50 份番茄品种在青海高原地区的适应性综合评价

文军琴 闫超凡 邵登魁 田 洁 李 江 任延靖 李全辉 邓昌蓉 钟启文*

（1 青海大学农林科学院，青海省蔬菜遗传与生理重点实验室，青海西宁 810016；2 青藏高原种质资源研究与利用实验室，青海西宁 810016）

番茄（SolanumlycopersicumL.）是青海省设施主栽蔬菜之一。近年来，随着青海地区番茄栽培规模的扩大和市场需求多样性的提高，番茄新品种引育越来越重要。但目前生产中，引种盲目、品种混杂现象较严重，导致番茄生产经济效益较低。因此，在番茄新品种大面积推广之前，须开展新品种综合评价，筛选适宜当地种植的高产优质品种。同时，开展番茄种质资源的综合评价，也能为番茄育种提供优质原材料，提升育种效率。

采用变异分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析的多元统计分析方法能综合、准确且较为直观地反映不同种质资源的品种特性和性状优良程度，是进行种质资源综合评价的有效方法。目前以上方法已被广泛应用于番茄（何润铭 等，2021；裴芸 等，2022；王飞燕 等，2022；王小娟 等，2022）、辣椒（何建文 等，2021）、黄瓜（钟金仙 等，2017）、茄子（黄月琴 等，2021）、豇豆（符启位 等，2022）等作物的种质资源综合评价。本试验以引进的50 份国内外番茄品种为材料，对番茄的23 个重要农艺性状进行变异分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析，旨在筛选出适宜青海高海拔冷凉地区种植的优质、高产番茄品种，为青海高原地区番茄产业发展提供品种支撑和技术指导，并为番茄新品种培育提供优质资源。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试50 份番茄品种均为一代杂种，其编号、名称及来源见表1。

表1 50 份番茄品种材料编号、名称及来源

1.2 试验方法

1.2.1 番茄育苗与定植管理 试验在青海省农林科学院园艺创新基地进行，2022 年3 月16 日将50份番茄材料播种于72 孔穴盘中，基质采用草炭、蛭石、珍珠岩按体积比2∶1∶1 进行配制。待幼苗长至五叶一心时，于4 月27 日选取长势基本一致、生长健壮的幼苗定植于日光温室中。采用随机区组设计，设3 个重复，每个重复12 株，半高垄双行定植，垄高30 cm，垄宽80 cm，行距1.0 m，株距40 cm，常规田间管理。

1.2.2 农艺性状调查和统计 在番茄的不同生长发育时期测定植株生物学性状，每个小区随机选取5～6 株，参照《番茄种质资源描述规范和数据标准》（李锡香和杜永臣，2006），对50 份番茄材料的23 个农艺性状进行调查与统计。23 个性状包括：生长习性、成熟前果色、成熟果色（成熟前果色、成熟果色及果实色泽品质表现较优均为果色较深，表现较差均为果色较浅）、熟性、裂果性、花梗离层、花序类型、单花序花数、单花序果数、坐果率、首节花序、叶片长、叶片宽、叶片类型、叶片形状、单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、成熟果形、可溶性固形物含量、硬度、单株产量（第1、2、3 穗果平均产量）。其中10 个质量性状赋值如表2所示。

表2 番茄种质质量性状赋值

1.2.3 数据统计与分析 采用Microsoft®Excel 2019对23 个农艺性状进行数据整理，利用SPSS 23.0 软件对数据进行变异分析、相关分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 番茄农艺性状的多元统计分析

2.1.1 番茄农艺性状的变异分析 由表3 可知，50 份番茄材料的23 个农艺性状的变异系数在0%～103%之间，其中裂果性和单花序花数变异系数大于100%，分别为103%和101%，属于强变异；生长习性、花梗离层、叶片类型和叶片形状变异系数为0%；其他变异系数较大的性状有单花序果数（98%）、单果质量（69%）、单株产量（54%）、成熟前果色（50%）和成熟果形（48%）；变异系数较小的性状有果实横径（35%）、熟性（30%）、果形指数（29%）、可溶性固形物含量（29%）、首节花序（26%）、硬度（26%）、花序类型（25%）、果实纵径（25%）、成熟果色（22%）、坐果率（15%）、叶片宽（13%）、叶片长（9%）。

