潘英杰孫焱鑫李艷梅廖上強(qiáng)鄒國(guó)元雷喜紅牛曼麗李雅豪張穎孫娜

(1.沈陽(yáng)師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034；2.北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，北京 100097；3.北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029)

番茄(Solanum lycopersicumL.)是世界上重要園藝作物之一，人均消費(fèi)量高，是居民膳食營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充的重要來(lái)源[1]。近年來(lái)我國(guó)番茄種植面積和產(chǎn)量躍居世界首位，2019年總產(chǎn)量達(dá)到6287.0萬(wàn)噸(FAO，2021)。中國(guó)已成為全球最重要的番茄制品生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，但在優(yōu)良品種培育方面與國(guó)外相比仍存在一定差距[2，3]。目前國(guó)內(nèi)番茄基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷平衡乃至結(jié)構(gòu)性過剩，高品質(zhì)番茄受到消費(fèi)者的日漸青睞，培育優(yōu)質(zhì)品種并配套其品質(zhì)提升技術(shù)成為提高番茄品質(zhì)的重要措施，對(duì)我國(guó)園藝產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展至關(guān)重要[4]。

目前我國(guó)種植的番茄品種約200個(gè)，不同品種果實(shí)的大小、形狀、色澤和口感存在較大差異[5]。品種、栽培技術(shù)和栽培環(huán)境等是影響番茄果實(shí)成熟過程中多種生理生化反應(yīng)和結(jié)構(gòu)變化的因素，是導(dǎo)致品質(zhì)差異的主要原因[6，7]。糖酸含量及其比例決定的果實(shí)口感是消費(fèi)者最為關(guān)注的番茄品質(zhì)特征，通常高含糖量及糖酸比合適的番茄受到消費(fèi)者普遍歡迎[8]。番茄果實(shí)中的糖主要包括果糖、葡萄糖，果實(shí)中的酸包括檸檬酸、蘋果酸以及琥珀酸、丁烯二酸、反丁烯二酸等有機(jī)酸，通過大型儀器如高效液相色譜法(HPLC，high performance liquid chromatography)等可精確測(cè)定其含量，但測(cè)試過程繁瑣，檢測(cè)費(fèi)用昂貴[9]?？扇苄怨绦挝锸欠压麑?shí)品質(zhì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要包括可溶性糖酸以及礦物鹽、果膠、色素和維生素等，可通過便攜電子折射儀實(shí)現(xiàn)快速的破損檢測(cè)[10]，是目前番茄生產(chǎn)和銷售市場(chǎng)中果實(shí)品質(zhì)的常用評(píng)價(jià)指標(biāo)。

前人研究發(fā)現(xiàn)可溶性固形物與果實(shí)表型性狀，如果實(shí)大小、果皮厚度、單果重和果皮顏色等指標(biāo)顯著相關(guān)。張紫薇等[11]發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)可溶性固形物含量與果實(shí)橫徑、縱徑、單果重和果皮厚度顯著負(fù)相關(guān)。邱立軍等[12]發(fā)現(xiàn)晚稻楊梅果實(shí)可溶性固形物含量與顏色顯著相關(guān)，果實(shí)可溶性固形物含量隨著顏色加深而提高。Tieman等[13]發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)糖(葡萄糖＋果糖)含量與單果重顯著負(fù)相關(guān)，可能是由于馴化和改良過程中9號(hào)染色體上高糖等位基因的缺失導(dǎo)致。楊鵬鳴等[14]認(rèn)為基因間的連鎖或互作，或可導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)與表型性狀相關(guān)，因此可通過果實(shí)某一個(gè)性狀來(lái)預(yù)測(cè)其相關(guān)性狀。例如西瓜果實(shí)中心部位可溶性固形物含量與其硬度呈極顯著相關(guān)，其相關(guān)的QTL位點(diǎn)CTSS8.1與CFF8.1均位于8號(hào)染色體同一位置[15]。

本研究選取北京地區(qū)33家番茄種植園區(qū)的45份鮮食番茄樣品，調(diào)查其可溶性固形物含量及表型性狀，并重點(diǎn)對(duì)兩者間的相關(guān)性進(jìn)行分析，篩選影響番茄果實(shí)糖度的表型性狀指標(biāo)，以期為鮮食番茄生產(chǎn)上的品種選擇和栽培環(huán)境條件、栽培技術(shù)的配套提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

