木薯的抗寒性及北移栽培技術(shù)研究進(jìn)展綜述

王惠君　王文泉　李文彬　陳新　盧誠　黎明　陳友

摘 要 木薯作為中國三大薯類之一，具有良好的生物學(xué)性狀，主要適宜在熱帶和亞熱帶種植，光合作用效率較高，淀粉產(chǎn)量在高等植物中非常突出。木薯的用途極為廣泛，除食用外，可大量加工成工業(yè)產(chǎn)品。本文介紹了近幾年木薯在抗寒性的生理生化、抗寒性的分子生物學(xué)、抗寒育種及北移栽培技術(shù)等領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并對木薯抗寒性和北移栽培的未來研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 木薯；抗寒性研究；抗寒育種；分子生物學(xué)；北移栽培

中圖分類號 S533 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

Abstract Cassava， one of the three major potato in China， is suitable for planting in tropical and subtropical areas， is. Cassava have good biological characters， higher efficiency of photosynthesis， prominent starch production. Cassava can be processed into a large number of industrial products in addition to food.This article summarized the latest research progress in physiology， biochemistry and molecular biology of cold resistance in ， and in cold breeding and in northward cultivation technique in recent years， and the study for cassava in northward cultivation in the future was prospected.

Key words Cassava；Cold resistance；Cold breeding；Molecular biology；Northward cultivation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.07.031

木薯（Manihot esculenta Crantz）屬大戟科木薯屬多年生灌木，該屬約有170個(gè)種，分布在北緯30°到南緯30°之間，大部分為野生（包括一些變異和珍貴資源）[1-3]，木薯是唯一的栽培種[4]，集中分布在巴西、哥倫比亞以及加勒比海地區(qū)，廣泛種植在美洲、非洲和亞洲等100多個(gè)國家及地區(qū)[5]。木薯的主要生存環(huán)境在熱帶高地，具有良好的生物學(xué)性狀，其特性包括碳同化介于C4和C3植物之間，光合作用效率較高，其淀粉產(chǎn)量（鮮木薯塊根淀粉含量通常為30%，干木薯淀粉含量70%）在高等植物中非常突出。木薯的用途極為廣泛，除了食用外，可大量加工成工業(yè)產(chǎn)品，如淀粉、酒精、飼料等[6]；提供約7億人賴以生存的食糧，被稱為“地下糧倉”[7]，為緩解世界糧食危機(jī)做出了巨大貢獻(xiàn)。木薯作為重要能源及糧食作物，具有抗干旱、耐貧瘠，管理粗放，種植成本低及種植技術(shù)易掌握等特點(diǎn)，被認(rèn)為最有發(fā)展前景的作物。木薯的栽培面積在中國約有56萬hm2，主要分布在廣西、廣東、海南、福建、云南、湖南、江西等省（區(qū)）[8]，年產(chǎn)鮮薯800萬t以上[9]。

適宜木薯生長的年平均氣溫要求高于20 ℃，若溫度低于15 ℃時(shí)將會抑制木薯的生長，如果溫度繼續(xù)降低將會導(dǎo)致木薯死亡。例如2008和2010年冬低溫寒害嚴(yán)重影響了中國的木薯產(chǎn)業(yè)，當(dāng)時(shí)除海南和廣東南部地區(qū)外，其他省（區(qū)）的木薯種苗死亡率高達(dá)50%～100%；僅2008年的低溫寒害使廣西木薯受災(zāi)面積達(dá)16.5萬hm2，受寒而壞死莖桿達(dá)14.953萬t，這次寒害給木薯生產(chǎn)區(qū)造成約4.096億元的損失[10-11]。2016年“霸王級”[12]寒潮對中國的廣西、廣東、臺灣、香港、澳門等地造成嚴(yán)重影響，華南地區(qū)大面積出現(xiàn)降雪天氣再次給木薯產(chǎn)業(yè)帶來重創(chuàng)。本文擬對木薯的抗寒性及北移栽培技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步研究的思路。

1 木薯抗寒性的生理生化研究

近十幾年來，國內(nèi)學(xué)者為了研究木薯抗寒性，主要從低溫脅迫對木薯植株形態(tài)和生理生化的影響方面進(jìn)行探索，通過觀察木薯在低溫脅迫試驗(yàn)期間水分、營養(yǎng)的吸收代謝，光合作用，膜的穩(wěn)定性，滲透調(diào)節(jié)以及酶類、激素調(diào)節(jié)等確定主要的生理生化指標(biāo)，為今后抗寒性植株的篩選提供參考意義。

