婁茜棋，梁 燕

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

番茄(Solanumlycopersicum)俗稱西紅柿、洋柿子，起源于南美洲[1]。因其豐富的營養(yǎng)品質(zhì)、多汁鮮美的風(fēng)味廣受消費(fèi)者喜愛。然而，番茄商品育種因長期追求高產(chǎn)、高抗，導(dǎo)致果實顏色和優(yōu)勢性狀單一[2]。此外，隨著消費(fèi)者生活水平提高，普通型紅、粉果番茄不能滿足新需求，選育顏色多樣且品質(zhì)優(yōu)良的番茄種質(zhì)是當(dāng)前需要努力的方向[3]。

趙建濤等[4]比較紅色和粉色櫻桃番茄的品質(zhì)特性差異，發(fā)現(xiàn)紅色櫻桃番茄風(fēng)味與營養(yǎng)品質(zhì)更佳，具有更好的口感。薛坤等[5]研究了5種不同果色櫻桃番茄營養(yǎng)物質(zhì)積累的差異，感官評價表明消費(fèi)者更喜愛橘黃果，但在品質(zhì)分析中橘黃果較紅果番茄產(chǎn)量、番茄紅素含量低。常培培等[6]研究表明，紅、粉、紫果品種富含番茄紅素，棕、紫果品種富含抗壞血酸。李洪磊等[7]研究表明，綠果番茄品種最佳，黃果番茄品種最差。從上述研究中可以看出，果實顏色與品質(zhì)間存在一定關(guān)聯(lián)。為了探究果實顏色與性狀間的關(guān)聯(lián)，探索不同果色番茄的性狀差異，本研究具體分析商品品質(zhì)、感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)等17個主要性狀的變異特征、材料性狀間的相關(guān)性，并進(jìn)行聚類分析，劃分品質(zhì)相似的類群以凸顯不同果色材料間品質(zhì)性狀差異，以期為挖掘不同果色番茄種質(zhì)資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

普通番茄(Solanumlycopersicum)材料共83份，其中紅果材料35份(包含紅、紅綠條紋)，粉果材料16份，橘黃果材料26份(包含橘黃、黃色、黃綠條紋)，棕果材料3份，紫果材料3份。種質(zhì)信息與來源整理于表1中。所有試驗材料由西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院番茄育種課題組提供。

表1 番茄種質(zhì)材料信息

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

本試驗在陜西省咸陽市楊凌區(qū)新天地農(nóng)業(yè)科技示范園長50 m、寬10 m大棚內(nèi)進(jìn)行。2021年1月17日播種，穴盤育苗，3月22日定植，每份材料定植10株，株行距30 cm×45 cm。田間栽培管理同常規(guī)。

1.2.2 指標(biāo)測定

隨機(jī)從每份材料不同植株的同一果穗取5個果，進(jìn)行性狀指標(biāo)測定，設(shè)3次重復(fù)。測定17個品質(zhì)性狀指標(biāo)，包括商品性狀：果實顏色、果梗洼、果實縱徑、果實橫徑、果柄長度、果型指數(shù)、果實形狀、果實硬度、心室數(shù)和單果重；感官品質(zhì)性狀：果肉厚、可溶性固形物含量、總糖含量、總酸含量和糖酸比；營養(yǎng)性狀：番茄紅素含量、維生素C(VC)含量。其中，番茄紅素含量的測定采用紫外-可見分光光度法；VC含量測定采用鉬藍(lán)比色法[8]；可溶性總糖含量的測定采用硫酸蒽酮法[9]；總酸含量、可溶性固形物含量的測定采用糖酸一體機(jī)測定；其他指標(biāo)參照《番茄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[10]進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，進(jìn)行變異特征分析。分析數(shù)據(jù)連續(xù)性和動態(tài)分布，利用Pearson相關(guān)系數(shù)分析性狀間相關(guān)性，用Origin軟件制作相關(guān)性熱圖。標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)，基于歐式距離運(yùn)用系統(tǒng)聚類法進(jìn)行聚類分析。采用數(shù)值編碼方式處理描述性性狀數(shù)據(jù)(表2)。

