基于形态 - 生化性状的遗传变异评估及石榴（Punica granatum L.）优良 F? 供体鉴定

《South African Journal of Botany》：Assessment of morpho-biochemical trait based genetic variability and identification of superior F? donors in pomegranate ( Punica granatum L.)

　　

• •
  本研究调查了Bhagwa × Daru-17的70个F?杂交后代在34个性状上的形态-生化变异性。
• •
  多种统计分析表明，27个形态-生化性状具有较高的变异性。
• •
  鉴定出少数优良的多性状供体，即F28、F29、F18、F22和F70，可将优良的形态-生化性状导入现有商业品种。
• •
  我们的发现强调了多性状选择策略，以培育高产且营养丰富的石榴品种，满足市场需求。

引言

石榴（Punica granatum L.）是一种长寿的多年生果树，具有重要的经济和营养药用价值。由于其高抗氧化含量、药用特性和对不同农业气候条件的适应性，石榴备受推崇，这些因素共同推动了其全球需求的不断增长（Sharma和Dhillon，2019年）。该作物广泛种植于热带和亚热带地区，特别是在印度、伊朗和地中海国家。最近估计表明，伊朗以每年超过100万吨的产量位居全球之首，其次是印度（约85万吨）和土耳其（超过50万吨），美国（主要来自加利福尼亚州，14.4万吨），中国以13万吨收尾，凸显了该作物日益扩大的商业重要性（FAO，2020年；Khadivi等，2025年）。尽管具有这些优势，石榴育种仍面临一些持续的挑战。大多数商业栽培品种的特点是遗传基础狭窄、易受生物和非生物胁迫，以及在种子硬度、假种皮质量和酸度等关键果实品质性状方面存在局限（Singh等，2020年）。此外，多年生的生长习性和较长的幼年期显著减缓了遗传改良，使得常规育种工作费时且效率较低。这些限制凸显了需要系统性的策略来增强遗传变异性并提高选择效率（Raghuwanshi等，2018年）。

同时，石榴在果实大小、假种皮颜色、果汁含量和种子质地等性状上表现出丰富的表型多样性，为作物改良提供了宝贵机遇。其中，种子柔软度是消费者偏好和市场接受度的关键决定因素，但大多数现有品种仍为硬籽。因此，近期的育种工作主要集中在培育具有改善营养和感官特性的软籽优质基因型上（Khadivi等，2024a年；Shilpa等，2024年）。基于口味（甜、酸甜、酸）、成熟度和用途对基因型进行分类，进一步反映了可用于选择和利用的潜在遗传多样性。

杂交后进行表型选择仍然是拓宽遗传基础和组合优良性状的关键途径。在此背景下，对F?群体的评估尤为重要，因为它有助于识别优良的重组体和新型性状组合。基于植株活力、果实形态、果皮颜色和假种皮质量等性状对后代进行形态学和理化特性表征，为早期选择提供了重要基础（Patil等，2022年）。此类育种工作的一个显著成果是超亲分离，即后代由于基因互补作用而超越双亲，为品种开发提供了新的途径（de Vicente和Tanksley，1993年）。数量遗传参数，包括遗传型和表型变异系数（GCV和PCV）、遗传力和遗传进展，在评估变异性和预测选择反应方面起着至关重要的作用（Johnson等，1955年）。当与相关分析和主成分分析等多变量方法结合使用时，这些工具提高了选择有前景基因型的精确度。然而，尽管这些方法的重要性已获公认，但针对石榴F?群体中变异性和超亲分离的系统研究仍然有限，特别是涉及遗传多样性亲本间杂交的研究。

本研究的创新之处在于发展和评估源自野生与栽培石榴基因型杂交的F?后代。这种方法促进了野生种质中新等位基因向栽培背景的导入，从而拓宽了遗传基础并增强了选择范围。与以往主要关注现有品种或种质收藏的研究不同，本工作重点在于鉴定结合产量提高、果实品质改善和种子柔软等优良性状的优良重组体。因此，本研究旨在：(i) 评估关键农艺和果实品质性状的遗传变异性；(ii) 鉴定超亲分离体和多性状优良的F?后代；以及(iii) 选择具有优良特性（如软籽、增强假种皮和果实颜色、高总可溶固形物含量和低酸度）的有前景供体系。通过将变异性分析与野生遗传资源的利用相结合，本研究旨在为更有效和可持续的石榴育种策略做出贡献。

章节摘要

试验材料与实验设计

试验材料由Bhagwa × Daru-17杂交产生的70个F?后代组成，采用递增区组设计（Federer，1956年）进行维护。共70个F?后代连同两个亲本（Bhagwa和Daru-17）和一个对照品种（Solapur Lal）在8个紧凑区组中进行评价。所有条目，包括F?后代、亲本和对照，均在植株水平上重复，每个区组内每个条目保留3株植株以记录观测数据。试验按照……

F?群体中的形态-生化变异

在对F?群体评价的34个形态-生化性状中观察到了显著的变异性（表1）。基于变异系数（CV），多个植株和果实形态性状表现出高变异性（>20%），表明群体内存在广泛的表型范围。多个产量和结构相关性状观察到中等变异性（10–20%），而仅有少数性状表现出低变异性，表明相对稳定性。在生化方面……

讨论

科学选择适宜的亲本以及了解其性状在后代中的表达方式，仍然是成功作物改良的核心。近年来，多项石榴研究致力于评估现有种质收藏，已报道了果实大小、颜色和生化性状等方面的广泛变异性。例如，Ali Khadivi等（2025年）和Shilpa等（2022年）强调了……在果实和抗氧化相关性状方面存在相当大的多样性……

结论

本研究突出了在34个形态-生化性状评价中70个石榴F₁个体中显著的遗传和表型变异性，揭示了F₁后代中显著的遗传和表型变异。多个关键性状表现出高变异性，同时具有较强的遗传力和遗传进展，表明它们在育种计划中具有有效选择的潜力。表明，这些性状主要受遗传控制的影响，并且可以响应……

数据可用性

数据可应要求提供。

资金支持

印度农业研究委员会通过ICAR-国家石榴研究中心（索拉普尔）以研究所项目形式提供的资金支持。

CRediT作者贡献声明

Sonali P. Gaikwad：撰写—初稿，软件，资源，方法，调查，形式化分析，数据管理。Prakash G. Patil：撰写—初稿，可视化，监督，方法，调查，形式化分析，概念化。Pinky Raigond：方法，概念化。Chandrakant Awachare：方法。Shilpa Parashuram：方法，概念化。Nilesh Gaikwad：方法。K. Dhinesh Babu：撰写—审阅与编辑，资源。R.A. Marathe：

竞争利益声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所述工作的报告。

致谢

作者衷心感谢印度农业研究委员会的资金支持，感谢ICAR-国家石榴研究中心（索拉普尔）对本研究的支持。同时感谢普尼亚斯洛克·阿希莱雅德维·霍尔卡尔大学（索拉普尔分校），感谢其提供研究学者协助在ICAR-NRCP（索拉普尔）开展本研究。

Sonali P. Gaikwad|Prakash G. Patil|Pinky Raigond|Chandrakant Awachare|Shilpa Parashuram|Nilesh Gaikwad|K. Dhinesh Babu|R.A. Marathe