三種基因型櫻桃番茄混種對果實(shí)品質(zhì)和硒含量的影響

梁 樂，劉 娟，李曉梅，廖繼超，李煥秀，唐 懿，*

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，四川 成都 611130； 2.四川省園藝作物技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041； 3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻高粱研究所，四川 德陽618000； 4.蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610300； 5.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 果蔬研究所，四川 成都 611130)

硒(selenium)是人體必需的微量元素，是硒蛋白和抗氧化酶的重要組成部分，具有增強(qiáng)人體免疫力、預(yù)防心血管疾病、抗衰老以及抗癌等作用[1]。中國約三分之二的耕地土壤缺乏硒[2]，約7億人口有不同程度硒攝入量不足的情況[3]，缺硒會(huì)導(dǎo)致多種疾病，如克山病、大骨節(jié)病、心腦血管疾病等[4]。人體自身不能合成硒，所以人體內(nèi)的硒主要來源于膳食：谷物、肉、魚、蛋和奶制品等；而食物中的硒含量又取決于環(huán)境中的硒含量，如蔬菜富硒能力較強(qiáng)，在富硒土壤中生長時(shí)能積累硒[5]。自然界中，無機(jī)硒毒性較大且不易被人體吸收，而植物可以將環(huán)境中的無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，人體吸收后能被迅速利用[6]。目前植物富硒栽培的方式是外源施用硒[7]，但是植物對外源硒的利用是有限的，所以運(yùn)用適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)和栽培模式提高植物對外源硒的吸收能力是非常必要的。

混種是中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中重要的生產(chǎn)模式之一[8]，可以提高植物對光、溫、水、肥等資源的利用率，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[9]。不同品種的大麥混種提高了大麥的產(chǎn)量[10]；不同品種玉米混種也得到了相同的結(jié)論[11-12]。Dragicevic等[13]發(fā)現(xiàn)玉米和大豆混種不僅提高了二者產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)，而且兩種作物中Fe、Mg、Zn等礦質(zhì)元素的生物利用率也得到了顯著提高?；旆N牛膝菊正反交嫁接后代提高了生菜的營養(yǎng)品質(zhì)：可溶性糖、硝酸鹽以及維生素C的含量[14]。白蘿卜與青蘿卜混種可增加白蘿卜的生物量和P、K的含量，并且可食用部分硒積累量也顯著提高了[15]；混種也在一定程度上促進(jìn)了茄子幼苗對硒的吸收[16]。這些研究表明，要提高蔬菜可食用部位的硒含量，可通過適宜的混種模式促進(jìn)蔬菜對土壤中硒的吸收。

番茄(Solanumlycopersicum)是茄果類蔬菜的代表，在世界各地廣泛種植。有研究發(fā)現(xiàn)，黃花菜、馬鈴薯和洋蔥與番茄混種促進(jìn)了番茄的生長和磷元素的吸收[17]；大蒜與番茄混種可以提高番茄果實(shí)的可滴定酸、維生素C和干物質(zhì)的含量[18]。豆科植物與櫻桃番茄混種時(shí)，櫻桃番茄葉片中礦質(zhì)元素(Mg、Ca、Cu、Fe、Mn、Zn)的含量均提高了[19]；與有機(jī)番茄連續(xù)混種兩年，有機(jī)番茄果實(shí)中的礦質(zhì)元素含量和固酸比(可溶性固形物含量與可滴定酸度的比值)均顯著提高了[20]。前人僅進(jìn)行了外源施用硒對番茄生長和品質(zhì)影響的研究[21-22]，而混種對番茄富硒栽培的影響還未見報(bào)道。因此，本研究探討了不同混種模式對3種櫻桃番茄果實(shí)品質(zhì)與硒含量的影響，以期為茄果類蔬菜高效和富硒栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料是紅色(Y20-1，果形是橢圓形)、黃色(小番茄-4-1，果形是圓形)、紫色(咖番-13-1，果形是圓形)3種櫻桃番茄，均為四川農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜研究室自留品系，屬多代自交系，性狀純合穩(wěn)定。硒化物為亞硒酸鈉，購買于成都市科龍化工試劑廠。土壤為潮土，取自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)周邊農(nóng)田，其基本理化性質(zhì)為：pH 6.29，有機(jī)質(zhì)21.16 g·kg-1，全氮1.09 g·kg-1，全磷1.2 g·kg-1，全鉀22 g·kg-1，堿解氮68.12 mg·kg-1，速效磷16.22 mg·kg-1，速效鉀156.2 mg·kg-1，未檢測出硒[23]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年4月至9月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)溫江校區(qū)進(jìn)行。2018年4月將取自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)溫江校區(qū)附近農(nóng)田的潮土風(fēng)干，過5 mm篩，以Na2SeO3·5H2O分析純?nèi)芤旱男问较蛲寥乐屑尤胛?，使土壤硒濃度達(dá)到10 mg·kg-1，保持土壤濕潤，放置4周并充分混勻，分別稱取16 kg裝于34 cm×40 cm(高×直徑)的花盆內(nèi)備用。