表2 供試番茄描述型品質(zhì)性狀賦值

2 結(jié)果與分析

2.1 品質(zhì)性狀變異特征

變異系數(shù)是反映不同果色材料變異程度的重要指標(biāo)。對83份不同果色番茄材料進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明，不同果色性狀間表現(xiàn)出不同程度的多樣性(表3)。

2.1.1 商品性狀

商品品質(zhì)性狀包括果實顏色、果梗洼、果實縱徑、果實橫徑、果柄長度、果型指數(shù)、果實形狀、果實硬度、心室數(shù)和單果重。紅果番茄材料商品性狀中變異系數(shù)最大的為單果重(101.05%)，接下來依次為心室數(shù)(54.78%)、果梗洼大小(53.27%)、果實縱徑(45.88%)、果實形狀(43.38%)、果實硬度(41.96%)、果實橫徑(40.38%)，這7個性狀的變異系數(shù)均在40%以上，表明這7個性狀變異幅度大，改良空間大；果型指數(shù)和果柄長度的變異系數(shù)分別為31.06%、29.65%，其變異幅度小，性狀雖趨于穩(wěn)定但仍有一定改良潛力。粉果番茄材料商品性狀中變異系數(shù)大于40%的性狀為單果重(63.83%)和果實硬度(47.80%)，果梗洼大小、果實形狀、果實縱徑、果實橫徑、果柄長度和心室數(shù)的變異系數(shù)介于25%～40%，果型指數(shù)變異系數(shù)最低，僅12.57%，說明粉果番茄中大多數(shù)商品性狀趨于穩(wěn)定，遺傳改良潛力并不大，尤其是果形指數(shù)的變化范圍小，遺傳穩(wěn)定。橘黃果番茄材料商品性狀中變異系數(shù)最大的性狀為單果重(106.11%)，變異系數(shù)大于40%的性狀還有果梗洼大小(67.80%)、果柄長度(63.01%)、心室數(shù)(51.03%)、果實橫徑(46.78%)、果實硬度(40.70%)，這些性狀有較大的遺傳改良空間；其余性狀如果實縱徑、果實形狀、果型指數(shù)的變異系數(shù)也均大于25%，仍有改良的潛力。棕果番茄材料商品性狀中中變異系數(shù)大于40%的性狀為單果重(56.91%)、果實形狀(51.43%)和果實硬度(51.02%)，25%<變異系數(shù)<40%的性狀有心室數(shù)、果梗洼大小、果實橫徑，變異系數(shù)小于25%的性狀有果實縱徑、果柄長度、果型指數(shù)。紫果番茄材料商品性狀中僅果實硬度變異系數(shù)大于25%，其他性狀的變異系數(shù)均小于25%，遺傳改良空間小。

2.1.2 感官品質(zhì)性狀

感官品質(zhì)性狀包括果肉厚、可溶性固形物含量、總糖含量、總酸含量和糖酸比。紅果番茄材料感官品質(zhì)性狀中變異系數(shù)大于40%的為果肉厚(42.53%)，變異系數(shù)介于25%～40%的性狀為總糖含量、總酸含量、糖酸比，變異系數(shù)最小的性狀為可溶性固形物含量(24.28%)。粉果番茄材料感官品質(zhì)性狀的變異系數(shù)均小于40%，其中變異系數(shù)大于25%的性狀為總酸含量、糖酸比、果肉厚、總糖含量，變異系數(shù)最小的性狀為可溶性固形物含量(20.31%)。橘黃果番茄材料感官品質(zhì)性狀中變異系數(shù)大于25%的性狀為果肉厚、總糖含量、總酸含量、糖酸比，變異系數(shù)最小的性狀為可溶性固形物含量(24.49%)。棕果番茄材料感官品質(zhì)性狀中變異系數(shù)由大到小為總糖含量(29.16%)、總酸含量(23.79%)、可溶性固形物含量(21.30%)、果肉厚(20.15%)、糖酸比(7.13%)。其中總糖含量和總酸含量變異系數(shù)均在25%界限左右，但棕色番茄材料的糖酸比變異系數(shù)僅為7.13%，這表明棕色番茄材料的糖酸比性狀較為穩(wěn)定，總糖含量和總酸含量的改良方向具有一致性。紫果番茄材料感官品質(zhì)性狀的變異系數(shù)均小于40%，變異系數(shù)大于25%的性狀依次為總酸含量(39.92%)、糖酸比(37.48%)、總糖含量(27.36%)，變異系數(shù)小于25%的性狀為果肉厚和可溶性固形物含量。綜上可以看出，紅果、橘黃果的感官性狀變異系數(shù)大于其他果色番茄材料，具有較大的改良空間。

