加工番茄品質性狀的鑒定指標和篩選方法

韓澤群　姜波

摘要：確定加工番茄（Lycopersicon esculentum Mill）果實特殊性狀的鑒定指標，為篩選具有較好特殊性狀番茄品種的親本種質資源提供決策支持。通過2012年新疆吉木薩爾縣慶陽湖鄉試驗田的22種（系）加工番茄的品比試驗，分析、測定了17項農藝性狀，依據灰色育種理論，采用目標性狀灰色關聯分析法對加工番茄的產量性狀、營養性狀、風味品質、加工貯運品質這4個特殊目標性狀進行分析。結果表明，可溶性固形物含量與其他農藝性狀的關聯序為平均分枝數>橫徑>平均產量>縱徑>果形指數=生育期>總酸含量>色差>平均幅寬>單果重>糖酸比>平均株高>總糖含量>番茄紅素含量>病毒病抗性>單果耐壓力；番茄紅素含量與其他農藝性狀的關聯序為平均株高>總糖含量>平均幅寬>總酸含量>色差>生育期>糖酸比>單果重>平均產量>平均分枝數>果形指數>橫徑>縱徑>病毒病抗性>可溶性固形物含量>單果耐壓力；糖酸比與其他農藝性狀的關聯序為總糖含量>平均幅寬>單果重>色差>生育期>平均株高>果形指數>縱徑>平均產量>橫徑>總酸含量>番茄紅素含量>平均分枝數>可溶性固形物含量>病毒病抗性>單果耐壓力；單果耐壓力與其他農藝性狀的關聯序為番茄紅素含量>平均株高>病毒病抗性>總糖含量>糖酸比>平均幅寬>色差>生育期>總酸含量>單果重>平均產量>果形指數>縱徑>平均分枝數>橫徑>可溶性固形物含量。在選育特殊性狀（高產、營養佳、良好風味、耐貯運）的加工番茄品種時，應高度關注與這些特殊性狀（可溶性固形物含量、番茄紅素含量、糖酸比、單果耐壓力）關聯度大的農藝性狀，并兼顧關聯度低的其他農藝性狀是否滿足選種要求。

關鍵詞：加工番茄（Lycopersicon esculentum Mill）；特殊性狀；目標性狀灰色關聯分析法；選種；育種

中圖分類號：S641.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）16-3812-05

Abstract： The identification indexes of quality traits of processing tomato fruit in Xinjiang provide decision support to screen the parental germplasm resources of tomato varieties with better quality traits. Qualities of the can 22 （Department） processing tomato products were comparied in field of Qingyang lake village in Jimsar county of Xinjiang in 2012，17 agronomic traits were determined. Based on the gray breeding theory， the target traits gray relational analysis was used to analyze tomato's yield， nutritional quality， flavor quality， the quality of storage and transportation of the four special target traits. The results showed that the associated sequence of the content of soluble solid and other agronomic traits was the average number of branches> transverse diameter> average yield >longitudinal diameter> fruit shape index = growth period >the content of total acid > chromatic aberration> average width> the weight of single fruit> mass ratio of sugar to acid>the average plant height> the content of total sugar > the content of lycopene> virus resistance> compression resistance of single fruit. The associated sequence of content of lycopene and other agronomic traits was average height> the content of total sugar > average width> the content of total acid > chromatic aberration > growth period> mass ratio of sugar to acid > fruit weight>average yield>average number of branches> fruit shape Index> transverse diameter> longitudinal diameter> virus resistance> the content of soluble solid> compression resistance of single fruit. The associated sequence of sugar acid ratio and other agronomic traits was the content of total sugar> average width> fruit weight> chromatic aberration > growth period> average plant height> fruit shape index> longitudinal diameter> average yield> transverse diameter> the content of total acid> the content of lycopene>average number of branches>the content of soluble solids>virus resistance>compression resistance of single fruit. The associated sequence of compression resistance of single fruit and other agronomic traits was the content of lycopene>average height>virus resistance>the content of total sugar>mass ratio of sugar to acid>average width>chromatic aberration>growth period>the content of total acid>fruit weight>average yield>fruit shape index>longitudinal diameter>average number of branches> transverse diameter>the content of soluble solid. The agronomic traits highly associated with the special agronomic traits （the content of soluble solid， the content of lycopene， mass ratio of sugar to acid， compression resistance of single fruit） of processing tomato varieties with high yield， good nutrition， good flavor， resistant storage should be highly concerned. Other agronomic traits lowly associated with traits met the selection requirements should be concerned as well.

