加工番茄在中國(guó)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程及其發(fā)展?jié)摿?/h1>
2009-01-27 03:18李建華劉仲齊
天津農(nóng)業(yè)科學(xué) 2009年5期
李建華 劉仲齊
摘要:對(duì)加工番茄新品種的改良潛力和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析和討論,認(rèn)為組織多學(xué)科聯(lián)合的科技隊(duì)伍進(jìn)行攻關(guān), 對(duì)新品種的產(chǎn)量潛力和品質(zhì)特性進(jìn)行持續(xù)改良,才能從原材料上保證我國(guó)加工番茄產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展。
關(guān)鍵詞:加工番茄;品種改良;產(chǎn)量;品質(zhì);抗病性
中圖分類號(hào):S641.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.05.009
Progress of Industrialization and Developmental Potential for Processing Tomato in China
LI Jian-hua, LIU Zhong-qi
(Tianjin Research Centre of Agricultural Sciences, Tianjin 300192, China)
Abstract:The potential of developing new processing tomato varieties and problems in industrialization were analyzed and discussed. It is concluded that scientists in multi-disciplines should be organized to solve key problems. Yield potential and quality characteristics of new varieties should be improved continuously, which would guarantee the steady high speed of developing processing tomato from original material in China.
Key words: processing tomato; variety improvement; yield; quality; disease resistance
1中國(guó)加工番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史
番茄加工制品主要包括番茄醬、番茄調(diào)味品、罐裝番茄、番茄汁飲料等,世界總消費(fèi)量約600萬(wàn)t。番茄醬占到番茄制品加工總量的65%以上。據(jù)全球貿(mào)易阿特拉斯統(tǒng)計(jì)(Global Trade Atlasstatistics),2003年世界番茄醬消費(fèi)量為350萬(wàn)t,年均增長(zhǎng)約3.6%;罐裝番茄(包括番茄切塊、番茄碎塊和罐裝去皮整裝番茄)年產(chǎn)量210萬(wàn)t左右,年均增長(zhǎng)約2.5%。2003年我國(guó)番茄制品產(chǎn)量50萬(wàn)t,出口量40.4萬(wàn)t,分別占世界產(chǎn)量和出口量14.3%和21%,成為繼美國(guó)之后世界第二大番茄制品生產(chǎn)國(guó),出口量躍居世界第一[1]。新疆光熱資源豐富、晝夜溫差大、氣候條件非常適宜番茄生長(zhǎng),所產(chǎn)番茄的紅色素、可溶性固形物含量高,霉菌、病害少,國(guó)際公認(rèn)品質(zhì)優(yōu)于美國(guó)、意大利等主產(chǎn)國(guó),是世界三大番茄生產(chǎn)中心之一。目前,番茄制品生產(chǎn)能力已占到全國(guó)的92%,并且形成新疆中基、屯河股份兩家龍頭企業(yè),其中中基實(shí)業(yè)番茄加工出口規(guī)模已躍居世界第2位。
