通過發芽特性和果實品質鑒定番茄耐旱性的研究

宋紅霞,張利虎,李梅蘭,侯雷平,張 毅,鄭少文,聶紅玫

(山西農業大學 園藝學院,山西 晉中 030801)

番茄(LycopersicumesculentumMill.)在世界蔬菜的生產和消費中一直處于首位,我國是番茄主要生產國和出口國[1]。番茄具有抗逆性強、適應性廣、產量高、效益好等特點,適合進行旱作栽培[2]。種植抗旱品種是應對干旱的有效途徑之一。常青華等綜述了國內外蔬菜抗旱性鑒定的方法與指標、抗旱性的綜合評價方法,分析了蔬菜抗旱性鑒定存在的問題,為蔬菜的抗旱性鑒定提供了理論依據[3]。李景富等以100份番茄為試驗材料,測定了一系列生理指標,利用隸屬函數法、主成分分析及聚類分析方法綜合評價了6份番茄材料的抗旱性,為番茄抗旱育種提供了優良的材料和鑒定方法[4]。張麗英等以不同番茄品系為材料,對其進行抗旱性篩選,經比較分析發現,對番茄苗期施以極度干旱處理并在強光照天氣采取遮陽措施是番茄抗旱性鑒定較為有效的方法[5]。呂彪等的研究結果表明,低濃度PEG-6000脅迫會促進番茄種子的萌發,高濃度PEG-6000脅迫則會抑制番茄種子的萌發,且PEG-6000脅迫對幼苗的葉綠素含量有顯著的抑制作用[6]。梁玉芹等研究了番茄萌發期滲透脅迫對種子萌發狀況的影響,結果表明,-0.2～-0.3 MPa的PEG-6000溶液都可用于番茄萌發期耐旱性鑒定,這為綜合評價不同番茄品種在萌發期的耐旱性奠定了基礎[7]。本試驗采用PEG-6000模擬干旱方法,研究了不同處理對晉東南地區種植較多的3個番茄品種種子萌發的影響,并在采收后對其果實品質進行了比較分析,旨在為耐旱番茄種質資源的篩選、鑒定、利用及抗旱栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗采用的番茄品種分別為‘納寶早圣’、‘精品硬粉風暴’和‘菲騰一號’,果實均為粉紅色。納寶早圣由石家莊市騰運種業貿易有限公司生產,屬于早熟品種,其果形正圓,單果重250 g左右;精品硬粉風暴由山西天潤田瓜菜種業有限公司生產,屬于晚熟品種,其果形高圓,單果重250～300 g;菲騰一號由北京優嘉利豐農業科技有限公司生產,屬于中早熟品種,其果形正圓,單果重250 g。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發指標的測定 試驗在山西農業大學園藝實驗室完成。聚乙二醇(PEG-6000)濃度梯度設為5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%,以蒸餾水(0%)作對照(CK),所用PEG-6000為分析純。

挑選大小均勻一致、飽滿、無斑點且沒有破損的番茄種子各100粒,首先使用0.1%的KMnO4溶液浸泡5 min,然后用蒸餾水沖洗3次，再在55 ℃溫水中浸泡20 min,最后用蒸餾水沖洗。將處理后的各品種種子分別放置于規格相同的培養皿中進行培養,每個品種3次重復。在25 ℃恒溫下發芽,每隔24 h加1 mL處理液,記錄1次發芽率(以根長在0.2 cm以上為發芽標準)。6 d后測定種子的發芽勢、發芽指數、活力指數。隨機選取20株幼苗，測定主根長。相關指標的計算公式[8]如下:

發芽指數GI=∑(Gt/Dt)