2007年陸柳英等[13]采用物理與化學(xué)誘變技術(shù)相結(jié)合的方法，對實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行低溫處理后篩選抗寒性的突變體變異植株，實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，用0.3%甲基磺酸乙酯（EMS）和0.3%EMS+5 mmol/L苯甲酰胺兩種誘變試劑處理的華南8號品種獲得的突變植株可能存在抗寒性。2009年康冬鴿等[14]以華南6、8號木薯組培苗為材料在低溫脅迫下研究木薯的細(xì)胞部分保護(hù)酶[超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）]的活性變化與耐寒性的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低和低溫脅迫時(shí)間的延長，兩組材料的SOD活性逐漸下降，POD、CAT呈現(xiàn)先上升后逐漸下降的趨勢，同時(shí)其種間差異不明顯。2010年黃秋鳳等[15]對華南124和南植199在低溫脅迫下對木薯幼苗的生理特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其葉綠素含量呈現(xiàn)逐漸下降，可溶性蛋白和丙二醛（MDA）的含量呈現(xiàn)先上升后逐漸下降的趨勢，對脯氨酸含量和電導(dǎo)率則有一定程度的增加。姚遠(yuǎn)等[16]對ARG7、華南124、華南8號3個(gè)抗寒性木薯品種進(jìn)行低溫脅迫下幼苗的生理生化性研究，發(fā)現(xiàn)低溫脅迫能提高以上測試木薯品種的中性轉(zhuǎn)化酶（NI）和可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶（SAI）的生物活性，其中抗寒品種ARG7的NI的活性表現(xiàn)為應(yīng)急提高，而SAI活性表現(xiàn)為穩(wěn)定提高，推斷SAI活性與木薯的抗寒性存在一定的正相關(guān)性；還發(fā)現(xiàn)低溫脅迫條件下木薯葉片中的可溶性總糖、蔗糖和還原糖的含量有所提高，且ARG7中的指標(biāo)明顯高于其他2個(gè)品種。2011年劉惠杰等[17]在木薯低溫寒害情況下測定發(fā)芽率與脯氨酸含量和相對電導(dǎo)率等指標(biāo)；研究發(fā)現(xiàn)在低溫處理早期，脯氨酸含量變化趨勢不相同，華南124、華南205、桂熱3號分別在2 ℃處理12、6 d和2 d時(shí)種莖脯氨酸含量達(dá)80.01μg/g FW以上；華南124相對電導(dǎo)率增加緩慢，華南205在2 ℃處理6 d條件下相對電導(dǎo)率達(dá)6.0%，桂熱3號相對電導(dǎo)率增加迅速。根據(jù)結(jié)果可以判定脯氨酸含量和相對電導(dǎo)率可以作為木薯種莖抗寒性評價(jià)的參考。周玉飛等[18]以2個(gè)相對耐寒木薯品種Arg7和華南124為材料，經(jīng)弱低溫14 ℃馴化處理對比4 ℃寒害非馴化處理后發(fā)現(xiàn)脯氨酸含量增高且MDA含量指示的細(xì)胞膜破損減小、葉綠素在葉片中的含量下降延緩，當(dāng)溫度恢復(fù)時(shí)葉片脯氨酸含量和葉綠素含量增加均較快，實(shí)驗(yàn)表明弱低溫馴化能夠有效提高木薯對寒害的適應(yīng)能力和恢復(fù)能力。2012年尹彩霞等[19]通過對木薯品種華南5號、華南8號、華南9號，華南205和GR911在室內(nèi)模擬低溫脅迫研究與田間寒害觀察相結(jié)合方法進(jìn)一步驗(yàn)證，POD活性、MDA含量、相對電導(dǎo)率可作為木薯抗寒性評價(jià)的參考指標(biāo)。同時(shí)推測低溫脅迫后2～4 d是木薯寒害發(fā)生的臨界點(diǎn)。冀乙萌等[20]用生長一致的華南8號木薯幼苗為試驗(yàn)材料用6個(gè)梯度的Ca2+進(jìn)行處理后，然后對其進(jìn)行4 ℃低溫脅迫測定抗寒相關(guān)生理指標(biāo)分析，發(fā)現(xiàn)在20 mmol/L外源Ca2+的作用下木薯幼苗的各項(xiàng)抗寒生理指標(biāo)較優(yōu)，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量降低，而POD和SOD、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量上升，木薯幼苗的抗寒性提升效果比較顯著；當(dāng)Ca2+濃度過高時(shí)相反會產(chǎn)生抑制作用，反而不利于抗寒性的提升。2013年吳海寧等[21]以華南124、華南205和輻選01為材料研究木薯品種幼苗在低溫脅迫下耐寒生理指標(biāo)的變化，發(fā)現(xiàn)相對電導(dǎo)率、MDA、脯氨酸生理指標(biāo)穩(wěn)定且差異顯著，確定該指標(biāo)可作為鑒定木薯品種間耐寒性強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。梁榮等[22]以華南205為材料研究抗寒評估技術(shù)，對木薯幼苗生理生化指標(biāo)進(jìn)行篩選，初步篩選出MDA、葉綠素a（Chla）、類胡蘿卜素（Car）和POD為SC205木薯幼苗對低溫敏感鑒定生理指標(biāo)。2014年安飛飛等[23]以華南8號木薯盆栽苗為材料研究葉片葉綠素含量和熒光參數(shù)以及光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）相關(guān)蛋白表達(dá)水平的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)葉綠素含量和熒光參數(shù)及PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度、捕光能力和光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率在5 ℃低溫脅迫條件下均下降較為顯著，導(dǎo)致葉片的光合速率受到抑制；PSⅡ中的放氧復(fù)合體（OEC）、D1、D2、及核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）的表達(dá)水平也在5 ℃低溫脅迫條件下2 d后達(dá)到最低水平，其中 D1蛋白下調(diào)較為顯著，PSⅡ中相關(guān)蛋白表達(dá)水平也下調(diào)，該研究驗(yàn)證了低溫脅迫導(dǎo)致葉片的光合速率受到抑制。2015年歐文軍[24]等以木薯華南8號和 MS5木薯組培苗為材料，研究5 ℃低溫脅迫條對0、7、10、12 d和15 d內(nèi)生理代謝指標(biāo)的影響，綜合分析生理數(shù)據(jù)后判定木薯MS5的抗寒性高于華南8號。

2 木薯抗寒性在分子生物學(xué)方向的研究

隨著對木薯抗寒性研究的逐步深入，國內(nèi)外學(xué)者從生理生化角度轉(zhuǎn)向抗寒性基因調(diào)控[25，28，36，38～40]、信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制調(diào)控[33～35]、抗寒性蛋白合成[37]等分子生物領(lǐng)域的研究。該方向?yàn)榘l(fā)現(xiàn)與木薯抗寒性相關(guān)的基因及分子標(biāo)記輔助育種[26～27]、基因改良育種、誘變育種提供抗寒性分子調(diào)控機(jī)制理論的研究基礎(chǔ)及抗寒性植株檢測的方法。