我國(guó)番茄加工業(yè)起步于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí),為了適應(yīng)出口需要,國(guó)家支持沿海地區(qū)企業(yè)發(fā)展番茄加工產(chǎn)業(yè)。通過(guò)引進(jìn)國(guó)外裝備生產(chǎn)番茄醬,出口中東地區(qū)和其他市場(chǎng)。由于沿海地區(qū)番茄種植自然條件不理想,原料質(zhì)量差,對(duì)番茄醬的品質(zhì)產(chǎn)生了不良影響,使我國(guó)番茄產(chǎn)業(yè)缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1978年新疆開(kāi)始發(fā)展番茄生產(chǎn)和加工業(yè),1980年建成第1條國(guó)產(chǎn)線。10年后,新疆番茄加工企業(yè)增加到30余家,產(chǎn)量、出口量連年持續(xù)增加,產(chǎn)品成為亞洲、歐洲和美洲市場(chǎng)的搶手貨。從此,以新疆為代表的中國(guó)番茄加工產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展快車道。
據(jù)世界加工番茄聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì),2006年全世界番茄總產(chǎn)量為3 049萬(wàn)t,其中美國(guó)加州河谷地區(qū)、地中海沿岸、中國(guó)新疆和內(nèi)蒙地區(qū)的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的85%。由于我國(guó)番茄生產(chǎn)成本較低,同時(shí)品質(zhì)在世界領(lǐng)先,因此,番茄加工已經(jīng)逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移,中國(guó)番茄加工量近幾年增長(zhǎng)迅猛,總加工量由1996年的54.3萬(wàn)t上升到2006年的430萬(wàn)t,預(yù)計(jì)2007年將達(dá)到475萬(wàn)t[2]。2006年末我國(guó)番茄加工量占世界比重已經(jīng)達(dá)到15.11%(圖1)。
2加工番茄新品種的改良潛力
高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)是番茄生產(chǎn)者和番茄加工企業(yè)的共同要求,也是降低生產(chǎn)成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)。為了保證番茄的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),新品種應(yīng)當(dāng)具備基本的抗病抗蟲(chóng)能力和忍耐非生物脅迫的能力,這種能力主要通過(guò)適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)性表現(xiàn)出來(lái)。為了減輕收購(gòu)壓力和延長(zhǎng)加工設(shè)備的利用時(shí)間,加工企業(yè)通過(guò)收購(gòu)價(jià)格的變動(dòng)來(lái)鼓勵(lì)種植戶栽種成熟期不同的番茄品種。但是,目標(biāo)性狀的遺傳有其自身的規(guī)律,與其經(jīng)濟(jì)價(jià)值沒(méi)有必然的聯(lián)系。受遺傳方式和基因資源的限制,適應(yīng)性、穩(wěn)產(chǎn)性、早熟性的改良速度非常緩慢,迄今沒(méi)有太大的突破。相反,產(chǎn)量、品質(zhì)和抗病性等方面的研究卻取得了很大的進(jìn)展,并且展示出巨大的研發(fā)潛力。
2.1產(chǎn)量
品種的產(chǎn)量潛力由種植密度、單株坐果數(shù)和平均單果重構(gòu)成,坐果數(shù)和果重既由遺傳因素決定,也受環(huán)境因素的影響,因此,通過(guò)改良抗病性、提高對(duì)非生物脅迫的耐性等也能間接地提高新品種的產(chǎn)量潛力[3]。從美國(guó)加工番茄的發(fā)展歷史來(lái)看,加工番茄的平均產(chǎn)量水平呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖2),2004年的全美平均產(chǎn)量達(dá)到102 t/hm2。由于一開(kāi)始就引進(jìn)了美國(guó)的優(yōu)良加工品種,我國(guó)加工番茄品種的產(chǎn)量起點(diǎn)比較高。20世紀(jì)90年代初,新疆地區(qū)的加工番茄產(chǎn)量便能達(dá)到60 t/hm2。隨著新品種和高產(chǎn)栽培技術(shù)的推廣,2007年新疆2.2萬(wàn)hm2加工番茄的平均產(chǎn)量達(dá)到85.81 t/hm2 [4]。但和美國(guó)高產(chǎn)區(qū)的平均產(chǎn)量還有較大的差距。據(jù)估計(jì),育種對(duì)增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率在50%以上[5]。