50 份番茄品種在青海高原地區的適應性綜合評價

文軍琴 閆超凡 邵登魁 田 潔 李 江 任延靖 李全輝 鄧昌蓉 鐘啟文*

（1 青海大學農林科學院，青海省蔬菜遺傳與生理重點實驗室，青海西寧 810016；2 青藏高原種質資源研究與利用實驗室，青海西寧 810016）

番茄（SolanumlycopersicumL.）是青海省設施主栽蔬菜之一。近年來，隨著青海地區番茄栽培規模的擴大和市場需求多樣性的提高，番茄新品種引育越來越重要。但目前生產中，引種盲目、品種混雜現象較嚴重，導致番茄生產經濟效益較低。因此，在番茄新品種大面積推廣之前，須開展新品種綜合評價，篩選適宜當地種植的高產優質品種。同時，開展番茄種質資源的綜合評價，也能為番茄育種提供優質原材料，提升育種效率。

采用變異分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析的多元統計分析方法能綜合、準確且較為直觀地反映不同種質資源的品種特性和性狀優良程度，是進行種質資源綜合評價的有效方法。目前以上方法已被廣泛應用于番茄（何潤銘 等，2021；裴蕓 等，2022；王飛燕 等，2022；王小娟 等，2022）、辣椒（何建文 等，2021）、黃瓜（鐘金仙 等，2017）、茄子（黃月琴 等，2021）、豇豆（符啟位 等，2022）等作物的種質資源綜合評價。本試驗以引進的50 份國內外番茄品種為材料，對番茄的23 個重要農藝性狀進行變異分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析，旨在篩選出適宜青海高海拔冷涼地區種植的優質、高產番茄品種，為青海高原地區番茄產業發展提供品種支撐和技術指導，并為番茄新品種培育提供優質資源。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試50 份番茄品種均為一代雜種，其編號、名稱及來源見表1。

表1 50 份番茄品種材料編號、名稱及來源

1.2 試驗方法

1.2.1 番茄育苗與定植管理 試驗在青海省農林科學院園藝創新基地進行，2022 年3 月16 日將50份番茄材料播種于72 孔穴盤中，基質采用草炭、蛭石、珍珠巖按體積比2∶1∶1 進行配制。待幼苗長至五葉一心時，于4 月27 日選取長勢基本一致、生長健壯的幼苗定植于日光溫室中。采用隨機區組設計，設3 個重復，每個重復12 株，半高壟雙行定植，壟高30 cm，壟寬80 cm，行距1.0 m，株距40 cm，常規田間管理。

1.2.2 農藝性狀調查和統計 在番茄的不同生長發育時期測定植株生物學性狀，每個小區隨機選取5～6 株，參照《番茄種質資源描述規范和數據標準》（李錫香和杜永臣，2006），對50 份番茄材料的23 個農藝性狀進行調查與統計。23 個性狀包括：生長習性、成熟前果色、成熟果色（成熟前果色、成熟果色及果實色澤品質表現較優均為果色較深，表現較差均為果色較淺）、熟性、裂果性、花梗離層、花序類型、單花序花數、單花序果數、坐果率、首節花序、葉片長、葉片寬、葉片類型、葉片形狀、單果質量、果實橫徑、果實縱徑、果形指數、成熟果形、可溶性固形物含量、硬度、單株產量（第1、2、3 穗果平均產量）。其中10 個質量性狀賦值如表2所示。

表2 番茄種質質量性狀賦值

1.2.3 數據統計與分析 采用Microsoft?Excel 2019對23 個農藝性狀進行數據整理，利用SPSS 23.0 軟件對數據進行變異分析、相關分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 番茄農藝性狀的多元統計分析

2.1.1 番茄農藝性狀的變異分析 由表3 可知，50 份番茄材料的23 個農藝性狀的變異系數在0%～103%之間，其中裂果性和單花序花數變異系數大于100%，分別為103%和101%，屬于強變異；生長習性、花梗離層、葉片類型和葉片形狀變異系數為0%；其他變異系數較大的性狀有單花序果數（98%）、單果質量（69%）、單株產量（54%）、成熟前果色（50%）和成熟果形（48%）；變異系數較小的性狀有果實橫徑（35%）、熟性（30%）、果形指數（29%）、可溶性固形物含量（29%）、首節花序（26%）、硬度（26%）、花序類型（25%）、果實縱徑（25%）、成熟果色（22%）、坐果率（15%）、葉片寬（13%）、葉片長（9%）。

