三种基因型樱桃番茄混种对果实品质和硒含量的影响

梁 乐，刘 娟，李晓梅，廖继超，李焕秀，唐 懿，*

(1.四川农业大学 园艺学院，四川 成都 611130； 2.四川省园艺作物技术推广总站，四川 成都 610041； 3.四川省农业科学院 水稻高粱研究所，四川 德阳618000； 4.蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室，四川 成都 610300； 5.四川农业大学 果蔬研究所，四川 成都 611130)

硒(selenium)是人体必需的微量元素，是硒蛋白和抗氧化酶的重要组成部分，具有增强人体免疫力、预防心血管疾病、抗衰老以及抗癌等作用[1]。中国约三分之二的耕地土壤缺乏硒[2]，约7亿人口有不同程度硒摄入量不足的情况[3]，缺硒会导致多种疾病，如克山病、大骨节病、心脑血管疾病等[4]。人体自身不能合成硒，所以人体内的硒主要来源于膳食：谷物、肉、鱼、蛋和奶制品等；而食物中的硒含量又取决于环境中的硒含量，如蔬菜富硒能力较强，在富硒土壤中生长时能积累硒[5]。自然界中，无机硒毒性较大且不易被人体吸收，而植物可以将环境中的无机硒转化为有机硒，人体吸收后能被迅速利用[6]。目前植物富硒栽培的方式是外源施用硒[7]，但是植物对外源硒的利用是有限的，所以运用适当的农业技术和栽培模式提高植物对外源硒的吸收能力是非常必要的。

混种是中国传统农业中重要的生产模式之一[8]，可以提高植物对光、温、水、肥等资源的利用率，提高作物的产量和品质[9]。不同品种的大麦混种提高了大麦的产量[10]；不同品种玉米混种也得到了相同的结论[11-12]。Dragicevic等[13]发现玉米和大豆混种不仅提高了二者产量和营养品质，而且两种作物中Fe、Mg、Zn等矿质元素的生物利用率也得到了显著提高。混种牛膝菊正反交嫁接后代提高了生菜的营养品质：可溶性糖、硝酸盐以及维生素C的含量[14]。白萝卜与青萝卜混种可增加白萝卜的生物量和P、K的含量，并且可食用部分硒积累量也显著提高了[15]；混种也在一定程度上促进了茄子幼苗对硒的吸收[16]。这些研究表明，要提高蔬菜可食用部位的硒含量，可通过适宜的混种模式促进蔬菜对土壤中硒的吸收。

番茄(Solanumlycopersicum)是茄果类蔬菜的代表，在世界各地广泛种植。有研究发现，黄花菜、马铃薯和洋葱与番茄混种促进了番茄的生长和磷元素的吸收[17]；大蒜与番茄混种可以提高番茄果实的可滴定酸、维生素C和干物质的含量[18]。豆科植物与樱桃番茄混种时，樱桃番茄叶片中矿质元素(Mg、Ca、Cu、Fe、Mn、Zn)的含量均提高了[19]；与有机番茄连续混种两年，有机番茄果实中的矿质元素含量和固酸比(可溶性固形物含量与可滴定酸度的比值)均显著提高了[20]。前人仅进行了外源施用硒对番茄生长和品质影响的研究[21-22]，而混种对番茄富硒栽培的影响还未见报道。因此，本研究探讨了不同混种模式对3种樱桃番茄果实品质与硒含量的影响，以期为茄果类蔬菜高效和富硒栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料是红色(Y20-1，果形是椭圆形)、黄色(小番茄-4-1，果形是圆形)、紫色(咖番-13-1，果形是圆形)3种樱桃番茄，均为四川农业大学蔬菜研究室自留品系，属多代自交系，性状纯合稳定。硒化物为亚硒酸钠，购买于成都市科龙化工试剂厂。土壤为潮土，取自四川农业大学成都校区周边农田，其基本理化性质为：pH 6.29，有机质21.16 g·kg-1，全氮1.09 g·kg-1，全磷1.2 g·kg-1，全钾22 g·kg-1，碱解氮68.12 mg·kg-1，速效磷16.22 mg·kg-1，速效钾156.2 mg·kg-1，未检测出硒[23]。

1.2 试验设计

试验于2018年4月至9月在四川农业大学温江校区进行。2018年4月将取自四川农业大学温江校区附近农田的潮土风干，过5 mm筛，以Na2SeO3·5H2O分析纯溶液的形式向土壤中加入硒，使土壤硒浓度达到10 mg·kg-1，保持土壤湿润，放置4周并充分混匀，分别称取16 kg装于34 cm×40 cm(高×直径)的花盆内备用。

