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摘要：为了分析西瓜果实中番茄红素含量与栽培环境的关系，培育更具市场竞争力的优质西瓜品种，将80份西瓜材料的种子均分为2份，分别在河南新乡和新疆昌吉种植，待果实成熟后取果肉用高效液相色谱法（HPLC）测定番茄红素含量。结果显示，80份西瓜材料在河南新乡、新疆昌吉种植的平均番茄红素质量分数分别是20.84、28.53 mg·kg-1；总体水平上，新疆昌吉栽培条件下番茄红素含量高于河南新乡；不同材料间番茄红素含量差异较大，栽培环境和基因型共同影响西瓜番茄红素含量。
关键词：西瓜；番茄红素含量；生态条件
西瓜（Citrullus lanatus）属葫芦科，原产非洲，栽培地域广泛。西瓜果实中含有大量的番茄红素、瓜氨酸、维生素C、黄酮类化合物等功能性成分。番茄红素是一种天然色素，有抗癌、抗氧化、预防心血管疾病等生理功能，多存在于西瓜和番茄中，且西瓜中番茄红素的有效性要高于番茄。因此，筛选和培育高番茄红素西瓜品种是重要的育种目标之一。
西瓜果实番茄红素含量的测定方法很多，其含量高低受到各种因素的影响，前人比较了不同测定方法的差异，并探讨了不同发育时期、基因型、瓤色、栽培条件等因素对西瓜番茄红素含量的影响。红瓤西瓜果肉中含33～100 mg·kg-1的番茄红素，柠檬黄色或黄色西瓜果肉的番茄红素含量很低甚至没有。有关不同地区西瓜果实番茄红素含量差异的报道相对较少。何春玫等研究了栽培环境及贮存期等因素对番茄中番茄红素含量的影响，结果表明，栽培季节、栽培设施和贮存期对番茄红素含量均有影响。阚义等试验结果表明，新疆昌吉地区番茄果实中平均含有2.54μg·mL-1的番茄红素，而相同品种在山东烟台种植则含有1.23 μg.mL-1的番茄红素，不同种植环境对番茄红素含量影响较大。Angela R将10份西瓜品种在美国俄克拉荷马州和得克萨斯州两地种植，其瓜氨酸质量分数平均分别为3.10、1.67 mg·-1，不同地点差异较大。Perkins研究显示佛罗里达与卡罗莱纳两地的西瓜果实番茄红素含量有差异。基于河南新乡和新疆昌吉两地自然环境的较大差异，我们测定了80份西瓜材料在不同生长条件下果实的番茄红素含量，分析番茄红素含量的总体特性和环境对其的影响，以期为培育高番茄红素西瓜品种提供依据。
1材料与方法
1.1试验设计与材料
供试西瓜材料（包括固定品种和纯合自交系）来自中国农业科学院郑州果树研究所多倍体西瓜课题组和国家西瓜甜瓜种质资源中期库（表1）。分别在河南新乡和新疆昌吉两地种植。
河南新乡试验材料于2015年3月播种，大棚种植，育苗移栽，随机区组设计，3个重复，每个重复5株，行距1.5 m，株距0.8 m，地膜覆蓋，单蔓整枝，第2个雌花留单瓜，统一浇水施肥、田间管理和防治病虫害。5月下旬开始授粉，雌雄花开花前一天下午套帽，开花当天自交授粉，挂牌标注授粉日期。根据不同品种成熟情况于7月初采收，各重复采同一天授粉、大小均匀的果实，取果实中心果肉匀浆混样，用液氮速冻后放入-80℃的冰箱中，待测。
相同材料在新疆昌吉于2015年4月下旬播种，露地覆膜栽培，栽培管理方法与河南新乡一致，统一浇水施肥、田问管理和防治病虫害。6月中下旬开始人工授粉（同河南新乡），8月下旬采收，取样方式同上。新疆昌吉的材料用干冰冷冻后空运至郑州果树研究所，与河南新乡的材料在相同试验条件下测定番茄红素含量（以鲜质量计）。
1.2试验方法
番茄红素的提取及测定参考袁平丽等的试验方法。色谱柱为Diamonsil Plus 5μm（250 mm×4.6 mm）；流速为1.0 mL·min-1；检测波长472 nm；柱温为30℃；进样体积10μL，样品保留时间8 min，番茄红素标准品来自Sigma公司，标准曲线：y=12 929x 59 350，R2=0.999。
1.3数据统计分析
