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優質口感番茄品質遺傳分析及綜合評價

2024-12-05 00:00:00王晨瑜王珊珊蔡曉藝楊超沙尹偉平郄麗娟張立永尹慶珍
江蘇農業科學 2024年23期
關鍵詞:綜合評價

摘要:為選育優質番茄新品種,研究番茄品質遺傳規律,選取4個口感型大果番茄和3個口感型中果番茄親本材料及部分雙列雜交選配的16個F1組合為研究對象,對可溶性固形物(total soluble solid,簡稱TSS)、蘋果酸、蔗糖、抗壞血酸含量等主要品質指標進行遺傳分析,并結合田間表現、抗病基因等進行綜合評價。結果表明,16個F1組合的橫徑、縱徑、果肉厚、單果重多數高于親本值或介于雙親之間;口感番茄親本及F1組合中果型的TSS、蔗糖、果糖、蘋果酸含量均明顯高于大果型,總酸含量和固酸比略高于大果番茄;無論是中果還是大果番茄,同一對親本,正反交F1組合的TSS、蔗糖、果糖等含量存在差異,F1組合多數介于雙親值之間或者超雙親值,少數略低于雙親值;同一母本不同父本的F1組合之間的橫縱徑、果肉厚及單果重變化趨勢相同,均高于雙親值或介于二者之間。營養指標、抗病性、田間表現等綜合評價得出,口感番茄親本及F1組合中果型均明顯優于大果型。中果型F1組合364(P605×P607)最優,其生長勢強、商品性好、甜酸適口、有綠肩,且含有抗根結線蟲病(Mi1.2、Mi2.3)、莖腐根腐病(Frl)、灰葉斑病(Sm)抗性基因;其次是85(P606)親本,其營養指標最高。大果型358(P603×P602)F1組合最優,其生長勢強、商品性好、甜酸適口,含Ty1、Mi1.2、Mi2.3、Ph3、Frl、Cf5、Cf9、SW5、Sm等7種抗性基因,其次是67(P602)親本,其營養指標最高。綜合評價認為,85、67為選育優質抗病品種的骨干親本,綜合表現優良的中果型364(P605×P607)和大果型358(P603×P602)F1組合為苗頭品種,番茄品質遺傳分析及綜合評價為優質番茄選育奠定了基礎。

關鍵詞:番茄;F1組合;親本;品質分析;遺傳;綜合評價

中圖分類號:S641.203" 文獻標志碼:A

文章編號:1002-1302(2024)23-0156-08

王晨瑜,王珊珊,蔡曉藝,等. 優質口感番茄品質遺傳分析及綜合評價[J]. 江蘇農業科學,2024,52(23):156-164.

doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2024.23.022

收稿日期:2023-12-06

基金項目:河北省重點研發計劃(編號:22326313D、21326309D);河北省農林科學院科技創新專項(編號:2022KJCXZX-JZS-5);河北省農林科學院科技創新人才隊伍建設-博士基金(編號:C22R0801、C23R0801);石家莊市科技計劃(編號:221490092A);河北省第三批“巨人計劃”——蔬菜科研創新團隊項目;農業產業技術體系技術河北省創新團隊建設(編號:HBCT2023100209、HBCT2023110203)。

作者簡介:王晨瑜(1996—),女,河北石家莊人,碩士,研究實習員,主要從事番茄育種研究。E-mail:m18333620817@163.com。

通信作者:尹慶珍,碩士,研究員,主要從事番茄育種研究。E-mail:yinqingzhen67@163.com。

番茄起源中心位于南美洲[1],其果實色澤亮麗,富含豐富的營養品質,酸甜可口的風味,成為日常不可或缺的果蔬之一[2]。我國是世界上番茄生產總量最多,栽培面積最大的國家。番茄的品質特性對其商業價值有較大影響,隨著番茄產業的發展及生活水平的提高,人們對于番茄品質提出了更高的要求,不僅需要具有良好的外觀、風味等感官品質,同時應具備良好的營養品質[3]。決定番茄風味的主要因素是果實可溶性糖和有機酸含量以及糖酸比[4]??扇苄蕴侵饕ü且约捌咸烟?,二者含量影響著果實的甜度[5],提高番茄果實中果糖的含量可增加果實甜度,改善果實風味。番茄育種工作開展以來,長期致力于選育高產、抗病的品種,無意中可能會丟失部分控制風味以及營養品質的基因[6-7]。番茄品種存在口感欠佳、營養價值低的情況,難以滿足消費者需求,因此品種改良研究已成當務之急。