在抗寒性基因調(diào)控方向上，國內(nèi)學(xué)者從低溫脅迫響應(yīng)相關(guān)重要基因表達(dá)和miRNA等方面進(jìn)行研究。2009年楊鵬雅等[25]參照擬南芥和蓖麻的SAD基因（對多數(shù)植物抗寒性的研究表明，膜脂與植物抗寒特性存在一定的正相關(guān)性，SAD硬酯酰脫飽和酶催化反應(yīng)可以明顯改變膜脂中不飽和脂肪酸的含量）同源區(qū)域設(shè)計(jì)引物，首次擴(kuò)增得到木薯SAD基因的240 bp片段，為進(jìn)一步在分子領(lǐng)域開展木薯抗寒性研究提供參考。Zeng[29]等預(yù)測了大戟科植物中miRNA（miRNA一般在真核生物中對靶基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)以及在逆境中的調(diào)節(jié)起調(diào)控作用[30～33]）以及對其低溫脅迫的響應(yīng)反應(yīng)。研究中利用已釋放的大戟科近緣物種蓖麻基因組序列信息預(yù)測出85個(gè)miRNA，其中多數(shù)保守性miRNA具有其他物種相似的脅迫響應(yīng)功能和特定的調(diào)控作用，并從中發(fā)現(xiàn)40個(gè)與耐寒性相關(guān)的miRNA。2010年薄維平等[34]在Zeng的研究基礎(chǔ)上，利用熒光實(shí)時(shí)定量PCR（qRT-PCR）技術(shù)在低溫脅迫條件下的2個(gè)木薯品種KU50與C4材料對照進(jìn)行差異表達(dá)分析實(shí)驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，6個(gè)miRNA屬于受低溫誘導(dǎo)與上游調(diào)節(jié)基因相關(guān)的miRNA。 2011年周玉飛等[35]以華南124和C4木薯品種為材料，在低溫脅迫條件下通過實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)，對7個(gè)miRNA及4個(gè)靶基因的實(shí)時(shí)定量表達(dá)分析和功能分析研究中發(fā)現(xiàn)，這 7個(gè)miRNA都受低溫誘導(dǎo)表達(dá)，其中miRNA3747522和miRNA1045125的靶基因在2品種和不同低溫條件下具有差異表達(dá)，該研究對揭示木薯miRNA的表達(dá)和調(diào)控提供了新契機(jī)。2012年冀乙萌等[36]從木薯中克隆出與擬南芥CBF3基因同源的MeCBFl基因，將木薯苗置于4 ℃低溫處理1小時(shí)后研究該基因的表達(dá)情況。實(shí)驗(yàn)通過熒光定量PCR技術(shù)在mRNA水平檢測到該基因的表達(dá)，由此可推斷MCBF-1基因?yàn)槔湔T導(dǎo)基因，該研究中發(fā)現(xiàn)該基因的表達(dá)最高峰值出現(xiàn)在冷處理2 h時(shí)；另外該基因的表達(dá)量在葉、莖、根中存在差異性表達(dá)，表達(dá)量從高到低依次為莖>葉>根，對其冷誘導(dǎo)啟動元件有待進(jìn)一步研究。孟凡超等[37]以抗寒性較好木薯的華南124為材料在低溫脅迫條件下與正常溫度對照進(jìn)行Solexa表達(dá)譜分析研究，通過對受低溫影響較顯著的代謝途徑中基因表達(dá)豐度分析，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)與低溫脅迫響應(yīng)相關(guān)重要基因。AN[38]等在低溫脅迫條件下對木薯頂芽的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)508個(gè)轉(zhuǎn)錄被認(rèn)定屬于在早期冷應(yīng)答基因，經(jīng)過與擬南芥蛋白質(zhì)對比發(fā)現(xiàn)，其中319個(gè)序列具有功能描述。通過用基因本體論注釋分析后判斷有大量冷相關(guān)類別基因，包括“對脅迫的反應(yīng)”“轉(zhuǎn)錄因子活性”“對非生物和生物刺激”等。該研究的動態(tài)表達(dá)式變化反映了木薯在低溫脅迫條件下綜合控制和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)應(yīng)答。黎娟華等[39]開展木薯的抗低溫脅迫機(jī)制研究，以水稻低溫誘導(dǎo)及抗旱基因OsLTI6A 為基礎(chǔ)，同源克隆了木薯的抗逆基因MeLIT6A，并對其序列和功能進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)該基因與擬南芥的AtLTI6A的功能相似。2013年黎娟華[40]等繼續(xù)開展MeLTI6A的研究，通過利用電子克隆設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增的方法并獲得該基因的啟動子，其序列共 1 304 bp。該啟動子具有逆境脅迫（如低溫、干旱）響應(yīng)元件以及木薯組織特異表達(dá)相關(guān)的調(diào)控元件和其它光響應(yīng)元件。并通過Real-time PCR檢測了在4 ℃低溫脅迫條件下的木薯組培苗中MeLTI6A的表達(dá)變化，實(shí)驗(yàn)說明了該啟動子區(qū)的低溫脅迫順式作用響應(yīng)元件有可能調(diào)節(jié)MeLTI6A在低溫脅迫條件下的表達(dá)。2014年羅秀芹等[41]，通過對木薯、木油桐、蓖麻、麻風(fēng)樹、油桐和天山雪蓮的抗寒蛋白硬脂酰-ACP脫飽和酶的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行預(yù)測，大膽推斷若將天山雪蓮SAD基因轉(zhuǎn)入木薯基因組將有可能提高木薯品種的抗寒性。

