基于不同品种和园区的番茄果实可溶性固形物含量对表型性状的响应

潘英杰孙焱鑫李艳梅廖上强邹国元雷喜红牛曼丽李雅豪张颖孙娜

(1.沈阳师范大学生命科学学院，辽宁 沈阳 110034；2.北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所，北京 100097；3.北京市农业技术推广站，北京 100029)

番茄(Solanum lycopersicumL.)是世界上重要园艺作物之一，人均消费量高，是居民膳食营养补充的重要来源[1]。近年来我国番茄种植面积和产量跃居世界首位，2019年总产量达到6287.0万吨(FAO，2021)。中国已成为全球最重要的番茄制品生产国和出口国，但在优良品种培育方面与国外相比仍存在一定差距[2，3]。目前国内番茄基本实现产销平衡乃至结构性过剩，高品质番茄受到消费者的日渐青睐，培育优质品种并配套其品质提升技术成为提高番茄品质的重要措施，对我国园艺产业健康发展至关重要[4]。

目前我国种植的番茄品种约200个，不同品种果实的大小、形状、色泽和口感存在较大差异[5]。品种、栽培技术和栽培环境等是影响番茄果实成熟过程中多种生理生化反应和结构变化的因素，是导致品质差异的主要原因[6，7]。糖酸含量及其比例决定的果实口感是消费者最为关注的番茄品质特征，通常高含糖量及糖酸比合适的番茄受到消费者普遍欢迎[8]。番茄果实中的糖主要包括果糖、葡萄糖，果实中的酸包括柠檬酸、苹果酸以及琥珀酸、丁烯二酸、反丁烯二酸等有机酸，通过大型仪器如高效液相色谱法(HPLC，high performance liquid chromatography)等可精确测定其含量，但测试过程繁琐，检测费用昂贵[9]。可溶性固形物是番茄果实品质的重要评价指标，主要包括可溶性糖酸以及矿物盐、果胶、色素和维生素等，可通过便携电子折射仪实现快速的破损检测[10]，是目前番茄生产和销售市场中果实品质的常用评价指标。

前人研究发现可溶性固形物与果实表型性状，如果实大小、果皮厚度、单果重和果皮颜色等指标显著相关。张紫薇等[11]发现番茄果实可溶性固形物含量与果实横径、纵径、单果重和果皮厚度显著负相关。邱立军等[12]发现晚稻杨梅果实可溶性固形物含量与颜色显著相关，果实可溶性固形物含量随着颜色加深而提高。Tieman等[13]发现番茄果实糖(葡萄糖＋果糖)含量与单果重显著负相关，可能是由于驯化和改良过程中9号染色体上高糖等位基因的缺失导致。杨鹏鸣等[14]认为基因间的连锁或互作，或可导致果实品质与表型性状相关，因此可通过果实某一个性状来预测其相关性状。例如西瓜果实中心部位可溶性固形物含量与其硬度呈极显著相关，其相关的QTL位点CTSS8.1与CFF8.1均位于8号染色体同一位置[15]。

本研究选取北京地区33家番茄种植园区的45份鲜食番茄样品，调查其可溶性固形物含量及表型性状，并重点对两者间的相关性进行分析，筛选影响番茄果实糖度的表型性状指标，以期为鲜食番茄生产上的品种选择和栽培环境条件、栽培技术的配套提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

番茄果实样品选自北京33家番茄园区的24个番茄品种，包括大果型、中果型和樱桃番茄，共45份样品。

1.2 试验方法

每份番茄样品取3个果实，用游标卡尺(DL91150，宁波得力工具有限公司)测量果实横径、纵径、果皮厚度，并计算果形指数(果实纵径/平均横径)；使用折射仪(PAL－1，Atago，日本)测果实可溶性固形物含量；用天平[ME1002E/02，精度0.01 g，梅特勒托利多仪器科技(中国)有限公司，上海]称单果重。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel整理数据，使用Originpro 2021软 件(OriginLab Corporation，Northampton，MA，USA)绘图。

2 结果与分析

2.1 不同果型番茄果实可溶性固形物含量与表型性状调查

由表1看出，番茄果实可溶性固形物含量的平均值和中位数随果型减小而增大:大果型番茄果实可溶性固形物含量平均为5.58%(含量范围4.30%～6.70%)，中果型番茄果实可溶性固形物含量平均为7.61%(含量范围5.00%～12.70%)，樱桃番茄果实可溶性固形物含量平均高达9.23%(含量范围7.60%～11.80%)，其中中果型番茄可溶性固形物含量在不同园区差异较大。

