馬鈴薯不同雜交組合及后代淀粉品質(zhì)性狀的評價

張瑞婷，石 瑛，李 欣，王冬雪

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

長期以來，我國都是以產(chǎn)量和主要營養(yǎng)成分作為衡量馬鈴薯品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，而很少考慮其加工品質(zhì)和適應(yīng)性，導(dǎo)致可用于加工的馬鈴薯品種較少，尤其是馬鈴薯淀粉專用加工型品種欠缺。隨著我國馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加工企業(yè)對馬鈴薯原料薯不僅僅只限于對高淀粉的追求，對淀粉的品質(zhì)特性也開始日益關(guān)注。

馬鈴薯淀粉與其它種類淀粉在物理化學(xué)性能及應(yīng)用上均存在較大的差異[1-2]，在所有植物淀粉中，馬鈴薯淀粉的糊漿粘度峰值是最高的，高于玉米、木薯、小麥淀粉的糊漿粘度峰值，就馬鈴薯淀粉本身而言，不同原料薯加工的淀粉之間糊漿粘度也有差異。馬鈴薯淀粉的糊化溫度低，低于玉米、小麥、木薯和甘薯淀粉的糊化溫度[3]。另外，馬鈴薯淀粉還具有顆粒大，糊化透明度高，易膨脹，含有天然磷酸基團(tuán)，蛋白質(zhì)殘留量低，口味溫和，無刺激，不易退化和凝膠等特性。因此，馬鈴薯淀粉以其優(yōu)越的性能被廣泛地應(yīng)用于食品加工、農(nóng)業(yè)、建筑和工業(yè)生產(chǎn)中[4-6]。

本試驗(yàn)以選育淀粉加工專用型馬鈴薯品種為目標(biāo)配制的雜交組合為供試材料，對各雜交組合后代的淀粉粘度、糊化溫度和峰值粘度溫度等性狀進(jìn)行了評價和鑒定，篩選出優(yōu)良的雜交組合，為馬鈴薯品質(zhì)育種親本的選配提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為來源于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)馬鈴薯研究所配制的10個雜交組合的無性二代，組合代號及名稱見表1。每個組合包含無性系45份，全部無性系材料為450份，以炸片品種大西洋和晚熟品種克新13號作為對照品種。

表1 供試材料Table 1 Materials tested

1.2 田間試驗(yàn)方法

試驗(yàn)種植在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊植物類實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地馬鈴薯試驗(yàn)田，試驗(yàn)地前茬為大豆。2010年5月14日播種，田間排列采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，以每個組合的15個無性系為1次重復(fù)。行長為1.5 m，株距為0.3 m，行距為0.7 m，每個無性系種植 1行，每行種植6株，整薯播種。667 m2施肥量為尿素5 kg，二銨10 kg，硫酸鉀5 kg，馬鈴薯播種前作種肥施入。正常田間管理，收獲日期為2010年9月9日。

1.3 品質(zhì)分析方法

淀粉的制備：稱取1.5 kg左右的鮮馬鈴薯用水洗凈并切成丁，再用組織搗碎機(jī)加蒸餾水搗碎，然后將適量試樣放于80目篩上用蒸餾水沖洗，其纖維素等殘留于篩上，蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、糖、可溶性物質(zhì)留于水中，淀粉則沉淀于下層，再過100目篩，將沉淀物用蒸餾水充分洗滌后，靜止6～7 h，下層淀粉水量降至50%左右，用真空抽濾機(jī)抽濾，使含水量降至40%左右，經(jīng)脫水后的淀粉可利用日光曬干或放于干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥的溫度在≤40℃，干燥的時間25～60 min。

淀粉水分的測定：采用快速水分測定儀測定。

淀粉粘度測定：按照GB/14490-1993規(guī)定的方法測定。

準(zhǔn)確稱取20 g淀粉（以干基計(jì)）于500 mL帶膠塞的容量瓶中，加蒸餾水配制成500 mL的淀粉乳，將配好的淀粉乳倒人粘度杯中，按規(guī)定安裝好儀器，從20℃開始升溫，升、降溫速率為1.5℃/min，在95℃和50℃分別保溫0.5 h，即可得到粘度曲線。記錄粘度曲線上的糊化溫度、峰值粘度溫度和淀粉粘度。測量盒扭矩6.9×10-2N·m，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速75 r/min，粘度單位為BU。