3 木薯抗寒育種的研究

目前中國適宜木薯種植的土地面積有限，且大部分耕地用于種植主要糧食作物，為解決這一矛盾，需要加快木薯品種的北移、抗寒及高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)育種改良的研究?？购N[42～43]主要策略包括：資源引進(jìn)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)選育、種間雜交育種[44～45]、實(shí)生與雜交種選育、單倍體育種[46]、多倍體育種[47～50]、誘變育種[51～52]分子標(biāo)記輔助育種[53～56]、基因改良育種[57～58]等。

2008年1～2月低溫寒害之后，陳顯雙等[59]通過對廣西熱帶作物研究所木薯種質(zhì)圃內(nèi)的約290個(gè)木薯種質(zhì)進(jìn)行了抗寒性調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，木薯抗寒力因品種不同而異。其中抗寒能力較強(qiáng)的品種（系）有羅勇5號、華南6號、華南8號、CMR36-34-1等。2009周建國等[60]以中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所木薯種質(zhì)圃內(nèi)木薯品種為材料，采用組織培養(yǎng)技術(shù)通過5 ℃低溫脅迫處理?xiàng)l件下篩選抗寒性較強(qiáng)的品種，研究發(fā)現(xiàn)其主要為南美高海拔地區(qū)引進(jìn)的木薯品種。2010年但忠等[61]對廣西武鳴木薯基地80個(gè)木薯品種的花序、座果果數(shù)量進(jìn)行調(diào)查，觀察能夠正常座果的38個(gè)品種的種莖變色度和測定葉片電解質(zhì)滲透率參數(shù)，篩選出抗寒能力較強(qiáng)的4個(gè)品種，即為華南6號、D346、E144、BI，隨后對24個(gè)Fl代木薯植株的變色程度、葉片的萎焉的觀察進(jìn)行分析，采用Delphi法評定木薯葉片抗寒性生理指標(biāo)，從中篩選出6個(gè)抗寒性較強(qiáng)的Fl代植株。

在實(shí)際育種工作中，可以通過聚合雜交將多個(gè)有利目標(biāo)基因壘集到同一品種材料中，培育一個(gè)具有多種有利現(xiàn)狀的品種，為了培育具有高產(chǎn)和抗寒性的木薯品種，熱帶生物技術(shù)研究所采用抗寒品種華南124與東南亞高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木薯KU50雜交的F1代的群體作為研究對象，進(jìn)行分子標(biāo)記輔助育種研究。2010年孫湘來[62]等以該群體的243單株材料用于構(gòu)建木薯遺傳連鎖圖譜，該圖譜在方法上主要采用SSR、SRAP、EST-SSR等分子標(biāo)記。該圖譜的基因總長為1412.052 cM，標(biāo)記平均圖距9.110 cM（平均圖距小于10 cM的范圍內(nèi)可以用作QTL定位）。用復(fù)合區(qū)間作圖法對木薯性狀進(jìn)行QTL初步定位。在QTL IciMappingV3.0在LOD值≥2.0條件下，將26個(gè)抗寒性QTL位點(diǎn)分別標(biāo)定在19、18、17、15、11、8、6、4、3、2、1連鎖群上，其中貢獻(xiàn)率在8%～33%。2013年陳青[63]等接著對該群體進(jìn)一步深入研究，采用SSR、SRAP、EST-SSR分子標(biāo)記進(jìn)行木薯遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建。該圖譜基因總長為1434.49 cM，標(biāo)記間距為9.56 cM。結(jié)合廣西桂林和海南文昌記錄群體連續(xù)兩年的耐寒性數(shù)據(jù)（GLA12葉片脫落指數(shù)、GCR11抗寒指數(shù)、GCR12抗寒指數(shù)）對其進(jìn)行QTL分析，共得到38個(gè)抗寒性相關(guān)QTLs，其中11個(gè)是GLA12的QTLs，包含有3個(gè)為主效QTLs，貢獻(xiàn)率均>50%；其中有4個(gè)GCR11的QTLs，包含有2個(gè)為主效QTLs，其貢獻(xiàn)率均>25%；其中有3個(gè)GCR12性狀的QTLs，包含有2個(gè)為主效QTL，其貢獻(xiàn)率分別為29.85%，19.75%；其中20個(gè)GWY12的QTLs，其貢獻(xiàn)率區(qū)間在3.55%～48.48%。對于這3個(gè)性狀進(jìn)行分析，檢測到19個(gè)可重復(fù)出現(xiàn)的抗寒相關(guān)QTL，有2或3個(gè)QTLs同時(shí)定位在一個(gè)標(biāo)記區(qū)間。

