三種基因型櫻桃番茄混種對果實品質和硒含量的影響

梁 樂，劉 娟，李曉梅，廖繼超，李煥秀，唐 懿，*

(1.四川農業大學 園藝學院，四川 成都 611130； 2.四川省園藝作物技術推廣總站，四川 成都 610041； 3.四川省農業科學院 水稻高粱研究所，四川 德陽618000； 4.蔬菜種質與品種創新四川省重點實驗室，四川 成都 610300； 5.四川農業大學 果蔬研究所，四川 成都 611130)

硒(selenium)是人體必需的微量元素，是硒蛋白和抗氧化酶的重要組成部分，具有增強人體免疫力、預防心血管疾病、抗衰老以及抗癌等作用[1]。中國約三分之二的耕地土壤缺乏硒[2]，約7億人口有不同程度硒攝入量不足的情況[3]，缺硒會導致多種疾病，如克山病、大骨節病、心腦血管疾病等[4]。人體自身不能合成硒，所以人體內的硒主要來源于膳食：谷物、肉、魚、蛋和奶制品等；而食物中的硒含量又取決于環境中的硒含量，如蔬菜富硒能力較強，在富硒土壤中生長時能積累硒[5]。自然界中，無機硒毒性較大且不易被人體吸收，而植物可以將環境中的無機硒轉化為有機硒，人體吸收后能被迅速利用[6]。目前植物富硒栽培的方式是外源施用硒[7]，但是植物對外源硒的利用是有限的，所以運用適當的農業技術和栽培模式提高植物對外源硒的吸收能力是非常必要的。

混種是中國傳統農業中重要的生產模式之一[8]，可以提高植物對光、溫、水、肥等資源的利用率，提高作物的產量和品質[9]。不同品種的大麥混種提高了大麥的產量[10]；不同品種玉米混種也得到了相同的結論[11-12]。Dragicevic等[13]發現玉米和大豆混種不僅提高了二者產量和營養品質，而且兩種作物中Fe、Mg、Zn等礦質元素的生物利用率也得到了顯著提高。混種牛膝菊正反交嫁接后代提高了生菜的營養品質：可溶性糖、硝酸鹽以及維生素C的含量[14]。白蘿卜與青蘿卜混種可增加白蘿卜的生物量和P、K的含量，并且可食用部分硒積累量也顯著提高了[15]；混種也在一定程度上促進了茄子幼苗對硒的吸收[16]。這些研究表明，要提高蔬菜可食用部位的硒含量，可通過適宜的混種模式促進蔬菜對土壤中硒的吸收。

番茄(Solanumlycopersicum)是茄果類蔬菜的代表，在世界各地廣泛種植。有研究發現，黃花菜、馬鈴薯和洋蔥與番茄混種促進了番茄的生長和磷元素的吸收[17]；大蒜與番茄混種可以提高番茄果實的可滴定酸、維生素C和干物質的含量[18]。豆科植物與櫻桃番茄混種時，櫻桃番茄葉片中礦質元素(Mg、Ca、Cu、Fe、Mn、Zn)的含量均提高了[19]；與有機番茄連續混種兩年，有機番茄果實中的礦質元素含量和固酸比(可溶性固形物含量與可滴定酸度的比值)均顯著提高了[20]。前人僅進行了外源施用硒對番茄生長和品質影響的研究[21-22]，而混種對番茄富硒栽培的影響還未見報道。因此，本研究探討了不同混種模式對3種櫻桃番茄果實品質與硒含量的影響，以期為茄果類蔬菜高效和富硒栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料是紅色(Y20-1，果形是橢圓形)、黃色(小番茄-4-1，果形是圓形)、紫色(咖番-13-1，果形是圓形)3種櫻桃番茄，均為四川農業大學蔬菜研究室自留品系，屬多代自交系，性狀純合穩定。硒化物為亞硒酸鈉，購買于成都市科龍化工試劑廠。土壤為潮土，取自四川農業大學成都校區周邊農田，其基本理化性質為：pH 6.29，有機質21.16 g·kg-1，全氮1.09 g·kg-1，全磷1.2 g·kg-1，全鉀22 g·kg-1，堿解氮68.12 mg·kg-1，速效磷16.22 mg·kg-1，速效鉀156.2 mg·kg-1，未檢測出硒[23]。