1.4 數(shù)據(jù)采集與處理

收獲后半個月內(nèi)對每個組合的無性系進(jìn)行淀粉的提取，隨后進(jìn)行淀粉粘度和糊化溫度的測定。對淀粉粘度和糊化溫度等品質(zhì)性狀進(jìn)行方差分析和差異顯著性測驗(yàn)（SSR法）[7]，使用Excel 2003對各主要性狀繪制次數(shù)分布圖。

2 結(jié)果與分析

將各組合后代淀粉粘度、糊化溫度和峰值粘度溫度的結(jié)果進(jìn)行方差分析和差異顯著性測驗(yàn)，結(jié)果列成表2和表3。

2.1 淀粉粘度

淀粉粘度，就是淀粉糊的粘稠程度。淀粉粘度高低是評價馬鈴薯淀粉質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)。由表2可見，供試不同雜交組合間的平均淀粉粘度存在顯著差異。

表3列出了各雜交組合后代淀粉粘度的多重比較結(jié)果，從表3中數(shù)據(jù)可以看出，各參試組合在淀粉粘度上均未超過對照品種大西洋。以大西洋為母本配制的組合0825、0822、0828、0821和組合0850的淀粉粘度值比其它組合和對照品種克新13號都高，平均淀粉粘度分別是1 508、1 480、1 429、1 408、1 404，5個組合間的淀粉粘度差異未達(dá)到顯著水平；以1533為母本配制的組合0837、0838、0833和組合0835的淀粉粘度稍低，平均淀粉粘度分別為1 378、1 375、1 326和1 320，都達(dá)到了優(yōu)級水平，這4個組合間粉粘度差異不顯著；組合0840的淀粉粘度最低，顯著低于其它參試組合。

表2 淀粉品質(zhì)性狀的方差分析Table 2 Analysis of variance for starch characters

表3 各組合間淀粉品質(zhì)性狀的比較Table 3 Comparison of strach quality character in different crosses

依據(jù)各組合內(nèi)無性系淀粉粘度在不同區(qū)間內(nèi)所占的比率繪制成圖1，由圖可以看出，參試的各雜交組合淀粉粘度均在900 BU以上，各組合無性系個數(shù)在淀粉粘度高值端分布較多。其中組合0821、0822、0825、0828、0837和組合0850中淀粉粘度值大于1 300 BU的無性系個數(shù)占75%以上，組合0833、0835和組合0838中淀粉粘度值大于1300BU的無性系個數(shù)占63%左右，組合0840淀粉粘度大于1 300 BU的無性系個數(shù)僅占11%，其余的都分布在1 100～1 300 BU之間。以大西洋為母本的5個雜交組合中淀粉粘度大于1 500 BU的無性系個數(shù)占33.3%～62.5%，其中組合0822的無性系個數(shù)占62.5%；這幾個組合的母本均為對照品種大西洋（淀粉粘度1 733 BU），可見其在淀粉粘度上的遺傳力較高。

2.2 糊化溫度

淀粉加水加熱至60～75℃左右，淀粉粒急劇大量吸水膨脹，形狀被破壞，呈現(xiàn)為半透明的膠體狀的糊漿，這一過程即為淀粉的糊化，糊化溫度是淀粉能實(shí)現(xiàn)糊化的溫度[8]。淀粉糊化特性是反映淀粉品質(zhì)的重要指標(biāo)，對淀粉的營養(yǎng)及其加工品質(zhì)有重要影響。由表2可見，供試不同雜交組合間的平均糊化溫度存在顯著差異。

