基于KeyBox對(duì)6種番茄果實(shí)不同生長(zhǎng)期及采后貯藏期的表型性狀分析

劉青海等

摘要[目的] 探明同一品種番茄不同發(fā)育期及貯藏期果實(shí)表型性狀的相關(guān)性和不同番茄品種在同一時(shí)期果實(shí)表型性狀的差異性。[方法] 試驗(yàn)選取6種番茄品種，采用新型便攜式表型分析工具KeyBox，對(duì)不同品種番茄果實(shí)在不同發(fā)育期及采后貯藏期表型性狀的變化情況進(jìn)行研究分析。[結(jié)果]試驗(yàn)表明，6種番茄品種在不同發(fā)育期及采后貯藏期表型性狀的差異主要表現(xiàn)在緊密度、粗糙度及硬度3個(gè)方面。不論任何番茄品種，轉(zhuǎn)色期果實(shí)硬度均小于其他時(shí)期，且與大部分時(shí)期存在顯著性差異。同時(shí)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，硬度與緊密度、粗糙度存在極顯著性正相關(guān)（0.810、0.720）。通過(guò)對(duì)同一時(shí)期不同番茄品種表型性狀分析發(fā)現(xiàn)，青果期番茄品種HL108在圓度、延伸度、偏心距等方面與其他品種存在顯著性差異，而其他時(shí)期各品種之間幾乎沒(méi)有顯著性差異。[結(jié)論] 研究可為番茄育種提供一定的依據(jù)，同時(shí)也為人們?cè)谶x擇番茄品種時(shí)提供一些幫助。

關(guān)鍵詞KeyBox；番茄；表型性狀；生長(zhǎng)期；貯藏期

中圖分類(lèi)號(hào)S641.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）29-106-03

表型組學(xué)是一個(gè)與表型鑒定研究相關(guān)、并結(jié)合基因（基因組）或蛋白（蛋白組）的研究來(lái)探究表型的本質(zhì)及它們之間的相互作用關(guān)系的學(xué)科。表型組是指某一生物的全部性狀特征；不僅僅局限于農(nóng)藝性狀，還包括植株所表現(xiàn)出來(lái)的生理狀態(tài)。過(guò)去僅依賴肉眼觀察和簡(jiǎn)單測(cè)量很難獲得規(guī)范化的植物表型性狀。近年發(fā)展起來(lái)的大型植物表型組學(xué)研究平臺(tái)能夠?qū)χ参镏T多表型性狀進(jìn)行快速、準(zhǔn)確檢測(cè)，且具有數(shù)據(jù)分析功能，能滿足作物基因組功能研究和作物育種。

番茄（Solanum lycopersicum）屬于茄屬果實(shí)作物，是人類(lèi)馴化成功的重要作物之一，已成為我國(guó)北方地區(qū)設(shè)施主栽作物之一。番茄營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，果實(shí)中含有豐富的糖類(lèi)、有機(jī)酸、番茄紅素、胡蘿卜素以及維生素C等營(yíng)養(yǎng)成分。在番茄馴化和栽培改良的過(guò)程中，人們對(duì)其遺傳特性、表型性狀、品質(zhì)特性及其之間的關(guān)系進(jìn)行了廣泛的研究，包括果實(shí)大小、質(zhì)地、氣味、硬度、形狀、色彩和成熟等。

近年來(lái)，隨著番茄無(wú)土栽培方式的快速發(fā)展、種植面積的不斷擴(kuò)大、市面上番茄品種繁多、特別是種植戶對(duì)番茄品種特性以及其適合的栽培模式等方面的不了解，導(dǎo)致盲目引種，造成管理不善、產(chǎn)量低下及口感不好等問(wèn)題。筆者選取6種番茄品種，在玻璃溫室大棚中進(jìn)行種植，采用新型便攜式表型分析工具KeyBox對(duì)番茄果實(shí)不同生育期及貯藏期表型性狀的變化進(jìn)行研究，旨在探明同一品種番茄不同發(fā)育期及貯藏期果實(shí)緊密度、硬度、圓度、偏心距、延伸度、粗糙度的相關(guān)性，以及不同番茄品種在同一時(shí)期果實(shí)緊密度、硬度、圓度、偏心距、延伸度、粗糙度的差異性，以期為人們?cè)谶x擇番茄品種時(shí)提供一些幫助，同時(shí)為番茄育種提供一定的依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料供試番茄品種為6種無(wú)限生長(zhǎng)型品種，分別為佳麗14、朱麗、凱撒2008、思貝德、SV7846TH、HL108，均采購(gòu)于市場(chǎng)。