1.2 試驗設計

試驗于2018年4月至9月在四川農業大學溫江校區進行。2018年4月將取自四川農業大學溫江校區附近農田的潮土風干，過5 mm篩，以Na2SeO3·5H2O分析純溶液的形式向土壤中加入硒，使土壤硒濃度達到10 mg·kg-1，保持土壤濕潤，放置4周并充分混勻，分別稱取16 kg裝于34 cm×40 cm(高×直徑)的花盆內備用。

2018年4月，選擇大小一致，籽粒飽滿的櫻桃番茄種子，在10%過氧化氫溶液中消毒10 min，隨后用超純水洗凈，均勻放置于墊有濾紙的培養皿中，保持充足水分，于25 ℃人工培養箱中進行催芽。種子露白后，種植于裝有蔬菜專用基質的穴盤(32孔)中進行育苗，紅色、黃色、紫色3種基因型櫻桃番茄各4盤，常規管理。當番茄幼苗長至4～5片真葉時，選擇大小一致，長勢健壯的幼苗移栽于裝有硒土的盆中(34 cm×40 cm，高×直徑)，每盆種6株，共3種混種模式，即紅色、黃色、紫色櫻桃番茄單種(每盆每種各6株)，紅黃、紅紫、黃紫兩兩混種(每盆每種各3株)，紅色、黃色和紫色3種混種(每盆每種各2株)，每個處理4盆，重復3次。紅色番茄單種標為紅CK，黃色番茄單種標記為黃CK，紫色番茄單種標記為紫CK；紅黃兩兩混種的紅色番茄標記為紅T1、黃色番茄標記為黃T1；紅紫兩兩混種的紅色番茄標記為紅T2、紫色番茄標記為紫T1；黃紫兩兩混種的黃色番茄標記為黃T2、紫色番茄標記為紫T2；紅黃紫3種混種時紅色番茄標記為紅T3、黃色番茄標記為黃T3、紫色番茄標記為紫T3。 完全隨機擺放，定期交換位置以減弱邊際效應。進行常規管理，并除去雜草，防治病蟲害。

1.3 指標測定

2018年9月，當到達結果盛期時，每個處理選取長勢一致果實進行分析，3次重復后進行方差分析。用電子天平測定果實的單果質量，用游標卡尺測量果實縱橫徑；果形指數是果實縱徑和橫徑的比值；用硬度計(GY-3)測定果實硬度，用色差儀(CM-2600d/2500d)測定果實色差：L值表示亮度，a值表示紅綠色差，b值表示黃藍色差，并計算出色澤比a/b。可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250法、可溶性糖含量采用蒽酮比色法、維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，均參照文獻[24]測定。番茄紅素和胡蘿卜素含量采用萃取比色法測定[25]。花青素含量采用80%的酸化鹽酸甲醇溶液浸提法測定[26]。

然后收獲所采果實的整個植株，用自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗，根、莖、葉和果實分袋封裝。在烘箱內105 ℃殺青15 min，70 ℃烘干至恒重后測定各器官干重。稱取0.5 g干樣，加入硝酸-高氯酸(體積比9∶1)混合液20 mL放置過夜。次日于電熱板上加熱至溶液無色，繼續消化至冒白煙后，取下冷卻至室溫，再加5 mL鹽酸溶液(6 mol·L-1)，繼續加熱至溶液變為清亮無色并伴有白煙出現后，取下冷卻至室溫，將消化液完全轉入10 mL容量瓶中，加入2.5 mL鐵氰化鉀溶液(100 g·L-1)，用蒸餾水定容，搖勻。然后參照GB 5009.93—2017，用原子吸收分光光度計(Aaanlust 800)測定植物各器官中的硒含量。轉運系數是植株地上部硒含量和根系硒含量的比值。

