加工番茄亲代与子代生长期内源激素含量与植株生长相关性分析

王海琪，庞胜群，杜红艳，吉雪花，马海翔，张小燕

(石河子大学农学院园艺系/特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】优良的种质资源是选育新品种的基础，深入研究种质资源是育种工作的基础[1]。引进的1份材料(T59)表现为未熟果呈深绿色、成熟后果色深红、果实极硬，成熟果番茄红素含量达25 mg/100g·FW，较生产上主栽品种高出50%～100%，但其植株较矮、结果少，抗病性、抗虫性差[2]。以T59为亲本与不同类型的种质资源配制杂交组合，对其杂交后代通过系统选育获得了几个番茄红素含量高，株型、坐果性、抗性都较T59有较大改善的高代自交系。通过生长期植株体内赤霉素、生长素含量与株高、茎粗、叶面积等性状的相关性分析，研究内源激素对加工番茄植株生长的影响，为更好的选择选配亲本、创制优良的种质资源提供理论基础。【前人研究进展】植物激素调控着植物生长发育的各个过程。IAA可以调控调节细胞的生长及分裂。GA3则对叶面扩张、茎与叶柄的伸长方面有重要作用。拟南芥中发现 IAA参与了光诱导后的向性生长[3]，对于叶片的形态建成是必须的[4]。水稻赤霉素的合成,调节了株高[5]。【本研究切入点】以T59为亲本，对杂交后代经系统选育获得2份综合性状表现较好，且植株高度、抗性均有良好改善的未熟果深绿色高代自交系，对植株生长发育过程中，分析内源激素变化与植株生长指标相关性。【拟解决的关键问题】以父母本为参照，通过相关性分析，研究2份子代不同生长时期叶片内赤霉素和生长素含量对植株生长速率的影响，为利用T59通过杂交育种途径获得更多的优良的优良种质资源提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年在石河子大学试验站进行。

供试材料：以T59为母本，分别与父本JW9、HZ38杂交，对杂交后代经过5代系统选育获得了Dg46-1(父本JW9)和Dg149-1(父本HZ38)综合性状表现较好的未熟果深绿色高代自交系。T59表现为植株较矮，株型紧凑，未熟果深绿色、成熟后果色深红、果实极硬，经分析测试，其番茄红素含量达25.00 mg/100g·FW。HZ38茎秆绿色，植株长势强，果实较软，幼果绿白色，单果重80 g左右，果实番茄红素含量11.20 mg/100g·FW。子代Dg149-1果实长圆形果，果形较小,果实番茄红素含量18.69 mg/100g·FW。父本JW9植株长势强，果实长圆形果，单果重90 g左右，丰产性较佳，幼果为浅绿色果，果实较硬，成熟果番茄红素含量10.80 mg/100g·FW。子代D g46-1表现为圆形果，果形大小不均匀，果实番茄红素含量14.69 mg/100g·FW，丰产性较佳。

2019年3月20日，温室基质穴盘育苗，基质配置比例为草炭∶蛭石=1∶1。植株长到4片真叶时定植到大田，大田栽培采用随机区组设计，小区面积为10 m2，每小区定植40株，株行距25 cm×60 cm，每品系重复3次。从定植起每隔20 d，分别在5月10日(苗期)、5月30日(蕾期)、6月20日(花期)、7月10日(结果期)采集番茄功能叶片样品置入冰盒带回实验室，每小区重复进行3次。样品每次采集时间均为10:00～ 10:30[6]。

1.2 方 法

1.2.1 内源激素提取

称取约0.4 g样本，放入研钵中磨碎，加入1 mL预冷的80%甲醇，4℃浸取过夜。8 000 r/min离心10 min，残渣用0.5 mL 80%甲醇浸取2 h，离心后取上清液，合并2次上清液，40℃氮气吹干至不含有机相，加入0.5 mL石油醚萃取脱色3次，弃去上层醚相，下层水相用2 mol/L柠檬酸调节pH至2.8，用等体积的乙酸乙酯萃取3次，有机相氮吹干，用甲醇定容至0.5 mL，取适量溶液用针头式过滤器过滤于带有内衬管的样品瓶内待测[7-9]。