1.2方法

番茄采用無(wú)土栽培（基質(zhì)：珍珠巖、泥炭等），2014年9月將幼苗移栽至孫橋現(xiàn)代農(nóng)業(yè)區(qū)玻璃溫室大棚，每個(gè)栽培袋定植4株，每個(gè)品種20袋，每袋行距100 cm，施肥以滴灌形式進(jìn)行，其他田間管理按常規(guī)進(jìn)行。

番茄果實(shí)成熟期的確定參考萬(wàn)賽羅等的方法[12]（20-23），略作修改。青果期，以番茄果實(shí)全為綠色為標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)色期以番茄果實(shí)紅色面積在10%～50%為標(biāo)準(zhǔn)；成熟采收期以番茄果實(shí)全紅為標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)于青果期、轉(zhuǎn)色期、成熟采收期進(jìn)行隨機(jī)采樣，每個(gè)處理5個(gè)果實(shí)，成熟度均一，每個(gè)處理3次重復(fù)。

采后貯藏期果實(shí)表型性狀檢測(cè)：將成熟采收期的番茄果實(shí)置于26 ℃條件下貯藏，每7 d檢測(cè)一次果實(shí)表型性狀指標(biāo)并記錄。

采用KeyBox對(duì)番茄青果期、轉(zhuǎn)色期、成熟采收期、采后1周、采后2周、采后3周的表型性狀（緊密度、硬度、圓度、偏心距、延伸度、粗糙度等）進(jìn)行檢測(cè)（1856）。

1.3數(shù)據(jù)分析采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析[14]。

2結(jié)果與分析

2.1同一品種番茄果實(shí)不同發(fā)育期和貯藏期表型性狀的變化

對(duì)6種番茄果實(shí)不同發(fā)育期和貯藏期表型性狀（緊密度、硬度、圓度、偏心距、延伸度、粗糙度）的差異性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，除HL108之外的其他5個(gè)番茄品種在不同的時(shí)期表型差異性主要表現(xiàn)在緊密度、粗糙度及硬度3個(gè)方面，在不同發(fā)育期及貯藏期的表型具有相似的變化規(guī)律。以品種佳麗14為例，分析結(jié)果如表1所示，可以看出緊密度、粗糙度及硬度各組間存在極顯著性差異（P<0.01），而圓度、偏心距及延伸度無(wú)顯著性差異。進(jìn)一步多重比較分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)色期在果實(shí)的緊密度、粗糙度及硬度等方面與采后各期相比均存在極顯著性差異（P<0.01）；與青果期和成熟采收期相比，轉(zhuǎn)色期除在果實(shí)緊密度方面存在極顯著性差異（P<0.01）外，其果實(shí)粗糙度和硬度等參數(shù)也都達(dá)到顯著標(biāo)準(zhǔn)（P<0.05）。

HL108分析結(jié)果如表2所示，可以看出緊密度、圓度、延伸度、偏心距及硬度各組間存在顯著性差異（P<0.05）。進(jìn)一步多重比較分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)色期緊密度與采后1周、采后2周存在顯著性差異（P<0.05）；青果期圓度與采后1周存在顯著性差異（P<0.05）；青果期延伸度與采后1周存在顯著性差異（P<0.05）；轉(zhuǎn)色期硬度與采后1周存在顯著性差異（P<0.05）。

從6個(gè)番茄品種在不同時(shí)期的表型性狀變化分析結(jié)果來(lái)看，緊密度、硬度、粗糙度在各個(gè)生長(zhǎng)期變化較大，特別是轉(zhuǎn)色期果實(shí)與其他時(shí)期差異顯著。

2.2不同品種番茄果實(shí)不同發(fā)育期及貯藏期表型性狀的相關(guān)分析

對(duì)不同番茄果實(shí)不同發(fā)育及貯藏期表型性狀的相關(guān)性進(jìn)行分析，各品種番茄果實(shí)在不同時(shí)期的緊實(shí)度、圓度、延伸度、光滑度、偏心距及硬度等方面所存在的相關(guān)性具有相同的規(guī)律，以SV7846TH為例（表3）。從表3可知，番茄果實(shí)的硬度與緊實(shí)度、粗糙度存在極顯著性正相關(guān)（0.810、0.720），偏心距與圓度、延伸度存在極顯著性負(fù)相關(guān)（-0.997、-0.999），粗糙度與緊實(shí)度存在極顯著性正相關(guān)（0.907），延伸度與圓度存在極顯著性正相關(guān)（0.998）。

