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摘要[目的] 探明同一品种番茄不同发育期及贮藏期果实表型性状的相关性和不同番茄品种在同一时期果实表型性状的差异性。[方法] 试验选取6种番茄品种，采用新型便携式表型分析工具KeyBox，对不同品种番茄果实在不同发育期及采后贮藏期表型性状的变化情况进行研究分析。[结果]试验表明，6种番茄品种在不同发育期及采后贮藏期表型性状的差异主要表现在紧密度、粗糙度及硬度3个方面。不论任何番茄品种，转色期果实硬度均小于其他时期，且与大部分时期存在显著性差异。同时相关性分析发现，硬度与紧密度、粗糙度存在极显著性正相关（0.810、0.720）。通过对同一时期不同番茄品种表型性状分析发现，青果期番茄品种HL108在圆度、延伸度、偏心距等方面与其他品种存在显著性差异，而其他时期各品种之间几乎没有显著性差异。[结论] 研究可为番茄育种提供一定的依据，同时也为人们在选择番茄品种时提供一些帮助。
关键词KeyBox；番茄；表型性状；生长期；贮藏期
中图分类号S641.2文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）29-106-03
表型组学是一个与表型鉴定研究相关、并结合基因（基因组）或蛋白（蛋白组）的研究来探究表型的本质及它们之间的相互作用关系的学科。表型组是指某一生物的全部性状特征；不仅仅局限于农艺性状，还包括植株所表现出来的生理状态。过去仅依赖肉眼观察和简单测量很难获得规范化的植物表型性状。近年发展起来的大型植物表型组学研究平台能够对植物诸多表型性状进行快速、准确检测，且具有数据分析功能，能满足作物基因组功能研究和作物育种。
番茄（Solanum lycopersicum）属于茄属果实作物，是人类驯化成功的重要作物之一，已成为我国北方地区设施主栽作物之一。番茄营养价值高，果实中含有丰富的糖类、有机酸、番茄红素、胡萝卜素以及维生素C等营养成分。在番茄驯化和栽培改良的过程中，人们对其遗传特性、表型性状、品质特性及其之间的关系进行了广泛的研究，包括果实大小、质地、气味、硬度、形状、色彩和成熟等。
近年来，随着番茄无土栽培方式的快速发展、种植面积的不断扩大、市面上番茄品种繁多、特别是种植户对番茄品种特性以及其适合的栽培模式等方面的不了解，导致盲目引种，造成管理不善、产量低下及口感不好等问题。笔者选取6种番茄品种，在玻璃温室大棚中进行种植，采用新型便携式表型分析工具KeyBox对番茄果实不同生育期及贮藏期表型性状的变化进行研究，旨在探明同一品种番茄不同发育期及贮藏期果实紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度的相关性，以及不同番茄品种在同一时期果实紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度的差异性，以期为人们在选择番茄品种时提供一些帮助，同时为番茄育种提供一定的依据。
1材料与方法
1.1材料供试番茄品种为6种无限生长型品种，分别为佳丽14、朱丽、凯撒2008、思贝德、SV7846TH、HL108，均采购于市场。
1.2方法
番茄采用无土栽培（基质：珍珠岩、泥炭等），2014年9月将幼苗移栽至孙桥现代农业区玻璃温室大棚，每个栽培袋定植4株，每个品种20袋，每袋行距100 cm，施肥以滴灌形式进行，其他田间管理按常规进行。
番茄果实成熟期的确定参考万赛罗等的方法[12]（20-23），略作修改。青果期，以番茄果实全为绿色为标准。转色期以番茄果实红色面积在10%～50%为标准；成熟采收期以番茄果实全红为标准。试验于青果期、转色期、成熟采收期进行随机采样，每个处理5个果实，成熟度均一，每个处理3次重复。
采后贮藏期果实表型性状检测：将成熟采收期的番茄果实置于26 ℃条件下贮藏，每7 d检测一次果实表型性状指标并记录。
采用KeyBox对番茄青果期、转色期、成熟采收期、采后1周、采后2周、采后3周的表型性状（紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度等）进行检测（1856）。
1.3数据分析采用Excel 2007和SPSS 18.0软件进行数据统计分析[14]。
2结果与分析
2.1同一品种番茄果实不同发育期和贮藏期表型性状的变化