1.2.2 赤霉素测定

赤霉素测定采用HPLC方法。

色谱仪:Rigol L3000高效液相色谱仪；

色谱柱：Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)；

流动相：甲醇∶1%乙酸水=35∶65。

进样量10 μL，流速0.8 mL/min，柱温30℃，保留时间40 min，检测波长254 nm。

1.2.3 生长素测定

IAA测定采用HPLC方法。

色谱仪:Rigol L3000高效液相色谱仪,荧光检测器；

色谱柱：Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)

流动相：甲醇∶1%乙酸水=2∶3。

进样量10 μL，流速0.8 mL/min，柱温30℃，保留时间40 min，激发波长275 nm，发射波长345 nm；

1.2.4 植株生长速率测定

定植后每小区选取3株长势一致的植株统一挂牌标记。番茄植株生长发育期间，分别在5月10日(苗期)、5月30日(蕾期)、6月20日(花期)、7月10日(结果期)对株高、茎粗、叶面积进行测定。

株高：从根颈部到茎尖生长点的距离。

茎粗：植株茎下部(即出土面)、中部、顶部(靠近生长点)3处测量取均值。

叶面积：对植株倒三叶进行叶面积测量，采用坐标纸画图法。

1.3 数据处理

使用Excel进行数据整理与分析，用SPSS19.0软件进行差异显著性分析(P<0.05)。利用Origin2018进行作图。

2 结果与分析

2.1 苗期植株形态

研究表明，苗期，母本T59茎秆上部与叶片均呈深绿色，茎秆下部呈深紫色，叶卷曲，叶裂较多，株型紧凑；父本 HZ38为绿茎，叶裂多，叶部多折皱；其子代Dg149-1与母本T59相比较，茎秆与叶片颜色较浅，叶裂较少，叶面较平滑，株型较紧凑，与父本HZ38相比，茎秆呈深紫色，植株较矮，叶裂较少，叶面较平滑。Dg46-1与母本T59相比较，植株茎秆与叶片颜色较浅，叶裂较多，叶部较平滑，株型高大。与父本JW9相比，除株型较大，并无明显差别。图1

2.2 苗期内源激素含量与植株生长发育状况

研究表明，苗期，Dg149-1及母本T59长势较弱，株高在3.00～3.50 cm，均显著低于父本HZ38的株高，苗期父本株高达到了6.10 cm，比Dg149-1高出53.44%。茎粗为1.91 mm,显著高于父本。叶面积则与父母本均无显著差异。Dg149-1的赤霉素含量与父母本相比无显著差异。生长素含量则与母本T59、父本HZ38均存在显著差异。

子代Dg46-1苗期株高为6.21 cm,显著高于其父母本，比母本T59高102.94%，比父本JW9高15.86%。茎粗与母本T59存在显著差异，与父本无显著差异。叶面积与母本T59、父本JW9均存在显著差异，也是所有参试品系中叶面积最大的，比叶面积最小的母本T59，高出141.58%。Dg46-1与父本JW9赤霉素含量较高,二者没有显著差异，分别达到1.22 μg/g·FW和1.21 μg/g·FW，远远高于其他品系。生长素含量为114.07 ng/g·FW，显著高于父母本。

Dg46-1的赤霉素和生长素含量显著高于Dg149-1，其株高、叶面积也均显著高于Dg149-1。表1

表1 加工番茄苗期内源激素含量与植株生长发育Table 1 Source hormone content and plant growth and development duringprocessing of tomato seedlings

研究表明，苗期各品系株高与内源激素呈正相关。与赤霉素相关性大小依次为株高>茎粗>叶面积，与生长素相关性大小依次为株高>叶面积>茎粗。赤霉素和生长素含量与株高相关系数达极显著水平，相关系数分别为0.656和0.750。表2

表2 加工番茄苗期内源激素与植株生长发育相关系数Table 2 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato seedlings

2.3 蕾期内源激素含量与植株生长发育

研究表明，蕾期，Dg149-1株高为10.60 cm,与母本T59株高差异不显著，显著低于父本HZ38，其株高只有父本的60.33%。茎粗为5.55 cm，显著低于父本，却显著高于母本。叶面积则与父母本无显著差异。母本T59赤霉素含量最低，Dg149-1含量高于母本27.27%，低于父本41.67%，与父母本存在显著差异。生长素含量为48.46 ng/g·FW，与母本无显著差异，显著低于父本64.36 ng/g·FW的水平。