2018年4月，選擇大小一致，籽粒飽滿的櫻桃番茄種子，在10%過氧化氫溶液中消毒10 min，隨后用超純水洗凈，均勻放置于墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，保持充足水分，于25 ℃人工培養(yǎng)箱中進(jìn)行催芽。種子露白后，種植于裝有蔬菜專用基質(zhì)的穴盤(32孔)中進(jìn)行育苗，紅色、黃色、紫色3種基因型櫻桃番茄各4盤，常規(guī)管理。當(dāng)番茄幼苗長至4～5片真葉時(shí)，選擇大小一致，長勢健壯的幼苗移栽于裝有硒土的盆中(34 cm×40 cm，高×直徑)，每盆種6株，共3種混種模式，即紅色、黃色、紫色櫻桃番茄單種(每盆每種各6株)，紅黃、紅紫、黃紫兩兩混種(每盆每種各3株)，紅色、黃色和紫色3種混種(每盆每種各2株)，每個(gè)處理4盆，重復(fù)3次。紅色番茄單種標(biāo)為紅CK，黃色番茄單種標(biāo)記為黃CK，紫色番茄單種標(biāo)記為紫CK；紅黃兩兩混種的紅色番茄標(biāo)記為紅T1、黃色番茄標(biāo)記為黃T1；紅紫兩兩混種的紅色番茄標(biāo)記為紅T2、紫色番茄標(biāo)記為紫T1；黃紫兩兩混種的黃色番茄標(biāo)記為黃T2、紫色番茄標(biāo)記為紫T2；紅黃紫3種混種時(shí)紅色番茄標(biāo)記為紅T3、黃色番茄標(biāo)記為黃T3、紫色番茄標(biāo)記為紫T3。 完全隨機(jī)擺放，定期交換位置以減弱邊際效應(yīng)。進(jìn)行常規(guī)管理，并除去雜草，防治病蟲害。

1.3 指標(biāo)測定

2018年9月，當(dāng)?shù)竭_(dá)結(jié)果盛期時(shí)，每個(gè)處理選取長勢一致果實(shí)進(jìn)行分析，3次重復(fù)后進(jìn)行方差分析。用電子天平測定果實(shí)的單果質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺測量果實(shí)縱橫徑；果形指數(shù)是果實(shí)縱徑和橫徑的比值；用硬度計(jì)(GY-3)測定果實(shí)硬度，用色差儀(CM-2600d/2500d)測定果實(shí)色差：L值表示亮度，a值表示紅綠色差，b值表示黃藍(lán)色差，并計(jì)算出色澤比a/b?？扇苄缘鞍撞捎每捡R斯亮藍(lán)G-250法、可溶性糖含量采用蒽酮比色法、維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，均參照文獻(xiàn)[24]測定。番茄紅素和胡蘿卜素含量采用萃取比色法測定[25]?；ㄇ嗨睾坎捎?0%的酸化鹽酸甲醇溶液浸提法測定[26]。

然后收獲所采果實(shí)的整個(gè)植株，用自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗，根、莖、葉和果實(shí)分袋封裝。在烘箱內(nèi)105 ℃殺青15 min，70 ℃烘干至恒重后測定各器官干重。稱取0.5 g干樣，加入硝酸-高氯酸(體積比9∶1)混合液20 mL放置過夜。次日于電熱板上加熱至溶液無色，繼續(xù)消化至冒白煙后，取下冷卻至室溫，再加5 mL鹽酸溶液(6 mol·L-1)，繼續(xù)加熱至溶液變?yōu)榍辶翢o色并伴有白煙出現(xiàn)后，取下冷卻至室溫，將消化液完全轉(zhuǎn)入10 mL容量瓶中，加入2.5 mL鐵氰化鉀溶液(100 g·L-1)，用蒸餾水定容，搖勻。然后參照GB 5009.93—2017，用原子吸收分光光度計(jì)(Aaanlust 800)測定植物各器官中的硒含量。轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是植株地上部硒含量和根系硒含量的比值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用 Excel 2010軟件進(jìn)行整理；SPSS 20.0進(jìn)行方差分析及相關(guān)性分析，Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