对6种番茄果实不同发育期和贮藏期表型性状（紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度）的差异性进行分析。结果表明，除HL108之外的其他5个番茄品种在不同的时期表型差异性主要表现在紧密度、粗糙度及硬度3个方面，在不同发育期及贮藏期的表型具有相似的变化规律。以品种佳丽14为例，分析结果如表1所示，可以看出紧密度、粗糙度及硬度各组间存在极显著性差异（P<0.01），而圆度、偏心距及延伸度无显著性差异。进一步多重比较分析发现，转色期在果实的紧密度、粗糙度及硬度等方面与采后各期相比均存在极显著性差异（P<0.01）；与青果期和成熟采收期相比，转色期除在果实紧密度方面存在极显著性差异（P<0.01）外，其果实粗糙度和硬度等参数也都达到显著标准（P<0.05）。
HL108分析结果如表2所示，可以看出紧密度、圆度、延伸度、偏心距及硬度各组间存在显著性差异（P<0.05）。进一步多重比较分析发现，转色期紧密度与采后1周、采后2周存在显著性差异（P<0.05）；青果期圆度与采后1周存在显著性差异（P<0.05）；青果期延伸度与采后1周存在显著性差异（P<0.05）；转色期硬度与采后1周存在显著性差异（P<0.05）。
从6个番茄品种在不同时期的表型性状变化分析结果来看，紧密度、硬度、粗糙度在各个生长期变化较大，特别是转色期果实与其他时期差异显著。
2.2不同品种番茄果实不同发育期及贮藏期表型性状的相关分析
对不同番茄果实不同发育及贮藏期表型性状的相关性进行分析，各品种番茄果实在不同时期的紧实度、圆度、延伸度、光滑度、偏心距及硬度等方面所存在的相关性具有相同的规律，以SV7846TH为例（表3）。从表3可知，番茄果实的硬度与紧实度、粗糙度存在极显著性正相关（0.810、0.720），偏心距与圆度、延伸度存在极显著性负相关（-0.997、-0.999），粗糙度与紧实度存在极显著性正相关（0.907），延伸度与圆度存在极显著性正相关（0.998）。 2.3不同品种番茄果实同一发育期及贮藏期表型性状的差异
对不同品种番茄果实在不同发育期及贮藏期表型性状进行分析，仅在青果期和转色期相关表型性状有显著性差异（表4、表5），其他时期表型无显著性差异。不同品种番茄青果期圆度、延伸度及偏心距存在显著性差异（P<0.05）；其中圆度、延伸度存在极显著性差异（P<0.01）。进一步分析知，品种HL108果实圆度和延伸度与品种SV7846TH、佳丽14、凯撒2008、思贝德及朱丽存在显著性差异（P<0.05）；其中与SV7846TH、朱丽存在极显著性差异（P<0.01）。品种HL108偏心距与SV7846TH、朱丽存在显著性差异（P<0.05），其中与SV7846TH存在极显著性差异（P<0.01）。
从表5可以看出，转色期仅硬度存在显著性差异（P<0.05），其他表型性状均无显著性差异。进一步分析可知，佳丽14转色期果实硬度与凯撒存在显著性差异（P<0.05），其他品种之间无差异。
3讨论
随着植物高通量表型分析技术和平台的发展，表型性状的检测更快捷、数据内容更丰富及兼具检测和分析功能，其在分子育种方面起到重要的作用。传统的表型性状检测耗时长、存在较大人为误差等问题，表型平台的建立耗费昂贵。该研究所选用的新型便携式表型设备KeyBox具有测量速度快、精度高等特点，同时配有一套专用的算法，可对获取的图像进行快速分析。
对6种番茄品种果实表型进行检测分析发现，在不同生长期及采后贮藏期番茄果实表型性状的差异主要表现在紧密度、粗糙度及硬度3个方面。特别是，不论任何番茄品种，转色期果实硬度都小于其他时期，且与大部分时期存在显著性差异。番茄果实硬度的大小主要决定于纤维素及原果胶含量[15]，而番茄果实发育过程中，果糖和葡萄糖含量在果实内各部分都呈逐渐升高的趋势，在果实成熟时达到最高糖含量[16]。可推测在转色期，番茄果实可能将葡萄糖主要用于单糖和多糖的积累过程，而果实果皮细胞壁纤维素的合成有所降低或分解。
与此同时，表型性状相关性分析发现，各个番茄品种的表型性状指标之间存在相同的规律，硬度与紧密度、粗糙度存在极显著性正相关（0.810、0.720），偏心距与圆度、延伸度存在极显著性负相关（-0.997、-0.999），粗糙度与紧实度存在极显著性正相关（0.907），延伸度与圆度存在极显著性正相关（0.998）。6种番茄果实硬度采后贮藏过程中降低趋势缓慢，即便采后3周，果实硬度也未发生变化，具有很有好的贮藏性和商品生产价值。
