不同山藥種質(zhì)主要性狀比較與遺傳多樣性分析

陳 陽，周先治，林永勝，馬麗娜，唐建陽

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所，福建 福州 350003)

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不同山藥種質(zhì)主要性狀比較與遺傳多樣性分析

陳 陽，周先治，林永勝，馬麗娜，唐建陽*

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所，福建 福州 350003)

對(duì)收集的10份福建地方山藥種質(zhì)及外來引進(jìn)的鐵棍山藥的主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)特性比較與遺傳多樣性分析。結(jié)果表明：德化芹峰淮山、明溪薯產(chǎn)量高，口感好，肉色白，刨皮后較不易氧化，適于加工，德化紫薇淮山氨基酸含量在參試的山藥品種中含量最高，口感好，產(chǎn)量僅次于德化大薯。經(jīng)遺傳多樣性ISSR聚類分析，將10個(gè)品種分成4類。綜合評(píng)價(jià)，德化芹峰淮山、明溪薯、德化紫薇淮山發(fā)展?jié)摿^大，適于作為商品深加工原料。

山藥；性狀；品質(zhì)；遺傳分析

山藥為薯蕷科薯蕷屬植物，又稱薯蕷、山薯、參薯、懷山藥、白山藥、薯藥、淮山，主要分布于我國華北、西北及長江流域各省區(qū)，其塊莖含有豐富的蛋白質(zhì)、淀粉、氨基酸、維生素及多種營養(yǎng)成分，還含有Fe、Zn、Cu等多種礦物質(zhì)[1]。山藥既具有獨(dú)特的食用價(jià)值，又具有健脾益胃、助消化、滋腎益精、 益肺止咳、降低血糖等功效，是藥食兼用的滋補(bǔ)食品[2-12]。

福建省山藥種植歷史悠久、適宜種植地區(qū)廣。長期以來，各地區(qū)山藥資源互相引種，經(jīng)過長期的生態(tài)適應(yīng)，形成了許多當(dāng)?shù)仄贩N及外引品種[13]。山藥種類繁多，裴鑒[14]在《中國植物志》中將山藥及其相近種分為薯蕷、參薯、山薯、褐苞薯蕷、日本薯蕷。品種資源是作物品種改良的基礎(chǔ)，由于各地山藥種質(zhì)資源在品種特性及地域分布存在較大差異，導(dǎo)致當(dāng)前生產(chǎn)上種植的山藥品種較為雜亂，不利于引種及品種遺傳改良[15]。為了區(qū)分福建常用山藥地方資源品種和外來品種的農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)差別，項(xiàng)目組對(duì)收集的福建地方山藥資源以及外來引進(jìn)的鐵棍山藥的主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)特性進(jìn)行了比較分析，確定各地方山藥資源性狀及種質(zhì)差異，為福建省山藥資源研究及選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)山藥品種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從福建省的德化縣、安溪縣、永春縣、建陽市、河南省等地收集當(dāng)?shù)刂髟缘纳剿幏N質(zhì)資源10份。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2015年在德化縣龍潯鎮(zhèn)英山村對(duì)收集的10份山藥資源進(jìn)行種植。試驗(yàn)于3月28日播種，小區(qū)面積40 m2，設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。山藥采用堆箱式高畦栽培，畦帶溝寬1.8 m，壟高1 m，株距0.12 m，折合每667 m2種植3 000株。種植前每667 m2施腐熟有機(jī)肥2 500 kg，其他栽培措施按當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行統(tǒng)一管理。

1.2.2 試驗(yàn)觀察 在山藥生長旺盛期及采收期，每小區(qū)每個(gè)品種隨機(jī)選擇10株，共選擇30株分別對(duì)其生長勢(shì)、葉形、葉長、葉寬、葉色、莖粗、莖色、塊莖表皮色、塊莖莖粗、龍頭長、薯肉顏色、塊莖鮮重等進(jìn)行觀察和田間記載。葉片測(cè)定時(shí)，選擇離地面1.5 m高的正常功能葉，塊莖莖粗測(cè)量選擇最粗處，鮮重為采挖后將塊莖進(jìn)行洗凈后稱重。每個(gè)品種洗凈去皮、切塊后進(jìn)行蒸煮，評(píng)價(jià)其口感風(fēng)味。

