加工番茄光合特性研究综述

    加工番茄(Lycopersicon esculentum Mill)在番茄的生产和消费中占有重要地位，但相对于鲜食番茄，加工番茄的研究起步较晚，对加工番茄的光合特性研究也较少。加工番茄光合特性的充分认识，有利于采取适当的栽培措施，提高其光合生产能力，从而提高产量，同时为其优质品种的选育奠定基础。
    1  研究背景
    加工番茄是一年生茄科草本植物，色泽鲜艳，营养丰富，含有多种维生素及矿物质，还有含量很高的番茄红素。番茄红素是食物中的一种天然色素成分，由于被发现其具有抗氧化、能抑制基因突变、降低核酸损伤、减少心血管疾病及预防癌症等多种功效，番茄红素及其主要食物来源的番茄和番茄制品日益受到营养界的关注。
    新疆有着得天独厚的种植加工番茄的优势：温差大，日照长，降雨量少。独特的自然条件为大规模种植加工番茄酱创造了有利条件。新疆生产的番茄酱以番茄红素高、粘度高、霉菌低、固型物高等特点享誉国内外，番茄加工被称作新疆的“红色产业”，番茄酱成为新疆出口创汇第一大产品。2003年，新疆种植番茄的面积曾达到了100万(亩)。这些年番茄加工企业不断增多，由2000年的16家，发展到2005年的43家，其中，中基和屯河各拥有16个工厂，从而使中国成为继美国、意大利之后的世界第三大番茄制品生产国。2004年新疆番茄制品出口量达到51万吨，创历史新高，据中国农业部预测，到2005年，中国番茄酱年产能力将跃居世界首位。番茄，已经成为新疆宜种植番茄区域农户的主要种植作物和主要收入来源。随着经济的快速发展和人们生活节奏的加快，快餐业等得到了快速发展，同时也带动了市场对番茄酱的需求，加工番茄制品的需求每年以3%的速度在增长(10万吨左右)。
    2  研究领域国内外的研究动态及发展趋势
    蔬菜植物的光合作用的初步研究始于20世纪60年代，由于当时的研究手段和仪器比较落后，研究结果难免存在偏差，甚至相差很大。随着仪器的不断改进及相应的辅助仪器(如叶绿素仪、荧光仪等)的发明，20世纪90年代以来人们对蔬菜植物光合作用做了比较全面和系统的研究，但有关蔬菜植物的群体光合研究还相对较少，而真正与产量相关的是植物的群体光合速率，所以今后要加强这方面的研究，探寻减轻蔬菜植物光合“午休”程度的方法，以进一步提高蔬菜植物的产量；探清蔬菜植物光合作用的遗传规律和机理，进行高光效蔬菜品种的选育也是今后蔬菜植物光合研究的主要方向。张振贤等分别于1997和2000年对40多种蔬菜的光合特性作了初步研究。到目前为止人们己对大白菜(1993)，黄瓜(1994)、辣椒(1998)、番茄(1998)、生姜(2000)、茄子(2002)等蔬菜植物单个叶片的光合特性有了较为系统的研究。
    美国是世界上最大的番茄制品生产国和消费国。以加州大学，康奈尔大学为代表的美国一些大学和研究机构对加工番茄进行了较为深入的研究，建立了较为成熟的、基本满足本产业需要的栽培管理模式和基于因特网的专家辅助决策系统。美国加工番茄生产的大幅度增加主要是由于单位面积产量的大幅度的增加，单产的提高主要是高产杂交种的育成和应用以及栽培技术的改良。当前，国内外在加工番茄研究主要集中栽培模式、新品种的培育、番茄红素的研究、抗病性的研究等领域。目前的发展趋势已开始向以产量为主要目标，逐步的研究加工番茄的生理特性和光合特性，为进一步的高产提供理论依据。但国内外对在温室内栽培的鲜食番茄光合作用的研究报道较多，主要包括从单个叶片光合作用、光合速率的日变化、光合“午休”、主要环境因子对光合作用的影响等着几个方面。尤其是苗期、在低温弱光下对番茄的光合作用研究报道较多。高绍森等(2005)通过实验得出：番茄在弱光下的叶片光合作用，在耐性和不耐性品种间有很大差别。弱光下，总叶面积增加，叶片厚度减小，叶绿素含量变化复杂。叶绿素荧光指标品种间差异明显，不耐性品种的叶绿体膜ATP酶活性下降幅度大；朱延姝等(2005)得出：弱光将降低功能叶片的光合速率，并提高叶绿素尤其是叶绿素的含量，但不同品系对弱光胁迫的反应具有差异性。Bru gemann W．等发现低温弱光下生长的番茄RuBP羧化酶的活性有下降的趋势。RuBP羧化酶的活性与光合作用曲线高峰成正比。遮荫条件下，单位面积可溶性蛋白的含量随光强的减弱而降低，同时RuBP羧化酶的活性也急剧下降，并且其下降的速率往往大于可溶性蛋白的降解速度。Cockshull et al等认为在遮荫条件下番茄植株与不遮荫的相比，株高并没有显著的变化，而叶面积有所增加，展开叶的平均叶面积在轻度与重度遮荫处理中分别为对照的122.1%和148.8%。
    3  研究意义
    光合作用(Photosynthesis)是地球上最大的生物合成过程，是生物界获取能量、食物以及氧气的根本途径，所以被称为“地球上最重要的化学反应”(沈允纲等，1998)。它是这样的重要，以至可以毫不夸张地说，如果没有光合作用，植物、动物和人类就不能生存、繁衍和发展，多姿多彩而又生机勃勃的地球生物圈便会变得光秃灰暗，死气沉沉。如果不充分发挥光合作用的巨大潜力，人类社会所面临的食物、资源和环境等迫切的问题也就难以得到解决。因此深入探讨光合作用的规律，揭示光合作用的机理，使之更好地为人类服务，愈加显得重要和迫切。
    一切作物的生产实践和原理都给予这样的事实：作物的产量根本上依赖于植物进行光合作用的能力。因此，作物生产的目的就是最大限度的增加光合作用。农业基本上是一个通过光合作用利用太阳能合成有机物的系统。作物的产量基本上取决于它们光合系统的大小和效率。任何作物生物量生产的两个决定因子都是作物接受的辐射量和这些辐射用于干物质生产的效率。由于作物的经济产量不仅和干物质生产有关，而且也和收获指数有关，所以作物的生产力主要取决于入射的光怎样有效地被用于同化二氧化碳和这些同化的碳怎样有效地在植物各部分之间分配。尽管这些论断不尽相同，也未必都很全面、准确，但是它们有一个共同点，就是都断定光合作用是作物生产的基础，光合效率是作物产量的最根本的决定因素。
    新疆新一轮农业结构的调整，为新疆的以加工番茄为主的红色产业的进一步发展提供了良好的机遇，也必将产生积极的推动作用。本课题的开展和实施，有助于更好的了解加工番茄的光合特性，为其优质品种的选育奠定基础，从而逐步建立高产、稳产、优质的加工番茄生产，使加工企业获得充足稳定的优质原料，加工出高质量的番茄制品，创出国际上的知名品牌，使新疆的加工番茄产业不仅做大而且做强，成为新疆除棉花外另一支柱农产品。