表3 50 份番茄品种变异分析

2.1.2 番茄农艺性状的相关性分析 为明确各性状间的相关性，去除变异系数为0 的生长习性、花梗离层、叶片类型和叶片形状4 个性状，对其余19个农艺性状进行相关性分析。结果表明，番茄不同农艺性状之间存在不同程度的相关性（表4）。其中单果质量与叶片长、叶片宽、熟性、首节花序、果实横径、果实纵径、单株产量呈极显著正相关，与单花序花数、单花序果数、果形指数、成熟果形、可溶性固形物含量呈极显著负相关；熟性与叶片长、叶片宽、首节花序、单果质量、果实横径、果实纵径、单株产量呈极显著正相关，与果形指数呈显著负相关，与单花序花数、单花序果数、可溶性固形物含量呈极显著负相关；可溶性固形物含量与单花序花数、单花序果数、果形指数呈极显著正相关，与叶片宽呈显著负相关，与熟性、首节花序、单果质量、果实横径、果实纵径、单株产量呈极显著负相关；裂果性与单花序花数、单花序果数呈显著负相关。

表4 番茄品种19 个农艺性状的相关性分析

2.1.3 番茄农艺性状的主成分分析及综合评价 对19 个农艺性状指标进行主成分分析（表5）。提取的前6 个主成分特征值都大于1，累积贡献率达到了80.695%，基本能够反映19 个农艺性状指标的大部分信息。

表5 番茄品种19 个农艺性状主成分分析

第1 主成分的特征值为7.179，贡献率为37.783%，特征向量绝对值较高的性状为熟性、单果质量、果实横径、果实纵径、单株产量、单花序花数、单花序果数和可溶性固形物含量，其特征向量分别为0.831、0.942、0.968、0.833、0.767、-0.765、-0.776 和-0.827。这些性状均与果实发育有关，因此将第1 个主成分称为果实发育因子。

第2 主成分的特征值为2.293，贡献率为12.066%，特征向量绝对值较高的性状有成熟前果色和坐果率，特征向量分别为0.629 和0.569。这些性状与果实色泽和授粉受精有关，因此将第2 个主成分称为成熟前果色和授粉受精因子。

第3 个主成分的特征值为1.853，贡献率为9.753%，特征向量绝对值较高的性状为裂果性，为-0.727。这个性状与果实品质有关，因此第3 个主成分称为果实品质因子。

第4 个主成分的特征值为1.622，贡献率为8.535%，特征向量绝对值较高的有果形指数和成熟果形，特征向量分别为0.528 和0.538。这些性状都与果形有关，因此第4 个主成分称为果形因子。

第5个主成分的特征值为1.337，贡献率为7.035%，特征向量绝对值较高的为花序类型，为0.528。这个性状与花序有关，因此第5 个主成分称为花序因子。

第6个主成分的特征值为1.049，贡献率为5.523%，特征向量绝对值较高的为成熟果色和成熟前果色，分别为0.628 和-0.424。这个性状与果实的色泽有关，因此第6 个主成分称为果实色泽品质因子。

根据以上分析，从各个主成分中筛选出的熟性、单果质量、果实横径、果实纵径、单株产量、单花序花数、单花序果数、可溶性固形物含量、成熟前果色、坐果率、裂果性、果形指数、成熟果形、花序类型、成熟果色共15 个农艺性状指标，能够作为综合变量来解释大部分的原有变量。

将主成分分析得出的因子代入公式Fi=bi×X，其中，Fi为主成分得分，bi为因子得分，i= 1、2、3、4、5、6，X为各个主成分特征值的算术平方根。计算出Fi，代入公式F综合=（Vi/P）×Fi，其中，m = 6，Vi为各个主成分的贡献率，P为6 个主成分的累积贡献率，i= 1、2、3、4、5、6，由此公式计算出50 个番茄品种的综合得分（王彦花 等，2019）。根据综合得分，筛选出得分最高的10个番茄品种（表6），其中，QT-57 的综合得分最高，QT-40 的综合得分最低，其余品种的综合得分属于中等水平，说明QT-57 最适合引种到青海省种植。

表6 综合得分最高的10 个番茄品种的主成分得分及排序

从表5 可知，10 个番茄品种在6个主成分中差异较大，说明同一番茄品种中6 个主成分所代表的农艺性状因子差异较大。因此，为进一步明晰10 个优良番茄品种各自所具备的优良农艺性状因子，便于开展针对性的引种利用，以贡献率最高的第1 主成分得分为横坐标，分别以第2、3、4、5、6 主成分得分为纵坐标绘制散点图。