雜交是創制番茄新種質、培育新品種的重要途徑,雜交后代果實性狀的評價是選育新品種的重要依據。單一指標很難對番茄品質優劣進行較為準確的鑒定,為了能夠準確反映果實的品質特征,一般采用多指標的綜合評價法,賦予有代表性的指標一定權重,計算總得分并排序,綜合評價番茄材料的表現情況[8]。湯兆星采用綜合評價方法對19個釀酒葡萄品質指標進行分析,篩選出綜合分數最高,釀酒適宜性較好的品種[9]。周艷超等對29份櫻桃番茄雜交組合的品質指標進行綜合評價,篩選出最適宜推廣的雜交組合,為櫻桃番茄品質評價提供新思路[10]。

本研究選取4個大果和3個中果優質番茄品種作為親本,選配了16個番茄雜交組合,以F1代群體作為研究對象,對可溶性固形物、蘋果酸、蔗糖、抗壞血酸含量等主要品質指標進行遺傳分析,并結合田間表現、抗病基因等進行綜合評價,旨在為選擇優異番茄親本資源提供理論依據。篩選適宜的番茄種質資源以及雜交組合,以期為優良品種的培育提供優質抗病、綜合性狀好的種質資源。而科學合理的綜合評價方法對于提高雜交組合的利用率以及育種選育水平具有重要的指導意義。

1" 材料與方法

1.1" 材料

供試番茄取于河北省農林科學院經濟作物研究所大河園區三連棟日光溫室內的紅熟期果實,包括7個優異番茄品種:98(P601金秋一號F2-3-9-2-3-1-2)、67(P602草莓番茄F2-5-4-6-4-2)、82(P603普羅旺斯F2-1-6-1-2-4-3)、92(P604光輝201 F2-7-1-1-2-4-6)、646(P605原味一號F2-9-4-2-3-5-4)、85(P606光輝101 F2-4-7-5-3-6-2)、86(P607光輝101 F2-4-5-1-3-4-2)和部分雙列雜交選配的16個雜交組合F1代,分別是351(P601×P602)、352(P601×P603)、353(P601×P604)、354(P602×P601)、355(P602×P603)、356(P602×P604)、357(P603×P601)、358(P603×P602)、359(P603×P604)、360(P604×P601)、361(P604×P602)、362(P604×P603)、363(P605×P606)、364(P605×P607)、365(P606×P605)、366(P607×P605)。每份樣品選取同一成熟期的5個果實進行試驗。

1.2" 測定方法

供試材料種植于河北省農林科學院經濟作物研究所大河園區三連棟日光溫室內,于2022年12月30日播種,2023年2月28日定植,2023年5月16日采收。所有供試材料定植于同一塊田地中,肥水管理和病蟲害防治一致。

1.2.1" 橫縱徑、單果重、果肉厚" 參照李錫香等的方法[11]測定。

1.2.2" 可溶性固形物(TSS)含量" 參照NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定" 折射儀法》,用ATAGO PAL-BXIACID F5糖度計測定,測前需要用蒸餾水調零。

1.2.3" 總酸含量" 以氫氧化鈉滴定法測定,參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》,結果用蘋果酸表示。

1.2.4" 固酸比" 固酸比=可溶性固形物含量/總酸含量。

1.2.5" 可溶性糖含量" 采用蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒進行測定。稱取100~200 mg樣本,加入1 mL蒸餾水研磨成勻漿,倒入有蓋離心管中,95 ℃水浴10 min,冷卻后,以8 000 r/min、25 ℃離心10 min,取上清液10 mL置于試管中,根據試劑盒操作說明進行可溶性糖含量的測定。

1.2.6" 蔗糖含量" 采用蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒進行測定。稱取100~200 mg的番茄果實樣品,研碎加入0.5 mL提取液,研磨后快速轉移到離心管中,置于80 ℃水浴鍋中10 min,振蕩3~5次,冷卻后,以4 000 r/min、常溫離心10 min,取上清脫色,再加入提取液,冷卻后,以4 000 r/min、常溫離心10 min,取上清液使用酶標儀Ifinite M200測定蔗糖含量。

1.2.7" 抗壞血酸含量" 采用蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒進行測定。稱取100 mg番茄果實樣品,加入1 mL提取液進行冰浴勻漿。以 8 000 r/min、4 ℃離心20 min,取上清液置冰上混勻待測。使用酶標儀Ifinite M200測定番茄果實中抗壞血酸含量。

