天津农业科学Tianjin AgriculturalSciences 2010,16(2):97-101 ・贮藏加工 加工技术和育种技术对美国番茄生产的影响 李建华,刘仲齐 (天津市农业生物技术研究中心,天津300192) 摘要:简要介绍了番茄驯化和栽培发展的历史。对美国罐头工业和株系育种在番茄生产中发挥的作用、遗传资源利用现状 和育种技术的发展历程、番茄及其制品的消费现状等方面进行了述评,分析了加工技术和新品种改良技术对美国番茄生产的 深远影响。 关键词:番茄;加工技术;育种技术;美国 ’ 中图分类号:¥641.2文献标识码:A DOI编码:10.3969 ̄.issn.1006—6500.2010.02.028 Effects of Processing and Breeding Techniques on Production of Tomato in America LI Jian—hua,LIU Zhong—qi fia ̄in Research Center of Agncultural Bioteehnology,Tianjin 300192,China) Abstract:History of evolving and culturing tomato was briefly introduced.Reviews were made on the roles played by canning industry and single plant line breeding in tomato production,utilization of genetic germplasms and procedure of breeding technique development, situation of consuming tomato and its products.Profound effects of processing and new variety improving techniques on tomato produe- tion in America were analyzed. Key words:tomato;processing technique;breeding technique;America Gerard的外科医生把番茄种在Holborn医学院 1 番茄邬I化历史和栽培番茄的发展 (College ofPhysicians)的花园中,并于1597年出版 了他编写的《草本植物》(Herbal1),书中依然认为 番茄又名西红柿,是一种草本的多年生植物, 番茄是有毒的。这一观点在英国及其美洲的殖 但在栽培中往往作为一年生植物来种植。番茄 民地流行了200多年。随着英语的普及,西班牙 在分类上属于茄科(Solannoideae)番茄属 语“tomate”演变成了英语“tomato”,并于1771年开 (Lycopersicon),通常栽培的属于普通番茄种(L. 始流行,到l8世纪完全取代了原来英语中的 esculentum)。番茄属主要分布于南美的厄瓜多尔 “love apple,'I2】。 至智利北部安第斯山脉西麓的太平洋沿岸地区, 番茄传播到美国后,依然主要作为观赏植物 但栽培番茄则认为是起源于墨西哥一带I”。已知 和药用植物使用,少数人把它当作调味品食用。 最早用文字描述番茄的是意大利的植物学家 出生于南卡罗来纳州(South Carolina)的Harriott Pietto Andrae Matthioli,1544年他给这种果形像苹 Pinckney Horry女士1770年收集的烹饪方法中,就 果、起初为绿色成熟后变成黄色的果实取名 有“储存番茄以备冬用”的番茄酱加工方法。直 “mala aurea”,意为“金苹果”,1554年再版时改名 到1822年以后,在《美国农民》(American Farmer) 为“pomo d、oro”,也是金苹果的意思,并补充说明 的宣传下,番茄的种植范围和用途越来越广。19 有红果类型。大约在同一时期,西班牙人把这种 世纪的美国农村生活条件极为艰苦,臭虫肆虐, 果实称作“tomate”,并在他们的殖民地内广泛传 使人难以安睡。一位美国妇女她在花园中偶然 播,但只被当作观赏植物栽种,认为不能食用。 发现番茄茎秆上的味道非常难闻,于是就用番茄 1590年以后,番茄传播到了英国。一位名叫John 茎秆把窗架擦抹一遍,结果有效地驱除了臭虫, 收稿日期:2009—09一ll;修订日期:2009—12—15 基金项目:‘‘十一五”国家科技支撑计划(2006BAD01A7—3—10);天津市科技成果转化项目(08ZHNZNC03900) 作者简介:李建华(1963一),女,四川成都人,农艺师,主要从事科技开发工作。刘仲齐为通讯作者。 ・98・ 天津农业科学 第16卷 并且一去不复返。