加工番茄品质性状的鉴定指标和筛选方法

韩泽群　姜波

摘要：确定加工番茄（Lycopersicon esculentum Mill）果实特殊性状的鉴定指标，为筛选具有较好特殊性状番茄品种的亲本种质资源提供决策支持。通过2012年新疆吉木萨尔县庆阳湖乡试验田的22种（系）加工番茄的品比试验，分析、测定了17项农艺性状，依据灰色育种理论，采用目标性状灰色关联分析法对加工番茄的产量性状、营养性状、风味品质、加工贮运品质这4个特殊目标性状进行分析。结果表明，可溶性固形物含量与其他农艺性状的关联序为平均分枝数>横径>平均产量>纵径>果形指数=生育期>总酸含量>色差>平均幅宽>单果重>糖酸比>平均株高>总糖含量>番茄红素含量>病毒病抗性>单果耐压力；番茄红素含量与其他农艺性状的关联序为平均株高>总糖含量>平均幅宽>总酸含量>色差>生育期>糖酸比>单果重>平均产量>平均分枝数>果形指数>横径>纵径>病毒病抗性>可溶性固形物含量>单果耐压力；糖酸比与其他农艺性状的关联序为总糖含量>平均幅宽>单果重>色差>生育期>平均株高>果形指数>纵径>平均产量>横径>总酸含量>番茄红素含量>平均分枝数>可溶性固形物含量>病毒病抗性>单果耐压力；单果耐压力与其他农艺性状的关联序为番茄红素含量>平均株高>病毒病抗性>总糖含量>糖酸比>平均幅宽>色差>生育期>总酸含量>单果重>平均产量>果形指数>纵径>平均分枝数>横径>可溶性固形物含量。在选育特殊性状（高产、营养佳、良好风味、耐贮运）的加工番茄品种时，应高度关注与这些特殊性状（可溶性固形物含量、番茄红素含量、糖酸比、单果耐压力）关联度大的农艺性状，并兼顾关联度低的其他农艺性状是否满足选种要求。

关键词：加工番茄（Lycopersicon esculentum Mill）；特殊性状；目标性状灰色关联分析法；选种；育种

中图分类号：S641.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）16-3812-05

Abstract： The identification indexes of quality traits of processing tomato fruit in Xinjiang provide decision support to screen the parental germplasm resources of tomato varieties with better quality traits. Qualities of the can 22 （Department） processing tomato products were comparied in field of Qingyang lake village in Jimsar county of Xinjiang in 2012，17 agronomic traits were determined. Based on the gray breeding theory， the target traits gray relational analysis was used to analyze tomato's yield， nutritional quality， flavor quality， the quality of storage and transportation of the four special target traits. The results showed that the associated sequence of the content of soluble solid and other agronomic traits was the average number of branches> transverse diameter> average yield >longitudinal diameter> fruit shape index = growth period >the content of total acid > chromatic aberration> average width> the weight of single fruit> mass ratio of sugar to acid>the average plant height> the content of total sugar > the content of lycopene> virus resistance> compression resistance of single fruit. The associated sequence of content of lycopene and other agronomic traits was average height> the content of total sugar > average width> the content of total acid > chromatic aberration > growth period> mass ratio of sugar to acid > fruit weight>average yield>average number of branches> fruit shape Index> transverse diameter> longitudinal diameter> virus resistance> the content of soluble solid> compression resistance of single fruit. The associated sequence of sugar acid ratio and other agronomic traits was the content of total sugar> average width> fruit weight> chromatic aberration > growth period> average plant height> fruit shape index> longitudinal diameter> average yield> transverse diameter> the content of total acid> the content of lycopene>average number of branches>the content of soluble solids>virus resistance>compression resistance of single fruit. The associated sequence of compression resistance of single fruit and other agronomic traits was the content of lycopene>average height>virus resistance>the content of total sugar>mass ratio of sugar to acid>average width>chromatic aberration>growth period>the content of total acid>fruit weight>average yield>fruit shape index>longitudinal diameter>average number of branches> transverse diameter>the content of soluble solid. The agronomic traits highly associated with the special agronomic traits （the content of soluble solid， the content of lycopene， mass ratio of sugar to acid， compression resistance of single fruit） of processing tomato varieties with high yield， good nutrition， good flavor， resistant storage should be highly concerned. Other agronomic traits lowly associated with traits met the selection requirements should be concerned as well.