圖1 各雜交組合淀粉粘度的分布Figure 1 Starch viscosity distribution of different crosses

各雜交組合后代淀粉糊化溫度的多重比較結(jié)果見表 3。從表3中數(shù)據(jù)可以看出，參試組合0825、0822、0840、0850、0835的糊化溫度在0.01水平下與對照品種大西洋和克新 13號差異都不顯著，糊化溫度相當(dāng)且較低，這5個組合的平均糊化溫度分別為 67.9、67.7、67.6、67.4、67.4℃，可以從這些組合后代中篩選出低糊化溫度的無性系作為今后品質(zhì)育種的資源材料。

圖2 各雜交組合淀粉糊化溫度的分布Figure 2 Gelatinization temperature distribution of different crosses

依據(jù)各組合內(nèi)無性系的淀粉糊化溫度在不同范圍內(nèi)所占的比率繪制成圖2，從圖2可以看出，組合0821、0822、0825、0828、0850和0835的無性系個體在糊化溫度小于68℃的低值端分布較多，占無性系總數(shù)的2/3左右，其中組合0835中的無性系分布最多，占無性系總數(shù)的3/4。淀粉的糊化溫度越低越有利于生產(chǎn)上的加工與利用，在淀粉品質(zhì)育種中，應(yīng)選擇糊化溫度較低的雜交組合后代進(jìn)入下一輪的篩選鑒定。

2.3 峰值粘度溫度

峰值粘度溫度，就是淀粉漿糊達(dá)到最高粘度時的溫度。淀粉的峰值粘度溫度越低，淀粉的可利用性越好。由表2可見，供試不同雜交組合間的平均峰值粘度溫度存在顯著差異。

將各雜交組合后代淀粉峰值粘度溫度的多重比較結(jié)果見表3，從表3可以看出，各參試的組合在峰值粘度溫度上均超過對照品種克新13號和大西洋。峰值粘度溫度高的組合有0840、0837、0838，平均峰值粘度溫度分別為86.1、83.7、82.5℃，3個組合間差異不顯著；組合0822峰值粘度溫度最低，平均溫度值為78.5℃。其它各組合的峰值粘度溫度較高，各組合間的峰值粘度溫度差異未達(dá)到顯著水平。

圖3 各雜交組合淀粉峰值粘度溫度的分布Figure 3 Peak viscosity temperature distribution of different crosses

依據(jù)各組合內(nèi)無性系的淀粉峰值粘度溫度在不同范圍內(nèi)所占的比率繪制成圖3，從圖3可以看出，以大西洋為母本的各雜交組合的無性系個數(shù)在峰值粘度溫度低值端分布較多，小于80℃的無性系個數(shù)占到了總體的1/2以上，組合0821、0822、0825、0828、0850分別占 50%、67%、63%、71%、60%，但組合0825、0828、0850的峰值粘度溫度在90℃以上也占有一定比例，大約占到20%左右，所占比例較??；而以1533為母本的各雜交組合的無性系個數(shù)在峰值粘度溫度低值端分布則較少，小于80℃的無性系個數(shù)還不到總體的2/5，組合0833、0835、0837、0838、0840分別占40%、37%、11%、25%、11%，其中組合0835的峰值粘度溫度在小于85℃的無性系個數(shù)所占比例較大，達(dá)到了88%。在實(shí)際應(yīng)用上，淀粉的峰值粘度溫度越低越有利于生產(chǎn)上的加工與利用，所以應(yīng)該選擇在峰值粘度溫度低值端分布較多的雜交組合進(jìn)入下一輪的育種程序。