2018年4月，选择大小一致，籽粒饱满的樱桃番茄种子，在10%过氧化氢溶液中消毒10 min，随后用超纯水洗净，均匀放置于垫有滤纸的培养皿中，保持充足水分，于25 ℃人工培养箱中进行催芽。种子露白后，种植于装有蔬菜专用基质的穴盘(32孔)中进行育苗，红色、黄色、紫色3种基因型樱桃番茄各4盘，常规管理。当番茄幼苗长至4～5片真叶时，选择大小一致，长势健壮的幼苗移栽于装有硒土的盆中(34 cm×40 cm，高×直径)，每盆种6株，共3种混种模式，即红色、黄色、紫色樱桃番茄单种(每盆每种各6株)，红黄、红紫、黄紫两两混种(每盆每种各3株)，红色、黄色和紫色3种混种(每盆每种各2株)，每个处理4盆，重复3次。红色番茄单种标为红CK，黄色番茄单种标记为黄CK，紫色番茄单种标记为紫CK；红黄两两混种的红色番茄标记为红T1、黄色番茄标记为黄T1；红紫两两混种的红色番茄标记为红T2、紫色番茄标记为紫T1；黄紫两两混种的黄色番茄标记为黄T2、紫色番茄标记为紫T2；红黄紫3种混种时红色番茄标记为红T3、黄色番茄标记为黄T3、紫色番茄标记为紫T3。 完全随机摆放，定期交换位置以减弱边际效应。进行常规管理，并除去杂草，防治病虫害。

1.3 指标测定

2018年9月，当到达结果盛期时，每个处理选取长势一致果实进行分析，3次重复后进行方差分析。用电子天平测定果实的单果质量，用游标卡尺测量果实纵横径；果形指数是果实纵径和横径的比值；用硬度计(GY-3)测定果实硬度，用色差仪(CM-2600d/2500d)测定果实色差：L值表示亮度，a值表示红绿色差，b值表示黄蓝色差，并计算出色泽比a/b。可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250法、可溶性糖含量采用蒽酮比色法、维生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，均参照文献[24]测定。番茄红素和胡萝卜素含量采用萃取比色法测定[25]。花青素含量采用80%的酸化盐酸甲醇溶液浸提法测定[26]。

然后收获所采果实的整个植株，用自来水冲洗干净，再用去离子水冲洗，根、茎、叶和果实分袋封装。在烘箱内105 ℃杀青15 min，70 ℃烘干至恒重后测定各器官干重。称取0.5 g干样，加入硝酸-高氯酸(体积比9∶1)混合液20 mL放置过夜。次日于电热板上加热至溶液无色，继续消化至冒白烟后，取下冷却至室温，再加5 mL盐酸溶液(6 mol·L-1)，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现后，取下冷却至室温，将消化液完全转入10 mL容量瓶中，加入2.5 mL铁氰化钾溶液(100 g·L-1)，用蒸馏水定容，摇匀。然后参照GB 5009.93—2017，用原子吸收分光光度计(Aaanlust 800)测定植物各器官中的硒含量。转运系数是植株地上部硒含量和根系硒含量的比值。

1.4 数据处理

所有数据采用 Excel 2010软件进行整理；SPSS 20.0进行方差分析及相关性分析，Duncan新复极差法进行多重比较(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 相互混种对3种基因型樱桃番茄果实外观品质的影响

由表1可知，与红CK相比，红T1、红T2和红T3的果形指数均降低了；红T1和红T3的单果质量均显著降低了(P<0.05)。与黄CK相比，黄T1、黄T2和黄T3的果形指数均降低了；黄T1和黄T3的单果质量均显著降低了(P<0.05)。紫T1、紫T2和紫T3的单果质量较紫CK显著提高了15.99%、11.53%和16.96%(P<0.05)，并且果形指数也提高了。

表1 三种基因型樱桃番茄果实的外观形态和单果质量

2.2 相互混种对3种基因型樱桃番茄果实色素的影响

由表2可知，与红CK相比，只有红T3的类胡萝卜素含量显著提高了，且提高了12.56%(P<0.05)。红T1、红T2和红T3的花青素含量与红CK相比分别降低了25.71%、57.14%和38.10%。与黄CK相比，黄T1果实中的色素含量无显著变化(P<0.05)；黄T2的番茄红素、类胡萝卜素和花青素含量均显著降低了(P<0.05)；黄T3果实中只有花青素含量显著降低了，且降低了64.71%(P<0.05)。与紫CK相比，紫T1果实中只有花青素含量显著提高了，且提高了29.67%(P<0.05)；紫T2果实中的番茄红素、类胡萝卜素和花青素含量分别提高了24.98%、27.50%、15.79%(P<0.05)；紫T3果实中的番茄红素和类胡萝卜素含量分别提高了57.06%和55.59%(P<0.05)。说明在不同的混种模式下，红色和紫色樱桃番茄果实色素含量的提高程度优于黄色樱桃番茄。