Key words： processing tomato（Lycopersicon esculentum Mill）； special characters； target traits gray association analysis； seedselection；breeding

加工番茄（Lycopersicon esculentum Mill）原產自南美洲西部太平洋沿岸，兼具蔬菜和水果雙重身份，其果實及加工制品頗受人們的青睞[1]。新疆地處75°-95°E、35°-50°N，具備加工番茄生長的天然優勢條件（晝夜溫差大、日照長、降雨量少）。新疆于1978年起開始引種加工番茄，在天山北坡經濟帶、南疆的巴音郭楞蒙古自治州和東疆的哈密地區等地加工番茄得到了廣泛種植，現在產量已達全國的90%[2，3]。新疆加工番茄產業以制醬為主，其出口量接近世界番茄醬貿易總量的25%左右，為新疆果蔬業增收和特色產業的形成發揮了重要的作用，已成為新疆特色型“紅色”支柱產業[2-6]。但是，目前新疆番茄產業也面臨一些亟需解決的新問題：其一是加工番茄種質資源匱乏，品種結構不合理，單一品種的連年種植造成品種退化（單產、品質均呈下降趨勢）；其二是隨著生活質量的提高，人們對番茄品質有了更高的市場需求（良好的風味、較高的營養價值的制品）；其三是特定地區的番茄醬廠日處理量有限，而且番茄收獲期時氣溫較高，采摘后番茄未能及時（超過24 h）進行制品加工，致使番茄變質、腐爛。此外，部分番茄種植區域與番茄加工廠距離過遠，運輸途中難免因顛簸使番茄擠壓碰傷導致加工原料變質甚至腐爛。所以，加工番茄品種特殊性狀的研究就顯得尤為重要，培育一批高產、營養佳、良好風味、耐貯藏的番茄品種是解決這些問題最直接有效的方法，而鑒定和篩選具有特殊性狀的番茄種質資源是品質合理利用和選育的依據和前提。目前，國內外許多學者對農作物育種和選種進行了廣泛而深入的研究，但是針對加工番茄的理論研究成果并不豐富。袁莉等[7]運用灰色關聯理論對加工番茄的可溶性固形物含量與其他性狀進行關聯性分析；姜波等[8]運用灰色關聯理論對加工番茄10個品種與理想品種進行了關聯性分析；龐勝群等[9]運用灰色關聯分析法分析了農藝性狀對番茄紅素的影響；楊生保等[10]運用灰色關聯分析方法對番茄主要性狀與理想性狀之間的密切程度進行了綜合分析。這些研究均取得了一定的成果，為番茄農藝性狀的研究打下了基礎，而關于番茄風味品質、加工貯運品質的研究則尚未見報道。郭瑞林[11]于1995年建立了作物灰色育種學，其中目標性狀灰色關聯分析法的基本思想是根據序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯系是否緊密。因為作物育種過程本身就是部分信息已知、部分信息未知的灰色過程，所以采用灰色系統作物育種理論可以克服傳統經驗育種的育種周期長、盲目性大、效率低、預見性差等缺點。研究對加工番茄親本目標性狀與其他農藝性狀進行灰色關聯分析，研究各農藝性狀與其可溶性固形物含量、番茄紅素含量、糖酸比、單果耐壓力的關聯度，從而間接地表征番茄的產量性狀、營養品質、風味品質、加工貯運品質，實現定量化地鑒定和篩選滿足特殊性狀要求的加工番茄品種，并結合定性分析法為篩選具有較好特殊性狀番茄品種的親本種質資源提供決策依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試品種分別為XH-40、TH-9、TH-45、SF-1、SF-2、SF-3、SF-4、SF-5、SF-6、SF-7、SF-8、SF-9、SF-10、SF-12、SF-13、SF-16、TH-48、TH-737、XH-36、H2206、H9780、H1100，共計22份加工番茄種質材料，均由與“復雜約束環境下新疆番茄產量動態預測方法研究”課題組合作的糧屯河吉木薩爾番茄制品分公司旗下的種業公司提供，用Y1～Y22表示。

