Screening and Comprehensive Evaluation of Fusarium Wilt-Resistant Melon Grafting Rootstocks

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0281

Abstract

Abstract:

The paper aims to investigate the effects of fusarium wilt-resistant rootstocks on the comprehensive traits of melons and to screen for rootstock varieties with high graft compatibility, strong disease resistance, and excellent quality. In this study, the melon scion cultivar ‘Tongtianmi No.1’ was selected as test material, and grafted onto 35 rootstock genotypes. Comparative evaluations were conducted between own-root seedlings and grafted combinations for fusarium wilt resistance, alongside physiological assessments at both seedling and fruit maturation stages. Rootstock screening and comprehensive evaluation were performed using correlation analysis, principal component analysis (PCA), membership function value analysis, and cluster analysis. Results demonstrated that all grafted combinations achieved survival rates exceeding 80%, with fusarium wilt resistance categorized as resistant or highly resistant. Coefficients of variation (CV) for plant and fruit traits ranged from 5.45% to 19.11% (mean CV=13.52%). Correlation analysis revealed varying degrees of associations among 15 agronomic traits. PCA extracted five principal components explaining 87.913% of the total variance across 35 grafted combinations. Both PCA and membership functions ranking results showed high consistency, with minor discrepancies in individual genotypes. A composite ranking based on the arithmetic mean of both methods identified ‘Shengzhen No.1’, ‘Jinzuan’ and ‘Jinzhen No.1’ as the top three performers. Cluster analysis classified the 35 rootstocks into three groups, with group I (18 genotypes, all cucurbita rootstocks) exhibiting superior comprehensive traits, making them ideal candidates for rootstock breeding and germplasm innovation. Through multivariate statistical analysis, three elite rootstock cultivars of ‘Shengzhen No.1’, ‘Jinzuan’, and ‘Jinzhen No.1’ were selected for their combined advantages in high yield and quality, providing robust material support for premium grafted melon production.

Key words: melon, fusarium wilt, grafting, rootstocks, principal component analysis, membership function analysis, comprehensive evaluation, variety screening

WANG Manman, FENG Lulu, ZHANG Huimin, YAN Honglang, WANG Kang. Screening and Comprehensive Evaluation of Fusarium Wilt-Resistant Melon Grafting Rootstocks[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(30): 60-69.