她把自己的经验写成文章在 “Amish Paste”是宾西法尼亚州Amish家族1870 年以来一直种植的品种;“Brandywine”则是宾西 法尼亚州Chester县Brandywine河畔的另一个 美国畅销农业刊物《美国农民》第4卷第5期 (1822年5月3日)上发表。5个月后,另一篇介绍 英国番茄栽培历史和食用方法的长篇文章也在 《美国农民》上刊出,此后,该杂志发表了大量有 关番茄品种、栽培方法和加工方法等方面的文 Amish家族1885年育成的品种 。 在19世纪后半叶,人们发现了杂种优势现象, 即两个纯系品种杂交,其杂交一代在长势、产量、 果重等方面表现出明显的优势。1880年,纽约的 章。1840年以后,番茄发展成为美国重要的经济 植物之一,春早熟栽培和冬季保鲜至圣诞节的管 理技术成为l840一l860年的研究热点嘲。 为了躲避夏季雨水,减少田问烂果造成的损失 和提高产量,农民自发地引进和筛选了各种类型 的番茄品种。1863年,Feairng Burr撰写出版的《美 国大田和花园蔬菜》(Field and Garden Vegetables of America)一书中,列出了近l0年他栽种过的22个 番茄品种[21,大果番茄、樱桃番茄、梨形番茄、红果 类型、粉果类型、黄果类型等品种的种子在美国各 地都有销售。以番茄为原料的各种加工方法也应 用而生,番茄成为用途最广的经济作物。 2罐头工业和株系育种对番茄生产的影响 1861-1865年美国国内战争期间,军队对番 茄及其制品的大量需求极大地促进了番茄的生 产,并带动了番茄加工业的发展。战争结束后到 处都是废弃的罐头盒,到处都有各种番茄加工制 品销售,人们对番茄及其制品的消费热情并没有 因为战争的结束而消减。为了满足人们对番茄 日益增加的需求,番茄新品种选育技术、温室生 产技术、加工技术等得到进一步的发展。 Alexander Livingston成为当时最杰出的番茄育种 家之一。1870--1893年期间,他利用株选原理选 育出了l3个具有广泛影响的新品种,如Paragon, Acme,Perfection,Gold Queen等,至今仍作为番茄 遗传资源在保存和利用 , 。其他农民也在自发 地进行新品种的选育工作,育成了果型多样、色 彩丰富、特征明显的品种类型。由于番茄为白花 授粉作物,经过多代自交选择后形成的纯合自交 系,其繁殖后代可以持续稳定地保持原有的特征 特性,所以,人们给这类番茄品种取名为“传家 宝”(heirlooms)。每一个被视为“传家宝”的品种 记载着一段历史故事。比如地方品种 “Schellenburg's Favorite”是由德国Manheim附近 的Schellenburg家族选育保留下来的优良品种; 冉氏种子公司(Rice"s Seed Company)推出了第一个 商用番茄杂交种Mikadd5 ,获得了巨大成功。此 后,番茄杂交种开始在美国各地大面积推广种植, 其高额利润滋生了许多专门选育和经营杂交种的 种子公司,彻底改变了利用田问自生番茄苗生产 番茄或自己留种生产番茄的传统农业方式。 在相当长的时间内,番茄加工制品的所有程 序都由手工完成。1890年以后开始使用番茄剥 皮机,1920年以后开始使用番茄榨汁机I2“ 。这些 加工机械有效地降低了番茄制品的加工成本,激 发了企业家的营销热情,很快使番茄酱成为广受 欢迎、家喻户晓的调味品。罐装番茄酱产业的发 展,使美国的番茄生产在1920年以后迈入了农工 商一体化的快速发展阶段。为了降低加工成本, 抗压耐贮和高固形物含量的番茄成为加工企业 最受欢迎的品种。从地方品种中筛选出来的 “Roma”成为当时推广面积最大的品种,并持续种 植了50多年[41。这个阶段的番茄品种大多属于鲜 食和加工兼用类型。 3 资源利用和育种技术的发展对番茄生产的影响 为了把地方品种和野生资源中的有利性状尽 快导入到新品种中,1951年康奈尔大学成立了番 茄遗传协会(Tomato Genetics Cooperative),负责收 集和筛选番茄资源,并把有用的资源发送给各地 育种机构pI。大约是1958年,杰出的番茄遗传育 种学家Charles Rick在加州大学戴维斯分校组建 成立了番茄遗传资源中心(Tomato Genetic Resource Center),收集和保存了来自世界各地的 地方品种、野生资源、突变体等约l 600份,并无 偿提供给世界各地的科学家进行遗传研究和育 种改 ̄(http://tgre.uedavis.edu)。这种非营利性公益 研究机构在番茄遗传资源保护、人才培养、信息 交流、基础研究、协作攻关和品种改良等方面发 挥了不可替代的作用。 第2期 李建华等:加工技术和育种技术对美国番茄生产的影响 ・99・ 随着番茄生产的发展,对品种的品质、产量、 抗病性等提出了越来越高的要求。1950年以后, 番茄新品种逐渐分化成加工番茄和鲜食番茄两 大类。虽然育种目标有许多是相同的,如高产、 因[t0-161。这些标记将在提高番茄的光能利用率、 经济系数、营养价值、耐胁迫能力等方面,发挥不 可替代的作用。 