张文博 刘芸希 李国铭 刘慧英

摘要：为了对中国科学院遗传发育研究所提供的8份野生番茄种质在盐碱地栽培条件下的田间综合形状进行评价，通过对盐碱地种植条件下8份供试野生番茄种质的生长、产量和果实品质等13个农艺性状进行观测，并运用主成分分析法结合隶属函数法，评价野生番茄种质材料的田间综合性状。经主成分分析，最终提取5个主成分；隶属函数法分析结果表明，在盐碱地栽培条件下，8份野生番茄材料的田间综合性状从优到劣排序为新盐14号＞新盐13号＞新盐16号＞新盐18号＞新盐12号≈新盐15号＞新盐17号＞新盐11号。其中，新盐14号和新盐13号的综合性状评价值（D值）最高，分别为0.73和0.62，说明这2个野生番茄材料在盐碱地上具有明显的生长优势，综合表现最佳。

关键词：野生型番茄；种质资源；主成分分析法；隶属函数法；综合性状评价

中图分类号：S641.203.7  文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）03-0173-06

土壤盐渍化是全球面临的主要环境危机之一，也是造成农业损失的重要限制因子［1］。我国受盐碱胁迫影响的耕地面积总计超过0.33亿hm2，位居世界第三［2-3］，主要分布在我国华北、西北、东北和滨海地区在内的17个省（市、区），占据全国耕地面积的1/4，尤其是西北地区，多为盐化和碱化的复合土壤类型，对作物产生盐碱双重胁迫［4-5］。因此，挖掘品种本身的耐盐碱能力，筛选和培育耐盐碱品种，是现阶段开发利用盐碱土最为有效的手段。

番茄（Solanum lycopersicum L.）属于茄科茄属，是我国重要的蔬菜作物之一，广泛栽培于露地和设施生产中［6］。番茄属于耐盐碱性中等的植物，但仍然会遭受盐碱胁迫的危害，导致产量和品质下降。前人研究发现，野生型番茄相较栽培品种更为耐盐碱，且栽培番茄的耐盐碱基因多来自野生番茄［7］。野生番茄中醋栗番茄（S. pimpinellifolium）主要作为一种良好的耐盐碱资源被利用。此外，潘那利番茄、加拉帕戈斯番茄（S. galapagense）、契斯曼妮番茄和秘鲁番茄等野生番茄种质也具有良好的耐盐碱性［8］。因此，保护和挖掘优良野生番茄耐盐碱种质资源，对确保番茄耐盐碱基因的多样性至关重要，可为番茄耐盐碱品种的育种和驯化提供基础材料。目前，有关番茄种质资源的耐盐碱性研究主要集中在室内可控环境下的种子萌发期及幼苗期，而对成熟期和收获期的研究相对较少［9］，尤其是在盐碱地上全生育期的研究尚未见报道。因此，本研究对盐碱地种植条件下8份野生番茄种质的生长、产量和果实品质等农艺性状进行观测，运用主成分分析法结合隶属函数法进行盐碱地栽培条件下农艺性状的综合评价，筛选出优良的种质材料，为其进一步研究及应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本研究供试的8份野生型番茄种质材料为新盐11号、新盐12号、新盐13號、新盐14号、新盐15号、新盐16号、新盐17号和新盐18号，其中仅新盐16号是加拉帕戈斯番茄，其他的番茄材料均为醋栗番茄，均由中国科学院遗传与发育生物学研究所提供。

1.2 试验设计

本试验于2022年5—9月在石河子大学试验场基地4连盐碱地（86°02′E，44°18′N）进行。试验实施地点位于干旱的温带大陆性气候区域，供试土壤的电导率为6.98 mS/cm，pH值为8.37，碱解氮含量为31.79 mg/kg，速效磷含量为37.35 mg/kg，速效钾含量为158.81 mg/kg。前茬作物为棉花。

8份野生型番茄材料采用完全随机区组试验设计，1个小区1份材料，每个小区种植番茄20株，小区面积为96 m2，重复3次。在番茄的种植过程中，采用覆膜滴灌的栽培方式，膜带宽度为120 cm，按照2行/膜的规格进行种植，株距为40 cm。供试材料于2022年3月23日播种并进行无土穴盘育苗，待幼苗长出4～5张真叶时即5月2日移栽至大田后开始进行灌溉和施肥，随后进行田间管理。在番茄生长期间，对供试植株物候期和生长性状指标进行观测并记录，在采收期对果实性状、品质和产量进行调查测定，以综合评估其生长表现和产量水平。