采用Excel 2007对数据的平均数、标准差、变异系数等进行分析，采用SPSS 20.0对数据进行Ducan多重比较分析。
2结果与分析
2.1两地西瓜材料的番茄红素含量整体比较
栽培环境影响西瓜果实的番茄红素含量，80份西瓜材料，在河南新乡种植的平均番茄红素质量分数是20.84 mg·kg-1，标准差为8.27；新疆昌吉是28.53 mg·kg-1，标准差为9.76（表1）。总体上，同一品种在新疆昌吉种植的番茄红素含量高于河南新乡（其中有67个品种高于河南新乡，占所测总品种数的83.75%），但也有低于河南新乡的（13个品种，占所测总品种数的16.25%），其中48份材料在两地的含量平均值差异显著，表明不同品种对不同环境的适应性不同。新疆昌吉与河南新乡两地番茄红素含量的平均比值为1.5。
对影响西瓜番茄红素的2个因素基因型和生态环境进行主效应分析，基因型的F=2.55，P<0.01（n=80），差异极显著；生态环境的F=51.39，P<0.01（n=2），差异极显著。说明基因型和生态环境对西瓜果实番茄红素含量均有极显著影响（表2）。
2.2不同材料西瓜的番茄红素含量在不同地区的变化分析
两地西瓜番茄红素含量的特征见表1和图1。在河南新乡种植的材料中，番茄红素质量分数最高和最低的分别是‘短125’（48.46 mg·kg-1）和‘新疆2号’（7.40 mg·kg-1）；但是在新疆昌吉，番茄红素质量分数最高和最低的分别是‘早春红玉选齿’（59.12 mg-kg-1）和‘短127’（9.42mg.kg-1）。另外，‘短125’和‘新疆2号’在新疆昌吉种植时番茄红素质量分数分别为27.04、19.97 mg·kg-1，‘早春红玉选齿’和‘短127’在河南新乡种植时番茄红素质量分数分别为26.78、12.68 mg·kg-1，即相同材料分别在两地种植时番茄红素含量差异较大，表明环境对番茄红素含量有很大的影响。从图1可以看出，河南新乡、新疆昌吉两地番茄红素含量分布不同，河南的含量值集中在中下区段，新疆昌吉的含量值集中在中上区段，新疆昌吉的含量值更接近正态分布。
番茄红素含量较低的材料在另一地表现虽有差异但也不是很高，同时番茄红素含量较高的材料在另一地的含量也不是很低。试验中，‘J5F’在河南和新疆两地表现都较低（质量分数分别是12.66 mg·kg-1和12.99 mg·kg-1），‘手巾条’和‘K5M’在两地的含量均较高，即基因型对番茄红素含量也有极大的影响。
3讨论与结论
本试验中80份西瓜材料在河南、新疆两地种植的平均番茄红素含量差异显著（质量分数分别是20.84、28.53 mg·kg-1），与Perkins V的研究结果相似，即栽培环境对番茄红素的含量有显著影响。西瓜果实成熟过程中，河南、新疆两地生产环境不同（主要是温度、昼夜温差、日照时数、太阳光照强度、降雨量的不同）。李莉等研究表明，昼夜温差对番茄果实中番茄红素的含量影响很大，适当的增大昼夜温差可有利于番茄红素的积累。西瓜转色期是番茄红素积累的主要阶段（新疆为7月14日—7月28日前后，河南为6月24日—7月8日），新疆的日平均温度和昼夜温差都高于河南，这可能是新疆西瓜果实番茄红素含量高于河南的原因之一；李纪锁等研究表明，番茄中番茄红素含量随着光照强度的减弱，含量也相应降低；Harding等研究表明光照能促进成熟时果实中番茄红素的合成。Thompson研究也表明光可诱导光合作用复合体的形成，间接促进番茄红素的形成，即适宜的光照有利于植物组织中番茄红素的合成。本试验中新疆的太阳光照强度和日照平均时数均高于河南，这是造成两地番茄红素含量不同的另一原因；由于两地均采用人工浇水，所以降雨量差异不是影响番茄红素积累的主要因素。综上，日平均温度、昼夜温差、日照强度可能影响两地西瓜番茄红素含量。