1.2 實施方案

試驗于2012年在新疆天山北坡吉木薩爾縣慶陽湖鄉試驗田進行，前茬作物為蘭州子瓜，土壤狀況為含氮45.4 mg/kg、磷6.1 mg/kg、鉀174.0 mg/kg、有機質1.42 mg/kg，土壤偏堿性。2011年10月開始深松起壟，深施深度為25 cm，底肥的過磷酸鈣施用量為120 kg/hm2、磷酸二銨施用量為105 kg/hm2、硫酸鉀施用量為150 kg/hm2。2012年3月開始扶壟。根據田間土地情況隨機區組排列，四周設置保護行1～3行，每個品種設3次重復。試驗采用單壟單行鋪膜栽種模式，溝心距為150 cm，溝深為20 cm，壟背寬為100～110 cm。2012年4月13日開始人工移栽，移栽深度為10 cm左右，以掩埋下端子葉節為準，深栽后及時補水，提高成活率，株距為22 cm，保苗30 180株/hm2，灌溉方式為鋪設單翼迷宮式加壓滴灌，水井流量為2 100 m3/hm2。田間管理措施與大田一致（作為滴灌肥施入的尿素共施7次，總計544.5 kg/hm2；磷酸二氫鉀共施4次，共120 kg/hm2；中耕除草6次；灌水17次；病蟲害控制8次）。

1.3 性狀觀察、記載和測定方法及標準

參照文獻[12]并與合作企業的技術專家們研討，選擇確定了17個農藝性狀作為樣本數據，其中大部分農藝性狀的測定方法及標準分別為：對于單果重，每個小區隨機取50個果實，采用MP2001型電子天平稱重，取平均值；對于平均產量，在番茄果實成熟后采用畝（667 m2）測產法測產；對于番茄紅素含量，采用T22型分光光度計測定，參照SN/T 1036—2002標準[13]；對于可溶性固形物含量，采用GB 10788—1989的折光計法測定[14]；對于總酸含量，采用GB/T 12456—1990的電位滴定法測定[15]；對于總糖含量，采用硫酸-蒽酮法測定[16]；對于糖酸比，糖酸比為總糖含量與總酸含量的比值；對于果形指數，果形指數=縱徑/橫徑，使用游標卡尺分別測量果實的縱徑和橫徑；對于色差，采用DC-P3型全自動色差計測定；對于單果耐壓力，采用GY-1型果實硬度計測量；對于平均幅寬、平均株高、平均分枝數，采用定點定株定期觀察（共調查50株），詳實記錄生育期并根據調查的株數計算；對于病毒病抗性，在采摘后期對全部植株進行對病毒病抗性的調查，抗病性數值為病情指數的倒數。

1.4 數據的統計分析

根據作物灰色育種理論[11]，把所有的農藝性狀視作一個灰色系統，每一個性狀看作系統的一個因素，分別以可溶性固形物含量、番茄紅素含量、糖酸比、單果耐壓力為參考性狀，即目標性狀，其序列記為X0，以其余各農藝性狀構成比較性狀，其序列記為Xi。采用Microsoft Office Excel 2007和灰色系統理論建模系統3.0軟件對樣本數據進行目標性狀灰色關聯分析，計算方法與步驟如下。