表3 50 份番茄品種變異分析

2.1.2 番茄農藝性狀的相關性分析 為明確各性狀間的相關性，去除變異系數為0 的生長習性、花梗離層、葉片類型和葉片形狀4 個性狀，對其余19個農藝性狀進行相關性分析。結果表明，番茄不同農藝性狀之間存在不同程度的相關性（表4）。其中單果質量與葉片長、葉片寬、熟性、首節花序、果實橫徑、果實縱徑、單株產量呈極顯著正相關，與單花序花數、單花序果數、果形指數、成熟果形、可溶性固形物含量呈極顯著負相關；熟性與葉片長、葉片寬、首節花序、單果質量、果實橫徑、果實縱徑、單株產量呈極顯著正相關，與果形指數呈顯著負相關，與單花序花數、單花序果數、可溶性固形物含量呈極顯著負相關；可溶性固形物含量與單花序花數、單花序果數、果形指數呈極顯著正相關，與葉片寬呈顯著負相關，與熟性、首節花序、單果質量、果實橫徑、果實縱徑、單株產量呈極顯著負相關；裂果性與單花序花數、單花序果數呈顯著負相關。

表4 番茄品種19 個農藝性狀的相關性分析

2.1.3 番茄農藝性狀的主成分分析及綜合評價 對19 個農藝性狀指標進行主成分分析（表5）。提取的前6 個主成分特征值都大于1，累積貢獻率達到了80.695%，基本能夠反映19 個農藝性狀指標的大部分信息。

表5 番茄品種19 個農藝性狀主成分分析

第1 主成分的特征值為7.179，貢獻率為37.783%，特征向量絕對值較高的性狀為熟性、單果質量、果實橫徑、果實縱徑、單株產量、單花序花數、單花序果數和可溶性固形物含量，其特征向量分別為0.831、0.942、0.968、0.833、0.767、-0.765、-0.776 和-0.827。這些性狀均與果實發育有關，因此將第1 個主成分稱為果實發育因子。

第2 主成分的特征值為2.293，貢獻率為12.066%，特征向量絕對值較高的性狀有成熟前果色和坐果率，特征向量分別為0.629 和0.569。這些性狀與果實色澤和授粉受精有關，因此將第2 個主成分稱為成熟前果色和授粉受精因子。

第3 個主成分的特征值為1.853，貢獻率為9.753%，特征向量絕對值較高的性狀為裂果性，為-0.727。這個性狀與果實品質有關，因此第3 個主成分稱為果實品質因子。

第4 個主成分的特征值為1.622，貢獻率為8.535%，特征向量絕對值較高的有果形指數和成熟果形，特征向量分別為0.528 和0.538。這些性狀都與果形有關，因此第4 個主成分稱為果形因子。

第5個主成分的特征值為1.337，貢獻率為7.035%，特征向量絕對值較高的為花序類型，為0.528。這個性狀與花序有關，因此第5 個主成分稱為花序因子。

第6個主成分的特征值為1.049，貢獻率為5.523%，特征向量絕對值較高的為成熟果色和成熟前果色，分別為0.628 和-0.424。這個性狀與果實的色澤有關，因此第6 個主成分稱為果實色澤品質因子。

根據以上分析，從各個主成分中篩選出的熟性、單果質量、果實橫徑、果實縱徑、單株產量、單花序花數、單花序果數、可溶性固形物含量、成熟前果色、坐果率、裂果性、果形指數、成熟果形、花序類型、成熟果色共15 個農藝性狀指標，能夠作為綜合變量來解釋大部分的原有變量。

將主成分分析得出的因子代入公式Fi=bi×X，其中，Fi為主成分得分，bi為因子得分，i= 1、2、3、4、5、6，X為各個主成分特征值的算術平方根。計算出Fi，代入公式F綜合=（Vi/P）×Fi，其中，m = 6，Vi為各個主成分的貢獻率，P為6 個主成分的累積貢獻率，i= 1、2、3、4、5、6，由此公式計算出50 個番茄品種的綜合得分（王彥花 等，2019）。根據綜合得分，篩選出得分最高的10個番茄品種（表6），其中，QT-57 的綜合得分最高，QT-40 的綜合得分最低，其余品種的綜合得分屬于中等水平，說明QT-57 最適合引種到青海省種植。

表6 綜合得分最高的10 個番茄品種的主成分得分及排序

從表5 可知，10 個番茄品種在6個主成分中差異較大，說明同一番茄品種中6 個主成分所代表的農藝性狀因子差異較大。因此，為進一步明晰10 個優良番茄品種各自所具備的優良農藝性狀因子，便于開展針對性的引種利用，以貢獻率最高的第1 主成分得分為橫坐標，分別以第2、3、4、5、6 主成分得分為縱坐標繪制散點圖。