生產(chǎn)資料的投入和栽培技術(shù)的改進(jìn)是產(chǎn)量增長(zhǎng)的另一個(gè)原因。但高產(chǎn)栽培技術(shù)必須和優(yōu)良品種的產(chǎn)量潛力相匹配,才能提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。近幾年來(lái),示范推廣的加工番茄新品種,單果重有了明顯的增加,今后的選擇重點(diǎn)應(yīng)放在坐果數(shù)、果重的均一性和成熟度的一致性上,這樣有利于把高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)結(jié)合起來(lái),把高產(chǎn)和高采摘率結(jié)合起來(lái)。
2.2品質(zhì)
加工番茄的主要品質(zhì)特性包括固形物含量、果色、番茄紅素含量、硬度、果重、酸度等。固形物含量指番茄果實(shí)中除去水和揮發(fā)性物質(zhì)以外的所有成分(通常占果實(shí)鮮質(zhì)量的4%~7.5%),是加工企業(yè)最關(guān)心的指標(biāo)之一。栽培番茄的固形物中,大約75%為可溶性固形物(SS)、25%為不溶性固形物(ISS)[6]?？扇苄怨绦挝镏饕善咸烟呛凸菢?gòu)成[7],另有少量的蔗糖、有機(jī)酸、脂肪、無(wú)機(jī)鹽和色素等。不溶性固形物主要包括蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素、果膠和多糖等,決定著果實(shí)的粘度。SS和ISS是影響番茄汁和番茄醬等濃縮產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要因素,因?yàn)榉旬a(chǎn)品主要是以固形物含量為基礎(chǔ)進(jìn)行銷售的,所以,番茄果實(shí)的固形物含量越高,產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值就越高。據(jù)估計(jì),固形物含量增加1%,相當(dāng)于產(chǎn)量增加20%[9]。多數(shù)番茄的SS只占番茄鮮質(zhì)量的4.6%~7%,少數(shù)番茄品種和野生資源的SS可高達(dá)9%~15%[3,9]。由于SS是受多基因控制的數(shù)量性狀,并且與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān),所以,至今沒(méi)有選育出高產(chǎn)與高SS相結(jié)合的優(yōu)良品種。
果實(shí)顏色是影響番茄外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)。對(duì)加工番茄而言,紅色是最主要的目測(cè)指標(biāo)。番茄果實(shí)的顏色主要取決于果實(shí)中類胡蘿卜素的組成,紅果番茄中的番茄紅素占類胡蘿卜素總量的90%左右?，F(xiàn)代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在所有植物類胡蘿卜素中,番茄紅素清除單線態(tài)氧的能力最高,是目前常用的抗氧化劑維生素E的 100倍。增加番茄紅素的攝入量能有效地降低多種慢性疾病以及癌癥的發(fā)病率,人體血清中番茄紅素的濃度與胃腸道癌、前列腺癌、胰腺癌、宮頸癌等的發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)[10,11]。因此,增加番茄紅素含量成為現(xiàn)代番茄育種的主攻目標(biāo)。自20世紀(jì)40年代以來(lái),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多影響番茄果實(shí)顏色的單基因突變體,這些色彩豐富的突變體為研究果實(shí)中類胡蘿卜素的生物合成途徑提供了便利條件。其中,能提高類胡蘿卜素總量的高色素基因hp引起了人們的高度重視。研究結(jié)果表明,hp1和hp2為非等位基因,在純合狀態(tài)下分別能使番茄果實(shí)的類胡蘿卜素總量提高20%~40% [12,13]。我們先后篩選出了對(duì)這兩個(gè)基因及其等位基因分別具有高度特異性的分子標(biāo)記[14,15],利用分子標(biāo)記能有效地把這兩個(gè)基因聚集在同一個(gè)農(nóng)藝性狀優(yōu)良的番茄品種中,通過(guò)它們的協(xié)同作用,有可能大幅度地提高番茄紅素的含量。