2.3不同品種番茄果實(shí)同一發(fā)育期及貯藏期表型性狀的差異

對(duì)不同品種番茄果實(shí)在不同發(fā)育期及貯藏期表型性狀進(jìn)行分析，僅在青果期和轉(zhuǎn)色期相關(guān)表型性狀有顯著性差異（表4、表5），其他時(shí)期表型無(wú)顯著性差異。不同品種番茄青果期圓度、延伸度及偏心距存在顯著性差異（P<0.05）；其中圓度、延伸度存在極顯著性差異（P<0.01）。進(jìn)一步分析知，品種HL108果實(shí)圓度和延伸度與品種SV7846TH、佳麗14、凱撒2008、思貝德及朱麗存在顯著性差異（P<0.05）；其中與SV7846TH、朱麗存在極顯著性差異（P<0.01）。品種HL108偏心距與SV7846TH、朱麗存在顯著性差異（P<0.05），其中與SV7846TH存在極顯著性差異（P<0.01）。

從表5可以看出，轉(zhuǎn)色期僅硬度存在顯著性差異（P<0.05），其他表型性狀均無(wú)顯著性差異。進(jìn)一步分析可知，佳麗14轉(zhuǎn)色期果實(shí)硬度與凱撒存在顯著性差異（P<0.05），其他品種之間無(wú)差異。

3討論

隨著植物高通量表型分析技術(shù)和平臺(tái)的發(fā)展，表型性狀的檢測(cè)更快捷、數(shù)據(jù)內(nèi)容更豐富及兼具檢測(cè)和分析功能，其在分子育種方面起到重要的作用。傳統(tǒng)的表型性狀檢測(cè)耗時(shí)長(zhǎng)、存在較大人為誤差等問(wèn)題，表型平臺(tái)的建立耗費(fèi)昂貴。該研究所選用的新型便攜式表型設(shè)備KeyBox具有測(cè)量速度快、精度高等特點(diǎn)，同時(shí)配有一套專(zhuān)用的算法，可對(duì)獲取的圖像進(jìn)行快速分析。

對(duì)6種番茄品種果實(shí)表型進(jìn)行檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，在不同生長(zhǎng)期及采后貯藏期番茄果實(shí)表型性狀的差異主要表現(xiàn)在緊密度、粗糙度及硬度3個(gè)方面。特別是，不論任何番茄品種，轉(zhuǎn)色期果實(shí)硬度都小于其他時(shí)期，且與大部分時(shí)期存在顯著性差異。番茄果實(shí)硬度的大小主要決定于纖維素及原果膠含量[15]，而番茄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，果糖和葡萄糖含量在果實(shí)內(nèi)各部分都呈逐漸升高的趨勢(shì)，在果實(shí)成熟時(shí)達(dá)到最高糖含量[16]?？赏茰y(cè)在轉(zhuǎn)色期，番茄果實(shí)可能將葡萄糖主要用于單糖和多糖的積累過(guò)程，而果實(shí)果皮細(xì)胞壁纖維素的合成有所降低或分解。

與此同時(shí)，表型性狀相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，各個(gè)番茄品種的表型性狀指標(biāo)之間存在相同的規(guī)律，硬度與緊密度、粗糙度存在極顯著性正相關(guān)（0.810、0.720），偏心距與圓度、延伸度存在極顯著性負(fù)相關(guān)（-0.997、-0.999），粗糙度與緊實(shí)度存在極顯著性正相關(guān)（0.907），延伸度與圓度存在極顯著性正相關(guān)（0.998）。6種番茄果實(shí)硬度采后貯藏過(guò)程中降低趨勢(shì)緩慢，即便采后3周，果實(shí)硬度也未發(fā)生變化，具有很有好的貯藏性和商品生產(chǎn)價(jià)值。

通過(guò)對(duì)同一時(shí)期不同番茄品種表型性狀分析發(fā)現(xiàn)，青果期番茄品種HL108在圓度、延伸度、偏心距等方面與其他品種存在顯著性差異，而其他時(shí)期與其他品種之間幾乎沒(méi)有顯著性差異?？梢?jiàn)番茄品種HL108在青果期的果實(shí)呈現(xiàn)不規(guī)則圓形，而隨著果實(shí)的發(fā)育，后期變?yōu)閳A潤(rùn)，是水肥和管理因素影響還是基因調(diào)控原因值得進(jìn)一步探索研究。

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