活力指數VI=GI×胚根長。

上式中：Gt代表第t天發芽的種子數；Dt代表相應的發芽天數。

1.2.2 植株生長指標以及果實風味物質含量的測定 于2019年5月29日在山西省黎城縣西井鎮露地定植3葉1心幼苗,進行常規管理,水分依靠自然降雨。在生長期間調查記錄參試番茄品種的物候期、植株生長形態、果實外觀性狀,在果實成熟后將其帶回實驗室進行品質測定?？扇苄钥偺呛康臏y定利用蒽酮比色法[9],可滴定酸含量的測定采用微量堿式滴定法[10],番茄紅素含量的測定采用石油醚提取法[10]。

1.2.3 數據處理 采用Excel 2010、SAS 8.1軟件對試驗數據進行統計分析和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 PEG-6000脅迫對種子發芽特性的影響

由圖1可知：各番茄品種的種子發芽率均隨著PEG濃度的增大而逐漸降低,各濃度處理間的差異達到了顯著水平；當PEG濃度為15%時,納寶早圣和菲騰一號的發芽率均為0%,但精品硬粉風暴的發芽率仍有56.6%；當PEG濃度為10%時,精品硬粉風暴的發芽率也顯著高于其它兩個品種的；納寶早圣對較低濃度的PEG不敏感,但濃度超過10%時,其發芽率迅速下降。

同一品種附不同的英文小寫字母表示在不同濃度處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

由圖2可以看出：各番茄品種的種子發芽勢隨PEG濃度的增大總體上呈先升高后降低的趨勢,這表明較低濃度的PEG可以促進種子發芽；當PEG濃度為7.5%時,納寶早圣的發芽勢最高,達90%,其次為精品硬粉風暴；隨著PEG濃度的繼續加大,3個品種的發芽勢均下降，但以精品硬粉風暴的發芽勢最高；當PEG濃度為12.5%時,納寶早圣的發芽勢降為0%；當PEG濃度為15.0%時,菲騰一號的發芽勢也降為0%,但精品硬粉風暴的發芽勢仍有23%,這說明該品種的抗旱能力最強。

圖2 PEG-6000脅迫對番茄種子發芽勢的影響

根系是植物吸收水分和養分的重要器官,在干旱脅迫下通過對根系生長變化進行研究可進一步探究植物在干旱環境中對外界做出的生理生化反應[11]。由表1可知,與對照相比,當PEG濃度為12.5%時,3個品種幼苗的胚根長分別下降了15.0%、12.0%、53.0%,胚軸長分別下降了43.0%、35.0%、53.0%。精品硬粉風暴的胚根長與胚軸長的下降幅度均小于其他兩個品種的,這表明精品硬粉風暴有超強的抗旱耐逆能力的根本原因可能是擁有較發達的根系。

表1 PEG-6000脅迫對番茄幼苗胚根、胚軸長度的影響 cm

發芽指數是種子每天發芽個數與發芽時間的綜合體現；活力指數結合了種子的發芽速率和胚根長度2個指標,更具有代表性[12]。從表2可以看出：當PEG濃度為7.5%時,各品種種子的發芽指數和活力指數均與CK接近；當PEG濃度高于7.5%時,各品種種子的發芽指數和活力指數均隨PEG濃度的增大而下降；當PEG濃度為15.0%時,納寶早圣和菲騰一號的種子發芽指數和活力指數均為0；精品硬粉風暴的種子活力指數在每個濃度處理下均極顯著高于其它兩個品種的。

表2 PEG-6000脅迫對番茄種子發芽指數和活力指數的影響

2.2 參試品種果實品質比較分析

番茄果實中的總糖和總酸含量決定了果實的口感風味。糖酸比對番茄果實風味的變化有著重要的作用,高糖和低酸會使味道變淡,低糖和高酸會形成酸果[13]。由表3可知：納寶早圣的果實可滴定酸含量顯著高于其它兩個品種的,達0.32%；納寶早圣和精品硬粉風暴的果實可溶性糖含量和果實硬度均顯著高于菲騰一號的,并且精品硬粉風暴的果實硬度最大,達3.95 kg/cm2,適合遠距離運輸；精品硬粉風暴的糖酸比和可溶性固形物含量均為最大,與納寶早圣和菲騰一號的差異達到了顯著水平。