由表1可知，與紅CK相比，紅T1、紅T2和紅T3的果形指數(shù)均降低了；紅T1和紅T3的單果質(zhì)量均顯著降低了(P<0.05)。與黃CK相比，黃T1、黃T2和黃T3的果形指數(shù)均降低了；黃T1和黃T3的單果質(zhì)量均顯著降低了(P<0.05)。紫T1、紫T2和紫T3的單果質(zhì)量較紫CK顯著提高了15.99%、11.53%和16.96%(P<0.05)，并且果形指數(shù)也提高了。

表1 三種基因型櫻桃番茄果實(shí)的外觀形態(tài)和單果質(zhì)量

2.2 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實(shí)色素的影響

由表2可知，與紅CK相比，只有紅T3的類胡蘿卜素含量顯著提高了，且提高了12.56%(P<0.05)。紅T1、紅T2和紅T3的花青素含量與紅CK相比分別降低了25.71%、57.14%和38.10%。與黃CK相比，黃T1果實(shí)中的色素含量無顯著變化(P<0.05)；黃T2的番茄紅素、類胡蘿卜素和花青素含量均顯著降低了(P<0.05)；黃T3果實(shí)中只有花青素含量顯著降低了，且降低了64.71%(P<0.05)。與紫CK相比，紫T1果實(shí)中只有花青素含量顯著提高了，且提高了29.67%(P<0.05)；紫T2果實(shí)中的番茄紅素、類胡蘿卜素和花青素含量分別提高了24.98%、27.50%、15.79%(P<0.05)；紫T3果實(shí)中的番茄紅素和類胡蘿卜素含量分別提高了57.06%和55.59%(P<0.05)。說明在不同的混種模式下，紅色和紫色櫻桃番茄果實(shí)色素含量的提高程度優(yōu)于黃色櫻桃番茄。

表2 三種基因型櫻桃番茄果實(shí)的色素含量

2.3 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實(shí)色差的影響

L值越大，果實(shí)亮度越高；a值越高，顏色越偏紅；b值越高，顏色越偏橙；果實(shí)顏色是多種單色的綜合表現(xiàn)，色澤比a/b是綜合色度指標(biāo)，更綜合地反映果實(shí)色澤。由表3可知，與紅CK相比，紅T2和紅T3的L值均顯著提高了，a值均顯著降低了(P<0.05)；紅T1、紅T2和紅T3的b值均顯著降低了(P<0.05)，但是a/b值無顯著影響(P>0.05)。與黃CK相比，黃T1和黃T3的L值和b值均顯著提高了，a值和a/b值均顯著降低了(P<0.05)；黃T2的果實(shí)色差沒有發(fā)生顯著變化(P<0.05)。與紫CK相比，紫T1只有a值顯著降低了，其他值沒有顯著變化(P<0.05)；紫T2的a值和a/b值均顯著提高了，b值顯著降低了(P<0.05)；紫T3的a值和b值均顯著降低了(P<0.05)。

表3 三種基因型櫻桃番茄的果實(shí)色差

2.4 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

由表4可知，不同的混種模式下，紅色和黃色櫻桃番茄果實(shí)中的可溶性蛋白含量均降低了或無顯著影響，只有紫T1的可溶性蛋白顯著提高，且較紫CK提高了37.12%(P<0.05)。與紅CK相比，紅T1、紅T2和紅T3果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)降低或無顯著變化，除紅T1和紅T2硬度顯著提高(P>0.05)。與黃CK相比，黃T1的果實(shí)硬度顯著增加，其他品質(zhì)無顯著變化(P>0.05)；黃T2和黃T3果實(shí)中維生素C含量分別提高了23.70%和19.39%(P<0.05)。與紫CK相比，紫T1、紫T2和紫T3果實(shí)中的可溶性糖、維生素C含量以及硬度均顯著降低了或無顯著影響，除紫T2的硬度顯著提高了(P<0.05)。說明大部分混種模式降低了櫻桃番茄果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)或?qū)ζ錄]有產(chǎn)生影響。

