加工番茄在中國的產業化進程及其發展潛力

李建華 劉仲齊

摘要:對加工番茄新品種的改良潛力和產業化進程中存在的問題進行了分析和討論,認為組織多學科聯合的科技隊伍進行攻關, 對新品種的產量潛力和品質特性進行持續改良,才能從原材料上保證我國加工番茄產業的持續高速發展。

關鍵詞:加工番茄;品種改良;產量;品質;抗病性

中圖分類號:S641.2文獻標識碼:ADOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.05.009

Progress of Industrialization and Developmental Potential for Processing Tomato in China

LI Jian-hua, LIU Zhong-qi

(Tianjin Research Centre of Agricultural Sciences, Tianjin 300192, China)

Abstract:The potential of developing new processing tomato varieties and problems in industrialization were analyzed and discussed. It is concluded that scientists in multi-disciplines should be organized to solve key problems. Yield potential and quality characteristics of new varieties should be improved continuously, which would guarantee the steady high speed of developing processing tomato from original material in China.

Key words: processing tomato; variety improvement; yield; quality; disease resistance

1中國加工番茄產業的發展歷史

番茄加工制品主要包括番茄醬、番茄調味品、罐裝番茄、番茄汁飲料等,世界總消費量約600萬t。番茄醬占到番茄制品加工總量的65%以上。據全球貿易阿特拉斯統計(Global Trade Atlasstatistics),2003年世界番茄醬消費量為350萬t,年均增長約3.6%;罐裝番茄(包括番茄切塊、番茄碎塊和罐裝去皮整裝番茄)年產量210萬t左右,年均增長約2.5%。2003年我國番茄制品產量50萬t,出口量40.4萬t,分別占世界產量和出口量14.3%和21%,成為繼美國之后世界第二大番茄制品生產國,出口量躍居世界第一[1]。新疆光熱資源豐富、晝夜溫差大、氣候條件非常適宜番茄生長,所產番茄的紅色素、可溶性固形物含量高,霉菌、病害少,國際公認品質優于美國、意大利等主產國,是世界三大番茄生產中心之一。目前,番茄制品生產能力已占到全國的92%,并且形成新疆中基、屯河股份兩家龍頭企業,其中中基實業番茄加工出口規模已躍居世界第2位。

我國番茄加工業起步于20世紀60年代初。當時,為了適應出口需要,國家支持沿海地區企業發展番茄加工產業。通過引進國外裝備生產番茄醬,出口中東地區和其他市場。由于沿海地區番茄種植自然條件不理想,原料質量差,對番茄醬的品質產生了不良影響,使我國番茄產業缺乏市場競爭力。1978年新疆開始發展番茄生產和加工業,1980年建成第1條國產線。10年后,新疆番茄加工企業增加到30余家,產量、出口量連年持續增加,產品成為亞洲、歐洲和美洲市場的搶手貨。從此,以新疆為代表的中國番茄加工產業步入發展快車道。

據世界加工番茄聯合會統計,2006年全世界番茄總產量為3 049萬t,其中美國加州河谷地區、地中海沿岸、中國新疆和內蒙地區的產量占世界總產量的85%。由于我國番茄生產成本較低,同時品質在世界領先,因此,番茄加工已經逐步向中國轉移,中國番茄加工量近幾年增長迅猛,總加工量由1996年的54.3萬t上升到2006年的430萬t,預計2007年將達到475萬t[2]。2006年末我國番茄加工量占世界比重已經達到15.11%(圖1)。

2加工番茄新品種的改良潛力

高產優質是番茄生產者和番茄加工企業的共同要求,也是降低生產成本、提高市場競爭力的基礎。為了保證番茄的高產優質,新品種應當具備基本的抗病抗蟲能力和忍耐非生物脅迫的能力,這種能力主要通過適應性和穩產性表現出來。為了減輕收購壓力和延長加工設備的利用時間,加工企業通過收購價格的變動來鼓勵種植戶栽種成熟期不同的番茄品種。但是,目標性狀的遺傳有其自身的規律,與其經濟價值沒有必然的聯系。受遺傳方式和基因資源的限制,適應性、穩產性、早熟性的改良速度非常緩慢,迄今沒有太大的突破。相反,產量、品質和抗病性等方面的研究卻取得了很大的進展,并且展示出巨大的研發潛力。