其他重要的品質(zhì)特性包括果實(shí)硬度、酸度、維他命含量等。經(jīng)過(guò)幾十年的持續(xù)改良,加工番茄的這些特性已經(jīng)得到了較好的改良,親本材料的整體水平較高,后代材料的這些特性基本能夠滿足生產(chǎn)需求。但是,加工企業(yè)對(duì)果實(shí)的硬度和耐貯性有更高的期望,希望通過(guò)遺傳改良,使加工番茄成熟后保持原有品質(zhì)特性,貯存過(guò)程中不變質(zhì)、不腐爛,以延長(zhǎng)加工設(shè)備的利用率。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)抑制番茄果實(shí)成熟過(guò)程中乙烯的合成,Calgene Fresh公司選育出了番茄成熟后依然能長(zhǎng)期保持硬度不變的新品種Flavr-SaVrTM。1993年該品種在美國(guó)投入商業(yè)化生產(chǎn),并成為全球第一個(gè)進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)基因植物新品種。受一些人的蠱惑,消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性提出了懷疑,迫使Flavr-SaVrTM番茄撤離超市。最近Saladie 等人(2007)發(fā)現(xiàn),自然突變體“果實(shí)變質(zhì)延緩系”(Delayed Fruit Deterioration,簡(jiǎn)稱DFD)的果實(shí)具有和普通番茄完全一樣的正常成熟過(guò)程,但它的紅熟果實(shí)在室溫下可以存放4個(gè)月,仍能保持原有的風(fēng)味;即使存放7個(gè)月后,其果實(shí)的外觀品質(zhì)也沒(méi)有明顯的變化[16]。這一發(fā)現(xiàn)為選育耐貯番茄提供了新的思路和基因源。
2.3抗病性
病害是影響番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的常見(jiàn)因素。能夠引起番茄病變的真菌、細(xì)菌、病毒和線蟲(chóng)病害大約有200多種,但目前發(fā)現(xiàn)的抗病基因只有30多種,許多商業(yè)化品種能抵抗6~10種病害[3],多數(shù)病害依然依靠藥物防治。野生番茄是普通番茄抗病基因的主要來(lái)源,通常采用遠(yuǎn)緣雜交和回交轉(zhuǎn)育的辦法獲得抗病基因。為了提高抗病基因的回交轉(zhuǎn)育效率和把不同的抗病基因聚合在同一個(gè)農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品種中,主要抗病基因的分子標(biāo)記得到了廣泛的重視和應(yīng)用,利用分子標(biāo)記淘汰不含抗病基因的個(gè)體已經(jīng)成為一種常規(guī)技術(shù)。但由于新病原菌和病原菌新生理小種的不斷產(chǎn)生,新抗病基因和新分子標(biāo)記的篩選成為不斷發(fā)展、不斷完善的過(guò)程,最終目標(biāo)是利用番茄品種本身的抗病性替代殺菌劑,保證產(chǎn)量潛力的正常發(fā)揮。
3問(wèn)題與展望
經(jīng)過(guò)最近30年的發(fā)展,中國(guó)的加工番茄產(chǎn)業(yè)成為農(nóng)業(yè)紅色產(chǎn)業(yè)的代表,率先走上了農(nóng)工商一體化的道路,并走出國(guó)門,在國(guó)際番茄生產(chǎn)和加工業(yè)中占有舉足輕重的地位。品質(zhì)優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)曾經(jīng)是我國(guó)加工番茄制品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的重要法寶。但是,隨著番茄種植面積的擴(kuò)大,多年連做不僅造成了土壤肥力衰減,而且加速了土傳和氣傳等病原微生物的繁殖與傳播,致使病害種類增多,發(fā)生頻率增大,單產(chǎn)下降,品質(zhì)惡化,直接影響了番茄原料的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。另外一方面,一些發(fā)達(dá)國(guó)家不斷地提高農(nóng)產(chǎn)品的準(zhǔn)入質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),擴(kuò)大對(duì)有機(jī)物殘留的檢測(cè)范圍,通過(guò)技術(shù)性貿(mào)易堡壘限制中國(guó)產(chǎn)品的進(jìn)入。這種限制和威脅對(duì)我國(guó)加工番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
