningxia University， Yinchuan 75Oo，China; 2. Ningxia ModernFacility Horticulture Engineering Technology Research Center，Yinchuan75Oooo， China; 3.Key Laboratory of Modern Molecular Breeding for Dominant and Special Crops in Ningxia， Yinchuan 75O0oO， China； 4. Ningxia Jufeng Seedlings Co.，Led， Yinchuan 75oo0o， China）

Abstract：【Objective】 Streamlined cultivation of tomato is a new type of cultivation management method that does not require scaffolding，pruning，and branching during plant growth. This project aims to screen germplasm resources suitable for streamlined cultivation of tomatoes and cultivate new tomato varieties that are suitable for cultivation methods.【Methods】103 limited growth tomato germplasm resources were taken as experimental materials to carry out streamlined cultivation management of open ground tomatoes. By measuring 13 quality traits and11 quantitative traits，genetic diversity analysis，correlation analysis，cluster analysis， principal component analysis，and membership function analysis were conducted，and finally a comprehensive evaluation was conducted.【Results】 The results showed that the coeffcient of variation for 24 personality traits was 6 . 1 2 % - 1 8 5 . 2 5 % ； The genetic diversity index was 0.132 -2.062；Among 276 pairs of trait correlations，there were 28 pairs of traits with significant correlation （ P lt; 0 . 0 5 ）and extremely significant correlation（），respectively；Cluster analysis divided 103 tomato germplasms into 4 groups，among which the third type material had a relatively upright plant type，high fruit uniformity andsingle plant yield， which could be used as a suitable parent material for streamlined cultivation hybrid combinations.In principal component analysis，13 personality traits were classified into 5 principal components，with a cumulative contribution rate of 65. 9 6 9 % ；The top 5 materials ranked according to the D were 21CL2597，21CL2577， 21CL2571，21CL2631and 21CL2654.【Conclusion】103 germplasm materials have rich genetic diversity in streamlined cultivation，and comprehensive evaluation suggests that 21CL2597，21CL2577，21CL2571， 21CL2631 and 21CL2654 are suitable for streamlined cultivation.