由圖1 可知，除QT-74 外，其余番茄品種均在第1、3 主成分中得分較高，在第2、4 主成分中得分較低，而QT-74 在第1、3 主成分中得分較低，但在第2、4、5、6 這4 個主成分中得分高于其余品種。說明QT-74 在果實發育和果實品質方面表現較差，但在成熟前果色、授粉受精、果形、花序和果實色澤品質方面表現較優，而其余品種在果實發育和果實品質方面表現較優，但在成熟前果色、授粉受精、果形、花序和果實色澤品質方面表現較差。除此之外，在第5 主成分得分中，QT-90 的得分較高，其余番茄品種的得分較低；在第6 主成分得分中，QT-57 和QT-90 的得分較低，其余品種得分位于中等水平，表明QT-57 和QT-90 在果實色澤品質方面表現較差，但QT-90 在花序方面表現較優。

圖1 10 個優良番茄品種的主成分得分二維分布圖

2.1.4 聚類分析 圖2 為50 個番茄品種的23 個農藝性狀聚類分析結果，在歐式距離為5.5 時，將50個番茄品種劃分為6 大組群。

圖2 50 份番茄品種資源聚類結果

對6 個組群中23 個農藝性狀的平均值進行比較分析（表7），發現生長習性、花梗離層、葉片類型和葉片形狀4 個農藝性狀指標平均值相等，說明這4 個農藝性狀在50 個番茄品種資源中無明顯差異。第Ⅰ組群共29 個番茄品種，葉片長、葉片寬、單果質量、果實橫徑和單株產量的平均值在6 個組群中最大，單花序花數和單花序果數表現較差。第Ⅱ組群2 個品種，成熟果色、熟性、裂果性和硬度的平均值均最大，單花序花數、單花序果數、葉片長、葉片寬、果形指數和成熟果形的平均值均最小。第Ⅲ組群3 個品種，成熟前果色、坐果率、首節花序、果實縱徑、果形指數和成熟果形的平均值均最大。成熟果色、花序類型和可溶性固形物含量的平均值均最小。第Ⅳ組群2 個品種，花序類型、單花序花數和單花序果數的平均值均最大，成熟前果色、裂果性、坐果率、單果質量和果實縱徑的平均值均最小。第Ⅴ組群5 個品種，成熟前果色、熟性、單果質量、果實橫徑和硬度的平均值均最小，裂果性表現較優。第Ⅵ組群9 個品種，可溶性固形物含量的平均值均最大，花序類型、首節花序、單果質量和單株產量均最小。

表7 6 個組群農藝性狀的均值分析

2.2 10 份優異番茄材料田間生長情況

經綜合評價篩選出10 個優異番茄品種，其在田間的生長狀況如圖3 所示。10 個優異番茄品種病蟲害發生較少，除QT-74 以外，其余品種單株產量均較高，可用于生產。而QT-74 的果實硬度較大，果實顏色為褐色綠條紋，果形為長梨形，可作為耐貯運的特異番茄品種，但其平均產量較低，有少許裂果。此外，QT-58、QT-92、QT-78、QT-59、QT-91 的果實硬度也較大；QT-90、QT-59、QT-91 在果實成熟期有輕微裂果。

圖3 10 份優異番茄材料的田間生長狀況

3 討論與結論

在本試驗中，50 個番茄品種的23 個農藝性狀指標的變異系數值在0%～103%之間，表明可供選擇的范圍較廣。其中，裂果性的變異系數最大，為103%，可用于裂果相關基因挖掘及耐裂番茄品種選育。其次為單花序花數（101%）、單花序果數（98%）、單果質量（69%）和單株產量（54%），這幾個農藝性狀具有一定的改良空間，可利用雜交育種進行性狀改良。芮文婧等（2017）、李春僑等（2018）、袁東升等（2019）、馬越等（2022）分別對不同番茄品種的不同農藝性狀進行變異分析，發現與果實相關的性狀變異系數較大，變異較為豐富，本試驗結果與其一致。