Key words： processing tomato（Lycopersicon esculentum Mill）； special characters； target traits gray association analysis； seedselection；breeding

加工番茄（Lycopersicon esculentum Mill）原产自南美洲西部太平洋沿岸，兼具蔬菜和水果双重身份，其果实及加工制品颇受人们的青睐[1]。新疆地处75°-95°E、35°-50°N，具备加工番茄生长的天然优势条件（昼夜温差大、日照长、降雨量少）。新疆于1978年起开始引种加工番茄，在天山北坡经济带、南疆的巴音郭楞蒙古自治州和东疆的哈密地区等地加工番茄得到了广泛种植，现在产量已达全国的90%[2，3]。新疆加工番茄产业以制酱为主，其出口量接近世界番茄酱贸易总量的25%左右，为新疆果蔬业增收和特色产业的形成发挥了重要的作用，已成为新疆特色型“红色”支柱产业[2-6]。但是，目前新疆番茄产业也面临一些亟需解决的新问题：其一是加工番茄种质资源匮乏，品种结构不合理，单一品种的连年种植造成品种退化（单产、品质均呈下降趋势）；其二是随着生活质量的提高，人们对番茄品质有了更高的市场需求（良好的风味、较高的营养价值的制品）；其三是特定地区的番茄酱厂日处理量有限，而且番茄收获期时气温较高，采摘后番茄未能及时（超过24 h）进行制品加工，致使番茄变质、腐烂。此外，部分番茄种植区域与番茄加工厂距离过远，运输途中难免因颠簸使番茄挤压碰伤导致加工原料变质甚至腐烂。所以，加工番茄品种特殊性状的研究就显得尤为重要，培育一批高产、营养佳、良好风味、耐贮藏的番茄品种是解决这些问题最直接有效的方法，而鉴定和筛选具有特殊性状的番茄种质资源是品质合理利用和选育的依据和前提。目前，国内外许多学者对农作物育种和选种进行了广泛而深入的研究，但是针对加工番茄的理论研究成果并不丰富。袁莉等[7]运用灰色关联理论对加工番茄的可溶性固形物含量与其他性状进行关联性分析；姜波等[8]运用灰色关联理论对加工番茄10个品种与理想品种进行了关联性分析；庞胜群等[9]运用灰色关联分析法分析了农艺性状对番茄红素的影响；杨生保等[10]运用灰色关联分析方法对番茄主要性状与理想性状之间的密切程度进行了综合分析。这些研究均取得了一定的成果，为番茄农艺性状的研究打下了基础，而关于番茄风味品质、加工贮运品质的研究则尚未见报道。郭瑞林[11]于1995年建立了作物灰色育种学，其中目标性状灰色关联分析法的基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密。因为作物育种过程本身就是部分信息已知、部分信息未知的灰色过程，所以采用灰色系统作物育种理论可以克服传统经验育种的育种周期长、盲目性大、效率低、预见性差等缺点。研究对加工番茄亲本目标性状与其他农艺性状进行灰色关联分析，研究各农艺性状与其可溶性固形物含量、番茄红素含量、糖酸比、单果耐压力的关联度，从而间接地表征番茄的产量性状、营养品质、风味品质、加工贮运品质，实现定量化地鉴定和筛选满足特殊性状要求的加工番茄品种，并结合定性分析法为筛选具有较好特殊性状番茄品种的亲本种质资源提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

参试品种分别为XH-40、TH-9、TH-45、SF-1、SF-2、SF-3、SF-4、SF-5、SF-6、SF-7、SF-8、SF-9、SF-10、SF-12、SF-13、SF-16、TH-48、TH-737、XH-36、H2206、H9780、H1100，共计22份加工番茄种质材料，均由与“复杂约束环境下新疆番茄产量动态预测方法研究”课题组合作的粮屯河吉木萨尔番茄制品分公司旗下的种业公司提供，用Y1～Y22表示。

1.2 实施方案

试验于2012年在新疆天山北坡吉木萨尔县庆阳湖乡试验田进行，前茬作物为兰州子瓜，土壤状况为含氮45.4 mg/kg、磷6.1 mg/kg、钾174.0 mg/kg、有机质1.42 mg/kg，土壤偏碱性。2011年10月开始深松起垄，深施深度为25 cm，底肥的过磷酸钙施用量为120 kg/hm2、磷酸二铵施用量为105 kg/hm2、硫酸钾施用量为150 kg/hm2。2012年3月开始扶垄。根据田间土地情况随机区组排列，四周设置保护行1～3行，每个品种设3次重复。试验采用单垄单行铺膜栽种模式，沟心距为150 cm，沟深为20 cm，垄背宽为100～110 cm。2012年4月13日开始人工移栽，移栽深度为10 cm左右，以掩埋下端子叶节为准，深栽后及时补水，提高成活率，株距为22 cm，保苗30 180株/hm2，灌溉方式为铺设单翼迷宫式加压滴灌，水井流量为2 100 m3/hm2。田间管理措施与大田一致（作为滴灌肥施入的尿素共施7次，总计544.5 kg/hm2；磷酸二氢钾共施4次，共120 kg/hm2；中耕除草6次；灌水17次；病虫害控制8次）。