1.2.8" 果糖含量" 采用蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒進行測定。稱取100~200 mg的番茄果實樣品,研碎加入0.5 mL提取液,研磨后轉移至離心管中,置于80 ℃水浴鍋中10 min,振蕩3~5次,冷卻后以4 000 r/min、25 ℃離心10 min,取上清脫色,再加入0.5 mL提取液,以4 000 r/min、25 ℃離心10 min,取上清液,使用酶標儀Ifinite M200測定番茄果實中果糖含量。

1.2.9" 蘋果酸含量" 采用北京索萊寶科技有限公司的試劑盒進行測定。用液氮將果實樣品研磨成粉末,每個樣品分3管,每管100 mg,每管樣品加入1 mL提取液,冰浴勻漿后于4 ℃,以12 000 r/min、離心10 min,取0.8 mL上清液,再緩慢加入提取液,緩慢吹打混勻至無氣泡產生,以12 000 r/min、4 ℃離心10 min后取上清。使用酶標儀Ifinite M200測定番茄果實中蘋果酸含量。

1.3" 數據統計分析

采用SPSS 18.0統計分析軟件對數據進行相關性分析。數據處理及制表在Excel 2010中進行。

2" 結果與分析

2.1" 番茄F1組合與親本果實品質及外觀性狀的遺傳變化

表1中列出了中果、大果番茄共16個雜交組合的父母本和F1代品質及外觀參數的遺傳變化。16個番茄F1組合的橫徑、縱徑、果肉厚、單果重多數高于親本值或介于雙親之間;從TSS含量來看,中果型口感番茄親本及F1組合TSS含量要明顯高于大果型,同一親本,正反交F1組合的品質指標含量存在差異,F1組合TSS含量多數高于親本值或介于雙親值之間,也有個別低于雙親值的。比如正交組合356的TSS含量為5.86%,介于其親本67(5.76%)和92(5.96%)之間,而反交組合361的TSS含量略低于雙親值。

對于總酸含量和固酸比而言,中果型口感番茄親本及F1組合的總酸含量略高于大果番茄,正反交F1組合同樣存在差異,少數總酸含量介于雙親值之間,有的略高于雙親值,多數低于雙親值,但是F1組合的固酸比多數高于親本,可能是總酸含量下降趨勢比TSS含量變化趨勢略大,使固酸比提高。比如子代351(0.82%)和354(0.65%)的總酸含量均低于親本98(0.95%)和67(1.19%),但其固酸比均顯著高于雙親值,口感相對偏甜。

從蔗糖和果糖含量來看,中果型口感番茄親本及F1組合的蔗糖含量明顯高于大果番茄,果糖含量略高于大果番茄,可知蔗糖含量對于中果和大果番茄TSS含量的影響要高于果糖。同樣,正反交F1組合蔗糖和果糖含量存在差異,均值介于雙親之間或略微低于雙親值,且蔗糖和果糖含量變化趨勢存在不同。比如正交子代359蔗糖含量為0.56 mg/g,略低于雙親值,但其果糖含量為9.54 mg/g,介于親本82(7.85 mg/g)和92(20.63 mg/g)之間,且偏向親本82。

中果型口感番茄親本及F1組合的蘋果酸含量要高于大果番茄。正反交F1組合依然存在不同的變化趨勢,子代蘋果酸含量均值有的明顯高于雙親值,如正交子代359(0.39 mg/g)和反交子代362(0.25 mg/g)均高于親本82(0.24 mg/g)和92(0.22 mg/g)含量,多數介于雙親值之間,也有略微低于雙親值的。

從抗壞血酸含量來看,中果型、大果型口感番茄親本和F1組合的含量差異較小。正反交F1組合同樣存在不同變化趨勢,抗壞血酸含量均值有明顯高于親本值的,如358含量為95.91 μg/g,高于親本67(75.00 μg/g)和82(86.97 μg/g)值。多數均介于雙親值之間,如子代363(82.65 μg/g)、365(85.84 μg/g)均高于其親本646(50.49 μg/g)和85(87.72 μg/g),且均偏向親本85。