通过对同一时期不同番茄品种表型性状分析发现，青果期番茄品种HL108在圆度、延伸度、偏心距等方面与其他品种存在显著性差异，而其他时期与其他品种之间几乎没有显著性差异。可见番茄品种HL108在青果期的果实呈现不规则圆形，而随着果实的发育，后期变为圆润，是水肥和管理因素影响还是基因调控原因值得进一步探索研究。
参考文献
[1]
玉光惠，方宣钧.表型组学的概念及植物表型组学的发展[J].分子植物育种，2009，7（4）：639-645.
[2] 潘映红.论植物表型组和植物表型组学的概念与范畴[J].作物学报，2015，41（2）：175-186.
[3] 胡廷章，陈再刚，肖国生，等.番茄果实外观性状的遗传和分子调控研究进展[J].江苏农业科学，2012，40（3）：130-133.
[4] 陈强，刘世琦，张自坤，等.不同LED 光源对番茄果实转色期品质的影响[J].农业工程学报，2009，25（5）：156-161.
[5] 梁梅，周蓉，邹滔，等.番茄农艺性状与果实主要营养成分相关性分析[J].西北农业学报，2013，22（5）：91-100.
[6] FARAY A，NESBITT T C，FRARY A，et al.fw2.2： A quantitative trait locus key to the evolution of tomato fruit size[J].Science，2000，289（5476）：85-88.
[7] NESIBTT T C，TANKSLEY S D.Comparative sequencing in the genus Lycopersicon： Implications for the evolution of fruit size in the domestication of cultivated tomatoes[J].Genetics，2002， 162（1）：365-379.
[8] CONG B，BARRERO L S，TANSLEY S D.Regulatory change in YABBYlike transcription factor led to evolution of extreme fruit size during tomato domestication[J].Nature genetics，2008，40（6）： 800-804.
[9] BREWER M T，MOYSEENKO J B，MONFORTE A J， et al.Morphological variation in tomato： A comprehensive study of quantitative trait loci controlling fruit shape and development[J].J Exp Bot，2007，58（6）：1339-1349.
[10] VREBALOV J，RUEZINSKY D，PADMANABHAN V，et al.A MADSbox gene necessary for fruit ripening at the tomato ripeninginhibitor （rin） locus[J].Science，2002，296（5566）：343-346.
[11] GALPAZ N，RONEN G，KHALFA Z，et al.A chromoplastspecific carotenoid biosynthesis pathway is revealed by cloning of the tomato whiteflower locus[J].Plant cell，2006，18（8）：1947-1960.
[12] 万赛罗，高橼，金青，等.番茄果实成熟过程中硬度及相关生理生化指标的变化[J].中国蔬菜，2008（4）：20-23.
[13] RODR GUEZ G R，MOYSEENKO J B，ROBBINS M D，et al.Tomato analyzer： A useful software application to collect accurate and detailed morphological and colorimetric data from twodimensional objects[J].J Vis Exp，2010，37：1856.
