黃 敏，布卡·歐爾娜，宋 梅，杜 晶，毛鵬志，李澤民

（1新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 奎屯 833200；2隴東學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

加工番茄是普通番茄的一種栽培類型，采用匍匐栽培，其類胡蘿卜素、干物質(zhì)和可溶性固形物等含量較高，是制備番茄醬、番茄汁的理想原料[1]。新疆地區(qū)屬于典型大陸性干旱氣候（晝夜溫差大、日照長、降雨量少），十分適宜番茄的生長發(fā)育，加工番茄在天山北坡經(jīng)濟帶得到了廣泛種植[2]。與其他番茄主產(chǎn)地相比，新疆生產(chǎn)的番茄具有產(chǎn)量穩(wěn)定、可溶性固形物含量高、番茄紅素含量高、黏度高、霉菌低等特點[3]。加工番茄種植和加工產(chǎn)業(yè)是新疆農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分[4-5]。近年來，新疆通過審定命名的加工番茄品種較多，但是實際用于種植和加工的品種較少，不能滿足不同地域條件下的種植需求以及不同加工用途要求[6]，因此，根據(jù)當前市場的環(huán)境與需求，篩選出符合本地氣候條件且滿足加工番茄育種、加工不同品質(zhì)性狀要求的加工番茄品種尤為重要。加工番茄品種的優(yōu)劣是由多種農(nóng)藝性狀因子綜合體現(xiàn)的，如果形、單株果數(shù)、單果重、產(chǎn)量、可溶性固形物、番茄紅素含量、總酸等。因此，建立量化的加工番茄農(nóng)藝性狀評價指標，探索符合客觀實際的加工番茄品種綜合評價方法，對新疆加工番茄產(chǎn)業(yè)具有非常重要的意義。主成分分析法是一種通過降維思想把多個變量（多指標）簡化為少數(shù)幾個主成分（綜合指標）的多元分析方法，這種方法在引進多個變量的同時將復(fù)雜因素歸結(jié)為幾個主成分，使問題簡單化，同時得到的結(jié)果更加科學(xué)有效，避免了選擇評價因子的主觀性[7-8]。聚類分析可以將分類對象，即加工番茄品種按照一定規(guī)則分成若干類群，劃分在同一類群中的品種具有較高的相似性，分類結(jié)果直觀、細致、全面，可以真實反映品種的綜合性狀，從而為育種取材提供客觀依據(jù)[9-10]。傳統(tǒng)的方差分析方法對單一性狀進行差異性分析，具有很大的局限性，目前用于品質(zhì)性狀評價的方法主要有模糊數(shù)學(xué)法[11]、灰色關(guān)聯(lián)法[12]、主成分分析法[13]。品質(zhì)性狀的綜合評價在玉米[14]、小麥[15]、棗[16]、柿[17]的報道較多，而專門針對加工番茄品質(zhì)性狀的綜合評價的研究甚少。袁莉、龐勝群[18-19]利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對加工番茄品種進行評價，對加工番茄不同番茄品種的主要性狀和理想（品種）性狀進行了關(guān)聯(lián)性分析，其理想（品種）性狀的參數(shù)是人為設(shè)定的，增加了評價的主觀性。筆者擬采用主成分分析和聚類分析，對6個奎屯墾區(qū)主栽加工番茄品種和3個新培育品種的13項農(nóng)藝性狀，從不同的視角給予較全面、客觀的分析，以期為加工番茄優(yōu)質(zhì)品種的選育提供參考，并借此篩選出適合本地區(qū)栽培的優(yōu)良加工番茄品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種為新疆奎屯墾區(qū)種植面積較大的品種‘新番15號’、‘新番29號’、‘新番30號’、‘新番71號’、‘石番46號’、‘NDM843’，第七師農(nóng)科所近年培育的新品種（系）‘T77’、‘T60’、‘T160’，共計9份加工番茄種質(zhì)材料。來源均為第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。