2.1產量

品種的產量潛力由種植密度、單株坐果數和平均單果重構成,坐果數和果重既由遺傳因素決定,也受環境因素的影響,因此,通過改良抗病性、提高對非生物脅迫的耐性等也能間接地提高新品種的產量潛力[3]。從美國加工番茄的發展歷史來看,加工番茄的平均產量水平呈現出穩定增長的趨勢(圖2),2004年的全美平均產量達到102 t/hm2。由于一開始就引進了美國的優良加工品種,我國加工番茄品種的產量起點比較高。20世紀90年代初,新疆地區的加工番茄產量便能達到60 t/hm2。隨著新品種和高產栽培技術的推廣,2007年新疆2.2萬hm2加工番茄的平均產量達到85.81 t/hm2 [4]。但和美國高產區的平均產量還有較大的差距。據估計,育種對增產的貢獻率在50%以上[5]。生產資料的投入和栽培技術的改進是產量增長的另一個原因。但高產栽培技術必須和優良品種的產量潛力相匹配,才能提高生產效率,降低生產成本。近幾年來,示范推廣的加工番茄新品種,單果重有了明顯的增加,今后的選擇重點應放在坐果數、果重的均一性和成熟度的一致性上,這樣有利于把高產和優質結合起來,把高產和高采摘率結合起來。

2.2品質

加工番茄的主要品質特性包括固形物含量、果色、番茄紅素含量、硬度、果重、酸度等。固形物含量指番茄果實中除去水和揮發性物質以外的所有成分(通常占果實鮮質量的4%~7.5%),是加工企業最關心的指標之一。栽培番茄的固形物中,大約75%為可溶性固形物(SS)、25%為不溶性固形物(ISS)[6]?？扇苄怨绦挝镏饕善咸烟呛凸菢嫵蒣7],另有少量的蔗糖、有機酸、脂肪、無機鹽和色素等。不溶性固形物主要包括蛋白質、纖維素、半纖維素、果膠和多糖等,決定著果實的粘度。SS和ISS是影響番茄汁和番茄醬等濃縮產品質量和產量的重要因素,因為番茄產品主要是以固形物含量為基礎進行銷售的,所以,番茄果實的固形物含量越高,產品的商業價值就越高。據估計,固形物含量增加1%,相當于產量增加20%[9]。多數番茄的SS只占番茄鮮質量的4.6%~7%,少數番茄品種和野生資源的SS可高達9%~15%[3,9]。由于SS是受多基因控制的數量性狀,并且與產量呈負相關,所以,至今沒有選育出高產與高SS相結合的優良品種。

果實顏色是影響番茄外觀品質的重要指標。對加工番茄而言,紅色是最主要的目測指標。番茄果實的顏色主要取決于果實中類胡蘿卜素的組成,紅果番茄中的番茄紅素占類胡蘿卜素總量的90%左右?，F代科學研究發現,在所有植物類胡蘿卜素中,番茄紅素清除單線態氧的能力最高,是目前常用的抗氧化劑維生素E的 100倍。增加番茄紅素的攝入量能有效地降低多種慢性疾病以及癌癥的發病率,人體血清中番茄紅素的濃度與胃腸道癌、前列腺癌、胰腺癌、宮頸癌等的發生率呈負相關[10,11]。因此,增加番茄紅素含量成為現代番茄育種的主攻目標。自20世紀40年代以來,科學家們發現了許多影響番茄果實顏色的單基因突變體,這些色彩豐富的突變體為研究果實中類胡蘿卜素的生物合成途徑提供了便利條件。其中,能提高類胡蘿卜素總量的高色素基因hp引起了人們的高度重視。研究結果表明,hp1和hp2為非等位基因,在純合狀態下分別能使番茄果實的類胡蘿卜素總量提高20%~40% [12,13]。我們先后篩選出了對這兩個基因及其等位基因分別具有高度特異性的分子標記[14,15],利用分子標記能有效地把這兩個基因聚集在同一個農藝性狀優良的番茄品種中,通過它們的協同作用,有可能大幅度地提高番茄紅素的含量。