新品種選育是提高番茄單產(chǎn)水平、改善品質(zhì)和解決番茄病害的有效途徑。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),為美國(guó)加州13萬(wàn)hm2加工番茄服務(wù)的育種機(jī)構(gòu)有100多家,每年示范推廣的番茄新品種達(dá)400多個(gè),推廣面積排在前50位的新品種分別來(lái)自71家育種機(jī)構(gòu)[17]。但國(guó)內(nèi)從事加工番茄新品種選育的科研機(jī)構(gòu)屈指可數(shù)。要保持我國(guó)番茄生產(chǎn)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和品質(zhì)優(yōu)勢(shì),首先必須重視新品種選育和良種繁育工作,針對(duì)生產(chǎn)中已經(jīng)出現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問(wèn)題,組織多學(xué)科聯(lián)合的科技隊(duì)伍進(jìn)行攻關(guān),保證新品種的產(chǎn)量潛力和品質(zhì)特性得到持續(xù)改良,使新品種的抗病性越來(lái)越強(qiáng),抗病范圍越來(lái)越廣,品種類型越來(lái)越豐富,從源頭上保證我國(guó)加工番茄產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)。
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Key words: processing tomato; variety improvement; yield; quality; disease resistance
1中國(guó)加工番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史
番茄加工制品主要包括番茄醬、番茄調(diào)味品、罐裝番茄、番茄汁飲料等,世界總消費(fèi)量約600萬(wàn)t。番茄醬占到番茄制品加工總量的65%以上。據(jù)全球貿(mào)易阿特拉斯統(tǒng)計(jì)(Global Trade Atlasstatistics),2003年世界番茄醬消費(fèi)量為350萬(wàn)t,年均增長(zhǎng)約3.6%;罐裝番茄(包括番茄切塊、番茄碎塊和罐裝去皮整裝番茄)年產(chǎn)量210萬(wàn)t左右,年均增長(zhǎng)約2.5%。2003年我國(guó)番茄制品產(chǎn)量50萬(wàn)t,出口量40.4萬(wàn)t,分別占世界產(chǎn)量和出口量14.3%和21%,成為繼美國(guó)之后世界第二大番茄制品生產(chǎn)國(guó),出口量躍居世界第一[1]。新疆光熱資源豐富、晝夜溫差大、氣候條件非常適宜番茄生長(zhǎng),所產(chǎn)番茄的紅色素、可溶性固形物含量高,霉菌、病害少,國(guó)際公認(rèn)品質(zhì)優(yōu)于美國(guó)、意大利等主產(chǎn)國(guó),是世界三大番茄生產(chǎn)中心之一。目前,番茄制品生產(chǎn)能力已占到全國(guó)的92%,并且形成新疆中基、屯河股份兩家龍頭企業(yè),其中中基實(shí)業(yè)番茄加工出口規(guī)模已躍居世界第2位。
我國(guó)番茄加工業(yè)起步于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí),為了適應(yīng)出口需要,國(guó)家支持沿海地區(qū)企業(yè)發(fā)展番茄加工產(chǎn)業(yè)。通過(guò)引進(jìn)國(guó)外裝備生產(chǎn)番茄醬,出口中東地區(qū)和其他市場(chǎng)。由于沿海地區(qū)番茄種植自然條件不理想,原料質(zhì)量差,對(duì)番茄醬的品質(zhì)產(chǎn)生了不良影響,使我國(guó)番茄產(chǎn)業(yè)缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1978年新疆開(kāi)始發(fā)展番茄生產(chǎn)和加工業(yè),1980年建成第1條國(guó)產(chǎn)線。10年后,新疆番茄加工企業(yè)增加到30余家,產(chǎn)量、出口量連年持續(xù)增加,產(chǎn)品成為亞洲、歐洲和美洲市場(chǎng)的搶手貨。從此,以新疆為代表的中國(guó)番茄加工產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展快車道。