1.2 試驗設(shè)計

田間種植試驗于2018年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第七師124團4連進行，土質(zhì)為沙壤土，土壤肥力均勻，水利條件優(yōu)越，灌溉方式采用滴灌。參試加工番茄9個品種，連續(xù)3年種植。溫室穴盤點種、育苗，5月1日前后進行大田移栽。種子先用溫湯浸種法[10]催芽，而后將發(fā)芽的種子播于裝好基質(zhì)的128孔穴盤內(nèi)，最后將幼苗定植于大田。田間試驗采用隨機區(qū)組排列，每個品種設(shè)3個重復(fù)，共27個小區(qū)。行株距為0.32 m×0.75 m。所有田間管理措施均按照大田統(tǒng)一管理。

1.3 測定項目與方法

加工番茄品種品質(zhì)評價指標初步確定為13項農(nóng)藝性狀。每個小區(qū)隨機取50個有代表性的果實，采用電子天平稱重，平均值為單果重；加工番茄果實成熟后測產(chǎn)并折算成公頃產(chǎn)量；使用游標卡尺分別測量果實的縱徑和橫徑，計算果形指數(shù)[式(1)]；定點定株定期觀察（共調(diào)查50株），詳實記錄生育期，并根據(jù)調(diào)查的株樹計算平均株高、平均分枝數(shù)；可溶性固形物、番茄紅素、總酸由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品監(jiān)督檢驗測試中心（石河子）進行測試。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均為平均值，采用Microsoft Excel 2007對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，用DPS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行主成分分析和聚類分析[20-21]，最后計算綜合得分[式(2)]。

式中，T1為第1個主成分得分，Tm為第m個主成分得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工番茄農(nóng)藝性狀的多樣性分析

9種加工番茄品種的13項農(nóng)藝性狀平均變異系數(shù)為10.23%，其中單株果數(shù)的變異系數(shù)最大(24.97%)，這與植株的個體差異有關(guān)；果實的縱徑和橫徑的變異系數(shù)次之，分別為14.22%和13.06%；番茄紅素的變異系數(shù)最小(3.41%)。表明不同加工番茄品種之間差異很大，各農(nóng)藝性狀在不同品種之間存在多樣性（表1），有必要對其進行主成分分析和聚類分析。

表1 供試品種主要農(nóng)藝性狀的平均值

2.2 加工番茄品種農(nóng)藝性狀的主成分分析

由表2可知，前3個主成分的貢獻率分別是52.0941%、22.5229%、15.5052%，累計貢獻率為90.1222%，這3個主成分已經(jīng)反映出13項性狀指標的絕大多數(shù)信息。因此選取3個主成分較適宜。

表2 特征值、貢獻率、累計貢獻率

根據(jù)農(nóng)藝性狀（表3）得分矩陣，得到3個主成分的函數(shù)，如式(3)～(5)。

表3 主成分載荷得分矩陣

第1主成分的株高、單果重、果實縱徑、果實橫徑具有較大的正系數(shù)，分別為0.3660、0.3658、0.3723、0.3514，說明第1主成分主要反映了加工番茄果實外觀品質(zhì)；第2主成分中，平均產(chǎn)量具有較大的正系數(shù)，為0.5355，表明第2主成分主要反映了加工番茄的產(chǎn)量性狀；第3主成分中，可溶性固形物、番茄紅素、總酸具有較大正系數(shù)，分別為0.5457、0.3498、0.3724，表明第3主成分主要反映了果實內(nèi)在品質(zhì)。

由上述分析可知，株高、單果重、果實縱徑、果實橫徑、平均產(chǎn)量、可溶性固形物、番茄紅素、總酸8個性狀是主要性狀，可較準確地評價加工番茄品種。

根據(jù)得分矩陣計算出9個供試加工番茄品種的綜合得分（表4）。得分前4位的依次是‘T60’、‘新番15號’、‘新番30號’和‘新番29號’，排名最后2位是‘NDM843’和‘石番45號’。