番茄果實(shí)樣品選自北京33家番茄園區(qū)的24個(gè)番茄品種，包括大果型、中果型和櫻桃番茄，共45份樣品。

1.2 試驗(yàn)方法

每份番茄樣品取3個(gè)果實(shí)，用游標(biāo)卡尺(DL91150，寧波得力工具有限公司)測(cè)量果實(shí)橫徑、縱徑、果皮厚度，并計(jì)算果形指數(shù)(果實(shí)縱徑/平均橫徑)；使用折射儀(PAL－1，Atago，日本)測(cè)果實(shí)可溶性固形物含量；用天平[ME1002E/02，精度0.01 g，梅特勒托利多儀器科技(中國(guó))有限公司，上海]稱單果重。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel整理數(shù)據(jù)，使用Originpro 2021軟 件(OriginLab Corporation，Northampton，MA，USA)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同果型番茄果實(shí)可溶性固形物含量與表型性狀調(diào)查

由表1看出，番茄果實(shí)可溶性固形物含量的平均值和中位數(shù)隨果型減小而增大:大果型番茄果實(shí)可溶性固形物含量平均為5.58%(含量范圍4.30%～6.70%)，中果型番茄果實(shí)可溶性固形物含量平均為7.61%(含量范圍5.00%～12.70%)，櫻桃番茄果實(shí)可溶性固形物含量平均高達(dá)9.23%(含量范圍7.60%～11.80%)，其中中果型番茄可溶性固形物含量在不同園區(qū)差異較大。

表1 45份鮮食番茄樣品可溶性固形物含量與表型性狀調(diào)查結(jié)果

不同果型番茄單果重、橫徑、縱徑與果皮厚度也存在較大差異，表現(xiàn)為隨果型減小而降低。大果型番茄單果重為86.80～250.76 g，均值為155.42 g，高于中果型番茄(平均單果重為99.95 g)與櫻桃番茄(平均單果重為19.11 g)。果實(shí)橫徑、縱徑與果皮厚度也表現(xiàn)出同樣規(guī)律:大果型番茄均值最高，中果型次之，櫻桃番茄最低。由于果實(shí)可溶性固形物和表型性狀在同一果型中差異較大，如中果型番茄可溶性固形物含量最高的達(dá)12.70%，是最低的2.54倍，且高于所有櫻桃番茄，因此該規(guī)律對(duì)于個(gè)體而言并不完全準(zhǔn)確。

大果型番茄果形指數(shù)范圍較集中，為0.73～0.94，均值0.80；中果型番茄果形指數(shù)分布在0.59～1.04之間，均值為0.78；櫻桃番茄果形指數(shù)在0.90～1.79范圍，均值高達(dá)1.24。以上結(jié)果表明櫻桃番茄不同品種之間的果形差異最大，且多為長(zhǎng)圓形，大果型樣品果形較為統(tǒng)一，多為扁圓形和近圓形。

2.2 不同果型番茄果實(shí)可溶性固形物含量與表型性狀的相關(guān)性分析

對(duì)45份番茄樣品的果實(shí)橫徑、縱徑、果形指數(shù)、果皮厚度、單果重這些表型性狀與可溶性固形物含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果(圖1)顯示，除果形指數(shù)外，其他指標(biāo)之間均表現(xiàn)出相關(guān)性?？扇苄怨绦挝锱c單果重、橫徑、縱徑和果皮厚度呈顯著線性負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.59、－0.52、－0.58和－0.52，表明可溶性固形物含量隨果實(shí)大小和重量增加而降低。單果重與果實(shí)橫徑、縱徑和果皮厚度呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)性極高(相關(guān)系數(shù)分別為0.95、0.82和0.67)，表明果實(shí)橫徑和縱徑在較大程度上決定了單果重。

圖1 45份鮮食番茄可溶性固形物與表型性狀的相關(guān)性

2.3 番茄不同果型和品種分布情況

45份番茄樣品包括5份大果型、34份中果型和6份櫻桃番茄(圖2)，其中櫻桃番茄每份樣品均為1個(gè)品種。大果型有兩個(gè)品種，分別為普羅旺斯和粉太郎，所占比例分別為60%和40%。中果型有16個(gè)品種，其中，京采6號(hào)、原味一號(hào)和京番308是主栽品種，所占比例分別為17.65%、32.35%和11.76%。