其他重要的品質特性包括果實硬度、酸度、維他命含量等。經過幾十年的持續改良,加工番茄的這些特性已經得到了較好的改良,親本材料的整體水平較高,后代材料的這些特性基本能夠滿足生產需求。但是,加工企業對果實的硬度和耐貯性有更高的期望,希望通過遺傳改良,使加工番茄成熟后保持原有品質特性,貯存過程中不變質、不腐爛,以延長加工設備的利用率。利用轉基因技術抑制番茄果實成熟過程中乙烯的合成,Calgene Fresh公司選育出了番茄成熟后依然能長期保持硬度不變的新品種Flavr-SaVrTM。1993年該品種在美國投入商業化生產,并成為全球第一個進入生產領域的轉基因植物新品種。受一些人的蠱惑,消費者對轉基因產品的安全性提出了懷疑,迫使Flavr-SaVrTM番茄撤離超市。最近Saladie 等人(2007)發現,自然突變體“果實變質延緩系”(Delayed Fruit Deterioration,簡稱DFD)的果實具有和普通番茄完全一樣的正常成熟過程,但它的紅熟果實在室溫下可以存放4個月,仍能保持原有的風味;即使存放7個月后,其果實的外觀品質也沒有明顯的變化[16]。這一發現為選育耐貯番茄提供了新的思路和基因源。

2.3抗病性

病害是影響番茄產量和品質的常見因素。能夠引起番茄病變的真菌、細菌、病毒和線蟲病害大約有200多種,但目前發現的抗病基因只有30多種,許多商業化品種能抵抗6~10種病害[3],多數病害依然依靠藥物防治。野生番茄是普通番茄抗病基因的主要來源,通常采用遠緣雜交和回交轉育的辦法獲得抗病基因。為了提高抗病基因的回交轉育效率和把不同的抗病基因聚合在同一個農藝性狀優良的品種中,主要抗病基因的分子標記得到了廣泛的重視和應用,利用分子標記淘汰不含抗病基因的個體已經成為一種常規技術。但由于新病原菌和病原菌新生理小種的不斷產生,新抗病基因和新分子標記的篩選成為不斷發展、不斷完善的過程,最終目標是利用番茄品種本身的抗病性替代殺菌劑,保證產量潛力的正常發揮。

3問題與展望

經過最近30年的發展,中國的加工番茄產業成為農業紅色產業的代表,率先走上了農工商一體化的道路,并走出國門,在國際番茄生產和加工業中占有舉足輕重的地位。品質優勢和生產成本優勢曾經是我國加工番茄制品在國際市場競爭中取勝的重要法寶。但是,隨著番茄種植面積的擴大,多年連做不僅造成了土壤肥力衰減,而且加速了土傳和氣傳等病原微生物的繁殖與傳播,致使病害種類增多,發生頻率增大,單產下降,品質惡化,直接影響了番茄原料的質量和生產成本。另外一方面,一些發達國家不斷地提高農產品的準入質量標準,擴大對有機物殘留的檢測范圍,通過技術性貿易堡壘限制中國產品的進入。這種限制和威脅對我國加工番茄產業的發展提出了更加嚴峻的挑戰。

新品種選育是提高番茄單產水平、改善品質和解決番茄病害的有效途徑。據不完全統計,為美國加州13萬hm2加工番茄服務的育種機構有100多家,每年示范推廣的番茄新品種達400多個,推廣面積排在前50位的新品種分別來自71家育種機構[17]。但國內從事加工番茄新品種選育的科研機構屈指可數。要保持我國番茄生產的價格優勢和品質優勢,首先必須重視新品種選育和良種繁育工作,針對生產中已經出現和可能出現的問題,組織多學科聯合的科技隊伍進行攻關,保證新品種的產量潛力和品質特性得到持續改良,使新品種的抗病性越來越強,抗病范圍越來越廣,品種類型越來越豐富,從源頭上保證我國加工番茄產業的品質優勢和生產成本優勢。

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