表1 45份鲜食番茄样品可溶性固形物含量与表型性状调查结果

不同果型番茄单果重、横径、纵径与果皮厚度也存在较大差异，表现为随果型减小而降低。大果型番茄单果重为86.80～250.76 g，均值为155.42 g，高于中果型番茄(平均单果重为99.95 g)与樱桃番茄(平均单果重为19.11 g)。果实横径、纵径与果皮厚度也表现出同样规律:大果型番茄均值最高，中果型次之，樱桃番茄最低。由于果实可溶性固形物和表型性状在同一果型中差异较大，如中果型番茄可溶性固形物含量最高的达12.70%，是最低的2.54倍，且高于所有樱桃番茄，因此该规律对于个体而言并不完全准确。

大果型番茄果形指数范围较集中，为0.73～0.94，均值0.80；中果型番茄果形指数分布在0.59～1.04之间，均值为0.78；樱桃番茄果形指数在0.90～1.79范围，均值高达1.24。以上结果表明樱桃番茄不同品种之间的果形差异最大，且多为长圆形，大果型样品果形较为统一，多为扁圆形和近圆形。

2.2 不同果型番茄果实可溶性固形物含量与表型性状的相关性分析

对45份番茄样品的果实横径、纵径、果形指数、果皮厚度、单果重这些表型性状与可溶性固形物含量进行相关性分析，结果(图1)显示，除果形指数外，其他指标之间均表现出相关性。可溶性固形物与单果重、横径、纵径和果皮厚度呈显著线性负相关，相关系数分别为－0.59、－0.52、－0.58和－0.52，表明可溶性固形物含量随果实大小和重量增加而降低。单果重与果实横径、纵径和果皮厚度呈显著正相关，且相关性极高(相关系数分别为0.95、0.82和0.67)，表明果实横径和纵径在较大程度上决定了单果重。

图1 45份鲜食番茄可溶性固形物与表型性状的相关性

2.3 番茄不同果型和品种分布情况

45份番茄样品包括5份大果型、34份中果型和6份樱桃番茄(图2)，其中樱桃番茄每份样品均为1个品种。大果型有两个品种，分别为普罗旺斯和粉太郎，所占比例分别为60%和40%。中果型有16个品种，其中，京采6号、原味一号和京番308是主栽品种，所占比例分别为17.65%、32.35%和11.76%。

图2 不同果型鲜食番茄样品与品种分类

对上述5个中、大果型主栽番茄品种的可溶性固形物和表型性状进行分析(图3)发现:粉太郎可溶性固形物含量(平均值6.20%)略高于普罗旺斯(平均值5.20%)，且其不同样品的表型性状指标如单果重、果皮厚度、横径、纵径和果形指数的变幅比普罗旺斯的小，表明粉太郎在不同栽培环境下的品种稳定性更好。原味一号和京番308可溶性固形物含量(平均值分别为7.91%和8.10%)略高于京采6号(平均值为6.95%)，原味一号和京番308的单果重、横径和纵径低于京采6号，但两者的果皮厚度和果形指数相差不大。中果型番茄种植园区最多的品种原味一号，其果实可溶性固形物含量最高为10.8%，最低为5.9%，这种因栽培条件导致的差异在京采6号和京番308果实可溶性固形物含量中也普遍存在，同样在果实表型性状指标中也有体现。说明除品种因素外，不同园区的栽培条件和技术对同一品种番茄果实品质和表型表现也存在较大影响。