第一步：對樣本數據進行適當變換。由于樣本數據的量綱、生物學和物理學意義不相同，如單果重（g/果）、可溶性固形物含量（%）、縱徑（cm）、生育期（d）等。故采用公式（1）進行初值化變換，使其化為數量級大體相近的無量綱數據。

按照關聯序越是靠前的目標性狀序列與比較性狀序列的關系越為密切，反之則越低的原則，對計算結果進行分析。

2 結果與分析

2.1 供試品種主要農藝性狀的調查結果

供試品種主要農藝性狀的調查結果見表1。

2.2 可溶性固形物含量的灰色關聯分析

首先以可溶性固形物含量為目標性狀X0，其余農藝性狀為比較性狀Xi。經計算得出可溶性固形物含量與其他農藝性狀的關聯序見表2，可溶性固形物含量與其他農藝性狀的關聯序為平均分枝數>橫徑>平均產量>縱徑>果形指數=生育期>總酸含量>色差>平均幅寬>單果重>糖酸比>平均株高>總糖含量>番茄紅素含量>病毒病抗性>單果耐壓力。對可溶性固形物含量影響最大的是平均分枝數，r=0.971 9，其次是橫徑，再次是平均產量。因此，在加工番茄雜交后代選育過程中，針對平均分枝數、橫徑和平均產量3個性狀進行間接改良，有可能改善加工番茄可溶性固形物含量這一品質性狀，可溶性固形物含量的提高有利于平均產量的增加。

2.3 番茄紅素含量的灰色關聯分析

以番茄紅素含量為目標性狀X0，其余農藝性狀為比較性狀Xi，經計算得出番茄紅素與其他農藝性狀的關聯序為平均株高>總糖含量>平均幅寬>總酸含量>色差>生育期>糖酸比>單果重>平均產量>平均分枝數>果形指數>橫徑>縱徑>病毒病抗性>可溶性固形物含量>單果耐壓力（表2）。其中番茄紅素含量與平均株高和總糖含量的關系最為密切，關聯度達0.95以上，平均幅寬與其關系也較為密切，表明生理性因素對番茄紅素的形成至關重要。

2.4 糖酸比的灰色關聯分析

以糖酸比為目標性狀X0，其余農藝性狀為比較性狀Xi，經計算得出糖酸比與其他農藝性狀的關聯序為總糖含量>平均幅寬>單果重>色差>生育期>平均株高>果形指數>縱徑>平均產量>橫徑>總酸含量>番茄紅素含量>平均分枝數>可溶性固形物含量>病毒病抗性>單果耐壓力（表2）?？偺呛?、平均幅寬和單果重對糖酸比影響較大，說明只要針對總糖含量這個性狀進行選擇，很有希望提高糖酸比，從而也就有可能培育出具有良好風味品質的加工番茄新品種。

2.5 單果耐壓力的灰色關聯分析

以單果耐壓力為目標性狀X0，其余農藝性狀為比較性狀Xi，經計算得出單果耐壓力（X13）與其他農藝性狀的關聯序為番茄紅素含量>平均株高>病毒病抗性>總糖含量>糖酸比>平均幅寬>色差>生育期>總酸含量>單果重>平均產量>果形指數>縱徑>平均分枝數>橫徑>可溶性固形物含量（表2）。番茄紅素含量、平均株高與單果耐壓力密切相關，要想獲得單果耐壓力較強的加工番茄新品種，就應重視這兩個性狀的定向選擇。