Figures/Tables 7

References 29

[1]	ZHOU X Z, WU Y F, CHEN S, et al. Using cucurbita rootstocks to reduce fusarium wilt incidence and increase fruit yield and carotenoid content in oriental melons[J]. HortScience, 2014, 49(11):1365-1369.
[2]	KYRIACOU M C, ROUPHAEL Y, COLLA G, et al. Vegetable grafting: the implications of a growing agronomic imperative for vegetable fruit quality and nutritive value[J]. Frontiers in plant science, 2017, 8:741. doi: 10.3389/fpls.2017.00741 pmid: 28553298
[3]	张捷, 艾迪, 孟景祥, 等. 植物嫁接砧木与接穗互作机制研究进展[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2022, 50(5):139-145.
[4]	姜宇, 王娟, 吴春友, 等. 不同砧木嫁接对金冠王甜瓜生长及品质的影响[J]. 中国瓜菜, 2024, 37(3):80-86.
[5]	韦利娜. 抗病砧木根系分泌物提高嫁接甜瓜抗枯萎病的生理机制研究[D]. 南宁: 广西大学, 2021.
[6]	攸学松, 朱莉, 曾剑波, 等. 西甜瓜砧木育种研究进展[J]. 江苏农业科学, 2019, 47(20):52-56.
[7]	梁贤智, 肖春霞, 曾文青, 等. 15个砧用南瓜杂交组合对厚皮甜瓜果实品质的影响[J]. 西南农业学报, 2020, 33(7):1373-1382.
[8]	张慧娜, 吴小丽, 莫树梅. 不同南瓜砧木对南方厚皮甜瓜抗病性及果实品质的影响[J]. 江苏农业科学, 2020, 48(23):133-136.
[9]	户金鸽, 杨英, 孙玉萍, 等. 砧木对嫁接甜瓜生长的影响[J]. 中国瓜菜, 2014, 27(S1):72-74.
[10]	代洁, 王晶晶, 李娜, 等. 不同砧木嫁接对薄皮甜瓜生长特性的影响[J]. 中国瓜菜, 2024, 37(1):88-93.
[11]	程晓欣, 闫晋强, 翟许玲, 等. 葫芦科作物遗传多样性研究进展[J]. 中国瓜菜, 2024, 37(5):1-11.
[12]	LEE H Y, JANG S, YU C R, et al. Population structure and genetic diversity of Cucurbita moschata based on genome-wide high-quality SNPs[J]. Plants, 2020, 10(1):56.
[13]	吴凤芝, 安美君. 西瓜枯萎病抗性及其嫁接对根际土壤微生物数量及群落结构的影响[J]. 中国农业科学, 2011, 44(22):4636-4644. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.22.010
[14]	王霞, 于高波, 盛云燕, 等. 常见葫芦科作物砧木嫁接甜瓜其品质差异分析[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(1):52-54.
[15]	王海燕, 汪颖, 王尖, 等. 嫁接对瓠瓜抗病抗逆性及果实品质的影响[J]. 核农学报, 2025, 39(1):191-200. doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2025.01.0191
[16]	黄远, 别之龙, 孔秋生, 等. 嫁接对西瓜和甜瓜果实品质影响的研究进展[J]. 中国蔬菜, 2012(4):10-18.
[17]	刘晨. 嫁接对甜瓜连作障碍的缓解作用研究[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2022.
[18]	王曼曼, 闫洪朗, 冯路路, 等. 不同贮藏条件下薄皮甜瓜采后品质特性比较[J]. 中国农学通报, 2024, 40(1):135-142. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-1036
[19]	LANG X, ZHAO X, ZHAO J, et al. MicroRNA profiling revealed the mechanism of enhanced cold resistance by grafting in melon (Cucumis melo L.)[J]. Plants, 2024, 13(7):1016.
[20]	DEVI P, PERKINS-VEAZIE P, MILES C. Impact of grafting on watermelon fruit maturity and quality[J]. Horticulturae, 2020, 6(4):97.
[21]	KALEEM M M, ZHU P L, ATEEQ M, et al. Integrated multi-omics analysis provides molecular insights into flavor variation in melons grafted onto two different pumpkin rootstocks during fruit development[J]. Horticultural plant journal, 2025, 11(3):1181-1197.
[22]	MOHAMED A S, ABDELATY H S, SALEH S A. Grafting as a good technique to improve the productivity and quality of fruit-bearing vegetables: a review[J]. Egyptian journal of chemistry, 2024, 67(13):1901-1914.
[23]	YE H X, ZHANG C Y, WANG B L. Effects of grafting with different rootstocks on fruit yield and quality of muskmelon under continuous cropping[J]. Horticulturae, 2025, 11(2):183.
[24]	高梓元, 胡京昂, 张蓓蓓, 等. 磷高效利用型嫁接番茄砧木筛选及综合评价[J]. 中国农业科学, 2023, 56(14):2761-2775. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.011
[25]	ZHANG Z H, LI M M, CAO B L, et al. Grafting improves tomato yield under low nitrogen conditions by enhancing nitrogen metabolism in plants[J]. Protoplasma, 2021, 258(5):1077-1089. doi: 10.1007/s00709-021-01623-3 pmid: 33616734
[26]	FLORES-LEON A, GARCIA-MARTINEZ S, GONZALEZ V, et al. Grafting snake melon [Cucumis melo L. subsp. melo var. flexuosus (L.) Naudin] in organic farming: effects on agronomic performance; resistance to pathogens; sugar, acid, and voc profiles; and consumer acceptance[J]. Frontiers in plant science, 2021, 12:613845.
[27]	侯晟灿, 于玉红, 李军华, 等. 不同类型砧木对小果型西瓜生长及枯萎病抗性的影响[J]. 中国瓜菜, 2025, 38(3):68-73.
[28]	SOTERIOU G A, KYRIACOU M C, SIOMOS A S, et al. Rootstock-mediated effects on watermelon ripening behavior and fruit physicochemical and phytochemical composition[J]. Acta horticulturae, 2015, 1079:707-714.
[29]	苗丽, 段颖, 王长林, 等. 中国南瓜对嫁接黄瓜产量与风味影响的综合评价[J]. 核农学报, 2019, 33(10):1949-1958. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2019.10.1949