從圖1、圖2、圖3可直觀看出,同一母本不同父本的大果番茄F1組合之間的橫縱徑、果肉厚及單果重變化趨勢相同,均高于雙親值或介于二者之間。品質指標含量有介于雙親值之間,也有超雙親或略低于雙親值的。比如在TSS含量上,98和67(P601×P602)的正交子代351和反交子代354均介于親本值之間;98和82(P601×P603)的正交子代352和反交子代357均明顯高于親本值,偏向親本98;98和92(P601×P604)的正交子代353和反交子代360略微低于親本值。在蘋果酸含量上,98和67(P601×P602)的正反交子代均介于雙親值之間,且偏向親本98;98和82(P601×P603)的反交子代357高于雙親值,而正交子代352略微低于雙親值。

由圖4、圖5可得,中果型番茄相同母本不同父本F1組合之間的橫縱徑、果肉厚及單果重變化趨勢相同,均高于雙親值或介于二者之間。品質指標含量同樣有介于雙親值之間,也有超雙親或略低于雙親值的。例如在蔗糖含量上,646和85(P605×P606)的正交子代363和反交子代365略微低于親本值,而646和86(P605×P607)的正交子代364和反交子代366均介于親本值之間,偏向86,且與親本差異顯著。在抗壞血酸含量上,646和85(P605×P606)的正反交F1代均介于雙親值之間,且偏向親本85。而646和86(P605×P607)正交子代364介于雙親值之間,反交子代366略微低于雙親值。

2.2" 番茄親本與F1組合的品質綜合評價

根據實踐經驗以及前人研究結果,對番茄品質性狀進行相應的評級,以百分制為標準,將可溶性固形物含量賦值為45%,總酸、蔗糖、果糖、蘋果酸、抗壞血酸含量分別賦值為10%,將單果重賦值為5%。通過SPSS軟件對7個親本以及16個雜交組合的F1代品質性狀的測定值進行標準化處理。將處理后的7個性狀指標進行定義:Z1為標準化處理后的可溶性固形物含量,Z2為總酸含量, Z3為蔗糖含量,Z4為果糖含量,Z5為蘋果酸含量,Z6為抗壞血酸含量,Z7為單果重。按照公式:總分=45%×

Z1+10%×Z2+10%×Z3+10%×Z4+10%×Z5+10%×Z6+5%×Z7,計算得到各個番茄的綜合得分,并按照大果、中果番茄分別排名。

由表2可得,按照品質綜合評價得分高低排名,中果番茄中得分最高的是親本85(P606),其次是F1組合364(P605×P607)以及366(P607×P605),再次是親本86(P607)和646(P605),以及F1組合365(P606×P605)和363(P605×P606)。大果番茄親本及組合中,得分最高的是92(P604),其次是67(P602)、F1組合358(P603×P602)、98(P601)、F1組合362(P604×P603)、356(P602×P604)、359(P603×P604)、82(P603)、355(P602×P603)、 351(P601×P602)、361(P604×P602)、357(P603×P601)、 353(P601×P604)、 354(P602×P601)、352

(P601×P603)、360(P604×P601)。由此可知,中果番茄中綜合品質最好的親本是85,其次是F1組合364,大果番茄中綜合品質最好的親本是92,F1組合中最好的是358。

2.3" 抗病基因及田間表現

7個親本和16個F1組合的抗病基因及田間表現見表3。7份親本番茄材料經過多年篩選且進行抗性基因的鑒定,均含有純抗病基因。其中,親本85和86均含有抗根結線蟲病(Mi1.2、Mi2.3)、莖腐根腐病(Frl)以及灰葉斑?。⊿m)抗性基因。親本646含有抗根結線蟲?。∕i1.2)和莖腐根腐?。‵rl)的抗病基因。親本98含有抗黃化曲葉病毒?。═y1)、根結線蟲病(Mi1.2)、葉霉?。–f9)、莖腐根腐?。‵rl)、灰葉斑?。⊿m)抗性基因。親本67含有抗黃化曲葉病毒病(Ty1)、根結線蟲?。∕i1.2、Mi2.3)、葉霉?。–f9)、晚疫病(Ph3)、斑萎病毒病(Sw5)抗性基因。親本82含有抗莖腐根腐?。‵rl)、葉霉?。–f5、Cf9)、灰葉斑?。⊿m)抗性基因。親本92含有抗葉霉?。–f5、Cf9)、灰葉斑病(Sm)抗性基因。雜交組合中的抗病性可由親本推測出來。依據田間表現情況并結合所含有的抗病基因進行綜合排名。由表3可知,中果番茄中,排名最靠前的是F1組合364(P605×P607)以及366(P607×P605),它們均表現為生長勢強、有綠肩、不裂果且商品性好,口感甜酸適口。其次是親本85(P606)和F1組合363(P605×P606)。大果番茄中,排名最靠前的是F1組合358(P603×P602),其次是親本67(P602),它們均含有抗黃化曲葉病毒病、根結線蟲病、灰葉斑病等多種抗病基因,有綠肩,不裂果,商品性好,口感酸甜可口。

