通過發(fā)芽特性和果實(shí)品質(zhì)鑒定番茄耐旱性的研究

宋紅霞,張利虎,李梅蘭,侯雷平,張 毅,鄭少文,聶紅玫

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,山西 晉中 030801)

番茄(LycopersicumesculentumMill.)在世界蔬菜的生產(chǎn)和消費(fèi)中一直處于首位,我國是番茄主要生產(chǎn)國和出口國[1]。番茄具有抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、產(chǎn)量高、效益好等特點(diǎn),適合進(jìn)行旱作栽培[2]。種植抗旱品種是應(yīng)對干旱的有效途徑之一。常青華等綜述了國內(nèi)外蔬菜抗旱性鑒定的方法與指標(biāo)、抗旱性的綜合評價(jià)方法,分析了蔬菜抗旱性鑒定存在的問題,為蔬菜的抗旱性鑒定提供了理論依據(jù)[3]。李景富等以100份番茄為試驗(yàn)材料,測定了一系列生理指標(biāo),利用隸屬函數(shù)法、主成分分析及聚類分析方法綜合評價(jià)了6份番茄材料的抗旱性,為番茄抗旱育種提供了優(yōu)良的材料和鑒定方法[4]。張麗英等以不同番茄品系為材料,對其進(jìn)行抗旱性篩選,經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn),對番茄苗期施以極度干旱處理并在強(qiáng)光照天氣采取遮陽措施是番茄抗旱性鑒定較為有效的方法[5]。呂彪等的研究結(jié)果表明,低濃度PEG-6000脅迫會促進(jìn)番茄種子的萌發(fā),高濃度PEG-6000脅迫則會抑制番茄種子的萌發(fā),且PEG-6000脅迫對幼苗的葉綠素含量有顯著的抑制作用[6]。梁玉芹等研究了番茄萌發(fā)期滲透脅迫對種子萌發(fā)狀況的影響,結(jié)果表明,-0.2～-0.3 MPa的PEG-6000溶液都可用于番茄萌發(fā)期耐旱性鑒定,這為綜合評價(jià)不同番茄品種在萌發(fā)期的耐旱性奠定了基礎(chǔ)[7]。本試驗(yàn)采用PEG-6000模擬干旱方法,研究了不同處理對晉東南地區(qū)種植較多的3個(gè)番茄品種種子萌發(fā)的影響,并在采收后對其果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了比較分析,旨在為耐旱番茄種質(zhì)資源的篩選、鑒定、利用及抗旱栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)采用的番茄品種分別為‘納寶早圣’、‘精品硬粉風(fēng)暴’和‘菲騰一號’,果實(shí)均為粉紅色。納寶早圣由石家莊市騰運(yùn)種業(yè)貿(mào)易有限公司生產(chǎn),屬于早熟品種,其果形正圓,單果重250 g左右;精品硬粉風(fēng)暴由山西天潤田瓜菜種業(yè)有限公司生產(chǎn),屬于晚熟品種,其果形高圓,單果重250～300 g;菲騰一號由北京優(yōu)嘉利豐農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn),屬于中早熟品種,其果形正圓,單果重250 g。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子萌發(fā)指標(biāo)的測定 試驗(yàn)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)室完成。聚乙二醇(PEG-6000)濃度梯度設(shè)為5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%,以蒸餾水(0%)作對照(CK),所用PEG-6000為分析純。

挑選大小均勻一致、飽滿、無斑點(diǎn)且沒有破損的番茄種子各100粒,首先使用0.1%的KMnO4溶液浸泡5 min,然后用蒸餾水沖洗3次，再在55 ℃溫水中浸泡20 min,最后用蒸餾水沖洗。將處理后的各品種種子分別放置于規(guī)格相同的培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng),每個(gè)品種3次重復(fù)。在25 ℃恒溫下發(fā)芽,每隔24 h加1 mL處理液,記錄1次發(fā)芽率(以根長在0.2 cm以上為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))。6 d后測定種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。隨機(jī)選取20株幼苗，測定主根長。相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式[8]如下:

發(fā)芽指數(shù)GI=∑(Gt/Dt)

活力指數(shù)VI=GI×胚根長。

上式中：Gt代表第t天發(fā)芽的種子數(shù)；Dt代表相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.2.2 植株生長指標(biāo)以及果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)含量的測定 于2019年5月29日在山西省黎城縣西井鎮(zhèn)露地定植3葉1心幼苗,進(jìn)行常規(guī)管理,水分依靠自然降雨。在生長期間調(diào)查記錄參試番茄品種的物候期、植株生長形態(tài)、果實(shí)外觀性狀,在果實(shí)成熟后將其帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行品質(zhì)測定?？扇苄钥偺呛康臏y定利用蒽酮比色法[9],可滴定酸含量的測定采用微量堿式滴定法[10],番茄紅素含量的測定采用石油醚提取法[10]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2010、SAS 8.1軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG-6000脅迫對種子發(fā)芽特性的影響