4 木薯北移栽培技術(shù)研究

不同品種的木薯生物學(xué)特性也不同，因而在北移栽培[64]時(shí)不僅要考慮抗寒性特點(diǎn)，還要考慮木薯北移省份的總體氣候、緯度、海拔、土壤等環(huán)境要素。2010年袁展汽等[65～66]通過在江西省紅壤旱地東鄉(xiāng)縣（北緯28°04′）北移種植7個(gè)供試木薯品種（華南5號、華南6號、華南7號、華南8號、華南9號、華南10號、華南205號）的研究，發(fā)現(xiàn)華南8號和華南205作為北移江西種植的適應(yīng)相對較強(qiáng)。2012年歐珍貴等[67]對引進(jìn)貴州的8個(gè)木薯品種（桂熱3號、桂熱891、桂熱911、華南5號、華南8號、華南124、華南201、華南205）進(jìn)行區(qū)域比較試驗(yàn)，從適應(yīng)性、穩(wěn)定性、高產(chǎn)性進(jìn)行綜合比較確定適宜貴州省栽培的木薯品種，研究發(fā)現(xiàn)桂熱3號、桂熱911、華南5號可以作為貴州主要推廣的木薯品種。吳秋云等[68]對廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院和中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院品種資源所提供的南植199、F520、華南205、華南9號、H1394、H974、H873、H1255在湖南省進(jìn)行引種對比試驗(yàn)，對產(chǎn)量、植株形態(tài)、淀粉含量等多方面進(jìn)行比較研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，華南205、華南9號、F520、南植199品種產(chǎn)量高、植株形態(tài)較好、淀粉含量也較高，適宜湖南種植。2013年，鄧玉萍等[69]以木薯華南205做對照，對華南9號、華南608、南植199和面包木薯4個(gè)鮮食木薯品種的產(chǎn)量、淀粉含量等品質(zhì)進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)綜合4個(gè)鮮食木薯品種表現(xiàn)，確定華南9號和南植199適宜在湖南地區(qū)種植。張光勇等[70]對中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院品種資源研究所引進(jìn)的8個(gè)木薯新品種（華南5號、華南6號、華南7號、華南8號、華南9號、華南10號、華南205、華南6068）進(jìn)行區(qū)域比較試驗(yàn)，從抗逆性、產(chǎn)量、淀粉含量、收貨指數(shù)等多方面進(jìn)行比較，試驗(yàn)結(jié)果表明，適于紅河州種植的優(yōu)良品種為華南7號、華南9號、華南10號、華南6068。劉斌等[71]根據(jù)木薯種植區(qū)域的氣候特點(diǎn)對其進(jìn)行種莖越冬貯藏研究，研究表明在北緯21.6°以南的無霜區(qū)，及云南景洪以南——廣西合浦——廣東茂名一線可采用露天淺埋堆放配合蓋膜堆放的方法貯藏；在北緯21.6°～23.8°的輕霜至重霜邊緣區(qū)，及云南臨滄以南-廣西來賓-廣東清源一線可采用露天蓋膜堆放和塑料大棚或大棚內(nèi)地埋豎放等方法貯藏；在北緯23.8°以北的重霜和低溫區(qū)，及云南臨滄以北-廣西來賓-廣東清源一線、湖南、江西、浙江等省可采用地窖貯藏法或塑料大棚加小拱棚豎直堆放法貯藏。

5 總結(jié)與展望

5.1 木薯抗寒性的生理生化研究

綜合分析國內(nèi)學(xué)者在生理生化方面對木薯抗寒性的研究發(fā)現(xiàn)，相對電導(dǎo)率、SOD、POD、MDA、CAT、脯氨酸、NI、SAI、葉綠素含量和熒光參數(shù)等生理指標(biāo)可作為評價(jià)木薯抗寒性的主要指標(biāo)。該類指標(biāo)為鑒定和篩選具有抗寒種質(zhì)的木薯組培苗和木薯莖稈種苗提供了思路。由于生理指標(biāo)項(xiàng)目較多，若想得到理想的篩選方案仍需對該生理指標(biāo)進(jìn)行深入研究。弱低溫馴化技術(shù)和噴施外源合適Ca2+濃度的技術(shù)容易操作，這兩種研究方法相結(jié)合可為預(yù)防木薯的寒害工作提供新思路。

5.2 木薯抗寒性在分子生物學(xué)方向的研究

國內(nèi)學(xué)者在對木薯的低溫脅迫響應(yīng)相關(guān)重要基因表達(dá)和miRNA等方面的理論研究有了重大突破，但是應(yīng)用到實(shí)際操作中是有難度的。利用基因工程手段進(jìn)行木薯遺傳改良，增強(qiáng)木薯耐寒能力應(yīng)成為木薯育種的一種有效手段。具體可以通過改良兩大類基因，即抗寒的功能基因和抗寒的調(diào)控基因來增強(qiáng)木薯的抗寒性。例如，通過把耐寒基因如天山雪蓮SAD基因等大膽引入木薯基因組可以改善木薯的耐寒品質(zhì)，使其能在較低溫度的環(huán)境中種植，為木薯北移或特異性區(qū)域種植提供品種保障。

5.3 木薯抗寒育種的研究

完美解決木薯抗寒性育種目前仍是木薯育種領(lǐng)域很大的挑戰(zhàn)。植物的抗寒性性狀表達(dá)是十分復(fù)雜的生理生化過程，是由多基因控制的數(shù)量性狀并受到諸多因素和條件的制約。筆者建議從以下5個(gè)方面著手研究。①加強(qiáng)國際間的合作，為抗寒種質(zhì)資源的收集、保存、研究、種質(zhì)創(chuàng)新和利用提供基礎(chǔ)，中國不但需要與CIAT、IITA等研究中心保持長期交流合作，而且需要進(jìn)一步加強(qiáng)與東盟和非洲的合作力度，不斷引進(jìn)特色優(yōu)質(zhì)木薯資源，為進(jìn)一步發(fā)掘木薯抗寒性種質(zhì)資源提供材料。②通過誘變育種、分子標(biāo)記輔助育種、基因改良育種等先進(jìn)的生物技術(shù)手段結(jié)合傳統(tǒng)育種技術(shù)，加快對木薯抗寒育種的步伐。③需進(jìn)一步完善生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫。木薯全基因組測序草圖已完成，但能被育種直接應(yīng)用的抗寒性種質(zhì)資源信息應(yīng)繼續(xù)完善。④木薯抗寒分子機(jī)制、相關(guān)功能基因?qū)W、基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控等有待深入研究。⑤完善遺傳轉(zhuǎn)化平臺，實(shí)現(xiàn)對模式品種向主推栽培種的轉(zhuǎn)換，加快優(yōu)良品種推廣步伐。