3 結論與討論

3.1 結論

研究首先確定了能夠較準確反映番茄特殊性狀的鑒定指標，然后采用目標性狀灰色關聯法對目標性狀即鑒定指標與比較性狀之間的關系進行了分析，在選育特殊性狀（高產、營養佳、良好風味、耐貯運）的加工番茄品種時，應高度關注與這些特殊性狀映射量（可溶性固形物含量、番茄紅素含量、糖酸比、單果耐壓力）關聯度大的農藝性狀，并兼顧關聯度低的其他農藝性狀是否滿足選種要求。研究為新疆加工番茄的選種和育種提供了便捷的方法，可實現根據實際生產中的需求（如高產、營養佳、特色風味和耐貯運等）確定品種，為企業的產品保證、原材料的匹配、產能和效率最大化的實現提供決策支持。這在很大程度上滿足了目前加工番茄產業的發展趨勢，即番茄制品（如番茄紅素粉、各種口味番茄醬、番茄飲品等）的多樣化逐漸成為主流，特殊性狀的番茄品種的選育勢必成為企業必須面對的問題，對有效控制產品質量和提升產業效益具有重要意義。

3.2 討論

3.2.1 關于加工番茄特殊性狀的鑒定指標 鑒定指標選擇的是否合理在某種意義上決定著育種工作的成敗。在篩選具有特殊性狀的加工番茄新品種時，確定其相應的鑒定指標至關重要。研究分別從4個方面進行考慮：①對于產量性狀選擇的鑒定指標是可溶性固形物含量。相關研究表明，可溶性固形物含量增加l%對應的總產量增加25%[17]。②對于營養性狀選擇的鑒定指標是番茄紅素含量。營養品質主要指構成番茄制品營養價值的營養成分，其中番茄紅素具有抗氧化、消除自由基、防癌抗癌、延緩衰老、防止心血管疾病的保健功能，被廣泛用于保健食品、醫藥和化妝品。③對于風味品質選擇的鑒定指標是糖酸比。風味口感主要取決于番茄的甜度和酸度，糖酸比為總糖含量與總酸含量的比值，其值的大小恰好可以體現出番茄品種間風味品質的差異。④對于加工貯運品質選擇的鑒定指標是單果耐壓力。果實耐壓力高則易于貯藏、運輸，提高了加工番茄的成品率。由此可見，探究影響番茄可溶性固形物含量、番茄紅素含量、糖酸比、單果耐壓力的關系密切的因素及與它們的關系，可間接為選育高產、營養佳、風味良好、耐貯運的番茄品種提供可行且可靠的方法。

3.2.2 關于加工番茄特殊性質的篩選方法 加工番茄果實特殊性狀的鑒定指標已確定后，如何根據這些鑒定指標篩選出具有較好特殊性狀的番茄品種是本研究所要關心的第二個問題。加工番茄農藝性狀間關系復雜，且存在許多未知性，是一個典型的灰色系統。依據作物灰色育種理論，采用目標性狀灰色關聯分析法對其進行分析，明確所選擇的目標性狀與其他農藝性狀的關系并得出量化結果，對探索如何選育特殊性狀的番茄品種具有指導意義。從分析鑒定指標與其他農藝性狀關系的結果可以看到，此方法有以下特點：①總體性。研究選取了17項農藝性狀，當選取其中1個作為目標性狀而另外16個作為比較性狀時，最終關注的是一個大致排序，換言之，關聯度數值大小實際意義不大，重要的是關聯序，體現了分析的總體性。這樣做的好處是不僅可以進行兩兩農藝性狀比較，而且可以將各個農藝性狀全部置于整個考慮因素所組成的系統中進行比較與分析，因此具有較強的實用價值。②非對稱性。例如，番茄紅素含量對單果耐壓力的影響程度排在第一位，而單果耐壓力對番茄紅素含量的影響程度卻排在最后一位，這就是其非對稱性。顯然，這個特點較客觀地反映了各性狀之間真實的灰色關聯度。③非惟一性。其體現在對于同樣一個由17項農藝性狀所構成的分析系統，在選擇不同農藝性狀作為目標性狀時，最終的關聯度是不同的。

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