據(jù)世界加工番茄聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì),2006年全世界番茄總產(chǎn)量為3 049萬(wàn)t,其中美國(guó)加州河谷地區(qū)、地中海沿岸、中國(guó)新疆和內(nèi)蒙地區(qū)的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的85%。由于我國(guó)番茄生產(chǎn)成本較低,同時(shí)品質(zhì)在世界領(lǐng)先,因此,番茄加工已經(jīng)逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移,中國(guó)番茄加工量近幾年增長(zhǎng)迅猛,總加工量由1996年的54.3萬(wàn)t上升到2006年的430萬(wàn)t,預(yù)計(jì)2007年將達(dá)到475萬(wàn)t[2]。2006年末我國(guó)番茄加工量占世界比重已經(jīng)達(dá)到15.11%(圖1)。
2加工番茄新品種的改良潛力
高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)是番茄生產(chǎn)者和番茄加工企業(yè)的共同要求,也是降低生產(chǎn)成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)。為了保證番茄的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),新品種應(yīng)當(dāng)具備基本的抗病抗蟲(chóng)能力和忍耐非生物脅迫的能力,這種能力主要通過(guò)適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)性表現(xiàn)出來(lái)。為了減輕收購(gòu)壓力和延長(zhǎng)加工設(shè)備的利用時(shí)間,加工企業(yè)通過(guò)收購(gòu)價(jià)格的變動(dòng)來(lái)鼓勵(lì)種植戶栽種成熟期不同的番茄品種。但是,目標(biāo)性狀的遺傳有其自身的規(guī)律,與其經(jīng)濟(jì)價(jià)值沒(méi)有必然的聯(lián)系。受遺傳方式和基因資源的限制,適應(yīng)性、穩(wěn)產(chǎn)性、早熟性的改良速度非常緩慢,迄今沒(méi)有太大的突破。相反,產(chǎn)量、品質(zhì)和抗病性等方面的研究卻取得了很大的進(jìn)展,并且展示出巨大的研發(fā)潛力。
2.1產(chǎn)量
品種的產(chǎn)量潛力由種植密度、單株坐果數(shù)和平均單果重構(gòu)成,坐果數(shù)和果重既由遺傳因素決定,也受環(huán)境因素的影響,因此,通過(guò)改良抗病性、提高對(duì)非生物脅迫的耐性等也能間接地提高新品種的產(chǎn)量潛力[3]。從美國(guó)加工番茄的發(fā)展歷史來(lái)看,加工番茄的平均產(chǎn)量水平呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖2),2004年的全美平均產(chǎn)量達(dá)到102 t/hm2。由于一開(kāi)始就引進(jìn)了美國(guó)的優(yōu)良加工品種,我國(guó)加工番茄品種的產(chǎn)量起點(diǎn)比較高。20世紀(jì)90年代初,新疆地區(qū)的加工番茄產(chǎn)量便能達(dá)到60 t/hm2。隨著新品種和高產(chǎn)栽培技術(shù)的推廣,2007年新疆2.2萬(wàn)hm2加工番茄的平均產(chǎn)量達(dá)到85.81 t/hm2 [4]。但和美國(guó)高產(chǎn)區(qū)的平均產(chǎn)量還有較大的差距。據(jù)估計(jì),育種對(duì)增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率在50%以上[5]。生產(chǎn)資料的投入和栽培技術(shù)的改進(jìn)是產(chǎn)量增長(zhǎng)的另一個(gè)原因。但高產(chǎn)栽培技術(shù)必須和優(yōu)良品種的產(chǎn)量潛力相匹配,才能提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。近幾年來(lái),示范推廣的加工番茄新品種,單果重有了明顯的增加,今后的選擇重點(diǎn)應(yīng)放在坐果數(shù)、果重的均一性和成熟度的一致性上,這樣有利于把高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)結(jié)合起來(lái),把高產(chǎn)和高采摘率結(jié)合起來(lái)。
2.2品質(zhì)