1.3 测定指标与方法

本次调查所采用的方法遵循NY/T 1858.5—2010《番茄主要病害抗病性鉴定技术规程 第5部分：番茄抗疮痂病鉴定技术规程》。

1.3.1 主要物候期

播种期为在穴盘中播种番茄种子的确切日期；定植期为番茄幼苗实际移栽到田间的日期；开花期为番茄植株开花率达到50%的日期；始收期为番茄植株结出可收获果实率达到30%的日期；定植到收获的生长时间即从定植到首次收获的时间，d。

1.3.2 植物生长性状

株高：测量植株主干从生长点到根部的距离。茎粗：用数显游标卡尺测量植株茎基部的直径。叶片数：自下往上统计植株叶片总数。

1.3.3 果实性状

果实形状：观察完全成熟的正常果实的外观。果实颜色：用肉眼观察已成熟商品果的果皮颜色。果实硬度：使用硬度计随机测量10个成熟果实的硬度，计算平均值。果实横纵径：随机选择10个成熟的果实，并用游标卡尺测量其横纵径，最后计算平均值。果实心室数：随机选取10个成熟果实，切开观察果实心室数，并记录平均值。果肉厚度：随机选取10个成熟果实，并用游标卡尺测量果肉厚度，然后记录平均值。平均单果质量：随机选择10个成熟果实，并用天平称质量，计算平均质量。

1.3.4 果实品质

可溶性固形物含量使用手持式折射仪测量成熟果实的折射率［10］；可溶性糖含量利用Gurrieri等的方法［11］进行测定；可滴定酸含量测定过程中采用Miller等的方法［12］；番茄红素含量采用Yang等的方法［13］进行测定；维生素C含量采用杨丽等提出的方法［14］进行测定。

1.3.5 果实小区产量

果实产量：对每个小区实际收获的产量进行加和，然后求其平均值（kg）。

1.4 数据处理及统计分析

1.4.1 各指标的隶属函数值

各指标的隶属函数值［μ（Xj］的公式为：

μ（Xj）=Xj-XminXmax-Xmin j=1，2，…，n。（1）

式中：Xj为第j个指标的测定值；Xmax为第j个测定指标的最大值；Xmin为第j个测定指标的最小值。

1.4.2 各综合指标的权重

各综合指标的权重公式为：

Wj=Pj∑nj=1Pj j=1，2，…，n。（2）

式中：Wj表示第j个综合测定指标的权重；Pj为第j个测定指标的方差贡献率；∑nj=1Pj为累计贡献率。

1.4.3 综合评价值

耐盐碱性综合评价值（D值）公式为：

D=∑nj=1［μ（Xj）×Wj］ j=1，2，…，n。（3）

1.4.4 数据处理

采用SPSS 19.0软件进行主成分分析和隶属函数值计算，以得出不同野生型番茄品种的D值，并进行排序。采用Excel 2010绘制图表。

2 结果与分析

2.1 盐碱地栽培条件下不同野生型番茄种质材料的物候期

由表1可知，8份野生型番茄材料的开花期在5月21—27日之间，其中新盐12号、新盐13号、新盐14号、新盐15号、新盐17号和新盐18号的开花期较早，都在5月21日；而新盐11号和新盐16号的开花期相对较晚，在5月27日。这8份野生型番茄材料的始收期介于8月10—23日之间，其中新盐13号和新盐18号最早开始第1批果实采收，均在8月10日；而新盐12号、新盐14号、新盐15号、新盐16号和新盐17号则在8月23日采收第1批果实。这8份野生型番茄材料从定植到收获所需的时间在101～114 d之间，其中新盐18号用时最短，只需101 d，而新盐12号、新盐13号、新盐14号、新盐15号、新盐16号和新盐17号则用时较长，需要114 d。

2.2 盐碱地栽培条件下不同野生型番茄种质材料的生长性状

由表2可知，8份野生型番茄材料的株高在146.67～188.33 cm之间，其中新盐14号的株高最高，其次是新盐12号和新盐16号，而新盐15号的株高显著低于其他材料（新盐11号、新盐18号除外）。供试番茄材料的茎粗均在0.88～1.56 cm之间，其中新盐14号的茎最粗，新盐13号的茎最细。在野生番茄材料中，叶片数在21～35张之间，其中新盐14号和新盐15号的叶片数之间没有显著差异，且均明显高于其他野生型番茄材料；新盐13号和新盐17号的叶片数明显少于其他供试野生型番茄品种，而新盐16号和新盐18号之间的叶片数则相近，且没有显著差异。