圖2 不同果型鮮食番茄樣品與品種分類

對(duì)上述5個(gè)中、大果型主栽番茄品種的可溶性固形物和表型性狀進(jìn)行分析(圖3)發(fā)現(xiàn):粉太郎可溶性固形物含量(平均值6.20%)略高于普羅旺斯(平均值5.20%)，且其不同樣品的表型性狀指標(biāo)如單果重、果皮厚度、橫徑、縱徑和果形指數(shù)的變幅比普羅旺斯的小，表明粉太郎在不同栽培環(huán)境下的品種穩(wěn)定性更好。原味一號(hào)和京番308可溶性固形物含量(平均值分別為7.91%和8.10%)略高于京采6號(hào)(平均值為6.95%)，原味一號(hào)和京番308的單果重、橫徑和縱徑低于京采6號(hào)，但兩者的果皮厚度和果形指數(shù)相差不大。中果型番茄種植園區(qū)最多的品種原味一號(hào)，其果實(shí)可溶性固形物含量最高為10.8%，最低為5.9%，這種因栽培條件導(dǎo)致的差異在京采6號(hào)和京番308果實(shí)可溶性固形物含量中也普遍存在，同樣在果實(shí)表型性狀指標(biāo)中也有體現(xiàn)。說明除品種因素外，不同園區(qū)的栽培條件和技術(shù)對(duì)同一品種番茄果實(shí)品質(zhì)和表型表現(xiàn)也存在較大影響。

圖3 大果型和中果型鮮食番茄主栽品種可溶性固形物與表型性狀分布情況

2.4 鮮食番茄主栽品種的聚類分析

對(duì)26份兩種果型(大果型和中果型)鮮食番茄主栽品種樣品的可溶性固形物含量與表型性狀進(jìn)行聚類分析(圖4)，可以看出:1號(hào)園區(qū)的普羅旺斯單獨(dú)聚為一類(第Ⅰ類)，其果實(shí)可溶性固形物含量偏低，單果重、果皮厚度、橫徑和縱徑數(shù)值較高；8號(hào)、11號(hào)園區(qū)的京采6號(hào)樣品、21號(hào)園區(qū)的京番308樣品和5號(hào)園區(qū)的粉太郎樣品聚為第Ⅱ類，此類群樣品的特征是果實(shí)橫縱徑、單果重和果皮厚度數(shù)值較大，糖度較低；第Ⅲ類群包含2號(hào)園區(qū)的普羅旺斯、4號(hào)園區(qū)的粉太郎、9號(hào)園區(qū)的京采6號(hào)和12號(hào)園區(qū)的原味一號(hào)樣品，該類群的果實(shí)可溶性固形物含量適中，單果重、果實(shí)橫徑、縱徑和果皮厚度數(shù)值僅次于第Ⅰ和Ⅱ類群；第Ⅳ、Ⅴ類群分別含9份和8份樣品，這兩類群樣品的糖度較高，單果重、橫徑和縱徑數(shù)值偏低。其中第Ⅴ類群樣本全部為中果型番茄，包含來(lái)自北京5家園區(qū)的原味一號(hào)樣品、2家園區(qū)的京番308樣品和1家園區(qū)的京采6號(hào)樣品。原味一號(hào)和京番308的樣品大多分布于第Ⅳ類群與第Ⅴ類群，少量樣品聚于其他類別中。聚類分析表明，同一品種的番茄品質(zhì)和表型性狀在不同園區(qū)之間存在差異，這種差異甚至超出品種特性。優(yōu)質(zhì)番茄的生產(chǎn)需要有匹配的栽培調(diào)控技術(shù)，以最大程度保持品種特性，提高果實(shí)品質(zhì)和口感。