2.1.3 營養(yǎng)品質(zhì)性狀

營養(yǎng)品質(zhì)性狀包括番茄紅素含量和VC含量。紅果番茄材料番茄紅素和VC含量的變異系數(shù)分別為99.87%和46.21%，粉果番茄材料分別為49.53%和82.27%，橘黃果番茄材料分別為91.64%和34.76%，棕果番茄材料為20.82%和8.39%，紫果番茄材料中分別為54.65%和22.91%?？梢?，除棕果番茄外，其余果色材料的營養(yǎng)性狀均存在較大變異幅度，可為篩選優(yōu)質(zhì)番茄資源提供更廣的選擇空間。

2.2 品質(zhì)性狀相關(guān)性

對83份不同果色番茄材料的主要品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果(表4)表明，感官性狀中可溶性固形物含量與總糖含量、總酸含量均呈極顯著正相關(guān)，與果肉厚呈極顯著負(fù)相關(guān)；總糖含量與總酸含量、糖酸比呈極顯著正相關(guān)。商品性狀中，果梗洼大小和單果重均與果實縱橫徑呈極顯著正相關(guān)，商品果橫徑與果型指數(shù)、果實形狀呈顯著負(fù)相關(guān)，果實顏色與果型指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明果實顏色越鮮艷，果實的果型指數(shù)越小。營養(yǎng)性狀中番茄紅素與VC含量間相關(guān)性不顯著，但果實顏色與番茄紅素呈極顯著正相關(guān)，番茄紅素含量與可溶性固形物含量呈顯著正相關(guān)，這也說明番茄紅素含量差異不僅和果實營養(yǎng)物質(zhì)高低有關(guān)，也影響著不同番茄的果色。果梗洼大小、果實縱橫徑、單果重均與可溶性固形物含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；果梗洼大小、單果重均與VC含量、總糖含量呈顯著負(fù)相關(guān)；果實縱徑與番茄紅素呈顯著負(fù)相關(guān)，以上結(jié)果表明，果實大可能會對果實內(nèi)在品質(zhì)有負(fù)向作用。綜上，果實顏色與番茄紅素含量、可溶性固形物含量存在一定相關(guān)性，所以果實顏色對果實內(nèi)在品質(zhì)有一定影響。