1.2.3 品質(zhì)測(cè)定 水分參照GB 5009.3-2010食品中水分的直接干燥法進(jìn)行測(cè)定；氨基酸測(cè)定參照GB/T 5009.124-2003食品中氨基酸測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定；蛋白質(zhì)測(cè)定參照GB 5009.5-2010進(jìn)行測(cè)定；淀粉參照GB/T 5009.9-2008食品中淀粉酸水解法進(jìn)行測(cè)定；粗灰分參照GB 5009.4-2010食品中灰分測(cè)定法測(cè)定；粗纖維參照GB/T 5009.10-2003植物類食品中粗纖維的測(cè)定法測(cè)定；維生素C參照GB/T 6165-1986水果、蔬菜維生素C的2,6-二氯靛酚滴定法進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 7.05和Excel軟件進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算統(tǒng)計(jì)，差異顯著性分析采用LSD法。遺傳相似系數(shù)圖用類平均聚類法(UPGMA)對(duì)其進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同山藥品種的長勢(shì)與外觀比較

由表1可知，不同山藥品種長勢(shì)與外觀性狀存在較大差異。德化芹峰淮山、明溪淮山、德化大薯、德化紫薇淮山生長勢(shì)強(qiáng)，麻沙山藥、安溪淮山、永春薯和永春紫薯長勢(shì)中等，河南的鐵棍山藥長勢(shì)弱；所有山藥的莖均右旋，德化芹峰淮山、德化寸金薯的莖顏色為綠帶紫色，其余山藥品種莖的顏色均為綠色、淺綠色或深綠色，總體顏色差異不大；參試山藥品種葉形為三角形、戟形或卵橢圓形，除鐵棍山藥有零余子外，其他山藥品種皆無零余子；參試的山藥品種表皮顏色均呈黃褐色或棕褐色，德化芹峰淮山、德化寸金薯、麻沙山藥、鐵棍山藥、永春薯須根較多，參試的山藥品種形狀均為長圓柱形。

表1 不同山藥品種農(nóng)藝性狀分析

2.2 不同山藥品種農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)分析

由表2可知，地上部長勢(shì)旺盛的山藥種質(zhì)，塊莖的平均鮮重大、產(chǎn)量高。德化大薯地上部長勢(shì)旺盛，葉片寬大，地下塊莖粗大，塊莖長、直徑、塊莖平均鮮重最大；鐵棍山藥長勢(shì)較弱，地下塊莖細(xì)小，塊莖平均鮮重最低。不同山藥品種龍頭長及須根多少對(duì)可食率影響較大，德化芹峰淮山可食率較高達(dá)88.4%，永春薯可食率最低為73.5%；參試各山藥品種中除德化大薯口感較差外，其余各品種口感均為好或較好；各山藥品種中德化大薯產(chǎn)量最高，每667 m2產(chǎn)量達(dá)3 305.8 kg，與其他品種有顯著性差異，其次為德化紫薇淮山，鐵棍山藥產(chǎn)量最低。

表2 不同山藥品種農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)分析

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示LSD法多重比較差異顯著(P<0.05) 。表3同。

2.3 不同山藥品種主要營養(yǎng)成分比較

表3表明，不同山藥品種塊莖營養(yǎng)物質(zhì)各有不同。其中含水量以永春紫薯最高，為77.7 g·hg-1，德化寸金薯含量最低，為65.8 g·hg-1；氨基酸含量以德化紫薇淮山最高，為7.9 g·hg-1，德化大薯最低，為3.73 g·hg-1；維生素C含量以麻沙山藥最高，為19.9m g·hg-1，德化大薯最低，為8.29 mg·hg-1；各山藥淀粉含量為16.7～22.7g·hg-1，其中德化芹峰淮山最高，為22.7 g·hg-1，永春紫薯最低，為16.7 g·hg-1；粗灰分含量以明溪薯最高，為3.5 g·hg-1，麻沙山藥最低，為2.6g·hg-1；粗纖維含量以安溪薯最高，為1.7 g·hg-1，明溪薯最低，為0.9 g·hg-1；粗蛋白含量以鐵棍山藥最高，為11.9 g·hg-1，德化大薯最低，為6.3 g·hg-1。

表3 不同山藥品種主要營養(yǎng)成分測(cè)定

注：水分、維生素C、淀粉以鮮基計(jì)，其他以干基計(jì)。

2.4 各山藥種質(zhì)的遺傳多樣性分析

2.4.1 山藥資源ISSR引物擴(kuò)增結(jié)果 各參試山藥葉片基因組DNA的提取采用改良的CTAB法，從上海生工提供的40條ISSR引物中篩選出擴(kuò)增條帶清晰、多態(tài)性豐富、穩(wěn)定性好的6條引物作為供試引物，共擴(kuò)增出清晰條帶65條，其中多態(tài)性條帶為63條，多態(tài)性比率為96.9%，各引物擴(kuò)增出條帶9～16條，平均為11條，其中ISSR23擴(kuò)增的條帶數(shù)最多為16條，這說明10個(gè)山藥品種間遺傳多樣性豐富，篩選出的引物序列及擴(kuò)增條帶數(shù)見表4，德化芹峰淮山和其親本德化寸金薯的差異很小，ISSR14引物擴(kuò)增的德化寸金薯比德化芹峰淮山多出1條800 bp左右的條帶，其他引物未發(fā)現(xiàn)兩者差異，部分?jǐn)U增圖譜見圖1。