表4 三種基因型櫻桃番茄果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)

2.5 相互混種對3種基因型櫻桃番茄硒含量的影響

由表5可知，與紅色、黃色和紫色櫻桃番茄單種(紅CK、黃CK和紫CK)相比，不同混種模式增加了紅色、黃色和紫色櫻桃番茄根系、莖稈、葉片和果實(shí)中的硒含量。與紅CK相比，紅T1和紅T3的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均顯著降低(P<0.05)，紅T2的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)無顯著變化(P>0.05)。與黃CK和紫CK相比，不同混種模式降低了黃色和紫色櫻桃番茄的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。

表5 三種基因型櫻桃番茄的硒含量

3 討論

混種后植物根系的分泌物在土壤中擴(kuò)散到另一種植物的根際，改變了根際土壤中微生物多樣性和酶活性[27]，或混種通過增強(qiáng)植物與環(huán)境間的相互作用來提高植物對外界脅迫的抗逆性[28]。與玉米混種對蕓豆的產(chǎn)量、籽粒的外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)生了較大的影響[29]。在番茄中，其外觀(大小和色澤)是影響商品性的重要因素[30]，并且番茄因富含番茄紅素、類胡蘿卜素和花青素等色素而呈現(xiàn)出不同的顏色[31]。本試驗(yàn)中，紅色和紫色櫻桃番茄混種時(shí)，果實(shí)的果形指數(shù)和單果質(zhì)量均比兩者單種時(shí)高；3種基因型櫻桃番茄混種后有利于番茄紅素和類胡蘿卜素的積累；紫色與紅色櫻桃番茄混種后，紫色櫻桃番茄果實(shí)的花青素含量顯著提高了；大部分混種模式果實(shí)的L值(果實(shí)亮度)和a/b值(果實(shí)色澤)提高了，即混種能夠提高果實(shí)外表光澤亮度，能最終改善果實(shí)外觀色澤。硒元素也會(huì)對外觀品質(zhì)產(chǎn)生影響，有研究表明，葉面噴施硒有利于水稻外觀品質(zhì)的提升[32]；并且葡萄的單粒質(zhì)量、果形指數(shù)和色素含量等外觀品質(zhì)都有不同程度的增加[33]。在富硒土壤中，混種對不同基因型櫻桃番茄的外觀品質(zhì)產(chǎn)生了不同影響，其可能的原因是，間作時(shí)，兩種植物的根系會(huì)相互接觸，“根際對話”會(huì)直接或間接影響植物的生長，進(jìn)而影響植物的品質(zhì)[34]。

番茄因含有豐富的糖類、有機(jī)酸、維生素等營養(yǎng)成分而具有特殊風(fēng)味[35]。Liu等[18]研究表明，混種大蒜可提高番茄果實(shí)的可滴定酸、維生素C、可溶性糖含量等品質(zhì)指標(biāo)。混種豆科植物可提高有機(jī)番茄果實(shí)中固酸比[20]。本研究中，紫色與紅色櫻桃番茄混種后，紫色櫻桃番茄的可溶性蛋白含量升高；3種基因型櫻桃相互混種后，黃色櫻桃番茄果實(shí)的可溶性糖和維生素C含量均增加了。這與馬迎杰等[36]的研究結(jié)果一致，即大部分混種模式下，果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)低于單作對照。這可能與植物的光合作用有關(guān)，因?yàn)榛旆N降低植物的光合活性輻射和葉片光合作用，影響了植物的碳同化[37]，從而降低了果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的物質(zhì)積累；也可能與根際環(huán)境以及根系吸收的物質(zhì)相關(guān)[27]。

4 結(jié)論

在10 mg·kg-1硒土壤中，3種基因型櫻桃番茄相互混種后，以紅色櫻桃番茄與紫色櫻桃番茄的混種模式最佳。結(jié)果表明，只有適宜的混種模式才能提高櫻桃番茄的果實(shí)外觀和內(nèi)在品質(zhì)，并且混種提高了3種基因型櫻桃番茄各個(gè)部位的硒含量，尤其增加了果實(shí)中的硒含量。蔬菜是人體補(bǔ)充硒的重要途徑，所以其運(yùn)輸和調(diào)節(jié)機(jī)制應(yīng)進(jìn)行深入研究。