由圖1可知：各番茄品種的種子發(fā)芽率均隨著PEG濃度的增大而逐漸降低,各濃度處理間的差異達(dá)到了顯著水平；當(dāng)PEG濃度為15%時(shí),納寶早圣和菲騰一號的發(fā)芽率均為0%,但精品硬粉風(fēng)暴的發(fā)芽率仍有56.6%；當(dāng)PEG濃度為10%時(shí),精品硬粉風(fēng)暴的發(fā)芽率也顯著高于其它兩個(gè)品種的；納寶早圣對較低濃度的PEG不敏感,但濃度超過10%時(shí),其發(fā)芽率迅速下降。

同一品種附不同的英文小寫字母表示在不同濃度處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

由圖2可以看出：各番茄品種的種子發(fā)芽勢隨PEG濃度的增大總體上呈先升高后降低的趨勢,這表明較低濃度的PEG可以促進(jìn)種子發(fā)芽；當(dāng)PEG濃度為7.5%時(shí),納寶早圣的發(fā)芽勢最高,達(dá)90%,其次為精品硬粉風(fēng)暴；隨著PEG濃度的繼續(xù)加大,3個(gè)品種的發(fā)芽勢均下降，但以精品硬粉風(fēng)暴的發(fā)芽勢最高；當(dāng)PEG濃度為12.5%時(shí),納寶早圣的發(fā)芽勢降為0%；當(dāng)PEG濃度為15.0%時(shí),菲騰一號的發(fā)芽勢也降為0%,但精品硬粉風(fēng)暴的發(fā)芽勢仍有23%,這說明該品種的抗旱能力最強(qiáng)。

圖2 PEG-6000脅迫對番茄種子發(fā)芽勢的影響

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官,在干旱脅迫下通過對根系生長變化進(jìn)行研究可進(jìn)一步探究植物在干旱環(huán)境中對外界做出的生理生化反應(yīng)[11]。由表1可知,與對照相比,當(dāng)PEG濃度為12.5%時(shí),3個(gè)品種幼苗的胚根長分別下降了15.0%、12.0%、53.0%,胚軸長分別下降了43.0%、35.0%、53.0%。精品硬粉風(fēng)暴的胚根長與胚軸長的下降幅度均小于其他兩個(gè)品種的,這表明精品硬粉風(fēng)暴有超強(qiáng)的抗旱耐逆能力的根本原因可能是擁有較發(fā)達(dá)的根系。

表1 PEG-6000脅迫對番茄幼苗胚根、胚軸長度的影響 cm

發(fā)芽指數(shù)是種子每天發(fā)芽個(gè)數(shù)與發(fā)芽時(shí)間的綜合體現(xiàn)；活力指數(shù)結(jié)合了種子的發(fā)芽速率和胚根長度2個(gè)指標(biāo),更具有代表性[12]。從表2可以看出：當(dāng)PEG濃度為7.5%時(shí),各品種種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均與CK接近；當(dāng)PEG濃度高于7.5%時(shí),各品種種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨PEG濃度的增大而下降；當(dāng)PEG濃度為15.0%時(shí),納寶早圣和菲騰一號的種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均為0；精品硬粉風(fēng)暴的種子活力指數(shù)在每個(gè)濃度處理下均極顯著高于其它兩個(gè)品種的。

表2 PEG-6000脅迫對番茄種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

2.2 參試品種果實(shí)品質(zhì)比較分析

番茄果實(shí)中的總糖和總酸含量決定了果實(shí)的口感風(fēng)味。糖酸比對番茄果實(shí)風(fēng)味的變化有著重要的作用,高糖和低酸會使味道變淡,低糖和高酸會形成酸果[13]。由表3可知：納寶早圣的果實(shí)可滴定酸含量顯著高于其它兩個(gè)品種的,達(dá)0.32%；納寶早圣和精品硬粉風(fēng)暴的果實(shí)可溶性糖含量和果實(shí)硬度均顯著高于菲騰一號的,并且精品硬粉風(fēng)暴的果實(shí)硬度最大,達(dá)3.95 kg/cm2,適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸；精品硬粉風(fēng)暴的糖酸比和可溶性固形物含量均為最大,與納寶早圣和菲騰一號的差異達(dá)到了顯著水平。