4美国的番茄生产与消费 番茄是美国最重要的蔬菜作物之一,年产值 抗病、早熟等,但在另一些目标性状上有明显的 区别。加工番茄要求茎秆自动封顶,开花集中, 成熟期一致,果实坚硬,适于机械收获,颜色、酸 度、固形物含量等符合加工企业的要求。鲜食番 在20亿美元以上,仅次于马铃薯和莴笋 。除了 茄则要求果形较大且均匀一致,果面光滑美观, 货架期长,风味浓郁等。这种分类育种的结果使 鲜食番茄和加工番茄的单产水平持续增长,进一 步提高了番茄种植户的比较效益。例如,1920— 1990年的70年间,加工番茄的单产从10.1 t/hm 增 加到了72.4 t/hm ,2004年美国的加工番茄单产水 平达到102 t/hm [31。单产的提高主要应归因于高 产杂交种的育成和应用,以及栽培技术的改良。 例如,在加利福尼亚州,育苗移栽和轮作的面积 不断增加,该州的单产比美国其它地方高30%。 优良杂交种的推广应用不仅提高了单位面积产量, 而且提高了加工产品的生产率和加工产品的质量 。 1980年以后,生物技术在番茄品质改良方面 率先取得突破。番茄成熟后,果实很快软化变 质,耐贮性一直困扰着农民的番茄生产。为了减 少收获和运输过程中的损耗,农民通常在绿熟期 收获番茄,然后把它们运送到几百公里甚至数千 公里以外的地方进行销售或加工。到达目的地 后通过喷施乙烯利或利用温度的持续作用让果 实变红。这种果实缺乏番茄的自然风味,许多品 种的优良品质得不到充分的表达。为了解决番 茄成熟后的贮存问题,1980年,Calgene Fresh公司 启动了番茄的转基因育种项目,通过抑制番茄果 实成熟过程中乙烯的合成,选育出番茄成熟后依 然能长期保持硬度不变的新品种Flavr—SaVrTM。 1993年该品种在美国投入商业化生产,并成为全 球第一个进入生产领域的转基因植物新品种 。 但是,消费者受一些人的蛊惑,对转基因产品的 安全性提出了怀疑,迫使Flavr—SaVrTM番茄撤离 超市。 在开展转基因育种的同时,以利用番茄基因 组内原有优良基因为目标的分子标记辅助育种 也广泛开展[91。主效基因的各种分子标记被广 泛地用来鉴别和累加各种抗病基因、抗线虫基 因、高色素基因、以及控制各种生理特性的基 作为蔬菜外,番茄制品如番茄糊(paste)、番茄酱 (sauces)、番茄汁(iuice)、剥皮番茄(whole peeled tomatoes)、番茄丁(diced tomatoes)、番茄红素胶囊 等也受到众多消费者的青睐。设施农业的发展 和番茄广泛的适应性,使得番茄遍布美国各州, 其中加利福尼亚州和弗洛里达州分别是加工番 茄和鲜食番茄的最大生产基地。就生产规模和 总产而言,加工番茄早就远远超过了鲜食番茄。 1960年以来,鲜食番茄的总产一直徘徊在100万~ 190万t之间,总体上保持增加的趋势,但年份间 的波动比较小。加工番茄的增长幅度比鲜食番 茄大得多,受国际市场的影响,其年度间的波动 也非常大(图1)。 14 12 1O 一8 蛊e 4 2 0 昌譬昌8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0西0 0 0 0 霉 昌昌昌昌 量 q Cq 数据来源:美国农业部经济研究服务中心 图1 1960—2005年问 美国鲜食番茄和加工番茄总产变化 在过去的5O年里,鲜食番茄和番茄制品的人 均消费量增长了将近5O%,20世纪60年代人均番 茄及其制品的消费量为64-3磅(即58.3妇),进入 90年代后人均消费量增加到了91.9磅(即83.3 kg)(表1)[17,181。据调查,番茄制品消费的增加主 要是由于像比萨饼、炸玉米卷等意大利、墨西哥 食物的消费量持续增加的结果。从各种番茄制 品的消费地点来看(图2),70%以上的番茄和番 茄制品是在家中消费的,其次是快餐店和饭店 。 说明无论是作为蔬菜还是作为调味品,番茄成为 美国家庭日常生活中必不可少的食品。 ・100・ 天津农业科学 第16卷 表1不同年代美国人均番茄消费量 (磅/人) lo0 90 80 70 。。 口家庭 §50 ●快餐店 ■饭店 4O ■其他 30 20 10 0 鲜食番茄加工制品 番茄酱 番茄糊 番茄汁 剥皮粜 快餐暂 图2各种番茄制品在家庭、快餐店、饭店等 不同消费点的消费比例 1989年以来的大量研究结果表明,番茄红素 具有特殊的生理功能。增加番茄红素的摄人量 能有效地降低多种慢性疾病以及癌症的发病率, 人体血清中番茄红素的浓度与胃肠道癌、前列腺 癌、胰腺癌、宫颈癌等的发生率呈负相关。这主 要是因为番茄红素能够有效地猝灭单线态氧预 防脂类过氧化,保护细胞生物膜免受自由基的损 伤;此外,番茄红素具有调控细胞增殖和降解胆 固醇的作用u 。所以,越来越多的人相信在食物 中增加番茄制品有利于健康,烹饪和加工处理可 以使番茄中的番茄红素更便于人体吸收,这也是 导致加工番茄制品消费量增加的原因之一。