表2 三种基因型樱桃番茄果实的色素含量

2.3 相互混种对3种基因型樱桃番茄果实色差的影响

L值越大，果实亮度越高；a值越高，颜色越偏红；b值越高，颜色越偏橙；果实颜色是多种单色的综合表现，色泽比a/b是综合色度指标，更综合地反映果实色泽。由表3可知，与红CK相比，红T2和红T3的L值均显著提高了，a值均显著降低了(P<0.05)；红T1、红T2和红T3的b值均显著降低了(P<0.05)，但是a/b值无显著影响(P>0.05)。与黄CK相比，黄T1和黄T3的L值和b值均显著提高了，a值和a/b值均显著降低了(P<0.05)；黄T2的果实色差没有发生显著变化(P<0.05)。与紫CK相比，紫T1只有a值显著降低了，其他值没有显著变化(P<0.05)；紫T2的a值和a/b值均显著提高了，b值显著降低了(P<0.05)；紫T3的a值和b值均显著降低了(P<0.05)。

表3 三种基因型樱桃番茄的果实色差

2.4 相互混种对3种基因型樱桃番茄果实内在品质的影响

由表4可知，不同的混种模式下，红色和黄色樱桃番茄果实中的可溶性蛋白含量均降低了或无显著影响，只有紫T1的可溶性蛋白显著提高，且较紫CK提高了37.12%(P<0.05)。与红CK相比，红T1、红T2和红T3果实内在品质降低或无显著变化，除红T1和红T2硬度显著提高(P>0.05)。与黄CK相比，黄T1的果实硬度显著增加，其他品质无显著变化(P>0.05)；黄T2和黄T3果实中维生素C含量分别提高了23.70%和19.39%(P<0.05)。与紫CK相比，紫T1、紫T2和紫T3果实中的可溶性糖、维生素C含量以及硬度均显著降低了或无显著影响，除紫T2的硬度显著提高了(P<0.05)。说明大部分混种模式降低了樱桃番茄果实的内在品质或对其没有产生影响。

表4 三种基因型樱桃番茄果实的内在品质

2.5 相互混种对3种基因型樱桃番茄硒含量的影响

由表5可知，与红色、黄色和紫色樱桃番茄单种(红CK、黄CK和紫CK)相比，不同混种模式增加了红色、黄色和紫色樱桃番茄根系、茎秆、叶片和果实中的硒含量。与红CK相比，红T1和红T3的转运系数均显著降低(P<0.05)，红T2的转运系数无显著变化(P>0.05)。与黄CK和紫CK相比，不同混种模式降低了黄色和紫色樱桃番茄的转运系数。

表5 三种基因型樱桃番茄的硒含量

3 讨论

混种后植物根系的分泌物在土壤中扩散到另一种植物的根际，改变了根际土壤中微生物多样性和酶活性[27]，或混种通过增强植物与环境间的相互作用来提高植物对外界胁迫的抗逆性[28]。与玉米混种对芸豆的产量、籽粒的外观品质和营养品质产生了较大的影响[29]。在番茄中，其外观(大小和色泽)是影响商品性的重要因素[30]，并且番茄因富含番茄红素、类胡萝卜素和花青素等色素而呈现出不同的颜色[31]。本试验中，红色和紫色樱桃番茄混种时，果实的果形指数和单果质量均比两者单种时高；3种基因型樱桃番茄混种后有利于番茄红素和类胡萝卜素的积累；紫色与红色樱桃番茄混种后，紫色樱桃番茄果实的花青素含量显著提高了；大部分混种模式果实的L值(果实亮度)和a/b值(果实色泽)提高了，即混种能够提高果实外表光泽亮度，能最终改善果实外观色泽。硒元素也会对外观品质产生影响，有研究表明，叶面喷施硒有利于水稻外观品质的提升[32]；并且葡萄的单粒质量、果形指数和色素含量等外观品质都有不同程度的增加[33]。在富硒土壤中，混种对不同基因型樱桃番茄的外观品质产生了不同影响，其可能的原因是，间作时，两种植物的根系会相互接触，“根际对话”会直接或间接影响植物的生长，进而影响植物的品质[34]。

番茄因含有丰富的糖类、有机酸、维生素等营养成分而具有特殊风味[35]。Liu等[18]研究表明，混种大蒜可提高番茄果实的可滴定酸、维生素C、可溶性糖含量等品质指标。混种豆科植物可提高有机番茄果实中固酸比[20]。本研究中，紫色与红色樱桃番茄混种后，紫色樱桃番茄的可溶性蛋白含量升高；3种基因型樱桃相互混种后，黄色樱桃番茄果实的可溶性糖和维生素C含量均增加了。这与马迎杰等[36]的研究结果一致，即大部分混种模式下，果实的内在品质低于单作对照。这可能与植物的光合作用有关，因为混种降低植物的光合活性辐射和叶片光合作用，影响了植物的碳同化[37]，从而降低了果实品质指标的物质积累；也可能与根际环境以及根系吸收的物质相关[27]。

4 结论

在10 mg·kg-1硒土壤中，3种基因型樱桃番茄相互混种后，以红色樱桃番茄与紫色樱桃番茄的混种模式最佳。结果表明，只有适宜的混种模式才能提高樱桃番茄的果实外观和内在品质，并且混种提高了3种基因型樱桃番茄各个部位的硒含量，尤其增加了果实中的硒含量。蔬菜是人体补充硒的重要途径，所以其运输和调节机制应进行深入研究。