1.4 數據處理

所有數據采用 Excel 2010軟件進行整理；SPSS 20.0進行方差分析及相關性分析，Duncan新復極差法進行多重比較(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實外觀品質的影響

由表1可知，與紅CK相比，紅T1、紅T2和紅T3的果形指數均降低了；紅T1和紅T3的單果質量均顯著降低了(P<0.05)。與黃CK相比，黃T1、黃T2和黃T3的果形指數均降低了；黃T1和黃T3的單果質量均顯著降低了(P<0.05)。紫T1、紫T2和紫T3的單果質量較紫CK顯著提高了15.99%、11.53%和16.96%(P<0.05)，并且果形指數也提高了。

表1 三種基因型櫻桃番茄果實的外觀形態和單果質量

2.2 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實色素的影響

由表2可知，與紅CK相比，只有紅T3的類胡蘿卜素含量顯著提高了，且提高了12.56%(P<0.05)。紅T1、紅T2和紅T3的花青素含量與紅CK相比分別降低了25.71%、57.14%和38.10%。與黃CK相比，黃T1果實中的色素含量無顯著變化(P<0.05)；黃T2的番茄紅素、類胡蘿卜素和花青素含量均顯著降低了(P<0.05)；黃T3果實中只有花青素含量顯著降低了，且降低了64.71%(P<0.05)。與紫CK相比，紫T1果實中只有花青素含量顯著提高了，且提高了29.67%(P<0.05)；紫T2果實中的番茄紅素、類胡蘿卜素和花青素含量分別提高了24.98%、27.50%、15.79%(P<0.05)；紫T3果實中的番茄紅素和類胡蘿卜素含量分別提高了57.06%和55.59%(P<0.05)。說明在不同的混種模式下，紅色和紫色櫻桃番茄果實色素含量的提高程度優于黃色櫻桃番茄。

表2 三種基因型櫻桃番茄果實的色素含量

2.3 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實色差的影響

L值越大，果實亮度越高；a值越高，顏色越偏紅；b值越高，顏色越偏橙；果實顏色是多種單色的綜合表現，色澤比a/b是綜合色度指標，更綜合地反映果實色澤。由表3可知，與紅CK相比，紅T2和紅T3的L值均顯著提高了，a值均顯著降低了(P<0.05)；紅T1、紅T2和紅T3的b值均顯著降低了(P<0.05)，但是a/b值無顯著影響(P>0.05)。與黃CK相比，黃T1和黃T3的L值和b值均顯著提高了，a值和a/b值均顯著降低了(P<0.05)；黃T2的果實色差沒有發生顯著變化(P<0.05)。與紫CK相比，紫T1只有a值顯著降低了，其他值沒有顯著變化(P<0.05)；紫T2的a值和a/b值均顯著提高了，b值顯著降低了(P<0.05)；紫T3的a值和b值均顯著降低了(P<0.05)。

表3 三種基因型櫻桃番茄的果實色差

2.4 相互混種對3種基因型櫻桃番茄果實內在品質的影響

由表4可知，不同的混種模式下，紅色和黃色櫻桃番茄果實中的可溶性蛋白含量均降低了或無顯著影響，只有紫T1的可溶性蛋白顯著提高，且較紫CK提高了37.12%(P<0.05)。與紅CK相比，紅T1、紅T2和紅T3果實內在品質降低或無顯著變化，除紅T1和紅T2硬度顯著提高(P>0.05)。與黃CK相比，黃T1的果實硬度顯著增加，其他品質無顯著變化(P>0.05)；黃T2和黃T3果實中維生素C含量分別提高了23.70%和19.39%(P<0.05)。與紫CK相比，紫T1、紫T2和紫T3果實中的可溶性糖、維生素C含量以及硬度均顯著降低了或無顯著影響，除紫T2的硬度顯著提高了(P<0.05)。說明大部分混種模式降低了櫻桃番茄果實的內在品質或對其沒有產生影響。

