通过发芽特性和果实品质鉴定番茄耐旱性的研究

宋红霞,张利虎,李梅兰,侯雷平,张 毅,郑少文,聂红玫

(山西农业大学 园艺学院,山西 晋中 030801)

番茄(LycopersicumesculentumMill.)在世界蔬菜的生产和消费中一直处于首位,我国是番茄主要生产国和出口国[1]。番茄具有抗逆性强、适应性广、产量高、效益好等特点,适合进行旱作栽培[2]。种植抗旱品种是应对干旱的有效途径之一。常青华等综述了国内外蔬菜抗旱性鉴定的方法与指标、抗旱性的综合评价方法,分析了蔬菜抗旱性鉴定存在的问题,为蔬菜的抗旱性鉴定提供了理论依据[3]。李景富等以100份番茄为试验材料,测定了一系列生理指标,利用隶属函数法、主成分分析及聚类分析方法综合评价了6份番茄材料的抗旱性,为番茄抗旱育种提供了优良的材料和鉴定方法[4]。张丽英等以不同番茄品系为材料,对其进行抗旱性筛选,经比较分析发现,对番茄苗期施以极度干旱处理并在强光照天气采取遮阳措施是番茄抗旱性鉴定较为有效的方法[5]。吕彪等的研究结果表明,低浓度PEG-6000胁迫会促进番茄种子的萌发,高浓度PEG-6000胁迫则会抑制番茄种子的萌发,且PEG-6000胁迫对幼苗的叶绿素含量有显著的抑制作用[6]。梁玉芹等研究了番茄萌发期渗透胁迫对种子萌发状况的影响,结果表明,-0.2～-0.3 MPa的PEG-6000溶液都可用于番茄萌发期耐旱性鉴定,这为综合评价不同番茄品种在萌发期的耐旱性奠定了基础[7]。本试验采用PEG-6000模拟干旱方法,研究了不同处理对晋东南地区种植较多的3个番茄品种种子萌发的影响,并在采收后对其果实品质进行了比较分析,旨在为耐旱番茄种质资源的筛选、鉴定、利用及抗旱栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验采用的番茄品种分别为‘纳宝早圣’、‘精品硬粉风暴’和‘菲腾一号’,果实均为粉红色。纳宝早圣由石家庄市腾运种业贸易有限公司生产,属于早熟品种,其果形正圆,单果重250 g左右;精品硬粉风暴由山西天润田瓜菜种业有限公司生产,属于晚熟品种,其果形高圆,单果重250～300 g;菲腾一号由北京优嘉利丰农业科技有限公司生产,属于中早熟品种,其果形正圆,单果重250 g。

1.2 试验方法

1.2.1 种子萌发指标的测定 试验在山西农业大学园艺实验室完成。聚乙二醇(PEG-6000)浓度梯度设为5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%,以蒸馏水(0%)作对照(CK),所用PEG-6000为分析纯。

挑选大小均匀一致、饱满、无斑点且没有破损的番茄种子各100粒,首先使用0.1%的KMnO4溶液浸泡5 min,然后用蒸馏水冲洗3次，再在55 ℃温水中浸泡20 min,最后用蒸馏水冲洗。将处理后的各品种种子分别放置于规格相同的培养皿中进行培养,每个品种3次重复。在25 ℃恒温下发芽,每隔24 h加1 mL处理液,记录1次发芽率(以根长在0.2 cm以上为发芽标准)。6 d后测定种子的发芽势、发芽指数、活力指数。随机选取20株幼苗，测定主根长。相关指标的计算公式[8]如下:

发芽指数GI=∑(Gt/Dt)