[14] 张文彤，闫洁.SPSS统计分析基础教程[M].北京：高等教育出版社，2004.
[15] 万赛罗，李翔，梁伍七，等.番茄果实硬度与相关性状间的相关及通径分析[J].中国园艺文摘，2009，25（4）：32-34.
[16] 齐红岩，李天来，张洁，等.不同品种番茄果实发育过程中糖分含量变化的研究[J].农业工程学报，2002，18（9）：135-137.
关键词KeyBox；番茄；表型性状；生长期；贮藏期
中图分类号S641.2文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）29-106-03
表型组学是一个与表型鉴定研究相关、并结合基因（基因组）或蛋白（蛋白组）的研究来探究表型的本质及它们之间的相互作用关系的学科。表型组是指某一生物的全部性状特征；不仅仅局限于农艺性状，还包括植株所表现出来的生理状态。过去仅依赖肉眼观察和简单测量很难获得规范化的植物表型性状。近年发展起来的大型植物表型组学研究平台能够对植物诸多表型性状进行快速、准确检测，且具有数据分析功能，能满足作物基因组功能研究和作物育种。
番茄（Solanum lycopersicum）属于茄属果实作物，是人类驯化成功的重要作物之一，已成为我国北方地区设施主栽作物之一。番茄营养价值高，果实中含有丰富的糖类、有机酸、番茄红素、胡萝卜素以及维生素C等营养成分。在番茄驯化和栽培改良的过程中，人们对其遗传特性、表型性状、品质特性及其之间的关系进行了广泛的研究，包括果实大小、质地、气味、硬度、形状、色彩和成熟等。
近年来，随着番茄无土栽培方式的快速发展、种植面积的不断扩大、市面上番茄品种繁多、特别是种植户对番茄品种特性以及其适合的栽培模式等方面的不了解，导致盲目引种，造成管理不善、产量低下及口感不好等问题。笔者选取6种番茄品种，在玻璃温室大棚中进行种植，采用新型便携式表型分析工具KeyBox对番茄果实不同生育期及贮藏期表型性状的变化进行研究，旨在探明同一品种番茄不同发育期及贮藏期果实紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度的相关性，以及不同番茄品种在同一时期果实紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度的差异性，以期为人们在选择番茄品种时提供一些帮助，同时为番茄育种提供一定的依据。
1材料与方法
1.1材料供试番茄品种为6种无限生长型品种，分别为佳丽14、朱丽、凯撒2008、思贝德、SV7846TH、HL108，均采购于市场。
1.2方法
番茄采用无土栽培（基质：珍珠岩、泥炭等），2014年9月将幼苗移栽至孙桥现代农业区玻璃温室大棚，每个栽培袋定植4株，每个品种20袋，每袋行距100 cm，施肥以滴灌形式进行，其他田间管理按常规进行。
番茄果实成熟期的确定参考万赛罗等的方法[12]（20-23），略作修改。青果期，以番茄果实全为绿色为标准。转色期以番茄果实红色面积在10%～50%为标准；成熟采收期以番茄果实全红为标准。试验于青果期、转色期、成熟采收期进行随机采样，每个处理5个果实，成熟度均一，每个处理3次重复。
采后贮藏期果实表型性状检测：将成熟采收期的番茄果实置于26 ℃条件下贮藏，每7 d检测一次果实表型性状指标并记录。
采用KeyBox对番茄青果期、转色期、成熟采收期、采后1周、采后2周、采后3周的表型性状（紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度等）进行检测（1856）。
1.3数据分析采用Excel 2007和SPSS 18.0软件进行数据统计分析[14]。
2结果与分析
2.1同一品种番茄果实不同发育期和贮藏期表型性状的变化
对6种番茄果实不同发育期和贮藏期表型性状（紧密度、硬度、圆度、偏心距、延伸度、粗糙度）的差异性进行分析。结果表明，除HL108之外的其他5个番茄品种在不同的时期表型差异性主要表现在紧密度、粗糙度及硬度3个方面，在不同发育期及贮藏期的表型具有相似的变化规律。以品种佳丽14为例，分析结果如表1所示，可以看出紧密度、粗糙度及硬度各组间存在极显著性差异（P<0.01），而圆度、偏心距及延伸度无显著性差异。进一步多重比较分析发现，转色期在果实的紧密度、粗糙度及硬度等方面与采后各期相比均存在极显著性差异（P<0.01）；与青果期和成熟采收期相比，转色期除在果实紧密度方面存在极显著性差异（P<0.01）外，其果实粗糙度和硬度等参数也都达到显著标准（P<0.05）。