表4 三種基因型櫻桃番茄果實的內在品質

2.5 相互混種對3種基因型櫻桃番茄硒含量的影響

由表5可知，與紅色、黃色和紫色櫻桃番茄單種(紅CK、黃CK和紫CK)相比，不同混種模式增加了紅色、黃色和紫色櫻桃番茄根系、莖稈、葉片和果實中的硒含量。與紅CK相比，紅T1和紅T3的轉運系數均顯著降低(P<0.05)，紅T2的轉運系數無顯著變化(P>0.05)。與黃CK和紫CK相比，不同混種模式降低了黃色和紫色櫻桃番茄的轉運系數。

表5 三種基因型櫻桃番茄的硒含量

3 討論

混種后植物根系的分泌物在土壤中擴散到另一種植物的根際，改變了根際土壤中微生物多樣性和酶活性[27]，或混種通過增強植物與環境間的相互作用來提高植物對外界脅迫的抗逆性[28]。與玉米混種對蕓豆的產量、籽粒的外觀品質和營養品質產生了較大的影響[29]。在番茄中，其外觀(大小和色澤)是影響商品性的重要因素[30]，并且番茄因富含番茄紅素、類胡蘿卜素和花青素等色素而呈現出不同的顏色[31]。本試驗中，紅色和紫色櫻桃番茄混種時，果實的果形指數和單果質量均比兩者單種時高；3種基因型櫻桃番茄混種后有利于番茄紅素和類胡蘿卜素的積累；紫色與紅色櫻桃番茄混種后，紫色櫻桃番茄果實的花青素含量顯著提高了；大部分混種模式果實的L值(果實亮度)和a/b值(果實色澤)提高了，即混種能夠提高果實外表光澤亮度，能最終改善果實外觀色澤。硒元素也會對外觀品質產生影響，有研究表明，葉面噴施硒有利于水稻外觀品質的提升[32]；并且葡萄的單粒質量、果形指數和色素含量等外觀品質都有不同程度的增加[33]。在富硒土壤中，混種對不同基因型櫻桃番茄的外觀品質產生了不同影響，其可能的原因是，間作時，兩種植物的根系會相互接觸，“根際對話”會直接或間接影響植物的生長，進而影響植物的品質[34]。

番茄因含有豐富的糖類、有機酸、維生素等營養成分而具有特殊風味[35]。Liu等[18]研究表明，混種大蒜可提高番茄果實的可滴定酸、維生素C、可溶性糖含量等品質指標。混種豆科植物可提高有機番茄果實中固酸比[20]。本研究中，紫色與紅色櫻桃番茄混種后，紫色櫻桃番茄的可溶性蛋白含量升高；3種基因型櫻桃相互混種后，黃色櫻桃番茄果實的可溶性糖和維生素C含量均增加了。這與馬迎杰等[36]的研究結果一致，即大部分混種模式下，果實的內在品質低于單作對照。這可能與植物的光合作用有關，因為混種降低植物的光合活性輻射和葉片光合作用，影響了植物的碳同化[37]，從而降低了果實品質指標的物質積累；也可能與根際環境以及根系吸收的物質相關[27]。

4 結論

在10 mg·kg-1硒土壤中，3種基因型櫻桃番茄相互混種后，以紅色櫻桃番茄與紫色櫻桃番茄的混種模式最佳。結果表明，只有適宜的混種模式才能提高櫻桃番茄的果實外觀和內在品質，并且混種提高了3種基因型櫻桃番茄各個部位的硒含量，尤其增加了果實中的硒含量。蔬菜是人體補充硒的重要途徑，所以其運輸和調節機制應進行深入研究。