兩種牛態(tài)條件下西瓜果實(shí)番茄紅素含量比較

袁平麗　劉文革　李智　趙勝杰　路緒強(qiáng)　何楠

摘要：為了分析西瓜果實(shí)中番茄紅素含量與栽培環(huán)境的關(guān)系，培育更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)質(zhì)西瓜品種，將80份西瓜材料的種子均分為2份，分別在河南新鄉(xiāng)和新疆昌吉種植，待果實(shí)成熟后取果肉用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定番茄紅素含量。結(jié)果顯示，80份西瓜材料在河南新鄉(xiāng)、新疆昌吉種植的平均番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是20.84、28.53 mg·kg^-1；總體水平上，新疆昌吉栽培條件下番茄紅素含量高于河南新鄉(xiāng)；不同材料間番茄紅素含量差異較大，栽培環(huán)境和基因型共同影響西瓜番茄紅素含量。

關(guān)鍵詞：西瓜；番茄紅素含量；生態(tài)條件

西瓜（Citrullus lanatus）屬葫蘆科，原產(chǎn)非洲，栽培地域廣泛。西瓜果實(shí)中含有大量的番茄紅素、瓜氨酸、維生素C、黃酮類化合物等功能性成分。番茄紅素是一種天然色素，有抗癌、抗氧化、預(yù)防心血管疾病等生理功能，多存在于西瓜和番茄中，且西瓜中番茄紅素的有效性要高于番茄。因此，篩選和培育高番茄紅素西瓜品種是重要的育種目標(biāo)之一。

西瓜果實(shí)番茄紅素含量的測(cè)定方法很多，其含量高低受到各種因素的影響，前人比較了不同測(cè)定方法的差異，并探討了不同發(fā)育時(shí)期、基因型、瓤色、栽培條件等因素對(duì)西瓜番茄紅素含量的影響。紅瓤西瓜果肉中含33～100 mg·kg^-1的番茄紅素，檸檬黃色或黃色西瓜果肉的番茄紅素含量很低甚至沒有。有關(guān)不同地區(qū)西瓜果實(shí)番茄紅素含量差異的報(bào)道相對(duì)較少。何春玫等研究了栽培環(huán)境及貯存期等因素對(duì)番茄中番茄紅素含量的影響，結(jié)果表明，栽培季節(jié)、栽培設(shè)施和貯存期對(duì)番茄紅素含量均有影響。闞義等試驗(yàn)結(jié)果表明，新疆昌吉地區(qū)番茄果實(shí)中平均含有2.54μg·mL^-1的番茄紅素，而相同品種在山東煙臺(tái)種植則含有1.23 μg.mL^-1的番茄紅素，不同種植環(huán)境對(duì)番茄紅素含量影響較大。Angela R將10份西瓜品種在美國(guó)俄克拉荷馬州和得克薩斯州兩地種植，其瓜氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均分別為3.10、1.67 mg·^-1，不同地點(diǎn)差異較大。Perkins研究顯示佛羅里達(dá)與卡羅萊納兩地的西瓜果實(shí)番茄紅素含量有差異?；诤幽闲锣l(xiāng)和新疆昌吉兩地自然環(huán)境的較大差異，我們測(cè)定了80份西瓜材料在不同生長(zhǎng)條件下果實(shí)的番茄紅素含量，分析番茄紅素含量的總體特性和環(huán)境對(duì)其的影響，以期為培育高番茄紅素西瓜品種提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料

供試西瓜材料（包括固定品種和純合自交系）來自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所多倍體西瓜課題組和國(guó)家西瓜甜瓜種質(zhì)資源中期庫(kù)（表1）。分別在河南新鄉(xiāng)和新疆昌吉兩地種植。

河南新鄉(xiāng)試驗(yàn)材料于2015年3月播種，大棚種植，育苗移栽，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5株，行距1.5 m，株距0.8 m，地膜覆蓋，單蔓整枝，第2個(gè)雌花留單瓜，統(tǒng)一澆水施肥、田間管理和防治病蟲害。5月下旬開始授粉，雌雄花開花前一天下午套帽，開花當(dāng)天自交授粉，掛牌標(biāo)注授粉日期。根據(jù)不同品種成熟情況于7月初采收，各重復(fù)采同一天授粉、大小均勻的果實(shí)，取果實(shí)中心果肉勻漿混樣，用液氮速凍后放入-80℃的冰箱中，待測(cè)。

相同材料在新疆昌吉于2015年4月下旬播種，露地覆膜栽培，栽培管理方法與河南新鄉(xiāng)一致，統(tǒng)一澆水施肥、田問管理和防治病蟲害。6月中下旬開始人工授粉（同河南新鄉(xiāng)），8月下旬采收，取樣方式同上。新疆昌吉的材料用干冰冷凍后空運(yùn)至鄭州果樹研究所，與河南新鄉(xiāng)的材料在相同試驗(yàn)條件下測(cè)定番茄紅素含量（以鮮質(zhì)量計(jì)）。

1.2試驗(yàn)方法

番茄紅素的提取及測(cè)定參考袁平麗等的試驗(yàn)方法。色譜柱為Diamonsil Plus 5μm（250 mm×4.6 mm）；流速為1.0 mL·min^-1；檢測(cè)波長(zhǎng)472 nm；柱溫為30℃；進(jìn)樣體積10μL，樣品保留時(shí)間8 min，番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)品來自Sigma公司，標(biāo)準(zhǔn)曲線：y=12 929x+59 350，R²=0.999。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等進(jìn)行分析，采用SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Ducan多重比較分析。