圖4 大果型和中果型鮮食番茄主栽品種聚類分析

3 討論

番茄果實(shí)品質(zhì)是影響消費(fèi)者選購(gòu)的重要因素[16]。近年來(lái)番茄品質(zhì)性狀的研究與改良受到育種專家的密切關(guān)注與重視，先后有科研工作者研究了番茄的營(yíng)養(yǎng)組分、加工品質(zhì)及其與農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)關(guān)系[17－19]。本研究表明，番茄果實(shí)表型性狀與品質(zhì)存在相關(guān)性:番茄單果重與橫徑、縱徑、果皮厚度指標(biāo)顯著正相關(guān)。這與任婧等[20]在探究46份番茄新品種時(shí)發(fā)現(xiàn)的大中果型番茄單果重與橫徑、縱徑等表型性狀正相關(guān)的結(jié)果一致，表明以上指標(biāo)能在一定程度上決定單果重，可通過橫徑、縱徑等表型性狀的改良來(lái)提高番茄單果重，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。同時(shí)，果皮厚度對(duì)單果重也存在顯著影響，其正相關(guān)關(guān)系表明單果重越大，果實(shí)果皮越厚，這與田蕾等[21]的研究結(jié)果一致。果皮厚度是抗裂的基本保證，提高產(chǎn)量的同時(shí)果皮厚度也在增加，這對(duì)于減輕裂果有積極作用。果形指數(shù)是反映果實(shí)基本形狀的指標(biāo)，果形指數(shù)越小果實(shí)越圓；相反，指數(shù)越大，果實(shí)越長(zhǎng)[22]。任婧等[20]研究小果型番茄發(fā)現(xiàn)其果形指數(shù)與其他性狀相關(guān)性不顯著，這與本研究結(jié)果一致。

除了表型性狀指標(biāo)間的相關(guān)性外，本研究顯示，鮮食番茄可溶性固形物含量與表型性狀指標(biāo)存在相關(guān)性，與果實(shí)橫徑、縱徑、單果重和果皮厚度顯著負(fù)相關(guān)，這與張紫薇等[11]的研究結(jié)果一致。果實(shí)可溶性固形物含量與單果重顯著負(fù)相關(guān)的結(jié)果與Kumar[23]和任婧[20]等的研究結(jié)果一致。Eshed和Zamir[24]研究潘那利番茄漸滲系群體時(shí)發(fā)現(xiàn)了23個(gè)與可溶性固形物相關(guān)的QTLs。而后Tanksley等[25]研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)控番茄果實(shí)可溶性固形物含量的基因位點(diǎn)與調(diào)控果實(shí)重的基因位點(diǎn)的遺傳距離非常近。在生產(chǎn)實(shí)踐中，可通過性狀間的相關(guān)性，快速而簡(jiǎn)便地進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)早期估測(cè)。番茄主要農(nóng)藝性狀關(guān)系的研究對(duì)番茄新品種選育亦具有重要的理論和實(shí)踐意義。

本研究結(jié)果表明，影響鮮食番茄品質(zhì)和表型性狀的因素主要有品種和栽培條件(環(huán)境和技術(shù))。品種是決定番茄果實(shí)品質(zhì)的首要因素[26]。設(shè)施生產(chǎn)中廣泛栽培的品種主要是以原味一號(hào)、京采6號(hào)和京番308為主的中果型番茄品種[27]。本研究中3個(gè)中果型品種的單果重、果形指數(shù)和可溶性固形物含量在不同園區(qū)之間存在較大差異，表明栽培管理技術(shù)影響鮮食番茄優(yōu)良品種性狀的表達(dá)，有必要制定更加合理的栽培管理方案來(lái)優(yōu)化番茄生產(chǎn)、提升鮮食番茄品質(zhì)。

4 結(jié)論

本研究調(diào)研了北京地區(qū)鮮食番茄主栽品種的可溶性固形物含量與表型性狀指標(biāo)，并對(duì)其相關(guān)性進(jìn)行分析，探討品種和園區(qū)栽培技術(shù)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和表型的影響。結(jié)果表明，番茄果實(shí)表型性狀指標(biāo)間存在一定相關(guān)關(guān)系，單果重與橫徑、縱徑和果皮厚度呈顯著正相關(guān)，可進(jìn)行同步改良，同時(shí)兼顧增產(chǎn)與耐裂性。此外，果實(shí)橫徑、縱徑、單果重和果皮厚度等表型性狀與可溶性固形物含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這對(duì)于鮮食番茄果實(shí)可溶性固形物含量的無(wú)損估測(cè)具有重要意義。

此外發(fā)現(xiàn)，栽培管理技術(shù)對(duì)鮮食番茄優(yōu)良品種性狀的表達(dá)有較大影響，同一品種鮮食番茄的表型性狀指標(biāo)如單果重、果形指數(shù)和可溶性固形物含量在不同園區(qū)之間存在較大差異。表明:探討品種和園區(qū)栽培技術(shù)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和表型的影響，對(duì)于優(yōu)質(zhì)番茄品種選育及“穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)”生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。