加工番茄的主要品質(zhì)特性包括固形物含量、果色、番茄紅素含量、硬度、果重、酸度等。固形物含量指番茄果實(shí)中除去水和揮發(fā)性物質(zhì)以外的所有成分(通常占果實(shí)鮮質(zhì)量的4%~7.5%),是加工企業(yè)最關(guān)心的指標(biāo)之一。栽培番茄的固形物中,大約75%為可溶性固形物(SS)、25%為不溶性固形物(ISS)[6]?？扇苄怨绦挝镏饕善咸烟呛凸菢?gòu)成[7],另有少量的蔗糖、有機(jī)酸、脂肪、無(wú)機(jī)鹽和色素等。不溶性固形物主要包括蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素、果膠和多糖等,決定著果實(shí)的粘度。SS和ISS是影響番茄汁和番茄醬等濃縮產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要因素,因?yàn)榉旬a(chǎn)品主要是以固形物含量為基礎(chǔ)進(jìn)行銷售的,所以,番茄果實(shí)的固形物含量越高,產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值就越高。據(jù)估計(jì),固形物含量增加1%,相當(dāng)于產(chǎn)量增加20%[9]。多數(shù)番茄的SS只占番茄鮮質(zhì)量的4.6%~7%,少數(shù)番茄品種和野生資源的SS可高達(dá)9%~15%[3,9]。由于SS是受多基因控制的數(shù)量性狀,并且與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān),所以,至今沒(méi)有選育出高產(chǎn)與高SS相結(jié)合的優(yōu)良品種。
果實(shí)顏色是影響番茄外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)。對(duì)加工番茄而言,紅色是最主要的目測(cè)指標(biāo)。番茄果實(shí)的顏色主要取決于果實(shí)中類胡蘿卜素的組成,紅果番茄中的番茄紅素占類胡蘿卜素總量的90%左右?，F(xiàn)代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在所有植物類胡蘿卜素中,番茄紅素清除單線態(tài)氧的能力最高,是目前常用的抗氧化劑維生素E的 100倍。增加番茄紅素的攝入量能有效地降低多種慢性疾病以及癌癥的發(fā)病率,人體血清中番茄紅素的濃度與胃腸道癌、前列腺癌、胰腺癌、宮頸癌等的發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)[10,11]。因此,增加番茄紅素含量成為現(xiàn)代番茄育種的主攻目標(biāo)。自20世紀(jì)40年代以來(lái),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多影響番茄果實(shí)顏色的單基因突變體,這些色彩豐富的突變體為研究果實(shí)中類胡蘿卜素的生物合成途徑提供了便利條件。其中,能提高類胡蘿卜素總量的高色素基因hp引起了人們的高度重視。研究結(jié)果表明,hp1和hp2為非等位基因,在純合狀態(tài)下分別能使番茄果實(shí)的類胡蘿卜素總量提高20%~40% [12,13]。我們先后篩選出了對(duì)這兩個(gè)基因及其等位基因分別具有高度特異性的分子標(biāo)記[14,15],利用分子標(biāo)記能有效地把這兩個(gè)基因聚集在同一個(gè)農(nóng)藝性狀優(yōu)良的番茄品種中,通過(guò)它們的協(xié)同作用,有可能大幅度地提高番茄紅素的含量。
其他重要的品質(zhì)特性包括果實(shí)硬度、酸度、維他命含量等。經(jīng)過(guò)幾十年的持續(xù)改良,加工番茄的這些特性已經(jīng)得到了較好的改良,親本材料的整體水平較高,后代材料的這些特性基本能夠滿足生產(chǎn)需求。但是,加工企業(yè)對(duì)果實(shí)的硬度和耐貯性有更高的期望,希望通過(guò)遺傳改良,使加工番茄成熟后保持原有品質(zhì)特性,貯存過(guò)程中不變質(zhì)、不腐爛,以延長(zhǎng)加工設(shè)備的利用率。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)抑制番茄果實(shí)成熟過(guò)程中乙烯的合成,Calgene Fresh公司選育出了番茄成熟后依然能長(zhǎng)期保持硬度不變的新品種Flavr-SaVrTM。1993年該品種在美國(guó)投入商業(yè)化生產(chǎn),并成為全球第一個(gè)進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)基因植物新品種。受一些人的蠱惑,消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性提出了懷疑,迫使Flavr-SaVrTM番茄撤離超市。最近Saladie 等人(2007)發(fā)現(xiàn),自然突變體“果實(shí)變質(zhì)延緩系”(Delayed Fruit Deterioration,簡(jiǎn)稱DFD)的果實(shí)具有和普通番茄完全一樣的正常成熟過(guò)程,但它的紅熟果實(shí)在室溫下可以存放4個(gè)月,仍能保持原有的風(fēng)味;即使存放7個(gè)月后,其果實(shí)的外觀品質(zhì)也沒(méi)有明顯的變化[16]。這一發(fā)現(xiàn)為選育耐貯番茄提供了新的思路和基因源。