表3 參試品種果實品質分析結果

自然界中番茄紅素的來源除番茄果實之外十分有限,人類飲食中的番茄紅素主要來源于番茄及其制品[14]。因此番茄紅素的含量是衡量番茄果實品質的最重要指標[15]。從圖3可以看出,納寶早圣和精品硬粉風暴的番茄紅素含量顯著高于菲騰一號的,納寶早圣的番茄紅素含量高達5.4 mg/100 g,精品硬粉風暴的番茄紅素含量也有4.9 mg/100 g,而菲騰一號僅為3.8 mg/100 g。

圖3 參試品種果實的番茄紅素含量比較

3 討論與結論

3.1 PEG-6000模擬干旱下參試番茄種子發芽力比較

Bouslama提出的種子萌發耐旱指數是評價種子萌發期耐旱性的可靠指標[16]。梁玉芹等對番茄耐旱性的研究結果表明,發芽率與萌發耐旱指數之間的相關性達極顯著水平,而發芽勢與萌發耐旱指數之間的相關性不顯著[7]。本試驗結果表明，在12.5% PEG處理下不同品種的發芽率表現為精品硬粉風暴>菲騰一號>納寶早圣,由此可初步判斷精品硬粉風暴的耐旱性最強，菲騰一號次之，納寶早圣最弱。在本試驗同一濃度PEG處理下,發芽率高的品種其發芽勢不一定高,說明發芽勢的高低并不能決定最終的發芽率,這與梁玉芹等的研究結論一致。

從PEG脅迫下種子胚根長度及其減少幅度可以看出不同番茄品種耐受PEG脅迫的能力[17]。本試驗結果顯示,隨著PEG處理濃度增大,番茄種子的胚根長度不斷減少；12.5% PEG處理與對照相比,精品硬粉風暴、菲騰一號、納寶早圣的胚根長度分別下降了18%、55%、27%，據此初步推斷三者耐受PEG脅迫能力的大小順序為精品硬粉風暴>納寶早圣>菲騰一號。納寶早圣胚根長度的下降幅度小于菲騰一號的原因可能是在種子萌發初期其具有比菲騰一號更強的萌發力。

3.2 參試番茄果實風味物質含量的比較

王仁才指出,果實內部的糖、酸、可溶性固形物以及單寧等含量或比例,都可作為衡量果實品質及商品價值的指標[18]。徐鶴林在其研究中提到適宜的糖酸比值為7～10[15],本試驗中精品硬粉風暴的糖酸比為8.29,與其研究結論吻合。在3個品種中精品硬粉風暴的糖酸比最大,同時其可溶性固形物含量和果實硬度均最高,與袁莉等研究的番茄的可溶性固形物含量與糖酸比呈顯著相關的結論[19]一致。曲瑞芳的研究表明番茄紅素在番茄果實中的含量因果色、品種和成熟度的不同而不同[20]。本試驗的3個品種均為粉紅果,在成熟期測定番茄紅素含量,精品硬粉風暴、菲騰一號、納寶早圣的番茄紅素含量分別為4.9、5.4、3.8 mg/100 g,與曲瑞芳研究的成熟期粉果番茄紅素含量為3.19～5.74 mg/100 g的結果一致。

3.3 結論

本試驗結果表明：隨著PEG-6000溶液處理濃度的升高,3個品種番茄種子的各項發芽指標均呈現下降趨勢；當PEG濃度為12.5%時,精品硬粉風暴的發芽率、發芽指數等指標極顯著高于其他兩個品種的,其耐旱性較其他兩個品種更強；當PEG濃度為12.5%時精品硬粉風暴的胚根長度顯著長于其他兩個品種的；精品硬粉風暴果實的可溶性固形物含量和糖酸比顯著高于其他兩個品種的,且其番茄紅素含量適中。綜合以上分析,精品硬粉風暴的耐旱性最強,果實品質高,可在北方干旱地區推廣,進行規模種植。