编号	种质名称	类型	来源	编号	种质名称	类型	来源
CK	通甜蜜1号	甜瓜	江苏沿江地区农业科学研究所	Z18	HS葫芦砧	葫芦	江苏沿江地区农业科学研究所
Z1	共生新一代Z102	南瓜	河南农丰农业科技研究所	Z19	PG葫芦砧	葫芦	江苏沿江地区农业科学研究所
Z2	葫芦砧木G14b	葫芦	瓦赫宁根（寿光）农业发展有限公司	Z20	抗病先锋	南瓜	青岛鼎丰吉春种业有限公司
Z3	思壮7号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z21	金砧一号	南瓜	北京硕源种子有限公司
Z4	思壮8号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z22	粒尔田墨砧	南瓜	河北粒尔田种业
Z5	思壮9号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z23	圣砧一号	南瓜	沈阳圣地亚农业高科技公司
Z6	思壮10号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z24	津钻	南瓜	天津科润农业科技股份有限公司
Z7	思壮11号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z25	抗病绿冠F1	南瓜	江苏丘陵地区镇江农业科学研究所
Z8	思壮12号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z26	胡瓜台木	南瓜	日本
Z9	黄金搭档	南瓜	甘肃	Z27	甜瓜砧	甜瓜	江苏丘陵地区镇江农业科学研究所
Z10	金甲砧F1	南瓜	青岛育成砧木种业有限公司	Z28	P1	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z11	青园亲砧	南瓜	青岛忠旭种业有限公司	Z29	P2	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z12	日本雪松F1	南瓜	山东寿光市洪亮种子有限公司	Z30	P3	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z13	韩国金砧	南瓜	酒泉金德胜种业有限公司	Z31	P4	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z14	黑霸一号	南瓜	酒泉金德胜种业有限公司	Z32	P5	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z15	京欣砧9号	南瓜	京研益农（北京）种业科技有限公司	Z33	P6	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z16	京欣砧2号	南瓜	京研益农（北京）种业科技有限公司	Z34	P7	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z17	T葫芦	葫芦	哈尔滨金龙农业有限公司	Z35	P8	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所

编号	种质名称	类型	来源	编号	种质名称	类型	来源
CK	通甜蜜1号	甜瓜	江苏沿江地区农业科学研究所	Z18	HS葫芦砧	葫芦	江苏沿江地区农业科学研究所
Z1	共生新一代Z102	南瓜	河南农丰农业科技研究所	Z19	PG葫芦砧	葫芦	江苏沿江地区农业科学研究所
Z2	葫芦砧木G14b	葫芦	瓦赫宁根（寿光）农业发展有限公司	Z20	抗病先锋	南瓜	青岛鼎丰吉春种业有限公司
Z3	思壮7号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z21	金砧一号	南瓜	北京硕源种子有限公司
Z4	思壮8号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z22	粒尔田墨砧	南瓜	河北粒尔田种业
Z5	思壮9号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z23	圣砧一号	南瓜	沈阳圣地亚农业高科技公司
Z6	思壮10号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z24	津钻	南瓜	天津科润农业科技股份有限公司
Z7	思壮11号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z25	抗病绿冠F1	南瓜	江苏丘陵地区镇江农业科学研究所
Z8	思壮12号	南瓜	宁波市农业科学研究院	Z26	胡瓜台木	南瓜	日本
Z9	黄金搭档	南瓜	甘肃	Z27	甜瓜砧	甜瓜	江苏丘陵地区镇江农业科学研究所
Z10	金甲砧F1	南瓜	青岛育成砧木种业有限公司	Z28	P1	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z11	青园亲砧	南瓜	青岛忠旭种业有限公司	Z29	P2	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z12	日本雪松F1	南瓜	山东寿光市洪亮种子有限公司	Z30	P3	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z13	韩国金砧	南瓜	酒泉金德胜种业有限公司	Z31	P4	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z14	黑霸一号	南瓜	酒泉金德胜种业有限公司	Z32	P5	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z15	京欣砧9号	南瓜	京研益农（北京）种业科技有限公司	Z33	P6	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z16	京欣砧2号	南瓜	京研益农（北京）种业科技有限公司	Z34	P7	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所
Z17	T葫芦	葫芦	哈尔滨金龙农业有限公司	Z35	P8	南瓜	江苏省农业科学院蔬菜研究所