由图1 可知，除QT-74 外，其余番茄品种均在第1、3 主成分中得分较高，在第2、4 主成分中得分较低，而QT-74 在第1、3 主成分中得分较低，但在第2、4、5、6 这4 个主成分中得分高于其余品种。说明QT-74 在果实发育和果实品质方面表现较差，但在成熟前果色、授粉受精、果形、花序和果实色泽品质方面表现较优，而其余品种在果实发育和果实品质方面表现较优，但在成熟前果色、授粉受精、果形、花序和果实色泽品质方面表现较差。除此之外，在第5 主成分得分中，QT-90 的得分较高，其余番茄品种的得分较低；在第6 主成分得分中，QT-57 和QT-90 的得分较低，其余品种得分位于中等水平，表明QT-57 和QT-90 在果实色泽品质方面表现较差，但QT-90 在花序方面表现较优。

图1 10 个优良番茄品种的主成分得分二维分布图

2.1.4 聚类分析 图2 为50 个番茄品种的23 个农艺性状聚类分析结果，在欧式距离为5.5 时，将50个番茄品种划分为6 大组群。

图2 50 份番茄品种资源聚类结果

对6 个组群中23 个农艺性状的平均值进行比较分析（表7），发现生长习性、花梗离层、叶片类型和叶片形状4 个农艺性状指标平均值相等，说明这4 个农艺性状在50 个番茄品种资源中无明显差异。第Ⅰ组群共29 个番茄品种，叶片长、叶片宽、单果质量、果实横径和单株产量的平均值在6 个组群中最大，单花序花数和单花序果数表现较差。第Ⅱ组群2 个品种，成熟果色、熟性、裂果性和硬度的平均值均最大，单花序花数、单花序果数、叶片长、叶片宽、果形指数和成熟果形的平均值均最小。第Ⅲ组群3 个品种，成熟前果色、坐果率、首节花序、果实纵径、果形指数和成熟果形的平均值均最大。成熟果色、花序类型和可溶性固形物含量的平均值均最小。第Ⅳ组群2 个品种，花序类型、单花序花数和单花序果数的平均值均最大，成熟前果色、裂果性、坐果率、单果质量和果实纵径的平均值均最小。第Ⅴ组群5 个品种，成熟前果色、熟性、单果质量、果实横径和硬度的平均值均最小，裂果性表现较优。第Ⅵ组群9 个品种，可溶性固形物含量的平均值均最大，花序类型、首节花序、单果质量和单株产量均最小。

表7 6 个组群农艺性状的均值分析

2.2 10 份优异番茄材料田间生长情况

经综合评价筛选出10 个优异番茄品种，其在田间的生长状况如图3 所示。10 个优异番茄品种病虫害发生较少，除QT-74 以外，其余品种单株产量均较高，可用于生产。而QT-74 的果实硬度较大，果实颜色为褐色绿条纹，果形为长梨形，可作为耐贮运的特异番茄品种，但其平均产量较低，有少许裂果。此外，QT-58、QT-92、QT-78、QT-59、QT-91 的果实硬度也较大；QT-90、QT-59、QT-91 在果实成熟期有轻微裂果。

图3 10 份优异番茄材料的田间生长状况

3 讨论与结论

在本试验中，50 个番茄品种的23 个农艺性状指标的变异系数值在0%～103%之间，表明可供选择的范围较广。其中，裂果性的变异系数最大，为103%，可用于裂果相关基因挖掘及耐裂番茄品种选育。其次为单花序花数（101%）、单花序果数（98%）、单果质量（69%）和单株产量（54%），这几个农艺性状具有一定的改良空间，可利用杂交育种进行性状改良。芮文婧等（2017）、李春侨等（2018）、袁东升等（2019）、马越等（2022）分别对不同番茄品种的不同农艺性状进行变异分析，发现与果实相关的性状变异系数较大，变异较为丰富，本试验结果与其一致。

