基于不同品種和園區(qū)的番茄果實可溶性固形物含量對表型性狀的響應

潘英杰孫焱鑫李艷梅廖上強鄒國元雷喜紅牛曼麗李雅豪張穎孫娜

(1.沈陽師范大學生命科學學院，遼寧 沈陽 110034；2.北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，北京 100097；3.北京市農(nóng)業(yè)技術推廣站，北京 100029)

番茄(Solanum lycopersicumL.)是世界上重要園藝作物之一，人均消費量高，是居民膳食營養(yǎng)補充的重要來源[1]。近年來我國番茄種植面積和產(chǎn)量躍居世界首位，2019年總產(chǎn)量達到6287.0萬噸(FAO，2021)。中國已成為全球最重要的番茄制品生產(chǎn)國和出口國，但在優(yōu)良品種培育方面與國外相比仍存在一定差距[2，3]。目前國內番茄基本實現(xiàn)產(chǎn)銷平衡乃至結構性過剩，高品質番茄受到消費者的日漸青睞，培育優(yōu)質品種并配套其品質提升技術成為提高番茄品質的重要措施，對我國園藝產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展至關重要[4]。

目前我國種植的番茄品種約200個，不同品種果實的大小、形狀、色澤和口感存在較大差異[5]。品種、栽培技術和栽培環(huán)境等是影響番茄果實成熟過程中多種生理生化反應和結構變化的因素，是導致品質差異的主要原因[6，7]。糖酸含量及其比例決定的果實口感是消費者最為關注的番茄品質特征，通常高含糖量及糖酸比合適的番茄受到消費者普遍歡迎[8]。番茄果實中的糖主要包括果糖、葡萄糖，果實中的酸包括檸檬酸、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)等可精確測定其含量，但測試過程繁瑣，檢測費用昂貴[9]?？扇苄怨绦挝锸欠压麑嵠焚|的重要評價指標，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現(xiàn)快速的破損檢測[10]，是目前番茄生產(chǎn)和銷售市場中果實品質的常用評價指標。

前人研究發(fā)現(xiàn)可溶性固形物與果實表型性狀，如果實大小、果皮厚度、單果重和果皮顏色等指標顯著相關。張紫薇等[11]發(fā)現(xiàn)番茄果實可溶性固形物含量與果實橫徑、縱徑、單果重和果皮厚度顯著負相關。邱立軍等[12]發(fā)現(xiàn)晚稻楊梅果實可溶性固形物含量與顏色顯著相關，果實可溶性固形物含量隨著顏色加深而提高。Tieman等[13]發(fā)現(xiàn)番茄果實糖(葡萄糖＋果糖)含量與單果重顯著負相關，可能是由于馴化和改良過程中9號染色體上高糖等位基因的缺失導致。楊鵬鳴等[14]認為基因間的連鎖或互作，或可導致果實品質與表型性狀相關，因此可通過果實某一個性狀來預測其相關性狀。例如西瓜果實中心部位可溶性固形物含量與其硬度呈極顯著相關，其相關的QTL位點CTSS8.1與CFF8.1均位于8號染色體同一位置[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，調查其可溶性固形物含量及表型性狀，并重點對兩者間的相關性進行分析，篩選影響番茄果實糖度的表型性狀指標，以期為鮮食番茄生產(chǎn)上的品種選擇和栽培環(huán)境條件、栽培技術的配套提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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

1.2 試驗方法

每份番茄樣品取3個果實，用游標卡尺(DL91150，寧波得力工具有限公司)測量果實橫徑、縱徑、果皮厚度，并計算果形指數(shù)(果實縱徑/平均橫徑)；使用折射儀(PAL－1，Atago，日本)測果實可溶性固形物含量；用天平[ME1002E/02，精度0.01 g，梅特勒托利多儀器科技(中國)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 結果與分析

2.1 不同果型番茄果實可溶性固形物含量與表型性狀調查

由表1看出，番茄果實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%)，櫻桃番茄果實可溶性固形物含量平均高達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查結果

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)律對于個體而言并不完全準確。

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1.24。以上結果表明櫻桃番茄不同品種之間的果形差異最大，且多為長圓形，大果型樣品果形較為統(tǒng)一，多為扁圓形和近圓形。

2.2 不同果型番茄果實可溶性固形物含量與表型性狀的相關性分析

對45份番茄樣品的果實橫徑、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行相關性分析，結果(圖1)顯示，除果形指數(shù)外，其他指標之間均表現(xiàn)出相關性?？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相關，相關系數(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大小和重量增加而降低。單果重與果實橫徑、縱徑和果皮厚度呈顯著正相關，且相關性極高(相關系數(shù)分別為0.95、0.82和0.67)，表明果實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個品種。大果型有兩個品種，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個品種，其中，京采6號、原味一號和京番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