本试验中同一地区不同西瓜材料之间番茄红素含量差异较大，相同材料在不同地区间番茄红素含量差异也较大。可选择两地表现值均较高且稳定的材料（如‘K5M’‘手巾条’‘石红1号’‘SugarBaby’等）用于下一步试验，在深度和广度上鉴定评价这些种质资源，包括其产量、品质、抗病性等田间性状，进一步为育种工作筛选优良种质、丰富基础材料，进而培育番茄红素含量更高的西瓜品种。
关键词：西瓜；番茄红素含量；生态条件
西瓜（Citrullus lanatus）属葫芦科，原产非洲，栽培地域广泛。西瓜果实中含有大量的番茄红素、瓜氨酸、维生素C、黄酮类化合物等功能性成分。番茄红素是一种天然色素，有抗癌、抗氧化、预防心血管疾病等生理功能，多存在于西瓜和番茄中，且西瓜中番茄红素的有效性要高于番茄。因此，筛选和培育高番茄红素西瓜品种是重要的育种目标之一。
西瓜果实番茄红素含量的测定方法很多，其含量高低受到各种因素的影响，前人比较了不同测定方法的差异，并探讨了不同发育时期、基因型、瓤色、栽培条件等因素对西瓜番茄红素含量的影响。红瓤西瓜果肉中含33～100 mg·kg-1的番茄红素，柠檬黄色或黄色西瓜果肉的番茄红素含量很低甚至没有。有关不同地区西瓜果实番茄红素含量差异的报道相对较少。何春玫等研究了栽培环境及贮存期等因素对番茄中番茄红素含量的影响，结果表明，栽培季节、栽培设施和贮存期对番茄红素含量均有影响。阚义等试验结果表明，新疆昌吉地区番茄果实中平均含有2.54μg·mL-1的番茄红素，而相同品种在山东烟台种植则含有1.23 μg.mL-1的番茄红素，不同种植环境对番茄红素含量影响较大。Angela R将10份西瓜品种在美国俄克拉荷马州和得克萨斯州两地种植，其瓜氨酸质量分数平均分别为3.10、1.67 mg·-1，不同地点差异较大。Perkins研究显示佛罗里达与卡罗莱纳两地的西瓜果实番茄红素含量有差异。基于河南新乡和新疆昌吉两地自然环境的较大差异，我们测定了80份西瓜材料在不同生长条件下果实的番茄红素含量，分析番茄红素含量的总体特性和环境对其的影响，以期为培育高番茄红素西瓜品种提供依据。
1材料与方法
1.1试验设计与材料
供试西瓜材料（包括固定品种和纯合自交系）来自中国农业科学院郑州果树研究所多倍体西瓜课题组和国家西瓜甜瓜种质资源中期库（表1）。分别在河南新乡和新疆昌吉两地种植。
河南新乡试验材料于2015年3月播种，大棚种植，育苗移栽，随机区组设计，3个重复，每个重复5株，行距1.5 m，株距0.8 m，地膜覆蓋，单蔓整枝，第2个雌花留单瓜，统一浇水施肥、田间管理和防治病虫害。5月下旬开始授粉，雌雄花开花前一天下午套帽，开花当天自交授粉，挂牌标注授粉日期。根据不同品种成熟情况于7月初采收，各重复采同一天授粉、大小均匀的果实，取果实中心果肉匀浆混样，用液氮速冻后放入-80℃的冰箱中，待测。
相同材料在新疆昌吉于2015年4月下旬播种，露地覆膜栽培，栽培管理方法与河南新乡一致，统一浇水施肥、田问管理和防治病虫害。6月中下旬开始人工授粉（同河南新乡），8月下旬采收，取样方式同上。新疆昌吉的材料用干冰冷冻后空运至郑州果树研究所，与河南新乡的材料在相同试验条件下测定番茄红素含量（以鲜质量计）。
1.2试验方法
番茄红素的提取及测定参考袁平丽等的试验方法。色谱柱为Diamonsil Plus 5μm（250 mm×4.6 mm）；流速为1.0 mL·min-1；检测波长472 nm；柱温为30℃；进样体积10μL，样品保留时间8 min，番茄红素标准品来自Sigma公司，标准曲线：y=12 929x 59 350，R2=0.999。
1.3数据统计分析
采用Excel 2007对数据的平均数、标准差、变异系数等进行分析，采用SPSS 20.0对数据进行Ducan多重比较分析。
2结果与分析
2.1两地西瓜材料的番茄红素含量整体比较