2結(jié)果與分析

2.1兩地西瓜材料的番茄紅素含量整體比較

栽培環(huán)境影響西瓜果實(shí)的番茄紅素含量，80份西瓜材料，在河南新鄉(xiāng)種植的平均番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)是20.84 mg·kg^-1，標(biāo)準(zhǔn)差為8.27；新疆昌吉是28.53 mg·kg^-1，標(biāo)準(zhǔn)差為9.76（表1）?？傮w上，同一品種在新疆昌吉種植的番茄紅素含量高于河南新鄉(xiāng)（其中有67個(gè)品種高于河南新鄉(xiāng)，占所測(cè)總品種數(shù)的83.75%），但也有低于河南新鄉(xiāng)的（13個(gè)品種，占所測(cè)總品種數(shù)的16.25%），其中48份材料在兩地的含量平均值差異顯著，表明不同品種對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)性不同。新疆昌吉與河南新鄉(xiāng)兩地番茄紅素含量的平均比值為1.5。

對(duì)影響西瓜番茄紅素的2個(gè)因素基因型和生態(tài)環(huán)境進(jìn)行主效應(yīng)分析，基因型的F=2.55，P<0.01（n=80），差異極顯著；生態(tài)環(huán)境的F=51.39，P<0.01（n=2），差異極顯著。說明基因型和生態(tài)環(huán)境對(duì)西瓜果實(shí)番茄紅素含量均有極顯著影響（表2）。

2.2不同材料西瓜的番茄紅素含量在不同地區(qū)的變化分析

兩地西瓜番茄紅素含量的特征見表1和圖1。在河南新鄉(xiāng)種植的材料中，番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高和最低的分別是‘短125（48.46 mg·kg^-1）和‘新疆2號(hào)（7.40 mg·kg^-1）；但是在新疆昌吉，番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高和最低的分別是‘早春紅玉選齒（59.12 mg-kg^-1）和‘短127（9.42mg.kg^-1）。另外，‘短125和‘新疆2號(hào)在新疆昌吉種植時(shí)番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為27.04、19.97 mg·kg^-1，‘早春紅玉選齒和‘短127在河南新鄉(xiāng)種植時(shí)番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為26.78、12.68 mg·kg^-1，即相同材料分別在兩地種植時(shí)番茄紅素含量差異較大，表明環(huán)境對(duì)番茄紅素含量有很大的影響。從圖1可以看出，河南新鄉(xiāng)、新疆昌吉兩地番茄紅素含量分布不同，河南的含量值集中在中下區(qū)段，新疆昌吉的含量值集中在中上區(qū)段，新疆昌吉的含量值更接近正態(tài)分布。

番茄紅素含量較低的材料在另一地表現(xiàn)雖有差異但也不是很高，同時(shí)番茄紅素含量較高的材料在另一地的含量也不是很低。試驗(yàn)中，‘J5F在河南和新疆兩地表現(xiàn)都較低（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是12.66 mg·kg^-1和12.99 mg·kg^-1），‘手巾?xiàng)l和‘K5M在兩地的含量均較高，即基因型對(duì)番茄紅素含量也有極大的影響。

3討論與結(jié)論

本試驗(yàn)中80份西瓜材料在河南、新疆兩地種植的平均番茄紅素含量差異顯著（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是20.84、28.53 mg·kg^-1），與Perkins V的研究結(jié)果相似，即栽培環(huán)境對(duì)番茄紅素的含量有顯著影響。西瓜果實(shí)成熟過程中，河南、新疆兩地生產(chǎn)環(huán)境不同（主要是溫度、晝夜溫差、日照時(shí)數(shù)、太陽光照強(qiáng)度、降雨量的不同）。李莉等研究表明，晝夜溫差對(duì)番茄果實(shí)中番茄紅素的含量影響很大，適當(dāng)?shù)脑龃髸円箿夭羁捎欣诜鸭t素的積累。西瓜轉(zhuǎn)色期是番茄紅素積累的主要階段（新疆為7月14日—7月28日前后，河南為6月24日—7月8日），新疆的日平均溫度和晝夜溫差都高于河南，這可能是新疆西瓜果實(shí)番茄紅素含量高于河南的原因之一；李紀(jì)鎖等研究表明，番茄中番茄紅素含量隨著光照強(qiáng)度的減弱，含量也相應(yīng)降低；Harding等研究表明光照能促進(jìn)成熟時(shí)果實(shí)中番茄紅素的合成。Thompson研究也表明光可誘導(dǎo)光合作用復(fù)合體的形成，間接促進(jìn)番茄紅素的形成，即適宜的光照有利于植物組織中番茄紅素的合成。本試驗(yàn)中新疆的太陽光照強(qiáng)度和日照平均時(shí)數(shù)均高于河南，這是造成兩地番茄紅素含量不同的另一原因；由于兩地均采用人工澆水，所以降雨量差異不是影響番茄紅素積累的主要因素。綜上，日平均溫度、晝夜溫差、日照強(qiáng)度可能影響兩地西瓜番茄紅素含量。

本試驗(yàn)中同一地區(qū)不同西瓜材料之間番茄紅素含量差異較大，相同材料在不同地區(qū)間番茄紅素含量差異也較大?？蛇x擇兩地表現(xiàn)值均較高且穩(wěn)定的材料（如‘K5M‘手巾?xiàng)l‘石紅1號(hào)‘SugarBaby等）用于下一步試驗(yàn)，在深度和廣度上鑒定評(píng)價(jià)這些種質(zhì)資源，包括其產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性等田間性狀，進(jìn)一步為育種工作篩選優(yōu)良種質(zhì)、豐富基礎(chǔ)材料，進(jìn)而培育番茄紅素含量更高的西瓜品種。