2.3抗病性
病害是影響番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的常見(jiàn)因素。能夠引起番茄病變的真菌、細(xì)菌、病毒和線蟲(chóng)病害大約有200多種,但目前發(fā)現(xiàn)的抗病基因只有30多種,許多商業(yè)化品種能抵抗6~10種病害[3],多數(shù)病害依然依靠藥物防治。野生番茄是普通番茄抗病基因的主要來(lái)源,通常采用遠(yuǎn)緣雜交和回交轉(zhuǎn)育的辦法獲得抗病基因。為了提高抗病基因的回交轉(zhuǎn)育效率和把不同的抗病基因聚合在同一個(gè)農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品種中,主要抗病基因的分子標(biāo)記得到了廣泛的重視和應(yīng)用,利用分子標(biāo)記淘汰不含抗病基因的個(gè)體已經(jīng)成為一種常規(guī)技術(shù)。但由于新病原菌和病原菌新生理小種的不斷產(chǎn)生,新抗病基因和新分子標(biāo)記的篩選成為不斷發(fā)展、不斷完善的過(guò)程,最終目標(biāo)是利用番茄品種本身的抗病性替代殺菌劑,保證產(chǎn)量潛力的正常發(fā)揮。
3問(wèn)題與展望
經(jīng)過(guò)最近30年的發(fā)展,中國(guó)的加工番茄產(chǎn)業(yè)成為農(nóng)業(yè)紅色產(chǎn)業(yè)的代表,率先走上了農(nóng)工商一體化的道路,并走出國(guó)門,在國(guó)際番茄生產(chǎn)和加工業(yè)中占有舉足輕重的地位。品質(zhì)優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)曾經(jīng)是我國(guó)加工番茄制品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的重要法寶。但是,隨著番茄種植面積的擴(kuò)大,多年連做不僅造成了土壤肥力衰減,而且加速了土傳和氣傳等病原微生物的繁殖與傳播,致使病害種類增多,發(fā)生頻率增大,單產(chǎn)下降,品質(zhì)惡化,直接影響了番茄原料的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。另外一方面,一些發(fā)達(dá)國(guó)家不斷地提高農(nóng)產(chǎn)品的準(zhǔn)入質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),擴(kuò)大對(duì)有機(jī)物殘留的檢測(cè)范圍,通過(guò)技術(shù)性貿(mào)易堡壘限制中國(guó)產(chǎn)品的進(jìn)入。這種限制和威脅對(duì)我國(guó)加工番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
新品種選育是提高番茄單產(chǎn)水平、改善品質(zhì)和解決番茄病害的有效途徑。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),為美國(guó)加州13萬(wàn)hm2加工番茄服務(wù)的育種機(jī)構(gòu)有100多家,每年示范推廣的番茄新品種達(dá)400多個(gè),推廣面積排在前50位的新品種分別來(lái)自71家育種機(jī)構(gòu)[17]。但國(guó)內(nèi)從事加工番茄新品種選育的科研機(jī)構(gòu)屈指可數(shù)。要保持我國(guó)番茄生產(chǎn)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和品質(zhì)優(yōu)勢(shì),首先必須重視新品種選育和良種繁育工作,針對(duì)生產(chǎn)中已經(jīng)出現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問(wèn)題,組織多學(xué)科聯(lián)合的科技隊(duì)伍進(jìn)行攻關(guān),保證新品種的產(chǎn)量潛力和品質(zhì)特性得到持續(xù)改良,使新品種的抗病性越來(lái)越強(qiáng),抗病范圍越來(lái)越廣,品種類型越來(lái)越豐富,從源頭上保證我國(guó)加工番茄產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)。
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