1.3 性状观察、记载和测定方法及标准

参照文献[12]并与合作企业的技术专家们研讨，选择确定了17个农艺性状作为样本数据，其中大部分农艺性状的测定方法及标准分别为：对于单果重，每个小区随机取50个果实，采用MP2001型电子天平称重，取平均值；对于平均产量，在番茄果实成熟后采用亩（667 m2）测产法测产；对于番茄红素含量，采用T22型分光光度计测定，参照SN/T 1036—2002标准[13]；对于可溶性固形物含量，采用GB 10788—1989的折光计法测定[14]；对于总酸含量，采用GB/T 12456—1990的电位滴定法测定[15]；对于总糖含量，采用硫酸-蒽酮法测定[16]；对于糖酸比，糖酸比为总糖含量与总酸含量的比值；对于果形指数，果形指数=纵径/横径，使用游标卡尺分别测量果实的纵径和横径；对于色差，采用DC-P3型全自动色差计测定；对于单果耐压力，采用GY-1型果实硬度计测量；对于平均幅宽、平均株高、平均分枝数，采用定点定株定期观察（共调查50株），详实记录生育期并根据调查的株数计算；对于病毒病抗性，在采摘后期对全部植株进行对病毒病抗性的调查，抗病性数值为病情指数的倒数。

1.4 数据的统计分析

根据作物灰色育种理论[11]，把所有的农艺性状视作一个灰色系统，每一个性状看作系统的一个因素，分别以可溶性固形物含量、番茄红素含量、糖酸比、单果耐压力为参考性状，即目标性状，其序列记为X0，以其余各农艺性状构成比较性状，其序列记为Xi。采用Microsoft Office Excel 2007和灰色系统理论建模系统3.0软件对样本数据进行目标性状灰色关联分析，计算方法与步骤如下。

第一步：对样本数据进行适当变换。由于样本数据的量纲、生物学和物理学意义不相同，如单果重（g/果）、可溶性固形物含量（%）、纵径（cm）、生育期（d）等。故采用公式（1）进行初值化变换，使其化为数量级大体相近的无量纲数据。

按照关联序越是靠前的目标性状序列与比较性状序列的关系越为密切，反之则越低的原则，对计算结果进行分析。

2 结果与分析

2.1 供试品种主要农艺性状的调查结果

供试品种主要农艺性状的调查结果见表1。

2.2 可溶性固形物含量的灰色关联分析

首先以可溶性固形物含量为目标性状X0，其余农艺性状为比较性状Xi。经计算得出可溶性固形物含量与其他农艺性状的关联序见表2，可溶性固形物含量与其他农艺性状的关联序为平均分枝数>横径>平均产量>纵径>果形指数=生育期>总酸含量>色差>平均幅宽>单果重>糖酸比>平均株高>总糖含量>番茄红素含量>病毒病抗性>单果耐压力。对可溶性固形物含量影响最大的是平均分枝数，r=0.971 9，其次是横径，再次是平均产量。因此，在加工番茄杂交后代选育过程中，针对平均分枝数、横径和平均产量3个性状进行间接改良，有可能改善加工番茄可溶性固形物含量这一品质性状，可溶性固形物含量的提高有利于平均产量的增加。

2.3 番茄红素含量的灰色关联分析

以番茄红素含量为目标性状X0，其余农艺性状为比较性状Xi，经计算得出番茄红素与其他农艺性状的关联序为平均株高>总糖含量>平均幅宽>总酸含量>色差>生育期>糖酸比>单果重>平均产量>平均分枝数>果形指数>横径>纵径>病毒病抗性>可溶性固形物含量>单果耐压力（表2）。其中番茄红素含量与平均株高和总糖含量的关系最为密切，关联度达0.95以上，平均幅宽与其关系也较为密切，表明生理性因素对番茄红素的形成至关重要。

2.4 糖酸比的灰色关联分析

以糖酸比为目标性状X0，其余农艺性状为比较性状Xi，经计算得出糖酸比与其他农艺性状的关联序为总糖含量>平均幅宽>单果重>色差>生育期>平均株高>果形指数>纵径>平均产量>横径>总酸含量>番茄红素含量>平均分枝数>可溶性固形物含量>病毒病抗性>单果耐压力（表2）。总糖含量、平均幅宽和单果重对糖酸比影响较大，说明只要针对总糖含量这个性状进行选择，很有希望提高糖酸比，从而也就有可能培育出具有良好风味品质的加工番茄新品种。