但 多数人每天摄人的番茄红素量远远低于具有保 健功能的推荐剂量0.5 mg/kg体重,所以近几年推 出了各种品牌的番茄红素胶囊。番茄红素胶囊 可以使普通人群的日均番茄红素摄入量达到 14.5~23 mg/d,偏好食用番茄制品人群日均番茄 红素摄入量达到46~70 mg/d。”。番茄红素胶囊的 广泛应用进一步刺激了美国国内加工番茄的生 产,在今后的数年间,美国番茄生产量和加工番 茄制品的出口量可能会保持一个稳定持续增加的 态势。 参考文献: 『1】余诞年,吴定华,陈竹君.番茄遗传学[M】.长沙:湖南科学 技术出版社,1999:103—194. [2】Smith F.The Tomato in America--Early History,Culture, and Cookery[M].First Illinois:University of South Carolina Press,2001. 【3】Foolad M R.Genome mapping and molecular breeding of to— mato[J].International J of Plant Genomics,2007:52. 】Cox S.I Say Tomayto,You Say Tomahto[EB/OL].【2009-08—20]. http://www.1andscapeimagery.com/tomato.htm1. [5]Simpson B B,Ogorzaly M C.Economic botany:Plants in our woAd[M].New York:McGraw—Hill,1986. 【6】Sims W L.History fo the production of tomatoes for process— ing in the U S A.[C]HISHS Acta Horticuhrea 100:Symposium on production of tomatoes for processing.Ed.H.H.van der Borg. 【7】杜永臣.美国加工番茄的生产『J].中国蔬菜,2001(5): 55-56. [8】Cutler K D.From wolf peach to outer space[EB/OL].[2009-08—2Ol http:www.bbg.org/gardening/kitchen/tomatoes/cutler.htm1. [9]刘仲齐,薛俊,张要武.番茄分子连锁图谱的发展和分子标 记辅助育种[J】.天津农业科学,2004,10(1):37—40. 【10】刘仲齐,金凤媚,薛俊,等.番茄高色素基因 和 2分 子标记的筛选fJ].华北农学报,2006(4):22—26. 【l1】金凤媚,杨迎霞,薛俊,等.利用等位基因特异性PCR技 术检测番茄高色素基因如 和 2的单核苷酸多态性『J].农 业生物技术学报,2009(5):851—857. [12】Saliba—Cotombani V,Causse M,Langlois D,et a1.Genetic analysis of organoleptic quality in fresh market tomato.1. Mapping QTLs for physical and chemical traits[J].Theor Appl Gent,2001,102:259-272. f13】Causse M,Saliba—Colombani V,Lesschaeve I,et a/.Genet ic analysis of organoleptic quali ̄in fksh market tomato.2.Mapping QTLs for setr ̄ory attributes[J].Theor Appl Gent,2001(102):259—272. 【14]Yound N D,Tankstey S D.RFLP analysis of the size of chromosomal segments retained around the Tm一2 locus of tomato during backcross breeding[J].Theor Appl Genet,1989 f77):353—359. 天津农业科学Tianjin AgriculturalSciences ・贮藏加工 2010.16(2):10/一103 GFN对西红柿保鲜效果的影响研究 刘学东 ,韩晶 ,曾岩 (1.大连市农业科学院,大连116036;2.大连三霖科技发展有限公司,大连116023) 摘要:利用活性成分为1一甲基环丙烯(1-MCP)的环保产品GFN对以西红柿为主的蔬菜进行了保鲜初步研究。结果表明, GFN能够抑制西红柿的软化、可滴定酸含量的下降、v 的损失、失重率和腐烂率的升高。GFN对黄瓜、蒜薹等蔬菜也有一定保 鲜效果。. 