编号	嫁接成活率/%	病情指数	抗性类型	编号	嫁接成活率/%	病情指数	抗性类型
CK	98.00a	58.78	S	Z18	89.54abcd	33.04	R
Z1	92.54abcd	9.70	HR	Z19	91.47abcd	23.38	R
Z2	81.22cd	19.70	R	Z20	94.38abcd	8.08	HR
Z3	86.13abcd	8.33	HR	Z21	95.74ab	7.57	HR
Z4	90.98abcd	9.83	HR	Z22	96.58a	6.69	HR
Z5	89.52abcd	5.04	HR	Z23	90.45abcd	9.97	HR
Z6	90.23abcd	7.24	HR	Z24	92.37abcd	8.79	HR
Z7	86.27abcd	3.77	HR	Z25	95.18ab	14.53	R
Z8	93.73abcd	6.32	HR	Z26	87.27abcd	6.81	HR
Z9	88.4abcd	22.66	R	Z27	91.02abcd	28.79	R
Z10	91.88abcd	7.32	HR	Z28	92.12abcd	16.21	R
Z11	82.61bcd	23.48	R	Z29	87.96abcd	13.19	R
Z12	88.26abcd	7.03	HR	Z30	90.08abcd	18.06	R
Z13	95.74ab	8.12	HR	Z31	94.47abc	15.28	R
Z14	95ab	6.23	HR	Z32	80.84d	8.71	HR
Z15	97.93a	7.46	HR	Z33	90.54abcd	8.91	HR
Z16	93.33abcd	9.46	HR	Z34	91.7abcd	7.21	HR
Z17	84.99abcd	36.02	R	Z35	95.17ab	9.72	HR

编号	嫁接成活率/%	病情指数	抗性类型	编号	嫁接成活率/%	病情指数	抗性类型
CK	98.00a	58.78	S	Z18	89.54abcd	33.04	R
Z1	92.54abcd	9.70	HR	Z19	91.47abcd	23.38	R
Z2	81.22cd	19.70	R	Z20	94.38abcd	8.08	HR
Z3	86.13abcd	8.33	HR	Z21	95.74ab	7.57	HR
Z4	90.98abcd	9.83	HR	Z22	96.58a	6.69	HR
Z5	89.52abcd	5.04	HR	Z23	90.45abcd	9.97	HR
Z6	90.23abcd	7.24	HR	Z24	92.37abcd	8.79	HR
Z7	86.27abcd	3.77	HR	Z25	95.18ab	14.53	R
Z8	93.73abcd	6.32	HR	Z26	87.27abcd	6.81	HR
Z9	88.4abcd	22.66	R	Z27	91.02abcd	28.79	R
Z10	91.88abcd	7.32	HR	Z28	92.12abcd	16.21	R
Z11	82.61bcd	23.48	R	Z29	87.96abcd	13.19	R
Z12	88.26abcd	7.03	HR	Z30	90.08abcd	18.06	R
Z13	95.74ab	8.12	HR	Z31	94.47abc	15.28	R
Z14	95ab	6.23	HR	Z32	80.84d	8.71	HR
Z15	97.93a	7.46	HR	Z33	90.54abcd	8.91	HR
Z16	93.33abcd	9.46	HR	Z34	91.7abcd	7.21	HR
Z17	84.99abcd	36.02	R	Z35	95.17ab	9.72	HR