2.3 盐碱地栽培条件下野生型番茄种质材料的果实性状

由表3可以看出，在8份野生型番茄材料中，新鹽12号、新盐14号、新盐15号和新盐18号的果实成熟后变成红色，而新盐13号、新盐16号和新盐17号的果实则变成粉红色。野生型番茄根据果形和果形指数可分为2类：圆形果和高圆形果。其中，新盐11号、新盐12号、新盐15号、新盐16号和新盐18号属于圆形果，果形指数介于0.87～1.00之间；而新盐13号、新盐14号和新盐17号则属于高圆形果，果形指数大于1.00。在单果质量方面，供试野生型番茄介于1.01～1.49 g之间，其中新盐18号的单果质量最大，且显著高于除新盐15号外的其他供试野生型番茄品种。对于果实硬度这一指标，供试野生型番茄的表现在5.7～10.3 kg/cm2之间，其中新盐16号品种表现最好，其次为新盐17号，而新盐11号的果实硬度最小，远远低于其他野生型番茄品种。供试野生型番茄的果肉厚度平均值为 1.295 mm，新盐12号的果肉厚度最厚，为 1.51 mm，显著高于除新盐13号外的其他供试野生型番茄品种；而新盐14号的果肉厚度最薄，为 1.21 mm，显著低于其他供试野生型番茄品种。

2.4 盐碱地栽培条件下野生型番茄种质材料的果实品质性状

由表4可知，就可溶性固形物含量而言，供试野生型番茄的范围为6.86%～12.67%。其中，新盐13号野生型番茄的含量最高，显著高于其他品种；其次为新盐16号和新盐14号，这2个品种之间差异不显著，但它们的可溶性固形物含量明显高于除新盐13号外的其他品种。野生型番茄供试材料的可溶性糖含量范围为17.17～27.06 mg/g。供试野生型番茄的维生素C含量在89.17～99.93 μg/g之间，其中新盐12号的维生素C含量最高，其次为新盐11号和新盐15号；新盐13号、新盐14号、新盐16号、新盐17号和新盐18号之间差异不显著，且新盐18号最低。供试野生型番茄的番茄红素含量介于23.94～60.52 μg/g之间，其中新盐11号在番茄红素含量方面表现最好，显著高于其他野生型番茄品种；其次为新盐13号；再次为新盐17号、新盐12号和新盐14号，且新盐12号和新盐14号之间差异不显著；新盐15号的番茄红素含量最低。

2.5 盐碱地栽培条件下野生型番茄种质材料的产量

由表5可知，这8份野生型番茄品种的产量相差较大，新盐18号品种的产量最高，小区产量达到54.00 kg，且显著高于除新盐15号外的其他供试材料；其次是新盐15号、新盐14号；新盐17号的小区产量最低，为29.03 kg，显著低于除新盐16号外的其他供试材料。

2.6 盐碱地栽培条件下野生型番茄种质材料农艺性状的综合分析

2.6.1 野生型番茄种质材料农艺性状的主成分分析

对供试的8份野生型番茄材料的13个农艺性状指标进行主成分分析，结果见表6。选取方差累计贡献率大于85% 的5个主成分（Z1、Z2、Z3、Z4和Z5），分别对应的方差贡献率是26.814%、22.672%、16.748%、14.123%和10.505%，这5个主成分的方差累计贡献率为90.862% 基本包含了

供试野生型番茄农艺性状指标的全部信息。5个主成分的基本表达式如下：

Z1=0.065X1+0.222X2+0.153X3+0.179X4+0.130X5+0.044X6-0.220X7+0.093X8-0.043X9-0.208X10-0.150X11-0.106X12+0.152X13；

Z2=0.193X1-0.053X2-0.063X3+0.127X4-0.184X5+0.278X6+0.103X7+0.244X8+0.118X9-0.115X10-0.105X11-0.002X12-0.243X13；

Z3=0.129X1+0.087X2-0.131X3+0.259X4-0.158X5-0.230X6-0.029X7+0.110X8-0.375X9-0.059X10+0.234X11+0.241X12-0.050X13；

Z4=0.339X1+0.107X2+0.369X3-0.168X4-0.218X5-0.083X6+0.169X7+0.085X8-0.119X9+0.310X10-0.168X11+0.008X12+0.158X13；

Z5=-0.183X1-0.368X2+0.080X3+0.051X4+0.309X5-0.077X6+0.242X7+0.388X8-0.084X9-0.071X10-0.259X11+0.347X12+0.210X13。

式中：X1～X13分别代表供试番茄的株高、茎粗、叶片数、果形指数、单果质量、果实硬度、果肉厚度、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、维生素C含量、番茄红素含量、可滴定酸含量及小区平均产量等。

在主成分分析中，各因子系数的绝对值能够体现其对主成分的重要性。从表7可以看出，5个主成分表达式中贡献率最大的因子依次是主成分1中的茎粗（0.222）、主成分2中的果实硬度（0.278）、主成分3中的可溶性糖含量（-0.375）、主成分4中的叶片数（0.369）以及主成分5中的可溶性固形物含量（0.388）。

