印度塔尔沙漠籽用西瓜表型特征分析及特异性基因型鉴定为抗旱作物育种提供新资源

本研究针对印度塔尔沙漠地区籽用西瓜(Citrullus lanatus)种质资源开展系统性评价，通过多变量分析方法对138份基因型进行表型特征分析，鉴定出具有早熟、高产等优良性状的特异性基因型。研究发现种子产量与果实产量(0.80)、单株结果数(0.58)等性状呈极显著正相关(P<0.01)，筛选出RMK2355等兼具早熟(27天开花)与高产(4.13 q/ha)特性的优势基因型，为干旱地区作物改良提供了重要遗传资源，对实现联合国可持续发展目标(SDG 2和13)具有积极意义。

　　

在气候变化加剧和粮食安全备受关注的今天，寻找适应干旱环境的作物品种显得尤为重要。印度塔尔沙漠作为全球第七大沙漠，其严酷的环境孕育了一批具有独特适应能力的植物物种，其中籽用西瓜(Citrullus lanatus)便是典型的代表。这种被称为"Beejiye Mateera"或"Kalingada"的作物不仅是当地雨养农业的重要组成部分，更因其30-35%的含油量和20-25%的粗蛋白含量而具有极高的经济价值。然而，由于缺乏系统性研究，这一宝贵遗传资源的开发利用长期受到限制。

为了充分挖掘这一资源，来自焦特布尔农业大学B.R. Choudhary农业研究站的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项开创性研究。研究人员采用多变量分析方法，对138份籽用西瓜基因型进行了全面评价，包括表型特征分析、遗传参数估计和聚类分析等。研究特别关注了开花时间(DFI)、成熟期(DM)、果实直径(FD)、单株结果数(FPP)、果实产量(FY)、百粒重(HSW)和种子产量(SY)等关键农艺性状。

研究采用了增强型随机完全区组设计(augmented RCBD)，设置9个区组，每个区组包含15个测试基因型和3个对照。通过R软件进行方差分析(ANOVA)、主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)等统计分析，计算了表型变异系数(PCV)、基因型变异系数(GCV)、广义遗传力(H²)和遗传进度(GAM)等重要参数。

表型特征分析揭示了显著的遗传多样性。开花时间(DFI)跨度达27-56天，成熟期(DM)为64-74天，果实直径(FD)66.07-129.50 mm，单株结果数(FPP)1-5个，果实产量(FY)40-248.25 q/ha，百粒重(HSW)3.44-9.07 g，种子产量(SY)0.40-5.28 q/ha。其中23%的基因型表现出早熟特性(DM<69天)，30%的基因型种子产量超过平均值。

遗传参数分析显示，种子产量的PCV(72.61%)和GCV(72.22%)最高，表明该性状具有最大的改良潜力。所有性状的广义遗传力均高于95%，除成熟期外，遗传进度均表现良好，说明这些性状主要受加性基因控制，适合通过表型选择进行改良。

主成分分析(PCA)表明，前三个主成分解释了总变异的69.57%，其中PC1(36.10%)主要由果实产量(0.89)、种子产量(0.84)和单株结果数(0.73)贡献。聚类分析将基因型分为8个组，其中90%集中在V和VIII两个大组，反映出大多数材料具有相似的遗传背景。

相关性研究发现，种子产量与果实产量(r=0.80)、单株结果数(r=0.58)、果实直径(r=0.33)和百粒重(r=0.25)呈极显著正相关(P<0.01)。这一发现为同时改良多个重要性状提供了理论依据。

研究鉴定出一批具有特殊价值的基因型：RMK2355(最早开花，27天)、RMK2324(最早熟，64天)、RMK2396(最大果实直径，129.50 mm)、RMK2384(最高单株结果数，5个)、RMK23127(最高果实产量，248.25 q/ha；最高种子产量，5.28 q/ha)等。特别值得注意的是，RMK2355同时具备早开花和高产特性，是理想的育种材料。

在品质性状方面，研究记录了丰富的多样性：67%圆形果实、24%椭圆形；种子颜色包括黑色(43%)、黑褐色(25%)、浅褐色(12%)等；果肉颜色以白色(99%)为主。这些特征不仅可作为重要的形态标记，也满足了不同市场需求。

这项研究的意义不仅在于为籽用西瓜育种提供了宝贵的遗传资源，更展示了干旱地区本土作物在应对气候变化和保障粮食安全方面的巨大潜力。通过开发利用这些适应恶劣环境的作物资源，不仅可以增加农业系统的韧性，还能为当地农民创造经济价值，实现联合国可持续发展目标(SDG)中的消除饥饿(SDG 2)、消除贫困(SDG 1)和应对气候变化(SDG 13)等多重目标。研究筛选出的特异性基因型可直接用于品种选育或作为杂交亲本，为干旱地区作物改良提供了新的解决方案。