表3 參試品種果實(shí)品質(zhì)分析結(jié)果

自然界中番茄紅素的來源除番茄果實(shí)之外十分有限,人類飲食中的番茄紅素主要來源于番茄及其制品[14]。因此番茄紅素的含量是衡量番茄果實(shí)品質(zhì)的最重要指標(biāo)[15]。從圖3可以看出,納寶早圣和精品硬粉風(fēng)暴的番茄紅素含量顯著高于菲騰一號的,納寶早圣的番茄紅素含量高達(dá)5.4 mg/100 g,精品硬粉風(fēng)暴的番茄紅素含量也有4.9 mg/100 g,而菲騰一號僅為3.8 mg/100 g。

圖3 參試品種果實(shí)的番茄紅素含量比較

3 討論與結(jié)論

3.1 PEG-6000模擬干旱下參試番茄種子發(fā)芽力比較

Bouslama提出的種子萌發(fā)耐旱指數(shù)是評價(jià)種子萌發(fā)期耐旱性的可靠指標(biāo)[16]。梁玉芹等對番茄耐旱性的研究結(jié)果表明,發(fā)芽率與萌發(fā)耐旱指數(shù)之間的相關(guān)性達(dá)極顯著水平,而發(fā)芽勢與萌發(fā)耐旱指數(shù)之間的相關(guān)性不顯著[7]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在12.5% PEG處理下不同品種的發(fā)芽率表現(xiàn)為精品硬粉風(fēng)暴>菲騰一號>納寶早圣,由此可初步判斷精品硬粉風(fēng)暴的耐旱性最強(qiáng)，菲騰一號次之，納寶早圣最弱。在本試驗(yàn)同一濃度PEG處理下,發(fā)芽率高的品種其發(fā)芽勢不一定高,說明發(fā)芽勢的高低并不能決定最終的發(fā)芽率,這與梁玉芹等的研究結(jié)論一致。

從PEG脅迫下種子胚根長度及其減少幅度可以看出不同番茄品種耐受PEG脅迫的能力[17]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著PEG處理濃度增大,番茄種子的胚根長度不斷減少；12.5% PEG處理與對照相比,精品硬粉風(fēng)暴、菲騰一號、納寶早圣的胚根長度分別下降了18%、55%、27%，據(jù)此初步推斷三者耐受PEG脅迫能力的大小順序?yàn)榫酚卜埏L(fēng)暴>納寶早圣>菲騰一號。納寶早圣胚根長度的下降幅度小于菲騰一號的原因可能是在種子萌發(fā)初期其具有比菲騰一號更強(qiáng)的萌發(fā)力。

3.2 參試番茄果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)含量的比較

王仁才指出,果實(shí)內(nèi)部的糖、酸、可溶性固形物以及單寧等含量或比例,都可作為衡量果實(shí)品質(zhì)及商品價(jià)值的指標(biāo)[18]。徐鶴林在其研究中提到適宜的糖酸比值為7～10[15],本試驗(yàn)中精品硬粉風(fēng)暴的糖酸比為8.29,與其研究結(jié)論吻合。在3個(gè)品種中精品硬粉風(fēng)暴的糖酸比最大,同時(shí)其可溶性固形物含量和果實(shí)硬度均最高,與袁莉等研究的番茄的可溶性固形物含量與糖酸比呈顯著相關(guān)的結(jié)論[19]一致。曲瑞芳的研究表明番茄紅素在番茄果實(shí)中的含量因果色、品種和成熟度的不同而不同[20]。本試驗(yàn)的3個(gè)品種均為粉紅果,在成熟期測定番茄紅素含量,精品硬粉風(fēng)暴、菲騰一號、納寶早圣的番茄紅素含量分別為4.9、5.4、3.8 mg/100 g,與曲瑞芳研究的成熟期粉果番茄紅素含量為3.19～5.74 mg/100 g的結(jié)果一致。

3.3 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著PEG-6000溶液處理濃度的升高,3個(gè)品種番茄種子的各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均呈現(xiàn)下降趨勢；當(dāng)PEG濃度為12.5%時(shí),精品硬粉風(fēng)暴的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)極顯著高于其他兩個(gè)品種的,其耐旱性較其他兩個(gè)品種更強(qiáng)；當(dāng)PEG濃度為12.5%時(shí)精品硬粉風(fēng)暴的胚根長度顯著長于其他兩個(gè)品種的；精品硬粉風(fēng)暴果實(shí)的可溶性固形物含量和糖酸比顯著高于其他兩個(gè)品種的,且其番茄紅素含量適中。綜合以上分析,精品硬粉風(fēng)暴的耐旱性最強(qiáng),果實(shí)品質(zhì)高,可在北方干旱地區(qū)推廣,進(jìn)行規(guī)模種植。