對上述5個中、大果型主栽番茄品種的可溶性固形物和表型性狀進行分析(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(平均值為6.95%)，原味一號和京番308的單果重、橫徑和縱徑低于京采6號，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，其果實可溶性固形物含量最高為10.8%，最低為5.9%，這種因栽培條件導致的差異在京采6號和京番308果實可溶性固形物含量中也普遍存在，同樣在果實表型性狀指標中也有體現(xiàn)。說明除品種因素外，不同園區(qū)的栽培條件和技術對同一品種番茄果實品質和表型表現(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行聚類分析(圖4)，可以看出:1號園區(qū)的普羅旺斯單獨聚為一類(第Ⅰ類)，其果實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、11號園區(qū)的京采6號樣品、21號園區(qū)的京番308樣品和5號園區(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號園區(qū)的普羅旺斯、4號園區(qū)的粉太郎、9號園區(qū)的京采6號和12號園區(qū)的原味一號樣品，該類群的果實可溶性固形物含量適中，單果重、果實橫徑、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，包含來自北京5家園區(qū)的原味一號樣品、2家園區(qū)的京番308樣品和1家園區(qū)的京采6號樣品。原味一號和京番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)質番茄的生產(chǎn)需要有匹配的栽培調控技術，以最大程度保持品種特性，提高果實品質和口感。

圖4 大果型和中果型鮮食番茄主栽品種聚類分析

3 討論

番茄果實品質是影響消費者選購的重要因素[16]。近年來番茄品質性狀的研究與改良受到育種專家的密切關注與重視，先后有科研工作者研究了番茄的營養(yǎng)組分、加工品質及其與農(nóng)藝性狀之間的相關關系[17－19]。本研究表明，番茄果實表型性狀與品質存在相關性:番茄單果重與橫徑、縱徑、果皮厚度指標顯著正相關。這與任婧等[20]在探究46份番茄新品種時發(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的結果一致，表明以上指標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提高番茄單果重，進而實現(xiàn)增產(chǎn)。同時，果皮厚度對單果重也存在顯著影響，其正相關關系表明單果重越大，果實果皮越厚，這與田蕾等[21]的研究結果一致。果皮厚度是抗裂的基本保證，提高產(chǎn)量的同時果皮厚度也在增加，這對于減輕裂果有積極作用。果形指數(shù)是反映果實基本形狀的指標，果形指數(shù)越小果實越圓；相反，指數(shù)越大，果實越長[22]。任婧等[20]研究小果型番茄發(fā)現(xiàn)其果形指數(shù)與其他性狀相關性不顯著，這與本研究結果一致。

除了表型性狀指標間的相關性外，本研究顯示，鮮食番茄可溶性固形物含量與表型性狀指標存在相關性，與果實橫徑、縱徑、單果重和果皮厚度顯著負相關，這與張紫薇等[11]的研究結果一致。果實可溶性固形物含量與單果重顯著負相關的結果與Kumar[23]和任婧[20]等的研究結果一致。Eshed和Zamir[24]研究潘那利番茄漸滲系群體時發(fā)現(xiàn)了23個與可溶性固形物相關的QTLs。而后Tanksley等[25]研究發(fā)現(xiàn)，調控番茄果實可溶性固形物含量的基因位點與調控果實重的基因位點的遺傳距離非常近。在生產(chǎn)實踐中，可通過性狀間的相關性，快速而簡便地進行果實品質早期估測。番茄主要農(nóng)藝性狀關系的研究對番茄新品種選育亦具有重要的理論和實踐意義。

本研究結果表明，影響鮮食番茄品質和表型性狀的因素主要有品種和栽培條件(環(huán)境和技術)。品種是決定番茄果實品質的首要因素[26]。設施生產(chǎn)中廣泛栽培的品種主要是以原味一號、京采6號和京番308為主的中果型番茄品種[27]。本研究中3個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，表明栽培管理技術影響鮮食番茄優(yōu)良品種性狀的表達，有必要制定更加合理的栽培管理方案來優(yōu)化番茄生產(chǎn)、提升鮮食番茄品質。

4 結論

本研究調研了北京地區(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，并對其相關性進行分析，探討品種和園區(qū)栽培技術對番茄果實品質和表型的影響。結果表明，番茄果實表型性狀指標間存在一定相關關系，單果重與橫徑、縱徑和果皮厚度呈顯著正相關，可進行同步改良，同時兼顧增產(chǎn)與耐裂性。此外，果實橫徑、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相關，這對于鮮食番茄果實可溶性固形物含量的無損估測具有重要意義。

此外發(fā)現(xiàn)，栽培管理技術對鮮食番茄優(yōu)良品種性狀的表達有較大影響，同一品種鮮食番茄的表型性狀指標如單果重、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)栽培技術對番茄果實品質和表型的影響，對于優(yōu)質番茄品種選育及“穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質”生產(chǎn)具有重要指導意義。