5.4 木薯北移栽培技術(shù)研究

木薯具有耐貧瘠干旱、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、粗生易種等多種優(yōu)良特性，同時(shí)是中國重要的工業(yè)原料和后備糧食作物，因此對木薯北移栽培技術(shù)的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。筆者提出北移種植在選擇品種時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：①引種時(shí)從相對電導(dǎo)率、SOD、POD、MDA、CAT、脯氨酸、NI、SAI、葉綠素含量和熒光參數(shù)等生理指標(biāo)對木薯抗寒性進(jìn)行評價(jià)。②在北移的地域和氣候的選擇上，應(yīng)注意種植范圍不要超越北緯30°；海拔選在2 000 m以下；年平均氣溫不低于15 ℃；無霜期不低于8個(gè)月；土壤pH值不易超出3.8～8.0；種植坡度不高于25°；土壤砂粒含量不高于90%；年降雨量不低于400 mm；年日照時(shí)數(shù)不易低于1 600 h。③木薯北移種植對品種的要求較高，最好選用已經(jīng)做過當(dāng)?shù)赝茝V實(shí)驗(yàn)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種。如：江西選種為華南8號和華南205；貴州選種為熱3號、桂熱911、華南5號。其他特性應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)需求，如湖南結(jié)合鮮食特性選種為華南9號和南植199等。④在木薯種植的配套栽培技術(shù)上（地膜覆蓋栽培、合理密植、科學(xué)施肥），應(yīng)選擇適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的方法來開展不同地力環(huán)境及不同密植的成型配套高產(chǎn)栽培技術(shù)[72～74]，加大農(nóng)民實(shí)施配套高產(chǎn)栽培技術(shù)指導(dǎo)力度，尤其是對種莖越冬貯藏[75～76]的技術(shù)指導(dǎo)。⑤積極推動當(dāng)?shù)卣⒐嫘阅臼砹挤N繁殖基地，完善配套災(zāi)后木薯種莖調(diào)入的應(yīng)急預(yù)案機(jī)制及農(nóng)作物保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制。在木薯抗寒性育種研究沒有新的突破之前，該項(xiàng)對木薯北移栽培有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] Ceballos H， Fregene M， Carlos J P， et al. Cassava genetic improvement[A]. In： Kang M.S.， Priyadarshan P.M.（Eds.）.Breeding major foodstaples[C]. Blackwell Publishing， 2007： 365-392.

[2] Chavez A L， Ceballos H， Rodriguez A D B， et al. Sampling variation for crarotenoids and dry matter contents in cassava roots[J]. Journal of Root Crops， 2008， 34（1）： 43-49.

[3] Carvalho L J C B， Souza C R B， Cascardo J M C， et al. Natural genetic variation in cassava landraces： a tool for gene discovery[M]. // Shu Q Y（Eds.）. Induced plant mutations in the genomicsera. Rome： Food and Agriculture Organization of the United Nations， 2009： 279-282.

[4] Nagib M A， Nassar， Dalva Graciano-Ribeiro， et al. Alterations of reproduction systemin a polyploididzed cassava inter～specitfic hybrid[J] Heredditas， 2010， 147： 58-61.

[5] El-Sharkawy M A. Cassava biology and physiology[J]. Plant Molecular Biology， 2004（56）： 481-501.

[6] Balagopalan C. Cassava utilization in food， feed and industry[C]. //Hillocks R J， Thresh J M， Bellotti A C（eds）. Cassava： biology， production and utilization. CAB International， 2002： 301-318.

[7] 張 鵬，我國薯類基礎(chǔ)研究的動態(tài)與展望[J].生物技術(shù)通報(bào)，2015， 31（4）： 65-71.

[8] 黃 潔， 李開綿， 葉劍秋， 等. 我國的木薯優(yōu)勢區(qū)域概述[J]. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2008， 39（1）： 104-108.

[9] FAO（2014）FAOSTAT[DB]. http： //faostat3. fao. org.

[10] 盧賽清， 盤 歡.馬崇熙. 2008年廣西木薯低溫凍害情況及應(yīng)對措施[J]. 廣西熱帶農(nóng)業(yè)， 2009（1）： 21-22.

[11] 李良活， 韋榮敏， 覃漢林， 等. 2008年初廣西木薯災(zāi)情及其恢復(fù)生產(chǎn)對策建議[J]. 廣西農(nóng)學(xué)報(bào)， 2008. 23（S）： 45-46.

[12] http：//news. weather. com. cn/2016/01/2457146. shtml.

[13] 陸柳英， 朱文麗， 莫 饒， 等.化學(xué)誘變篩選木薯抗寒突變體的初步研究[J]. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2007， 38（8）： 499-503.

[14] 康冬鴿， 李瑞梅， 胡新文， 等.低溫脅迫下木薯幾種保護(hù)酶活性變化及其與耐寒性的關(guān)系[J].熱帶作物學(xué)報(bào)， 2009， 30（7）：908-911.

[15] 黃秋鳳， 羅興錄， 王春蓮， 等.低溫脅迫對木薯幼苗生理特性的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2010， 26（17）： 172-177.

[16] 姚 遠(yuǎn)， 閔 義， 胡新文， 等.低溫脅迫對木薯幼苗葉片轉(zhuǎn)化酶及可溶性糖含量的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2010， 31（4）：556-560.

[17] 劉惠杰， 禤維言， 葉 藝， 等.低溫條件下木薯種莖發(fā)芽性能與生理指標(biāo)相關(guān)性研究[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2011， 42（8）： 866-869.