墨西哥与美国接壤，美国是墨西哥的主要贸易伙伴，贸易额占其总贸易额的80%以上，而美国是全球竹制品的主要进口国[5]。因此，墨西哥开展竹子种植、发展竹产业，对于满足美国的市场需求具有很大优势。墨西哥当前的国内政治形势非常有利于发展竹产业。新当选的总统安德烈斯·曼努埃尔·洛佩斯·奥夫拉多尔提出的主张之一即是将墨西哥从现在的廉价制造国转变为技术应用国，这为从中国引进竹子技术带来了可能。墨西哥国内还有一些十分热衷竹子的学者，他们了解竹子，认识到竹子的重要性，致力于普及竹子的知识，作为主办方曾多次组织“世界竹子大会”，成立了“竹子技术发展中心”，为今后发展竹产业奠定了学术基础。

Dg46-1的亲本T59、JW9蕾期在株高上没有显著差异，后代Dg46-1株高为14.16 cm，与父本JW9相比没有显著差异，比母本高3.51 cm，存在显著差异。Dg46-1茎粗和叶面积与母本均没有显著差异，而茎粗显著低于父本，叶面积却高于父本42.36%，存在显著差异。从内源激素看，Dg46-1的赤霉素和生长素含量与父本JW9没有显著差异，但均显著高于母本，其中生长素含量是T59的1.31倍，赤霉素含量是T59的2倍。

子代Dg46-1和Dg149-1相比，Dg46-1的赤霉素和生长素含量均显著高于Dg149-1，但从植株生长发育上来看，除株高显著高于Dg149-1外，Dg46-1的茎粗和叶面积均显著低于Dg149-1。表3

表3 加工番茄蕾期内源激素含量与植株生长发育Table 3 Source hormone content and plant growth and developmentduring processing of tomato buds

研究表明，蕾期是一个营养生长与生殖生长竞争激烈的时期，参试品系与赤霉素、生长素含量相关性大小依次为株高>叶面积>茎粗。内源激素与植株生长指标并无显著相关性关系。表4

表4 加工番茄蕾期内源激素与植株生长发育相关系数Table 4 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato seedlings

2.4 花期内源激素含量与植株生长发育

研究表明，花期，HZ38的株高仍然高于T59及其子代Dg149-1，为56.53 cm，Dg149-1株高为38.98 cm,与蕾期相比，超过了母本T59的株高并达到了显著差异水平，但仍显著低于父本HZ38的 株高。叶面积和茎粗与母本均无显著差异，与父本存在显著差异。赤霉素和生长素含量与父母本均无显著差异。

Dg46-1株高与蕾期的表现一致，高于父母本的株高，为44.54 cm ,与母本的32.80 cm，父本的41.27 cm均存在显著差异。Dg46-1茎粗为6.57 mm，与母本存在显著差异，而赤霉素含量在花期显著高于父母本，生长素含量三者之间则无显著差异。表5

表5 加工番茄花期内源激素含量与植株生长发育Table 5 Source hormone content and plant growth and developmentduring processing of tomato flower

研究表明，花期生长素含量与植株生长并无显著相关性。赤霉素与茎粗呈显著负相关，相关系数为-0.523，与株高、叶面积无显著相关关系。表6

2.5 结果期内源激素含量与植株生长发育

研究表明，结果期，Dg149-1株高达到46.13 cm，母本T59株高为38.20 cm，高于母本20.76%，与母本存在显著性差异。父本HZ38株高高达62.81 cm，是父本的73.44%，存在显著差异。Dg149-1茎粗与母本相比无明显差异，父本HZ38茎粗为13.69 mm，低于父本34.99%,与父本差异显著。表7

表6 加工番茄花期内源激素与植株生长发育相关系数Table 6 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato flower

叶面积为2 158.67 mm2,与母本无显著差异，与父本差异显著。赤霉素含量最高为0.12 μgW/g·FW，高于父母本20.2%。生长素与母本差异显著，与父本无显著差异。Dg46-1株高为56.56 cm,高于母本48.06%，差异显著，高于父本JW920.60%，存在显著差异。茎粗为7.18 mm，与父本无明显差异，是母本的78.30%，存在显著差异。叶面积为2 145.56 mm2，与父母本均无明显差异。赤霉素含量为0.07 μg/g·FW,分别低于父本12.5%，母本30%，均与父母本均存在显著差异。生长素与父母本无显著差异。表7

