兩種牛態條件下西瓜果實番茄紅素含量比較

袁平麗　劉文革　李智　趙勝杰　路緒強　何楠

摘要：為了分析西瓜果實中番茄紅素含量與栽培環境的關系，培育更具市場競爭力的優質西瓜品種，將80份西瓜材料的種子均分為2份，分別在河南新鄉和新疆昌吉種植，待果實成熟后取果肉用高效液相色譜法（HPLC）測定番茄紅素含量。結果顯示，80份西瓜材料在河南新鄉、新疆昌吉種植的平均番茄紅素質量分數分別是20.84、28.53 mg·kg^-1；總體水平上，新疆昌吉栽培條件下番茄紅素含量高于河南新鄉；不同材料間番茄紅素含量差異較大，栽培環境和基因型共同影響西瓜番茄紅素含量。

關鍵詞：西瓜；番茄紅素含量；生態條件

西瓜（Citrullus lanatus）屬葫蘆科，原產非洲，栽培地域廣泛。西瓜果實中含有大量的番茄紅素、瓜氨酸、維生素C、黃酮類化合物等功能性成分。番茄紅素是一種天然色素，有抗癌、抗氧化、預防心血管疾病等生理功能，多存在于西瓜和番茄中，且西瓜中番茄紅素的有效性要高于番茄。因此，篩選和培育高番茄紅素西瓜品種是重要的育種目標之一。

西瓜果實番茄紅素含量的測定方法很多，其含量高低受到各種因素的影響，前人比較了不同測定方法的差異，并探討了不同發育時期、基因型、瓤色、栽培條件等因素對西瓜番茄紅素含量的影響。紅瓤西瓜果肉中含33～100 mg·kg^-1的番茄紅素，檸檬黃色或黃色西瓜果肉的番茄紅素含量很低甚至沒有。有關不同地區西瓜果實番茄紅素含量差異的報道相對較少。何春玫等研究了栽培環境及貯存期等因素對番茄中番茄紅素含量的影響，結果表明，栽培季節、栽培設施和貯存期對番茄紅素含量均有影響。闞義等試驗結果表明，新疆昌吉地區番茄果實中平均含有2.54μg·mL^-1的番茄紅素，而相同品種在山東煙臺種植則含有1.23 μg.mL^-1的番茄紅素，不同種植環境對番茄紅素含量影響較大。Angela R將10份西瓜品種在美國俄克拉荷馬州和得克薩斯州兩地種植，其瓜氨酸質量分數平均分別為3.10、1.67 mg·^-1，不同地點差異較大。Perkins研究顯示佛羅里達與卡羅萊納兩地的西瓜果實番茄紅素含量有差異。基于河南新鄉和新疆昌吉兩地自然環境的較大差異，我們測定了80份西瓜材料在不同生長條件下果實的番茄紅素含量，分析番茄紅素含量的總體特性和環境對其的影響，以期為培育高番茄紅素西瓜品種提供依據。

1材料與方法

1.1試驗設計與材料

供試西瓜材料（包括固定品種和純合自交系）來自中國農業科學院鄭州果樹研究所多倍體西瓜課題組和國家西瓜甜瓜種質資源中期庫（表1）。分別在河南新鄉和新疆昌吉兩地種植。

河南新鄉試驗材料于2015年3月播種，大棚種植，育苗移栽，隨機區組設計，3個重復，每個重復5株，行距1.5 m，株距0.8 m，地膜覆蓋，單蔓整枝，第2個雌花留單瓜，統一澆水施肥、田間管理和防治病蟲害。5月下旬開始授粉，雌雄花開花前一天下午套帽，開花當天自交授粉，掛牌標注授粉日期。根據不同品種成熟情況于7月初采收，各重復采同一天授粉、大小均勻的果實，取果實中心果肉勻漿混樣，用液氮速凍后放入-80℃的冰箱中，待測。

相同材料在新疆昌吉于2015年4月下旬播種，露地覆膜栽培，栽培管理方法與河南新鄉一致，統一澆水施肥、田問管理和防治病蟲害。6月中下旬開始人工授粉（同河南新鄉），8月下旬采收，取樣方式同上。新疆昌吉的材料用干冰冷凍后空運至鄭州果樹研究所，與河南新鄉的材料在相同試驗條件下測定番茄紅素含量（以鮮質量計）。

1.2試驗方法

番茄紅素的提取及測定參考袁平麗等的試驗方法。色譜柱為Diamonsil Plus 5μm（250 mm×4.6 mm）；流速為1.0 mL·min^-1；檢測波長472 nm；柱溫為30℃；進樣體積10μL，樣品保留時間8 min，番茄紅素標準品來自Sigma公司，標準曲線：y=12 929x+59 350，R²=0.999。