图3 大果型和中果型鲜食番茄主栽品种可溶性固形物与表型性状分布情况

2.4 鲜食番茄主栽品种的聚类分析

对26份两种果型(大果型和中果型)鲜食番茄主栽品种样品的可溶性固形物含量与表型性状进行聚类分析(图4)，可以看出:1号园区的普罗旺斯单独聚为一类(第Ⅰ类)，其果实可溶性固形物含量偏低，单果重、果皮厚度、横径和纵径数值较高；8号、11号园区的京采6号样品、21号园区的京番308样品和5号园区的粉太郎样品聚为第Ⅱ类，此类群样品的特征是果实横纵径、单果重和果皮厚度数值较大，糖度较低；第Ⅲ类群包含2号园区的普罗旺斯、4号园区的粉太郎、9号园区的京采6号和12号园区的原味一号样品，该类群的果实可溶性固形物含量适中，单果重、果实横径、纵径和果皮厚度数值仅次于第Ⅰ和Ⅱ类群；第Ⅳ、Ⅴ类群分别含9份和8份样品，这两类群样品的糖度较高，单果重、横径和纵径数值偏低。其中第Ⅴ类群样本全部为中果型番茄，包含来自北京5家园区的原味一号样品、2家园区的京番308样品和1家园区的京采6号样品。原味一号和京番308的样品大多分布于第Ⅳ类群与第Ⅴ类群，少量样品聚于其他类别中。聚类分析表明，同一品种的番茄品质和表型性状在不同园区之间存在差异，这种差异甚至超出品种特性。优质番茄的生产需要有匹配的栽培调控技术，以最大程度保持品种特性，提高果实品质和口感。

图4 大果型和中果型鲜食番茄主栽品种聚类分析

3 讨论

番茄果实品质是影响消费者选购的重要因素[16]。近年来番茄品质性状的研究与改良受到育种专家的密切关注与重视，先后有科研工作者研究了番茄的营养组分、加工品质及其与农艺性状之间的相关关系[17－19]。本研究表明，番茄果实表型性状与品质存在相关性:番茄单果重与横径、纵径、果皮厚度指标显著正相关。这与任婧等[20]在探究46份番茄新品种时发现的大中果型番茄单果重与横径、纵径等表型性状正相关的结果一致，表明以上指标能在一定程度上决定单果重，可通过横径、纵径等表型性状的改良来提高番茄单果重，进而实现增产。同时，果皮厚度对单果重也存在显著影响，其正相关关系表明单果重越大，果实果皮越厚，这与田蕾等[21]的研究结果一致。果皮厚度是抗裂的基本保证，提高产量的同时果皮厚度也在增加，这对于减轻裂果有积极作用。果形指数是反映果实基本形状的指标，果形指数越小果实越圆；相反，指数越大，果实越长[22]。任婧等[20]研究小果型番茄发现其果形指数与其他性状相关性不显著，这与本研究结果一致。

除了表型性状指标间的相关性外，本研究显示，鲜食番茄可溶性固形物含量与表型性状指标存在相关性，与果实横径、纵径、单果重和果皮厚度显著负相关，这与张紫薇等[11]的研究结果一致。果实可溶性固形物含量与单果重显著负相关的结果与Kumar[23]和任婧[20]等的研究结果一致。Eshed和Zamir[24]研究潘那利番茄渐渗系群体时发现了23个与可溶性固形物相关的QTLs。而后Tanksley等[25]研究发现，调控番茄果实可溶性固形物含量的基因位点与调控果实重的基因位点的遗传距离非常近。在生产实践中，可通过性状间的相关性，快速而简便地进行果实品质早期估测。番茄主要农艺性状关系的研究对番茄新品种选育亦具有重要的理论和实践意义。

本研究结果表明，影响鲜食番茄品质和表型性状的因素主要有品种和栽培条件(环境和技术)。品种是决定番茄果实品质的首要因素[26]。设施生产中广泛栽培的品种主要是以原味一号、京采6号和京番308为主的中果型番茄品种[27]。本研究中3个中果型品种的单果重、果形指数和可溶性固形物含量在不同园区之间存在较大差异，表明栽培管理技术影响鲜食番茄优良品种性状的表达，有必要制定更加合理的栽培管理方案来优化番茄生产、提升鲜食番茄品质。

4 结论

本研究调研了北京地区鲜食番茄主栽品种的可溶性固形物含量与表型性状指标，并对其相关性进行分析，探讨品种和园区栽培技术对番茄果实品质和表型的影响。结果表明，番茄果实表型性状指标间存在一定相关关系，单果重与横径、纵径和果皮厚度呈显著正相关，可进行同步改良，同时兼顾增产与耐裂性。此外，果实横径、纵径、单果重和果皮厚度等表型性状与可溶性固形物含量呈显著负相关，这对于鲜食番茄果实可溶性固形物含量的无损估测具有重要意义。

此外发现，栽培管理技术对鲜食番茄优良品种性状的表达有较大影响，同一品种鲜食番茄的表型性状指标如单果重、果形指数和可溶性固形物含量在不同园区之间存在较大差异。表明:探讨品种和园区栽培技术对番茄果实品质和表型的影响，对于优质番茄品种选育及“稳产优质”生产具有重要指导意义。