项目		子叶长度/cm		子叶宽度/cm	下胚轴高度/cm	下胚轴粗度/mm		单果重/g		果实纵径/cm		果实横径/cm		果形指数
(CK)		1.80		1.30	1.83	1.90		700.00		11.00		11.30		0.97
Z1		4.55		3.23	3.03	2.89		648.67		9.17		11.50		0.82
Z2		4.92		2.51	4.02	3.56		523.33		9.27		10.10		0.92
Z3		4.80		3.11	3.03	3.17		454.67		7.60		10.00		0.76
Z4		5.00		3.39	3.53	2.89		609.67		8.93		11.60		0.77
Z5		4.93		3.52	2.49	3.28		651.00		9.57		11.40		0.84
Z6		4.91		3.29	2.71	2.93		710.00		9.33		11.10		0.84
Z7		3.85		2.65	2.27	3.01		716.67		9.67		12.03		0.80
Z8		4.54		3.30	2.58	2.95		766.33		9.30		12.30		0.76
Z9		4.69		3.49	2.46	2.84		443.33		8.53		9.87		0.86
Z10		4.21		2.91	2.36	2.90		550.33		9.17		10.67		0.86
Z11		4.81		3.47	2.39	3.11		509.00		8.10		9.73		0.83
Z12		5.67		4.40	3.46	3.52		365.67		7.83		9.27		0.85
Z13		4.79		3.34	3.35	2.97		566.67		9.17		10.23		0.91
Z14		4.90		3.29	2.58	3.15		404.00		7.90		9.83		0.80
Z15		5.08		3.52	2.78	3.18		782.67		9.23		12.07		0.77
Z16		5.13		3.45	2.83	2.95		546.00		8.63		10.93		0.79
Z17		4.27		2.34	3.22	2.35		324.00		7.80		8.80		0.89
Z18		4.34		2.32	3.08	2.65		480.00		8.60		10.20		0.84
Z19		4.53		2.52	3.16	1.99		448.00		8.10		10.20		0.79
Z20		4.60		3.25	2.71	2.98		790.67		10.13		12.23		0.83
Z21		4.89		3.36	3.25	3.28		750.00		10.10		11.90		0.85
Z22		4.79		3.26	2.41	3.01		483.33		8.87		10.47		0.85
Z23		4.70		3.31	3.19	3.03		910.00		11.00		13.50		0.81
Z24		4.58		3.27	2.05	2.94		790.00		10.60		12.17		0.87
Z25		4.71		3.28	2.75	3.17		633.33		9.20		11.33		0.81
Z26		4.35		2.83	1.80	2.56		670.00		9.80		11.90		0.82
Z27		2.67		1.60	1.95	1.85		810.00		11.00		11.80		0.93
Z28		4.31		3.20	2.14	2.62		549.00		8.23		10.23		0.72
Z29		4.32		2.89	2.19	2.83		551.00		7.90		9.83		0.73
Z30		4.14		2.73	2.51	3.12		644.33		9.37		11.87		0.82
Z31		4.51		3.44	2.29	3.05		627.67		8.07		10.17		0.88
Z32		4.47		3.42	2.29	2.94		588.67		9.30		10.77		0.86
Z33		4.31		3.27	2.45	3.26		623.67		9.40		10.90		0.86
Z34		4.42		3.30	2.43	3.69		813.33		10.60		12.00		0.91
Z35		4.08		2.85	3.06	2.95		650.33		9.60		10.90		0.88
最大值		5.67		4.40	4.02	3.69		910.00		11.00		13.50		0.97
最小值		1.80		1.30	1.80	1.85		324.00		7.60		8.80		0.73
平均值		4.49		3.07	2.68	2.93		613.37		9.17		10.98		0.84