相關性分析顯示，單果質量與單花序果數和可溶性固形物含量呈極顯著負相關，說明相對小果番茄，大果番茄的結果數較少，可溶性固形物含量較低。這與前人的研究結果（吳麗艷 等，2012；張紫薇 等，2018；Liu et al.，2019a，2019b；李艷紅 等，2021；馬越 等，2022）一致。但芮文婧等（2017）研究發現，單果質量與可溶性固形物呈極顯著正相關，本試驗與其結果不同，這可能與青海省自然條件和番茄品種的不同有關（羅穎 等，2010；Beckles，2012；劉雨婷 等，2022）。馮巖等（2022）研究發現，調控單果質量的基因位點與調控可溶性固形物的基因位點的遺傳距離非常接近，且單果質量與可溶性固形物呈負相關。霍建勇等（2005）對鮮食粉果番茄的可溶性固形物含量進行遺傳效應分析發現，調控可溶性固形物的基因大多為減效基因。因此，大果番茄的可溶性固形物含量比小果番茄的低，可能是由于調控單果質量的基因與調控可溶性固形物的基因之間存在連鎖效應所導致的。Nesbitt 和Tanksley（2001）研究發現，番茄中存在控制果實大小的數量性狀基因座（quantitative trait locus，QTL），可以通過調節花序數量將一定量的光合產物分配到不同大小的番茄果實中，導致大果番茄比小果番茄結果數少，這合理解釋了本試驗中單果質量與單花序果數呈極顯著負相關的調控關系。

本試驗發現，熟性與單花序果數和可溶性固形物含量呈極顯著負相關，與單果質量、果實橫徑、果實縱徑和單株產量呈極顯著正相關，說明早熟番茄品種相比晚熟番茄品種結果數多、可溶性固形物含量高、果實小、產量低。李景富等（2015）通過對早熟番茄品種和晚熟番茄品種的雜交后代F2進行早熟性相關性分析和QTL 分析，發現早熟番茄品種比晚熟番茄品種的結果數多，且檢測出的控制結果數的3 個QTLs 中，貢獻率最大的2 個QTLs來源于早熟親本，由此推測，早熟番茄品種比晚熟番茄品種結果數多，可能是由于早熟番茄品種含有更多的控制結果數的QTLs。Romer 和馮五平（1984）研究發現，早熟番茄品種在生殖生長期CO2同化物從葉片向各器官運轉的比例均比晚熟品種高，可能導致了早熟番茄品種比晚熟番茄品種具有較高的可溶性固形物含量。本試驗中，裂果性與單花序果數呈顯著負相關，說明結果數多的番茄品種裂果率較高。這可能是由于結果數過多，水肥供應不均衡造成的（吳英姿，2017）。因此，想要獲得品質好的番茄果實，一是要控制好結果數，減少易裂果的數量；二是及時補充水肥，保證水肥分配均衡。

本試驗利用主成分分析篩選出了適合在青海省引種的10 個番茄品種。其中，QT-74 在成熟前果色、授粉受精、果形、花序和果實色澤品質方面表現較優，在果實發育和果實品質方面表現較差，而其余番茄品種在果實發育和果實品質方面表現較優，在果形、授粉受精、果實色澤品質方面表現較差。婁茜棋和梁燕（2023）的研究發現，番茄果色與番茄紅素呈顯著正相關，番茄紅素與可溶性固形物含量呈顯著正相關，因此判斷果實顏色與可溶性固形物含量也存在一定程度的相關性，這三者之間可能存在相互聯系的調控途徑。因此當番茄果色較深時，其含有豐富的番茄紅素，而番茄紅素的增加不僅可以降低人類患癌癥和心臟病的風險，也可能會使可溶性固形物的含量增加。除此之外，較深果色的番茄色澤獨特，可用于休閑觀光農業，因此認為番茄果色較深是一個有益性狀（李洪磊 等，2021）。總之，不同番茄品種的性狀存在一定差異，種植者可以根據實際需求，對本試驗篩選到的優良品種進行針對性的引種。其中，QT-74 與其他番茄品種的大部分性狀互補，可以通過聚合育種，培育番茄新品種。

通過聚類分析，50 個番茄品種被劃分為6 大組群。以產量作為評價指標，第Ⅵ組群的番茄品種表現較差，其余5 個組群表現較優；以品質作為評價指標，第Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ組群的番茄品種表現較差，第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ組群表現較優。綜上所述，第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ組群的番茄品種，在產量和品質方面均表現較優，適合引種在青海省種植。其中，第Ⅰ組群的番茄品種表現最優，最適合引種在青海省種植。結合主成分分析可知，主成分分析綜合評價篩選出的10 個品種有9 個品種都屬于第Ⅰ組群，只有QT-74 屬于第Ⅲ組群，說明綜合評價與客觀事實基本吻合，評價結果可靠。聚類分析發現，各個組群具有不同的特異性狀，因此可以通過雜交育種、基因編輯等手段，對不同組群的番茄品種進行定向遺傳改良，從而培育綜合性狀優良的番茄新種質。