2.6.2 野生型番茄材料农艺性状的隶属函数分析

利用综合评价公式，对8份野生型番茄在盐碱地栽培条件下的农艺性状进行综合评价（求得D值），D值反映了各材料农艺性状的综合表现，其数值越大，表明综合性状表现越好，结果如图1所示。将所有供试野生型番茄材料的D值进行排序，依次为新盐14号>新盐13号>新盐16号>新盐18号>新盐12号≈新盐15号>新盐17号>新盐11号。结果表明，在盐碱地栽培条件下，新盐14号和新盐13号的D值在所有供试野生型番茄中较高，分别为0.73、0.62，表现出植株生长优势强，综合性状较佳；新盐17号和新盐11号的D值在所有供试野生型番茄材料中较低，综合性状较差。

3 讨论

目前，在园艺作物的耐盐碱品种育种和驯化工作中，存在许多作物基因的遗传多样性资源已经接近枯竭的问题，特别是自花授粉等作物，其中番茄就是一个典型的自花授粉作物［15］。但研究发现，这些作物的原始种通常具有较高的变异水平，而野生种的变异类型则更为丰富［16］。因此，搜集和保护野生型番茄种质资源，以确保番茄耐盐碱品种基因的遗传多样性非常重要。王忠宇对300份野生番茄材料进行全基因组测序，筛选出25株最耐盐碱的品种，对保护番茄耐盐碱有关基因和培育耐盐碱性材料至关重要［17］。张建华等开展的研究发现，在盐碱胁迫下，野生型番茄的干质量显著高于常规番茄，野生番茄不仅能保持较高的根冠比和叶片含水量，而且在酶带数量和酶活性水平方面同样远远高于常规番茄，尤其是在过氧化物酶2（POD2）这条酶带上［18］。这些特点说明野生番茄相对常规番茄表现出更强的盐碱适应能力。另外，孙云贺研究发现，在盐胁迫条件下，野生番茄相对于常规番茄来说，在组织和细胞水平上Na+积累相对较少，而对K+的吸收较高，这也是野生型番茄更为耐盐碱的一个重要原因［19］。因此，保护和挖掘优良野生耐盐碱番茄种质资源，以确保番茄耐盐碱基因的多样性至关重要，可为番茄耐盐碱品种的育种和驯化提供基础材料。

筛选出适合在盐碱土地生长的高产优质耐盐番茄品种，需要对相关的农艺性状及产量进行测定，并采用科学合理的方法进行综合评价。目前，主成分分析和隶属函数法等方法已被广泛应用于评价作物的产量、品质和抗逆性等方面［20］。因此，本研究对8份野生番茄品种的13个农艺性状进行主成分分析，提取5个主成分。结果表明，可溶性糖和可溶性固形物含量分别在主成分3、5中具有较高的贡献率，因此这2个指标可以用来代表野生番茄的品质。新盐13号的可溶性固形物含量最高，达到12.67%，明显高于其他供试番茄品种；新盐16号的可溶性糖含量最高，达到27.06 mg/g，显著高于其他供试野生型番茄品种；虽然新盐13号和新盐16号的营养品质非常出色，但是它们的产量相对较低，因此后期可以通过杂交选育等方法来改良这2个品种，以提高其产量并维持其营养品质。

通过隶属函数法，对8份野生番茄种质在农艺性状和产量性状方面进行综合评价。结果显示，在盐碱地栽培条件下，新盐14号、新盐13号的综合评价（D值）较高，分别为0.73、0.62，表明这2个品种在植株生长方面具有较强的优势，综合表现较佳。相反，新盐17号和新盐11号的D值较低，表明它们在盐碱地栽培条件下综合表现较差。尽管本研究使用隶属函数对供试品种进行全面评估，但也不能忽略野生番茄材料在某些方面的出色表现，例如生育期最短且单果质量最大的新盐18号、维生素C含量最高的新盐12号和番茄红素含量最高的新盐11号，鉴于这些材料在特定方面的出色表现，它们的种质资源具有广泛的应用前景。因此，應充分挖掘它们的潜力，以满足不同方面的需求。

4 结论

本试验以8份野生型番茄种质为供试材料，开展盐碱地栽培条件下番茄种质资源物候期、植株生长性状、果实品质及产量性状的比较，进而通过主成分分析并结合隶属函数的方法对盐碱地上番茄种质资源进行综合性状评价。结果显示，8份野生型番茄中新盐13号和新盐18号的生育期最短，定植后101 d就能成熟，此外新盐18号的单果质量最大，为1.49 g。新盐16号的果实硬度和可溶性糖含量均最高，分别为 10.3 kg/cm2 和27.06 mg/g。新盐13号的可溶性固形物含量最高，为12.67%。新盐11号的番茄红素含量比其他品种高，为 60.52 μg/g。在盐碱地上种植的野生番茄田间综合性状从优到劣的排名为新盐14号>新盐13号>新盐16号>新盐18号>新盐12号≈新盐15号>新盐17号>新盐11号。

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