表4 供試品種的各主成分得分、綜合得分及優(yōu)良排序

2.3 加工番茄農(nóng)藝性狀的聚類分析

9個不同加工番茄品種的聚類屬于樣品聚類或稱為Q型聚類，筆者采用類平均法。從圖1可以看出，在歐氏距離為5.86時將所有品種劃分為5個類群（圖1）。其中第1類群只有‘石番45號’，此品種產(chǎn)量(132470.85 kg/hm2)和單株果數(shù)（75.33個）在所有參試品種中是最高和最多的，可見此品種在產(chǎn)量上是很突出的；第2類群也只有‘NDM843’，此品種總酸含量在所有參試品種中是最高的；第3類群也只有‘新番71號’，該品種產(chǎn)量(123421.8 kg/hm2)及品質(zhì)（可溶性固形物5.79%，番茄紅素15.23 mg/100 g，總酸3.29%）在參試品種中均較高；第4類群僅有‘T160’，該品種產(chǎn)量較高(126271.2 kg/hm2)，單果重較大(65.83 g)，果實縱徑(7.62 cm)、橫徑(5.58 cm)均較大，說明該品種在加工番茄單果大小上比較突出；第5類群有‘新番15號’、‘新番29號’、‘新番30號’、‘T77’、‘T60’5個品種，此類群株高較高，分枝數(shù)較多，生育期長。根據(jù)13項指標對9個加工番茄品種進行Q型聚類，能夠從不同角度及層面來滿足試驗、育種和種植的需要，為其提供一定的科學(xué)依據(jù)，也能一定程度上反映品種間的親緣關(guān)系。

圖1 9種加工番茄的Q型聚類樹形圖

3 結(jié)論

本研究對9個加工番茄品種的13個性狀進行比較分析，從結(jié)果可知，僅根據(jù)各項單一指標對各加工番茄品種進行排序的結(jié)果非常不一致，難以做出判斷，因此用多元統(tǒng)計分析方法中的主成分分析和聚類分析法對各品種進行綜合評價與分析。通過主成分分析將13個農(nóng)藝性狀指標提煉為3個主成分，分別為果實外觀品質(zhì)因子、產(chǎn)量因子、果實內(nèi)在品質(zhì)因子，可用于加工番茄品質(zhì)的客觀、方便、快速綜合評定；綜合得分排名前4位的依次是‘T60’、‘新番15號’、‘新番30號’和‘新番29號’，可作為今后優(yōu)良品種推廣的理論依據(jù)。

針對9個加工番茄品種的13個性狀進行Q型聚類分析，將9個加工番茄品種劃分為5個類群，更為全面、客觀地評價番茄品種的優(yōu)劣。

4 討論

本研究選取的6個品種為當?shù)胤N植面積較大的品種，3個品種為第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所近年新培育的品種，具有較好的代表性。本試驗選取的13個農(nóng)藝性狀涵蓋了產(chǎn)量性狀、營養(yǎng)品質(zhì)、風味品質(zhì)、外觀品質(zhì)、生理性狀等方面，數(shù)據(jù)較為全面地表征了加工番茄的優(yōu)劣特性，為后續(xù)分析工作提供了參考。

本研究對9個加工番茄品種的13個性狀進行分析與比較。韓澤群等[22]2014年對22個加工番茄品種的17項農(nóng)藝性狀進行主成分分析和聚類分析，對加工番茄品種多性狀進行綜合評價，用8個主成分來表示農(nóng)藝性狀指標，其中3個與本研究中的3個主成分一致，主要性狀中單果重、總酸、番茄紅素、果實橫徑、果實縱徑、產(chǎn)量6個性狀與本研究一致，說明這3個主成分和6個性狀具有很好的代表性，為加工番茄主要性狀。王亮等[23]2014年對新疆加工番茄自交系產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀關(guān)系進行了研究，用7個主成分表示農(nóng)藝性狀指標，綜合來說與本研究中3個主成分一致，說明這3個主成分具有很好的代表性。

本研究加工番茄農(nóng)藝性狀分類結(jié)果顯示，可將9個加工番茄品種分為5個類群，可以滿足加工番茄種植、育種的不同需求。隨著加工番茄生產(chǎn)及食用量的增加，對于加工番茄產(chǎn)品的要求越來越高，對于特殊性狀（高產(chǎn)、營養(yǎng)佳、特殊風味）番茄品種選育研究有待進一步深入。