标准差		0.66		0.56	0.51	0.41		139.37		0.96		1.03		0.06
变异系数/%		14.76		18.35	19.11	13.89		22.72		10.43		9.35		6.59
项目	果肉厚度/cm		可溶性固形物/%		可溶性糖/(g/100 g)		可滴定酸/%		糖酸比		维生素C含量/ (mg/100 g)		感官评价得分
CK	2.30		13.20		5.80		0.42		13.81		14.70		7.80
Z1	2.35		12.33		5.50		0.39		14.10		12.60		6.80
Z2	2.22		10.80		5.20		0.32		16.25		12.10		5.53
Z3	1.95		12.73		5.70		0.33		17.27		12.50		5.73
Z4	2.40		12.87		5.50		0.36		15.28		13.50		7.33
Z5	2.25		12.67		5.80		0.34		17.06		12.80		6.93
Z6	2.17		12.63		5.00		0.39		12.82		14.30		7.53
Z7	2.53		12.07		5.20		0.31		16.77		11.20		5.33
Z8	2.62		12.67		5.70		0.36		15.83		13.40		6.87
Z9	1.93		11.43		5.30		0.23		23.04		9.20		4.93
Z10	2.20		12.67		5.90		0.27		21.85		9.90		6.87
Z11	2.02		11.47		5.50		0.22		25.00		8.30		4.33
Z12	2.10		10.80		4.90		0.30		16.33		10.10		5.13
Z13	2.28		13.17		6.00		0.31		19.35		11.60		4.80
Z14	1.92		10.80		5.30		0.32		16.56		12.30		4.87
Z15	2.38		12.53		5.60		0.36		15.56		13.50		6.33
Z16	2.23		11.23		5.20		0.36		14.44		13.80		6.73
Z17	1.75		11.90		5.60		0.28		20.24		11.70		5.80
Z18	2.15		11.43		5.20		0.33		15.92		13.00		6.00
Z19	2.00		10.07		4.90		0.34		14.42		12.90		5.87
Z20	2.62		12.33		5.80		0.30		19.12		12.70		7.07
Z21	2.43		12.03		5.80		0.43		13.50		15.20		7.60
Z22	2.05		11.47		5.73		0.40		14.45		14.20		6.13
Z23	2.50		12.60		5.93		0.42		14.23		16.50		8.07
Z24	2.80		11.83		5.62		0.39		14.42		14.60		7.67
Z25	2.20		11.70		5.51		0.35		15.74		12.40		6.13
Z26	2.65		12.70		5.39		0.25		21.29		13.10		6.67
Z27	2.60		11.60		5.16		0.27		18.88		13.30		6.53
Z28	1.82		11.50		5.22		0.26		20.35		11.30		5.45
Z29	1.92		11.63		5.31		0.23		22.76		10.20		5.52
Z30	2.32		12.43		5.57		0.25		21.99		11.00		5.66
Z31	2.20		13.60		5.92		0.36		16.28		13.20		7.20
Z32	2.38		12.90		5.40		0.31		17.24		12.80		6.49
Z33	2.67		11.50		5.30		0.33		16.22		13.20		6.26
Z34	2.57		13.17		5.80		0.29		20.23		14.10		6.48
Z35	2.72		12.60		5.73		0.32		17.71		14.72		5.92
最大值	2.80		13.60		6.00		0.43		25.00		16.50		8.07
最小值	1.75		10.07		4.90		0.22		12.82		8.30		4.33
平均值	2.28		12.09		5.51		0.33		17.44		12.51		6.29
标准差	0.27		0.81		0.30		0.06		3.09		1.74		0.93
变异系数/%	11.97		6.71		5.45		17.12		17.78		13.72		14.81