HL108分析结果如表2所示，可以看出紧密度、圆度、延伸度、偏心距及硬度各组间存在显著性差异（P<0.05）。进一步多重比较分析发现，转色期紧密度与采后1周、采后2周存在显著性差异（P<0.05）；青果期圆度与采后1周存在显著性差异（P<0.05）；青果期延伸度与采后1周存在显著性差异（P<0.05）；转色期硬度与采后1周存在显著性差异（P<0.05）。
从6个番茄品种在不同时期的表型性状变化分析结果来看，紧密度、硬度、粗糙度在各个生长期变化较大，特别是转色期果实与其他时期差异显著。
2.2不同品种番茄果实不同发育期及贮藏期表型性状的相关分析
对不同番茄果实不同发育及贮藏期表型性状的相关性进行分析，各品种番茄果实在不同时期的紧实度、圆度、延伸度、光滑度、偏心距及硬度等方面所存在的相关性具有相同的规律，以SV7846TH为例（表3）。从表3可知，番茄果实的硬度与紧实度、粗糙度存在极显著性正相关（0.810、0.720），偏心距与圆度、延伸度存在极显著性负相关（-0.997、-0.999），粗糙度与紧实度存在极显著性正相关（0.907），延伸度与圆度存在极显著性正相关（0.998）。 2.3不同品种番茄果实同一发育期及贮藏期表型性状的差异
对不同品种番茄果实在不同发育期及贮藏期表型性状进行分析，仅在青果期和转色期相关表型性状有显著性差异（表4、表5），其他时期表型无显著性差异。不同品种番茄青果期圆度、延伸度及偏心距存在显著性差异（P<0.05）；其中圆度、延伸度存在极显著性差异（P<0.01）。进一步分析知，品种HL108果实圆度和延伸度与品种SV7846TH、佳丽14、凯撒2008、思贝德及朱丽存在显著性差异（P<0.05）；其中与SV7846TH、朱丽存在极显著性差异（P<0.01）。品种HL108偏心距与SV7846TH、朱丽存在显著性差异（P<0.05），其中与SV7846TH存在极显著性差异（P<0.01）。
从表5可以看出，转色期仅硬度存在显著性差异（P<0.05），其他表型性状均无显著性差异。进一步分析可知，佳丽14转色期果实硬度与凯撒存在显著性差异（P<0.05），其他品种之间无差异。
3讨论
随着植物高通量表型分析技术和平台的发展，表型性状的检测更快捷、数据内容更丰富及兼具检测和分析功能，其在分子育种方面起到重要的作用。传统的表型性状检测耗时长、存在较大人为误差等问题，表型平台的建立耗费昂贵。该研究所选用的新型便携式表型设备KeyBox具有测量速度快、精度高等特点，同时配有一套专用的算法，可对获取的图像进行快速分析。
对6种番茄品种果实表型进行检测分析发现，在不同生长期及采后贮藏期番茄果实表型性状的差异主要表现在紧密度、粗糙度及硬度3个方面。特别是，不论任何番茄品种，转色期果实硬度都小于其他时期，且与大部分时期存在显著性差异。番茄果实硬度的大小主要决定于纤维素及原果胶含量[15]，而番茄果实发育过程中，果糖和葡萄糖含量在果实内各部分都呈逐渐升高的趋势，在果实成熟时达到最高糖含量[16]。可推测在转色期，番茄果实可能将葡萄糖主要用于单糖和多糖的积累过程，而果实果皮细胞壁纤维素的合成有所降低或分解。
与此同时，表型性状相关性分析发现，各个番茄品种的表型性状指标之间存在相同的规律，硬度与紧密度、粗糙度存在极显著性正相关（0.810、0.720），偏心距与圆度、延伸度存在极显著性负相关（-0.997、-0.999），粗糙度与紧实度存在极显著性正相关（0.907），延伸度与圆度存在极显著性正相关（0.998）。6种番茄果实硬度采后贮藏过程中降低趋势缓慢，即便采后3周，果实硬度也未发生变化，具有很有好的贮藏性和商品生产价值。
通过对同一时期不同番茄品种表型性状分析发现，青果期番茄品种HL108在圆度、延伸度、偏心距等方面与其他品种存在显著性差异，而其他时期与其他品种之间几乎没有显著性差异。可见番茄品种HL108在青果期的果实呈现不规则圆形，而随着果实的发育，后期变为圆润，是水肥和管理因素影响还是基因调控原因值得进一步探索研究。
参考文献
[1]
玉光惠，方宣钧.表型组学的概念及植物表型组学的发展[J].分子植物育种，2009，7（4）：639-645.