栽培环境影响西瓜果实的番茄红素含量，80份西瓜材料，在河南新乡种植的平均番茄红素质量分数是20.84 mg·kg-1，标准差为8.27；新疆昌吉是28.53 mg·kg-1，标准差为9.76（表1）。总体上，同一品种在新疆昌吉种植的番茄红素含量高于河南新乡（其中有67个品种高于河南新乡，占所测总品种数的83.75%），但也有低于河南新乡的（13个品种，占所测总品种数的16.25%），其中48份材料在两地的含量平均值差异显著，表明不同品种对不同环境的适应性不同。新疆昌吉与河南新乡两地番茄红素含量的平均比值为1.5。
对影响西瓜番茄红素的2个因素基因型和生态环境进行主效应分析，基因型的F=2.55，P<0.01（n=80），差异极显著；生态环境的F=51.39，P<0.01（n=2），差异极显著。说明基因型和生态环境对西瓜果实番茄红素含量均有极显著影响（表2）。
2.2不同材料西瓜的番茄红素含量在不同地区的变化分析
两地西瓜番茄红素含量的特征见表1和图1。在河南新乡种植的材料中，番茄红素质量分数最高和最低的分别是‘短125’（48.46 mg·kg-1）和‘新疆2号’（7.40 mg·kg-1）；但是在新疆昌吉，番茄红素质量分数最高和最低的分别是‘早春红玉选齿’（59.12 mg-kg-1）和‘短127’（9.42mg.kg-1）。另外，‘短125’和‘新疆2号’在新疆昌吉种植时番茄红素质量分数分别为27.04、19.97 mg·kg-1，‘早春红玉选齿’和‘短127’在河南新乡种植时番茄红素质量分数分别为26.78、12.68 mg·kg-1，即相同材料分别在两地种植时番茄红素含量差异较大，表明环境对番茄红素含量有很大的影响。从图1可以看出，河南新乡、新疆昌吉两地番茄红素含量分布不同，河南的含量值集中在中下区段，新疆昌吉的含量值集中在中上区段，新疆昌吉的含量值更接近正态分布。
番茄红素含量较低的材料在另一地表现虽有差异但也不是很高，同时番茄红素含量较高的材料在另一地的含量也不是很低。试验中，‘J5F’在河南和新疆两地表现都较低（质量分数分别是12.66 mg·kg-1和12.99 mg·kg-1），‘手巾条’和‘K5M’在两地的含量均较高，即基因型对番茄红素含量也有极大的影响。
3讨论与结论
本试验中80份西瓜材料在河南、新疆两地种植的平均番茄红素含量差异显著（质量分数分别是20.84、28.53 mg·kg-1），与Perkins V的研究结果相似，即栽培环境对番茄红素的含量有显著影响。西瓜果实成熟过程中，河南、新疆两地生产环境不同（主要是温度、昼夜温差、日照时数、太阳光照强度、降雨量的不同）。李莉等研究表明，昼夜温差对番茄果实中番茄红素的含量影响很大，适当的增大昼夜温差可有利于番茄红素的积累。西瓜转色期是番茄红素积累的主要阶段（新疆为7月14日—7月28日前后，河南为6月24日—7月8日），新疆的日平均温度和昼夜温差都高于河南，这可能是新疆西瓜果实番茄红素含量高于河南的原因之一；李纪锁等研究表明，番茄中番茄红素含量随着光照强度的减弱，含量也相应降低；Harding等研究表明光照能促进成熟时果实中番茄红素的合成。Thompson研究也表明光可诱导光合作用复合体的形成，间接促进番茄红素的形成，即适宜的光照有利于植物组织中番茄红素的合成。本试验中新疆的太阳光照强度和日照平均时数均高于河南，这是造成两地番茄红素含量不同的另一原因；由于两地均采用人工浇水，所以降雨量差异不是影响番茄红素积累的主要因素。综上，日平均温度、昼夜温差、日照强度可能影响两地西瓜番茄红素含量。
本试验中同一地区不同西瓜材料之间番茄红素含量差异较大，相同材料在不同地区间番茄红素含量差异也较大。可选择两地表现值均较高且稳定的材料（如‘K5M’‘手巾条’‘石红1号’‘SugarBaby’等）用于下一步试验，在深度和广度上鉴定评价这些种质资源，包括其产量、品质、抗病性等田间性状，进一步为育种工作筛选优良种质、丰富基础材料，进而培育番茄红素含量更高的西瓜品种。