3" 討論與結論

有研究表明,番茄品種遺傳因素決定了其果實的品質[12],但番茄表型具有較高多樣性,因而評價果實品質的指標較為復雜,包括可溶性固形物含量、固酸比、蘋果酸含量、可溶性糖含量、抗壞血酸含量等[13-14]。趙建濤等對櫻桃番茄和大果番茄采用不同的方法測定可溶性固形物含量、 抗壞血酸含

量、糖酸等,結果表明,對品質性狀起關鍵性作用的是可溶性固形物、抗壞血酸、蘋果酸含量等[15]。程遠等對櫻桃番茄風味品質相關指標進行測定和分析,研究表明,可溶性固形物、有機酸、果糖、抗壞血酸含量是評價品質的主要指標[16]。陳佳倩等對口感番茄和普通番茄的果實品質指標進行測定及感官評價,得出優良風味形成的主要原因是擁有較高的糖、酸含量以及合適的糖酸比[3]。根據前人研究結果,本研究通過測定中果、大果番茄果實的多項品質指標,將可溶性固形物、總酸、蘋果酸、抗壞血酸、蔗糖、果糖含量等作為品種篩選的重要指標。

有關番茄品質評價的方法尚未有統一標準,綜合評價作為一種常用方法可較為全面地反映品種間的差異。劉思恬等采用隸屬函數法分析并綜合評價口感番茄、普通番茄和櫻桃番茄果實營養品質[17]。李偉明等基于主成分分析方法對櫻桃番茄生長和品質進行綜合評價,篩選出綜合得分最高、口感好的朱丹紅和紫花生品種[18]。劉建輝等通過綜合評價指數的方法分析10個番茄品種的商品品質和營養成分[19]。劉宇等對9個番茄品種的商品性、產量、營養含量指標等進行評分、排名以及綜合評價,篩選出適宜在中原地區栽培的口感型番茄品種[20]。李麗梅等對7個櫻桃番茄資源和2個中型果番茄資源進行因子分析和綜合評價,同時結合抗病性及田間表現情況,篩選出優質抗病的番茄品種,該研究同樣采取綜合評價法,對7個親本和16個番茄組合品種的單果重、可溶性固形物、總酸、蔗糖、果糖、蘋果酸、抗壞血酸含量進行測定,根據各指標的重要程度賦予不同權重,計算綜合得分并排名,同時結合各個品種含有的抗病基因、田間表現情況及感官評價,篩選出綜合品質最佳的番茄品種和最優組合[1]。

本研究中,16個番茄F1組合的橫徑、縱徑、果肉厚、單果重多數高于親本值或介于雙親之間;口感番茄親本及F1組合中果型的TSS、蔗糖、果糖、蘋果酸含量均明顯高于大果型,總酸含量和固酸比略高于大果番茄;無論是中果還是大果番茄,同一對親本,正反交F1組合的TSS、蔗糖、果糖等含量存在差異,F1組合多數介于雙親值之間或者超雙親,少數略低于雙親值??赡苁且驗槠焚|性狀大多是微

效多基因控制的數量性狀,而這些基因在效應上有較大差異,使得品質性狀的遺傳機制更為復雜且容易受環境影響[21]。營養指標、抗病性、田間表現等綜合評價得出,口感番茄親本及F1組合中果型均明顯優于大果型。中果型F1組合364(P605×P607)最優,其生長勢強、商品性好、甜酸適口、有綠肩,且含有抗根結線蟲?。∕i1.2、Mi2.3)、莖腐根腐?。‵rl)、灰葉斑病(Sm)抗性基因;親本中是85(P606),其營養指標最高,同樣含有多種抗病基因且不裂果、有綠肩、商品性好。大果型358(P603×P602)F1組合最優,其生長勢強、商品性好、甜酸適口,含Ty1、Mi1.2、Mi2.3、Ph3、Frl、Cf5、Cf9、SW5和Sm共7種抗病基因,其次是67(P602)親本,其營養指標最高。綜合評價認為,85、67為選育優質抗病品種的骨干親本,綜合表現優良的中果型364(P605×P607)和大果型358(P603×P602)F1組合為苗頭品種,番茄品質遺傳分析及綜合評價為優質番茄選育奠定了基礎。

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