表7 加工番茄结果期内源激素含量与植株生长发育Table 7 Source hormone content and plant growth and development during processing of tomato

研究表明，结果期，各品系与生长素含量相关性大小依次为茎粗>叶面积>株高，并与株高相关系数达显著水平，相关系数为-0.604。赤霉素含量与生长指标都无显著相关性。

整个生育期中，IAA与赤霉素含量变化趋势相似。结果表明，在植株生长发育过程中，IAA对植物的生长起着积极的调控作用，含量越高，植株生长越快。未熟果深绿色高代自交系不同时期内源激素含量不同是造成父母本与子代生长表型差异的原因。花期Dg149-1与Dg46-1与父母本均无显著差异，说明从花期开始，生殖生长成为植株生长发育的重点，植株增长缓慢。表8

表8 加工番茄结果期内源激素与植株生长发育相关系数Table 8 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato

3 讨 论

植物的生长发育是一个极其复杂的过程，外界因素对植物的影响是通过控制植物内源物质的变化而起作用，其中内源激素是植株生长的关键。近年来的研究表明，内源激素参与了植株的生殖生长与营养生长，且在不同植物中起着不同的作用。苜蓿中，赤霉素和生长素表现为生长促进型激素，对控制茎部节间的伸长生长及叶片扩张方面有显著作用[10]。辣椒中，叶面喷施GA3、有机肥和化肥配施可促进辣椒生长发育[11]。茄子中适度GA3浸泡种子, 对幼苗的生长发育促进效果明显[12]。内源激素对植株生长发育的影响并不是独立的作用，而是相互制约，相互促进的结果。刺果瓜中研究表明IAA与GA3混合施用，协同作用能促进幼苗的生长[13]。

苗期HZ38、JW9、Dg46-1赤霉素和生长素含量高于其他品系。试验表明，加工番茄杂交亲本及其后代在叶片迅速生长的苗期参试品系中的IAA、GA3含量显著高于其他时期，并达到最大值，之后缓慢降低，结果期，二者含量均较低，这与葡萄[14]、树莓[15]叶片生长发育过程中内源激素的变化趋势相同。且苗期叶片赤霉素和生长素含量与株高、茎粗、叶面积均呈正相关，其中与株高的相关性均达极显著水平。除了花期茎粗与赤霉素含量呈显著负相关，结果期株高与生长素含量呈显著负相关外，蕾期、花期、结果期叶片内源激素含量与植株生长指标的相关性均不显著。在生长期内，高浓度内源激素促进植株的生长，结果期内低浓度促进生长。

生长指标方面，母本T59在大田生长中表现为茎粗较大、叶面积较低、株高过矮，株型紧凑。Dg149-1和Dg46-1在农艺性状上均有改善，Dg149-1株高和叶面积值均在父母本均值之间，Dg46-1株高和叶面积值均大于父母本。Dg149-1株型上较为紧凑，抗病性上有明显改善。Dg46-1株型较大，与T59相比有了较大改善，抗病性方面，相较与母本T59无改善，是后期转育工作的重点。

加工番茄现蕾后以生殖生长为主，同时萌发大量侧枝，至结果期分枝基本结束， T59与Dg46-1生长素含量较其他品系含量较高，母本T59生育期较长，Dg46-1单果较大，生长素主要以供给果实膨大为主。Dg46-1与其他品系相比株高较高，叶面积较大，茎秆却最细，这是造成其结果初期就开始倒伏的根本原因。

杂交育种中，不同父本与同一个母本杂交，经系统选育获得的子代其株高、茎粗、叶面积并不完全由父本决定，而和子代苗期叶片内源激素含量有关。

4 结 论

加工番茄苗期和结果期内源激素含量是造成不同品系间株高差异的主要原因，使Dg149-1和Dg46-1在株高性状上均高于母本。花期赤霉素含量是造成不同品系间茎粗差异的主要原因。

随着生殖生长的开始，赤霉素、生长素对株高、茎粗、叶面积的影响逐渐减弱。通过杂交育种途径进行株型尤其是株高改良时，应重点关注苗期植株的内源激素含量，以提高选择效率，苗期叶片的赤霉素、生长素含量可作为预测杂交后代植株高度的参考指标。