[18] 周玉飛， 曾長英， 陳 新， 等.低溫馴化對木薯耐寒性形態(tài)生理特性的影響[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 31（6）： 31-36.

[19] 尹彩霞， 堯瑞霞， 喬愛民. 5個(gè)木薯品種對低溫脅迫的響應(yīng)及其抗寒性評價(jià)[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012（11）： 30-33.

[20] 冀乙萌， 惠杜娟， 李瑞梅， 等.鈣對低溫脅迫下木薯抗寒相關(guān)生理指標(biāo)的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2012， 33（5）： 894-898.

[21] 吳海寧， 羅興錄，樊吳靜. 低溫脅迫對不同木薯品種幼苗生理特性的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2013， 44（11）： 1 791-1 799.

[22] 梁 榮. 華南205木薯組織培養(yǎng)及低溫抗性研究[D]. 南昌： 南昌大學(xué)， 2013.

[23] 安飛飛， 李庚虎， 陳 霆，等. 低溫脅迫對木薯葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)及PSⅡ相關(guān)蛋白表達(dá)水平的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 40（2）： 148-152.

[24] 歐文軍， 羅秀芹，李開綿. 低溫脅迫對木薯組培苗葉片若干代謝生理指標(biāo)的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2015， 36（4）： 706-712.

[25] 付 偉， 趙俊權(quán). 木薯抗寒性及相關(guān)性狀基因定位研究綜述[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2015， 31（27）： 172-176.

[26] 李月仙， 王躍全， 張林輝， 等.木薯分子標(biāo)記技術(shù)研究綜述及應(yīng)用前景[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 39（2）： 680-691.

[27] 陳 新， 曾長英， 王文泉.木薯分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 分子植物育種， 2015， 13（8）： 1 890-1 894.

[28] 楊鵬雅， 王文泉， 周建國， 等.木薯SAD基因片段的克隆及其序列分析[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 36（6）： 28-30.

[29] Zeng C Y， Wang W Q， Zheng Y， et al. Conservation and divergence of microRNAs and their functions in Euphorbiaceous plants[J]. Nucleic Acids Research， 2009， 38（3）： 981-995.

[30] Chiou T J. The role of microRNAs in sensing nutrient stress[J]. Plant Cell Environ， 2007， 30： 323-332.

[31] Dugas D V， Bartel B. sucrose indunction of Arabidopsis miR398represses two Cu/Zu superoxide dismutase[J]. Plant Mol Biol， 2008， 67（4）： 403-417.

[32] Jagsdeeswaran G， saini A，sunkar R.Biotic and abiotic stress downs-regulate miR398 expression in Arabidopsis[J]. Planta，2009， 229（4）： 1 009-1 014.

[33] Zhao B T， Ge L F， Liang R Q， et al. Members of miR-169 family are induced by high salinity and transiently inhibit the NE-YA transcription factor[J]. BMC Mol Biol， 2009（10）： 29.

[34] 薄維平. 木薯耐寒相關(guān)miRNA的差異表達(dá)分析[D]. 海口： 海南大學(xué)， 2010.

[35]周玉飛. 木薯低溫誘導(dǎo)miRNA及靶基因的功能分析[D]. ?？冢?海南大學(xué)， 2011.

[36]冀乙萌. 耐寒轉(zhuǎn)基因木薯田間檢測與木薯耐寒基因的克隆和功能分析[D]. ?？冢?海南大學(xué)， 2012.

[37] 孟凡超. 木薯抗寒性的表達(dá)譜分析[D]. ?？冢?海南大學(xué)， 2012.

[38] An D， Yang J， Zhang P. Transcriptome profiling of low temperature -treated cassava apical shoots showed dynamic responses of tropical plant to cold stress[J]. BMC Genomics，2012（13）： 64.

[39] 黎娟華， 孫海彥， 趙平娟， 等.木薯低溫誘導(dǎo)基因MeLTI6A的克隆與序列分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2012， 28（27）： 72-77.

[40] 黎娟華， 孫海彥， 阮孟斌， 等. 木薯低溫誘導(dǎo)基因MeLTI6A的啟動子的克隆與序列分析[J]， 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2013， 34（11）： 2 164-2 171.

[41] 羅秀芹， 歐文軍， 李開綿， 等. 抗寒蛋白硬脂酰-ACP脫飽和酶的結(jié)構(gòu)與功能預(yù)測[J]. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 43（5）：484-489.

[42] 李瑞梅， 惠杜鵑， 冀乙萌， 等. 木薯抗寒性研究進(jìn)展[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 38（3）： 9-11.

[43] 嚴(yán)華兵， 葉劍秋， 李開棉. 中國木薯育種研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2015， 31（15）： 63-70.

[44] Nassar N M A. Wild cassava， Manihot spp. to improve the crop[J]. Gene Conserve， 2007， 6（26）： 387-414.

[45] Nassar N M A， Ortiz R. Cassava improvement： challenges andimpacts[J]. Journal of Agricultural Science， 2007（145）： 163-171.

[46] Ceballos H， Kulakow P， Hershey C. Cassava breeding： currentstatus， bottlenecks and the potential of biotechnology tools[J]. Tropical Plant Biology， 2012， 5（1）： 73-87.

[47] Dhooghe E， Laere K V， Eeckhaut T， et al. Mitotic chromosome doubling of plant tissues in vitro[J]. Plant Cell， Tissue and Organ Culture， 2011， 104： 359-373.

[48] Nassar N， Bomfim N N， Elsayed A Y， et al. Interesting cassava cultivars UnB 201[J]. Geneconserve， 2011， 40： 163-165.

[49] Ribeiro D G， Nassar N M A. A comparative anatomical study in cassava diploid and tetraploid hybrids[J]. Plant Systematics and Evolution， 2012， 298： 1 711-1 721.