活力指数VI=GI×胚根长。

上式中：Gt代表第t天发芽的种子数；Dt代表相应的发芽天数。

1.2.2 植株生长指标以及果实风味物质含量的测定 于2019年5月29日在山西省黎城县西井镇露地定植3叶1心幼苗,进行常规管理,水分依靠自然降雨。在生长期间调查记录参试番茄品种的物候期、植株生长形态、果实外观性状,在果实成熟后将其带回实验室进行品质测定。可溶性总糖含量的测定利用蒽酮比色法[9],可滴定酸含量的测定采用微量碱式滴定法[10],番茄红素含量的测定采用石油醚提取法[10]。

1.2.3 数据处理 采用Excel 2010、SAS 8.1软件对试验数据进行统计分析和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 PEG-6000胁迫对种子发芽特性的影响

由图1可知：各番茄品种的种子发芽率均随着PEG浓度的增大而逐渐降低,各浓度处理间的差异达到了显著水平；当PEG浓度为15%时,纳宝早圣和菲腾一号的发芽率均为0%,但精品硬粉风暴的发芽率仍有56.6%；当PEG浓度为10%时,精品硬粉风暴的发芽率也显著高于其它两个品种的；纳宝早圣对较低浓度的PEG不敏感,但浓度超过10%时,其发芽率迅速下降。

同一品种附不同的英文小写字母表示在不同浓度处理间差异显著(P<0.05)。下同。

由图2可以看出：各番茄品种的种子发芽势随PEG浓度的增大总体上呈先升高后降低的趋势,这表明较低浓度的PEG可以促进种子发芽；当PEG浓度为7.5%时,纳宝早圣的发芽势最高,达90%,其次为精品硬粉风暴；随着PEG浓度的继续加大,3个品种的发芽势均下降，但以精品硬粉风暴的发芽势最高；当PEG浓度为12.5%时,纳宝早圣的发芽势降为0%；当PEG浓度为15.0%时,菲腾一号的发芽势也降为0%,但精品硬粉风暴的发芽势仍有23%,这说明该品种的抗旱能力最强。

图2 PEG-6000胁迫对番茄种子发芽势的影响

根系是植物吸收水分和养分的重要器官,在干旱胁迫下通过对根系生长变化进行研究可进一步探究植物在干旱环境中对外界做出的生理生化反应[11]。由表1可知,与对照相比,当PEG浓度为12.5%时,3个品种幼苗的胚根长分别下降了15.0%、12.0%、53.0%,胚轴长分别下降了43.0%、35.0%、53.0%。精品硬粉风暴的胚根长与胚轴长的下降幅度均小于其他两个品种的,这表明精品硬粉风暴有超强的抗旱耐逆能力的根本原因可能是拥有较发达的根系。

表1 PEG-6000胁迫对番茄幼苗胚根、胚轴长度的影响 cm

发芽指数是种子每天发芽个数与发芽时间的综合体现；活力指数结合了种子的发芽速率和胚根长度2个指标,更具有代表性[12]。从表2可以看出：当PEG浓度为7.5%时,各品种种子的发芽指数和活力指数均与CK接近；当PEG浓度高于7.5%时,各品种种子的发芽指数和活力指数均随PEG浓度的增大而下降；当PEG浓度为15.0%时,纳宝早圣和菲腾一号的种子发芽指数和活力指数均为0；精品硬粉风暴的种子活力指数在每个浓度处理下均极显著高于其它两个品种的。

表2 PEG-6000胁迫对番茄种子发芽指数和活力指数的影响

2.2 参试品种果实品质比较分析

番茄果实中的总糖和总酸含量决定了果实的口感风味。糖酸比对番茄果实风味的变化有着重要的作用,高糖和低酸会使味道变淡,低糖和高酸会形成酸果[13]。由表3可知：纳宝早圣的果实可滴定酸含量显著高于其它两个品种的,达0.32%；纳宝早圣和精品硬粉风暴的果实可溶性糖含量和果实硬度均显著高于菲腾一号的,并且精品硬粉风暴的果实硬度最大,达3.95 kg/cm2,适合远距离运输；精品硬粉风暴的糖酸比和可溶性固形物含量均为最大,与纳宝早圣和菲腾一号的差异达到了显著水平。