2.5 单果耐压力的灰色关联分析

以单果耐压力为目标性状X0，其余农艺性状为比较性状Xi，经计算得出单果耐压力（X13）与其他农艺性状的关联序为番茄红素含量>平均株高>病毒病抗性>总糖含量>糖酸比>平均幅宽>色差>生育期>总酸含量>单果重>平均产量>果形指数>纵径>平均分枝数>横径>可溶性固形物含量（表2）。番茄红素含量、平均株高与单果耐压力密切相关，要想获得单果耐压力较强的加工番茄新品种，就应重视这两个性状的定向选择。

3 结论与讨论

3.1 结论

研究首先确定了能够较准确反映番茄特殊性状的鉴定指标，然后采用目标性状灰色关联法对目标性状即鉴定指标与比较性状之间的关系进行了分析，在选育特殊性状（高产、营养佳、良好风味、耐贮运）的加工番茄品种时，应高度关注与这些特殊性状映射量（可溶性固形物含量、番茄红素含量、糖酸比、单果耐压力）关联度大的农艺性状，并兼顾关联度低的其他农艺性状是否满足选种要求。研究为新疆加工番茄的选种和育种提供了便捷的方法，可实现根据实际生产中的需求（如高产、营养佳、特色风味和耐贮运等）确定品种，为企业的产品保证、原材料的匹配、产能和效率最大化的实现提供决策支持。这在很大程度上满足了目前加工番茄产业的发展趋势，即番茄制品（如番茄红素粉、各种口味番茄酱、番茄饮品等）的多样化逐渐成为主流，特殊性状的番茄品种的选育势必成为企业必须面对的问题，对有效控制产品质量和提升产业效益具有重要意义。

3.2 讨论

3.2.1 关于加工番茄特殊性状的鉴定指标 鉴定指标选择的是否合理在某种意义上决定着育种工作的成败。在筛选具有特殊性状的加工番茄新品种时，确定其相应的鉴定指标至关重要。研究分别从4个方面进行考虑：①对于产量性状选择的鉴定指标是可溶性固形物含量。相关研究表明，可溶性固形物含量增加l%对应的总产量增加25%[17]。②对于营养性状选择的鉴定指标是番茄红素含量。营养品质主要指构成番茄制品营养价值的营养成分，其中番茄红素具有抗氧化、消除自由基、防癌抗癌、延缓衰老、防止心血管疾病的保健功能，被广泛用于保健食品、医药和化妆品。③对于风味品质选择的鉴定指标是糖酸比。风味口感主要取决于番茄的甜度和酸度，糖酸比为总糖含量与总酸含量的比值，其值的大小恰好可以体现出番茄品种间风味品质的差异。④对于加工贮运品质选择的鉴定指标是单果耐压力。果实耐压力高则易于贮藏、运输，提高了加工番茄的成品率。由此可见，探究影响番茄可溶性固形物含量、番茄红素含量、糖酸比、单果耐压力的关系密切的因素及与它们的关系，可间接为选育高产、营养佳、风味良好、耐贮运的番茄品种提供可行且可靠的方法。

3.2.2 关于加工番茄特殊性质的筛选方法 加工番茄果实特殊性状的鉴定指标已确定后，如何根据这些鉴定指标筛选出具有较好特殊性状的番茄品种是本研究所要关心的第二个问题。加工番茄农艺性状间关系复杂，且存在许多未知性，是一个典型的灰色系统。依据作物灰色育种理论，采用目标性状灰色关联分析法对其进行分析，明确所选择的目标性状与其他农艺性状的关系并得出量化结果，对探索如何选育特殊性状的番茄品种具有指导意义。从分析鉴定指标与其他农艺性状关系的结果可以看到，此方法有以下特点：①总体性。研究选取了17项农艺性状，当选取其中1个作为目标性状而另外16个作为比较性状时，最终关注的是一个大致排序，换言之，关联度数值大小实际意义不大，重要的是关联序，体现了分析的总体性。这样做的好处是不仅可以进行两两农艺性状比较，而且可以将各个农艺性状全部置于整个考虑因素所组成的系统中进行比较与分析，因此具有较强的实用价值。②非对称性。例如，番茄红素含量对单果耐压力的影响程度排在第一位，而单果耐压力对番茄红素含量的影响程度却排在最后一位，这就是其非对称性。显然，这个特点较客观地反映了各性状之间真实的灰色关联度。③非惟一性。其体现在对于同样一个由17项农艺性状所构成的分析系统，在选择不同农艺性状作为目标性状时，最终的关联度是不同的。

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