相关性分析显示，单果质量与单花序果数和可溶性固形物含量呈极显著负相关，说明相对小果番茄，大果番茄的结果数较少，可溶性固形物含量较低。这与前人的研究结果（吴丽艳 等，2012；张紫薇 等，2018；Liu et al.，2019a，2019b；李艳红 等，2021；马越 等，2022）一致。但芮文婧等（2017）研究发现，单果质量与可溶性固形物呈极显著正相关，本试验与其结果不同，这可能与青海省自然条件和番茄品种的不同有关（罗颖 等，2010；Beckles，2012；刘雨婷 等，2022）。冯岩等（2022）研究发现，调控单果质量的基因位点与调控可溶性固形物的基因位点的遗传距离非常接近，且单果质量与可溶性固形物呈负相关。霍建勇等（2005）对鲜食粉果番茄的可溶性固形物含量进行遗传效应分析发现，调控可溶性固形物的基因大多为减效基因。因此，大果番茄的可溶性固形物含量比小果番茄的低，可能是由于调控单果质量的基因与调控可溶性固形物的基因之间存在连锁效应所导致的。Nesbitt 和Tanksley（2001）研究发现，番茄中存在控制果实大小的数量性状基因座（quantitative trait locus，QTL），可以通过调节花序数量将一定量的光合产物分配到不同大小的番茄果实中，导致大果番茄比小果番茄结果数少，这合理解释了本试验中单果质量与单花序果数呈极显著负相关的调控关系。

本试验发现，熟性与单花序果数和可溶性固形物含量呈极显著负相关，与单果质量、果实横径、果实纵径和单株产量呈极显著正相关，说明早熟番茄品种相比晚熟番茄品种结果数多、可溶性固形物含量高、果实小、产量低。李景富等（2015）通过对早熟番茄品种和晚熟番茄品种的杂交后代F2进行早熟性相关性分析和QTL 分析，发现早熟番茄品种比晚熟番茄品种的结果数多，且检测出的控制结果数的3 个QTLs 中，贡献率最大的2 个QTLs来源于早熟亲本，由此推测，早熟番茄品种比晚熟番茄品种结果数多，可能是由于早熟番茄品种含有更多的控制结果数的QTLs。Romer 和冯五平（1984）研究发现，早熟番茄品种在生殖生长期CO2同化物从叶片向各器官运转的比例均比晚熟品种高，可能导致了早熟番茄品种比晚熟番茄品种具有较高的可溶性固形物含量。本试验中，裂果性与单花序果数呈显著负相关，说明结果数多的番茄品种裂果率较高。这可能是由于结果数过多，水肥供应不均衡造成的（吴英姿，2017）。因此，想要获得品质好的番茄果实，一是要控制好结果数，减少易裂果的数量；二是及时补充水肥，保证水肥分配均衡。

本试验利用主成分分析筛选出了适合在青海省引种的10 个番茄品种。其中，QT-74 在成熟前果色、授粉受精、果形、花序和果实色泽品质方面表现较优，在果实发育和果实品质方面表现较差，而其余番茄品种在果实发育和果实品质方面表现较优，在果形、授粉受精、果实色泽品质方面表现较差。娄茜棋和梁燕（2023）的研究发现，番茄果色与番茄红素呈显著正相关，番茄红素与可溶性固形物含量呈显著正相关，因此判断果实颜色与可溶性固形物含量也存在一定程度的相关性，这三者之间可能存在相互联系的调控途径。因此当番茄果色较深时，其含有丰富的番茄红素，而番茄红素的增加不仅可以降低人类患癌症和心脏病的风险，也可能会使可溶性固形物的含量增加。除此之外，较深果色的番茄色泽独特，可用于休闲观光农业，因此认为番茄果色较深是一个有益性状（李洪磊 等，2021）。总之，不同番茄品种的性状存在一定差异，种植者可以根据实际需求，对本试验筛选到的优良品种进行针对性的引种。其中，QT-74 与其他番茄品种的大部分性状互补，可以通过聚合育种，培育番茄新品种。

通过聚类分析，50 个番茄品种被划分为6 大组群。以产量作为评价指标，第Ⅵ组群的番茄品种表现较差，其余5 个组群表现较优；以品质作为评价指标，第Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ组群的番茄品种表现较差，第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组群表现较优。综上所述，第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组群的番茄品种，在产量和品质方面均表现较优，适合引种在青海省种植。其中，第Ⅰ组群的番茄品种表现最优，最适合引种在青海省种植。结合主成分分析可知，主成分分析综合评价筛选出的10 个品种有9 个品种都属于第Ⅰ组群，只有QT-74 属于第Ⅲ组群，说明综合评价与客观事实基本吻合，评价结果可靠。聚类分析发现，各个组群具有不同的特异性状，因此可以通过杂交育种、基因编辑等手段，对不同组群的番茄品种进行定向遗传改良，从而培育综合性状优良的番茄新种质。