表3 参试品种果实品质分析结果

自然界中番茄红素的来源除番茄果实之外十分有限,人类饮食中的番茄红素主要来源于番茄及其制品[14]。因此番茄红素的含量是衡量番茄果实品质的最重要指标[15]。从图3可以看出,纳宝早圣和精品硬粉风暴的番茄红素含量显著高于菲腾一号的,纳宝早圣的番茄红素含量高达5.4 mg/100 g,精品硬粉风暴的番茄红素含量也有4.9 mg/100 g,而菲腾一号仅为3.8 mg/100 g。

图3 参试品种果实的番茄红素含量比较

3 讨论与结论

3.1 PEG-6000模拟干旱下参试番茄种子发芽力比较

Bouslama提出的种子萌发耐旱指数是评价种子萌发期耐旱性的可靠指标[16]。梁玉芹等对番茄耐旱性的研究结果表明,发芽率与萌发耐旱指数之间的相关性达极显著水平,而发芽势与萌发耐旱指数之间的相关性不显著[7]。本试验结果表明，在12.5% PEG处理下不同品种的发芽率表现为精品硬粉风暴>菲腾一号>纳宝早圣,由此可初步判断精品硬粉风暴的耐旱性最强，菲腾一号次之，纳宝早圣最弱。在本试验同一浓度PEG处理下,发芽率高的品种其发芽势不一定高,说明发芽势的高低并不能决定最终的发芽率,这与梁玉芹等的研究结论一致。

从PEG胁迫下种子胚根长度及其减少幅度可以看出不同番茄品种耐受PEG胁迫的能力[17]。本试验结果显示,随着PEG处理浓度增大,番茄种子的胚根长度不断减少；12.5% PEG处理与对照相比,精品硬粉风暴、菲腾一号、纳宝早圣的胚根长度分别下降了18%、55%、27%，据此初步推断三者耐受PEG胁迫能力的大小顺序为精品硬粉风暴>纳宝早圣>菲腾一号。纳宝早圣胚根长度的下降幅度小于菲腾一号的原因可能是在种子萌发初期其具有比菲腾一号更强的萌发力。

3.2 参试番茄果实风味物质含量的比较

王仁才指出,果实内部的糖、酸、可溶性固形物以及单宁等含量或比例,都可作为衡量果实品质及商品价值的指标[18]。徐鹤林在其研究中提到适宜的糖酸比值为7～10[15],本试验中精品硬粉风暴的糖酸比为8.29,与其研究结论吻合。在3个品种中精品硬粉风暴的糖酸比最大,同时其可溶性固形物含量和果实硬度均最高,与袁莉等研究的番茄的可溶性固形物含量与糖酸比呈显著相关的结论[19]一致。曲瑞芳的研究表明番茄红素在番茄果实中的含量因果色、品种和成熟度的不同而不同[20]。本试验的3个品种均为粉红果,在成熟期测定番茄红素含量,精品硬粉风暴、菲腾一号、纳宝早圣的番茄红素含量分别为4.9、5.4、3.8 mg/100 g,与曲瑞芳研究的成熟期粉果番茄红素含量为3.19～5.74 mg/100 g的结果一致。

3.3 结论

本试验结果表明：随着PEG-6000溶液处理浓度的升高,3个品种番茄种子的各项发芽指标均呈现下降趋势；当PEG浓度为12.5%时,精品硬粉风暴的发芽率、发芽指数等指标极显著高于其他两个品种的,其耐旱性较其他两个品种更强；当PEG浓度为12.5%时精品硬粉风暴的胚根长度显著长于其他两个品种的；精品硬粉风暴果实的可溶性固形物含量和糖酸比显著高于其他两个品种的,且其番茄红素含量适中。综合以上分析,精品硬粉风暴的耐旱性最强,果实品质高,可在北方干旱地区推广,进行规模种植。