表4 五類不同果色番茄種質(zhì)資源品質(zhì)性狀相關(guān)性

2.3 聚類分析

為更好地認(rèn)識不同果色番茄種質(zhì)資源材料的品質(zhì)性狀關(guān)系，根據(jù)觀測的17個品質(zhì)性狀，在歐式距離9.5處將83份番茄材料聚為8類(圖1)。Ⅰ類有46份材料，包含15份紅果、20份橘黃果、10份粉果和1份紫果材料，Ⅰ類番茄總體上番茄紅素含量低，糖酸比較高，硬度較大。Ⅱ類有7份材料，6份為紅果材料，1份為橘黃果材料，果實均為扁圓形，果柄長，硬度大，該類群材料可作為培育耐貯運(yùn)番茄的材料。Ⅲ類有2份材料，分別為橘黃果和紅果，商品果縱徑和橫徑大，單果重大，果肉厚，營養(yǎng)品質(zhì)低于其他類群。Ⅳ類有9份材料，分別4份紅果、3份粉果、1份橘黃果和1份棕果，均為大果型，果梗洼大，果柄較長，硬度低，可溶性固形物含量低，總糖含量低，綜合品質(zhì)差。Ⅴ類有3份材料，均為小果型橘黃果，果梗洼小，番茄紅素含量低，可溶性固形物含量高，總糖含量高，總酸低，糖酸比高，風(fēng)味品質(zhì)表現(xiàn)更好，因此這類群可作為口感型優(yōu)良種質(zhì)。Ⅵ類有13份材料，9份紅果、2份棕果、1份紫果和1份橘黃果，果實硬度、可溶性固形物含量、總糖含量、糖酸比和VC含量均較高，整體表現(xiàn)居中。Ⅶ類僅1份材料，為中果型粉紅果實，果實圓正，單果重較大，硬度較高，VC含量高，在外觀和營養(yǎng)性狀方面表現(xiàn)較好，對于該類番茄應(yīng)該進(jìn)一步挖掘它的潛在特性。Ⅷ類有2份材料，1份紅果和1份紫果，小果型，果肉厚度小，心室數(shù)少，VC含量和番茄紅素含量高，營養(yǎng)性狀高于其他類群，可作為功能型的不同果色種質(zhì)材料。以上結(jié)果可為發(fā)掘不同果色優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源提供一定參考。

P1～P83為番茄種質(zhì)的編號，同表1。

3 討論

番茄果實顏色豐富，主要原因是類胡蘿卜素含量的組成差異[11]。果實成熟過程中，類胡蘿卜素代謝途徑中基因編碼的酶通過調(diào)控和積累代謝產(chǎn)物來決定果實色澤[12]，主要的調(diào)控方式是通過積累和裂解番茄紅素、β-胡蘿卜素等物質(zhì)[13]。前人研究結(jié)果表明，番茄紅素含量和可溶性固形物含量呈極顯著正相關(guān)[14]；在番茄果實中干擾LYCB基因，使得紅果和黃果番茄的番茄紅素含量增加、β-胡蘿卜素含量顯著降低，可溶性固形物含量、糖酸比等風(fēng)味品質(zhì)顯著提高[15]；番茄中過表達(dá)SLCCD1A基因能直接裂解多種類胡蘿卜素，從而使果實感官品質(zhì)顯著提高[16]。這與本試驗果實顏色與番茄紅素呈顯著正相關(guān)、番茄紅素與可溶性固形物含量呈顯著正相關(guān)結(jié)果一致，因此判斷果實顏色與可溶性固形物含量也存在一定程度的相關(guān)性，這三者之間可能存在相互聯(lián)系的調(diào)控途徑。本研究中橘黃果雖然番茄紅素含量低，但各項品質(zhì)均高于其他材料，可能由于橘黃果中β-胡蘿卜素含量豐富，而β-胡蘿卜素與果實品質(zhì)有著密切聯(lián)系[16-17]。

根據(jù)育種目的劃分的番茄材料功能類群，能更加直觀反映品質(zhì)差異，可有效提高番茄品質(zhì)育種的前期工作效率。聚類分析中將遺傳背景比較接近的不同果色、相同果型的材料聚在一類[18]。本研究中Ⅱ類群的6份紅果、1份橘黃果材料具有耐貯運(yùn)特性；Ⅴ類群均為橘黃色果實，可溶性固形物含量、總糖含量和糖酸比均很高，這些性狀均影響著果實口感，此類群材料為口感型種質(zhì)；Ⅷ類群包含1份紅果和1份紫果材料，具有更高的番茄紅素含量、VC含量，所以在營養(yǎng)性狀方面更加優(yōu)異。而Ⅲ、Ⅳ類群材料的綜合品質(zhì)表現(xiàn)差，大部分性狀變異系數(shù)幅度也較小，缺乏多樣性，改良潛力較小。本文僅1年的試驗數(shù)據(jù)，后期可進(jìn)行多年試驗，消除環(huán)境因素對試驗結(jié)果的影響。果實顏色、類胡蘿卜素含量與品質(zhì)間的聯(lián)系可結(jié)合分子技術(shù)等手段進(jìn)一步研究[19]，為番茄品質(zhì)改良與育種提供更科學(xué)和可靠的依據(jù)。