[50] Chen Z J， Birchler JA（eds）. Polyploid and hybrid genomics[M]. New York： Wiley Blackwell， 2013： 231-234.

[51] Owoseni O， Okwaro H， Afza R， et al. Radiosensitivity and in vitro mutagenesis in African accessions of cassava（Manihot esculenta Crantz）[J]. Plant Mutation Reports， 2006， 1（2）： 32-36.

[52] Sanchez T， Roserob A， Tofino A P， et al. Induction and identification of useful mutations for root quality traits in cassava[A]. // Shu Q Y（ed.） Induced plant mutations in the genomics era. Rome： Food and Agriculture Organization of the United Nations， 2009： 266-269.

[53] Kunkeaw S， Tangphatsornruang S， Smith D R， et al. Genetic linkage map of cassava（Manihot esculenta Crantz） based on AFLPand SSR markers[J]. Plant Breed， 2010（129）： 112-115.

[54] Kunkeaw S， Yoocha T， Sraphet S， et al. Construction of a genetic linkage map using simple sequence repeat markers from expressed sequence tags for cassava（Manihot esculenta Crantz）[J]. Mol Breed， 2011（27）： 67-75.

[55] Sraphet S， Boonchanawiwat A， Thanyasiriwat T， et al. SSR and EST-SSR-based genetic linkage map of cassava（Manihot esculenta Crantz）[J]. Theor Appl Genet， 2011（122）： 1 161-1 170.

[56] Saelim L， Phansiri S， Suksangpanomrung M， et al. Evaluation of a morphological marker selection and excision system to generate marker- free transgenic cassava plants[J]. Plant Cell Reports， 2009， 28： 445-455.

[57] Liu J， Zheng Q J， Ma Q X， et al. Cassava genetic transformation and its application in breeding[J]. Journal of Integrative Plant Biolopregy， 2011， 53（7）： 552-569.

[58] Agnes R S， Teresa S， Alain B， et al. Molecular and supra-molecular structure of waxy starches developed from cassava （Manihot esculenta Crantz）[J]. Carbohydrate Polymers， 2013， 92： 1 451-1 462.

[59] 陳顯雙， 揚(yáng) 琴， 周少霞， 等. 廣西木薯種質(zhì)圃木薯品種（系）寒害調(diào)查報(bào)告[J]. 廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2008. 1（2）： 8-11.

[60] 周建國， 李開綿， 葉劍秋， 等. 木薯耐寒種質(zhì)篩選初報(bào)[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 36（8）： 59-61.

[61] 但 忠. 廣西木薯的抗寒性與抗寒育種的初步研究[D]. 海口：海南大學(xué)， 2010.

[62] 孫湘來. 木薯遺傳圖譜的構(gòu)建及耐寒性的QTL定位[D]. ?？冢?海南大學(xué)， 2010.

[63] 陳 青. 木薯遺傳圖譜構(gòu)建及耐寒相關(guān)性狀QTL定位[D]. ?？冢?海南大學(xué)， 2010.

[64] 鄧玉萍， 林 萱， 宋 勇. 木薯北移栽培技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 中國園藝文摘， 2013（10）： 11-13.

[65] 袁展汽， 劉仁根， 肖運(yùn)萍， 等.華南系列木薯品種在江西紅壤旱坡邊際土地上的適應(yīng)性研究初報(bào)[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2009， 21（5）： 21-26.

[66] 袁展汽， 林洪鑫， 古碧等.北移江西種植的木薯品種鮮薯產(chǎn)量及淀粉品質(zhì)差異研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2011， 32（11）： 2 007-2 011.

[67] 歐珍貴， 黎 青， 羅亞紅， 等. 貴州木薯引種區(qū)域試驗(yàn)研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)， 2012， 14（1）： 136-141.

[68] 吳秋云， 宋 勇， 熊興耀， 等. 引進(jìn)木薯品種比較試驗(yàn)初報(bào)[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012（13）： 46-47，51.

[69] 鄧玉萍， 楊 莎， 林 查， 等.湖南地區(qū)鮮食木薯品種比較試驗(yàn)初報(bào)[J]. 中國園藝文摘， 2013（3）： 14-16.

[70] 張光勇， 陳偉強(qiáng)， 趙素梅， 等.云南河口木薯良種引種試驗(yàn)初報(bào)[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科技， 2013， 36（2）： 26-27，40.

[71] 劉 斌， 申章佑， 甘秀芹， 等.中國木薯種莖越冬貯藏區(qū)域劃分及其安全貯藏方法[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2013， 44（12）： 1 992-1 996.

[72] 揭錦隆. 木薯高產(chǎn)栽培技術(shù)[J]. 福建農(nóng)業(yè)科技， 2013， 10： 8-9.

[73] 劉連軍， 李恒銳， 黎 萍， 等. 木薯新品種‘桂墾09-26與‘桂墾09-11配套栽培試驗(yàn)初報(bào)[J]. 中國熱帶農(nóng)業(yè)， 2015， 67： 58-60.

[74] 李恒銳， 邱文武， 黎 萍， 等. 木薯優(yōu)良新品種桂墾09-26選育初報(bào)[J]. 作物研究， 2015， 29（2）： 140-143.

[75] FAN W J， LUO X L， RUAN Y. Effects of diffrent storage methods on germination and physiological indexes of seed-stem of cassava[J]. C hinese Agriculcural Science Bulletin， 2012， 28（33）： 65-70.

[76] LIU B， SHEN Z Y， WEI B H. Overwintering safe storage methods and regional diwision of seed-stem of cassava in china[J]. Agriculcural Science & Techology， 2015， 16（2）： 330-335.