关键词:1-甲基环丙烯;西红柿;保鲜 中图分类号:¥641.2文献标识码:A DOI编码:10.3969 ̄.issn.1006-6500.2010.02.029 Research on Keeping Postharvest Tomato Fresh with GFN LIU Xue—Dong。,H~N Jing ,ZENG Yan f1.DalianInstitute ofAgnculture Science,Dalianl16036,China;2.Dalian SanlinTechnologyDevelopment Company Limited,Dalianl16023,China) Abstract:Fresh tomato and other vegetables were treated with green product GFN whose active constituent was 1-methylcyclopropene f1-MCP1.The results of the experiment indicated that GFN signiifcantly inhibited tomato soften,the decrease of soluble acid and vita・ min C content.weight lOSS and the increase of rot rate.GFN also had preservation effect on cucumber and garlic bolt. Key words:l—MCP;tomato;retaining freshness GFN类产品(活性成分为1-MCP,1一甲基环丙 烯)是近年来发现的一种新型乙烯抑制剂,是一 种抑制效应强、稳定性高、所需浓度低、持续作用 时间较长的一种保鲜剂。作为一种乙烯受体抑 制剂,能阻断乙烯与受体的正常结合,从而延缓 1.1材料与处理 1材料和方法 供试西红柿于2009年4月10日采购于本地 市场,选择新鲜、大小、颜色和成熟度基本一致的 带果柄的西红柿果实作为试验材料,在采购和运 输过程中严防机械损伤。采购后当天即试验处理。 将西红柿果实放人体积为7.5 L的泡沫箱中,用 衰老或后熟。在苹果、梨、香蕉、菠萝等多种水果 和百合、兰花等多种花类的使用中表明,1-MCP 能抑制乙烯的产生,提高贮藏寿命和观赏效果。 本试验以西红柿为试材,研究使用GFN处理 西红柿后的贮藏保鲜效果,为延长西红柿的贮藏 期、货架品质和提高西红柿在市场上的商业价值 提供参考。 收稿日期:2009—12—22;修订日期:2010—03—28 GFN气体和固体药品(由大连三霖科技发展有限 公司提供)密闭处理。1-MCP处理浓度为0(对 照),0.5 L/L,处理温度为20℃,处理时间为12 作者简介:刘学东(1968一),男,山东柄霞人,高级农艺师,主要从事蔬菜育种和加工技术研究。 【15】Fridman E,Liu Y S,Carmel-Goren L,et a1.Two tightly 【18]Lucier G,Dettmann R L,Pra M D.Vegetables and melons linked QTLs modify tomato sugar content via different physiological pathways[J].Molecular Genetics and Genomics, 2002,266(5):821—826. outlook[EB/OL].[2009-08-20].http:www.ers.usda.gov. 【19】‘刘仲齐,薛俊,金凤媚.番茄红素作用机理研究【J】.天津农 业科学,2004(3):4—6. 【20]Cohen J H,Kristal A R,Stanford J L.Fruit and vegetable intakes and prostate cancer irsk ̄].J Natl Cancer Inst,2000,92 (1):61-68. [21】Bresson L.Safety of lycopene oleoresin from tomatoes[J]. The European F00(1 Safety Authority(EFSA)Journal,2008, 675:1-22. 【16】Barone A,A Di Matteo,Carputo D,et a1.High-thoughput genomics enhances tomato breeding eficifency[J].Current Genomics,2009(1 o1:1-9. 【17】Lucier G,Lin B-H,J Allshouse,et a1.2000.Factors affecting tomato consumption in the United States[EB/OL]. 【2009-08-20].http:www.ers.usda.gov.