[2] 潘映红.论植物表型组和植物表型组学的概念与范畴[J].作物学报，2015，41（2）：175-186.
[3] 胡廷章，陈再刚，肖国生，等.番茄果实外观性状的遗传和分子调控研究进展[J].江苏农业科学，2012，40（3）：130-133.
[4] 陈强，刘世琦，张自坤，等.不同LED 光源对番茄果实转色期品质的影响[J].农业工程学报，2009，25（5）：156-161.
[5] 梁梅，周蓉，邹滔，等.番茄农艺性状与果实主要营养成分相关性分析[J].西北农业学报，2013，22（5）：91-100.
[6] FARAY A，NESBITT T C，FRARY A，et al.fw2.2： A quantitative trait locus key to the evolution of tomato fruit size[J].Science，2000，289（5476）：85-88.
[7] NESIBTT T C，TANKSLEY S D.Comparative sequencing in the genus Lycopersicon： Implications for the evolution of fruit size in the domestication of cultivated tomatoes[J].Genetics，2002， 162（1）：365-379.
[8] CONG B，BARRERO L S，TANSLEY S D.Regulatory change in YABBYlike transcription factor led to evolution of extreme fruit size during tomato domestication[J].Nature genetics，2008，40（6）： 800-804.
[9] BREWER M T，MOYSEENKO J B，MONFORTE A J， et al.Morphological variation in tomato： A comprehensive study of quantitative trait loci controlling fruit shape and development[J].J Exp Bot，2007，58（6）：1339-1349.
[10] VREBALOV J，RUEZINSKY D，PADMANABHAN V，et al.A MADSbox gene necessary for fruit ripening at the tomato ripeninginhibitor （rin） locus[J].Science，2002，296（5566）：343-346.
[11] GALPAZ N，RONEN G，KHALFA Z，et al.A chromoplastspecific carotenoid biosynthesis pathway is revealed by cloning of the tomato whiteflower locus[J].Plant cell，2006，18（8）：1947-1960.
[12] 万赛罗，高橼，金青，等.番茄果实成熟过程中硬度及相关生理生化指标的变化[J].中国蔬菜，2008（4）：20-23.
[13] RODR GUEZ G R，MOYSEENKO J B，ROBBINS M D，et al.Tomato analyzer： A useful software application to collect accurate and detailed morphological and colorimetric data from twodimensional objects[J].J Vis Exp，2010，37：1856.
[14] 张文彤，闫洁.SPSS统计分析基础教程[M].北京：高等教育出版社，2004.
[15] 万赛罗，李翔，梁伍七，等.番茄果实硬度与相关性状间的相关及通径分析[J].中国园艺文摘，2009，25（4）：32-34.
[16] 齐红岩，李天来，张洁，等.不同品种番茄果实发育过程中糖分含量变化的研究[J].农业工程学报，2002，18（9）：135-137.