1.3數據統計分析

采用Excel 2007對數據的平均數、標準差、變異系數等進行分析，采用SPSS 20.0對數據進行Ducan多重比較分析。

2結果與分析

2.1兩地西瓜材料的番茄紅素含量整體比較

栽培環境影響西瓜果實的番茄紅素含量，80份西瓜材料，在河南新鄉種植的平均番茄紅素質量分數是20.84 mg·kg^-1，標準差為8.27；新疆昌吉是28.53 mg·kg^-1，標準差為9.76（表1）。總體上，同一品種在新疆昌吉種植的番茄紅素含量高于河南新鄉（其中有67個品種高于河南新鄉，占所測總品種數的83.75%），但也有低于河南新鄉的（13個品種，占所測總品種數的16.25%），其中48份材料在兩地的含量平均值差異顯著，表明不同品種對不同環境的適應性不同。新疆昌吉與河南新鄉兩地番茄紅素含量的平均比值為1.5。

對影響西瓜番茄紅素的2個因素基因型和生態環境進行主效應分析，基因型的F=2.55，P<0.01（n=80），差異極顯著；生態環境的F=51.39，P<0.01（n=2），差異極顯著。說明基因型和生態環境對西瓜果實番茄紅素含量均有極顯著影響（表2）。

2.2不同材料西瓜的番茄紅素含量在不同地區的變化分析

兩地西瓜番茄紅素含量的特征見表1和圖1。在河南新鄉種植的材料中，番茄紅素質量分數最高和最低的分別是‘短125（48.46 mg·kg^-1）和‘新疆2號（7.40 mg·kg^-1）；但是在新疆昌吉，番茄紅素質量分數最高和最低的分別是‘早春紅玉選齒（59.12 mg-kg^-1）和‘短127（9.42mg.kg^-1）。另外，‘短125和‘新疆2號在新疆昌吉種植時番茄紅素質量分數分別為27.04、19.97 mg·kg^-1，‘早春紅玉選齒和‘短127在河南新鄉種植時番茄紅素質量分數分別為26.78、12.68 mg·kg^-1，即相同材料分別在兩地種植時番茄紅素含量差異較大，表明環境對番茄紅素含量有很大的影響。從圖1可以看出，河南新鄉、新疆昌吉兩地番茄紅素含量分布不同，河南的含量值集中在中下區段，新疆昌吉的含量值集中在中上區段，新疆昌吉的含量值更接近正態分布。

番茄紅素含量較低的材料在另一地表現雖有差異但也不是很高，同時番茄紅素含量較高的材料在另一地的含量也不是很低。試驗中，‘J5F在河南和新疆兩地表現都較低（質量分數分別是12.66 mg·kg^-1和12.99 mg·kg^-1），‘手巾條和‘K5M在兩地的含量均較高，即基因型對番茄紅素含量也有極大的影響。

3討論與結論

本試驗中80份西瓜材料在河南、新疆兩地種植的平均番茄紅素含量差異顯著（質量分數分別是20.84、28.53 mg·kg^-1），與Perkins V的研究結果相似，即栽培環境對番茄紅素的含量有顯著影響。西瓜果實成熟過程中，河南、新疆兩地生產環境不同（主要是溫度、晝夜溫差、日照時數、太陽光照強度、降雨量的不同）。李莉等研究表明，晝夜溫差對番茄果實中番茄紅素的含量影響很大，適當的增大晝夜溫差可有利于番茄紅素的積累。西瓜轉色期是番茄紅素積累的主要階段（新疆為7月14日—7月28日前后，河南為6月24日—7月8日），新疆的日平均溫度和晝夜溫差都高于河南，這可能是新疆西瓜果實番茄紅素含量高于河南的原因之一；李紀鎖等研究表明，番茄中番茄紅素含量隨著光照強度的減弱，含量也相應降低；Harding等研究表明光照能促進成熟時果實中番茄紅素的合成。Thompson研究也表明光可誘導光合作用復合體的形成，間接促進番茄紅素的形成，即適宜的光照有利于植物組織中番茄紅素的合成。本試驗中新疆的太陽光照強度和日照平均時數均高于河南，這是造成兩地番茄紅素含量不同的另一原因；由于兩地均采用人工澆水，所以降雨量差異不是影響番茄紅素積累的主要因素。綜上，日平均溫度、晝夜溫差、日照強度可能影響兩地西瓜番茄紅素含量。

本試驗中同一地區不同西瓜材料之間番茄紅素含量差異較大，相同材料在不同地區間番茄紅素含量差異也較大。可選擇兩地表現值均較高且穩定的材料（如‘K5M‘手巾條‘石紅1號‘SugarBaby等）用于下一步試驗，在深度和廣度上鑒定評價這些種質資源，包括其產量、品質、抗病性等田間性狀，進一步為育種工作篩選優良種質、豐富基礎材料，進而培育番茄紅素含量更高的西瓜品種。