通過對各雜交組合后代在淀粉粘度、糊化溫度、峰值粘度溫度方面進(jìn)行綜合分析，結(jié)果表明以大西洋為母本配制的各雜交組合后代的無性系在粘度高值端、糊化溫度低值端及峰值粘度低值端所占比例較大，而以1533為母本配制的各雜交組合后代的無性系個數(shù)在粘度高值端所占比例也較大、但在糊化溫度低值端和峰值粘度低值端所占比例很小。組合0822（大西洋×東農(nóng)308）是綜合表現(xiàn)最好的組合，后代平均粘度為1 480 BU、平均糊化溫度為67.7℃、平均峰值粘度溫度為78.5℃，后代無性系的淀粉粘度都在1 100 BU以上，1 300 BU以上的占75%，糊化溫度小于68℃的無性系個數(shù)占67%，平均峰值粘度溫度為所有參試組合中最低值，在峰值粘度溫度低值端占67%。其次表現(xiàn)較好的是組合 0835（1533×D2）和組合0850（大西洋× D2），其平均粘度值分別為1 404和1 320 BU，無性系個體在粘度高值端所占比例都在60%上；組合0835后代的平均糊化溫度最低，無性系個數(shù)在糊化溫度低值端占75%，組合0850占到63%；在峰值粘度溫度上，組合0835在小于85℃的無性系個數(shù)所占比例較大，達(dá)到了88%，組合0850在小于85℃的無性系個數(shù)占60%。

3 討論

長期以來，中國馬鈴薯育種和生產(chǎn)只是單純地追求產(chǎn)量，忽視了對加工品質(zhì)的選育和改良。隨著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，馬鈴薯淀粉加工對原料薯的選擇，已經(jīng)不只要求其有較高的淀粉含量，已逐漸開始對淀粉品質(zhì)有了一定的要求。馬鈴薯淀粉品質(zhì)性狀及其重要農(nóng)藝性狀均是復(fù)雜的微效多基因控制的數(shù)量性狀，除了品種自身的特性外，在很大程度上又取決于自然氣象條件、土壤肥力和栽培管理技術(shù)水平等影響。

目前我國的馬鈴薯育種仍然以常規(guī)的雜交育種為主，育種成敗的關(guān)鍵在于親本的正確選擇和雜交組合的配制。從本試驗(yàn)可以看出，以大西洋為母本配制的雜交組合后代的平均淀粉粘度高，后代具有高粘度的無性系個體所占的比例大。大西洋品種自身的淀粉粘度值非常高，表明用其做母本可將其高粘度這一特性較好地遺傳給后代。在糊化溫度和峰值粘度溫度這兩個性狀上，以大西洋為母本的后代無性系在其低值端占的比例都很大，而以1533為母本的后代無性系在其低值端所占比例較小。因此，以大西洋為母本的雜交組合后代在今后的淀粉品質(zhì)育種中應(yīng)予以重視。

本試驗(yàn)參試的10個雜交組合后代均為無性二代材料，試驗(yàn)中僅對其淀粉的粘度、糊化溫度和峰值粘度溫度進(jìn)行了測定和分析，而對各組合后代的淀粉含量、淀粉產(chǎn)量及其它性狀均未測定，因此不能對各組合的優(yōu)劣進(jìn)行最終的評價。在今后的育種工作中應(yīng)結(jié)合主要的農(nóng)藝性狀綜合地評價各雜交組合，以明確各組合的特點(diǎn)和利用方向。

[1] 吉宏武,丁霄霖.馬鈴薯直鏈淀粉與支鏈淀粉的分離方法[J].食品科技,2000(6):6-7.

[2]趙萍.馬鈴薯加工技術(shù)[M].蘭州:甘肅科技出版社,1999.

[3] 于天峰.馬鈴薯淀粉的糊化特性、用途及品質(zhì)改良[J].中國馬鈴薯,2005,19(4):223-225.

[4] 李貴春,王江,鄭麗莉,等.馬鈴薯精淀粉加工考察報(bào)告[J].中國馬鈴薯,1997,11(1):59-61.

[5]張洪微,韓玉潔,馮傳威.馬鈴薯淀粉的綜合開發(fā)利用[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,19(6):705-710.

[6] 趙萍,鞏慧玲,趙瑛.不同品種馬鈴薯淀粉及其直鏈淀粉、支鏈淀粉含量的測定[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào),2004,30(l):76-78.

[7]唐啟義,馮明光.實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[8] 于天峰,夏平.馬鈴薯淀粉特性及其利用研究[J].中國農(nóng)業(yè)通報(bào),2005,21(1):55-58.