2.4.2 山藥種質(zhì)間的遺傳親緣關(guān)系 依據(jù)ISSR-PCR的擴(kuò)增結(jié)果，用DPS軟件統(tǒng)計(jì)分析10份山藥資源間的遺傳相似系數(shù)，用UPGMA聚類分析法，建立10份資源的遺傳關(guān)系樹狀圖(圖2)。由圖2可知，10份種質(zhì)的遺傳距離在0.022 2～0.721 2，遺傳距離越小，表明種質(zhì)資源間的親緣關(guān)系越近，遺傳距離越大，表明種質(zhì)資源間的遺傳距離越遠(yuǎn)。在本研究中， 遺傳距離最遠(yuǎn)為0.721 2，說明本研究中所選用的種質(zhì)資源遺傳差異較大。以遺傳距離0.58為基準(zhǔn)，10份種質(zhì)可以分為4類，第1類包括德化芹峰淮山、德寸金薯、麻沙山藥、明溪薯、安溪薯；第2類僅有鐵棍山藥；第3類為永春薯、永春紫薯；第4類包括德化大薯和德化紫薇淮山。

用Nei & Li法計(jì)算各類群間的遺傳距離，結(jié)果表明10份山藥種質(zhì)資源的遺傳距離在0.022 2～0.721 2，其中德化芹峰淮山和其親本寸金薯的遺傳距離最小，與德化紫薇淮山的遺傳距離最大，兩者歸屬為不同的品種。

3 討論與結(jié)論

山藥地方品種較多，不同山藥種質(zhì)間性狀差異較大。山藥薯塊長度、徑粗和單株鮮重對(duì)山藥產(chǎn)量起到?jīng)Q定性作用，山藥品種性狀與品質(zhì)差異可以作為鑒別山藥資源優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)[16]。在農(nóng)藝性狀及品質(zhì)比較研究中，德化大薯產(chǎn)量最高，但口感較差，不適宜作為商品，德化紫薇淮山、德化芹峰淮山、明溪薯產(chǎn)量較高，口感好，鐵棍山藥口感好，但產(chǎn)量低；德化芹峰淮山和德化寸金薯、明溪薯、麻沙山藥刨皮后肉色都是白色，都較不易氧化，德化大薯刨皮后易氧化，烘干后，德化芹峰淮山、德化寸金薯、明溪薯肉色白，麻沙山藥肉色較白，德化芹峰淮山、德化寸金薯、明溪薯的口感好于麻沙山藥，而德化大薯烘干后，肉色黃白，口感差。通過農(nóng)藝性狀及品質(zhì)比較，德化芹峰淮山、明溪薯產(chǎn)量高，口感好，肉色白，刨皮后較不易氧化，適于加工，德化紫薇淮山氨基酸含量在參試的山藥品種中含量最高，口感好，產(chǎn)量僅次于德化大薯，說明德化芹峰淮山、明溪薯、德化紫薇淮山發(fā)展?jié)摿^大，適于作為商品深加工原料。

種質(zhì)資源遺傳多樣性是選育工作的基礎(chǔ)，DNA分子標(biāo)記已廣泛應(yīng)用于植物種質(zhì)資源研究和鑒定[17]。ISSR技術(shù)是一種鑒定山藥種質(zhì)的有效和實(shí)用的工具[18]。在本研究中，對(duì)不同來源的10份山藥種質(zhì)資源遺傳多樣性ISSR分析結(jié)果表明，參試的山藥種質(zhì)資源存在豐富的遺傳多樣性，第1類包括德化芹峰淮山、德化寸金薯、麻沙山藥、明溪薯、安溪薯；第2類僅有鐵棍山藥；第3類為永春薯、永春紫薯；第4類包括德化大薯和德化紫薇淮山。通過農(nóng)藝性狀的薯塊長度、薯塊徑粗、葉片長度進(jìn)行直觀比較，德化芹峰淮山、德化寸金薯、麻沙山藥、明溪薯、安溪薯具有明顯相似特征，與其他品種差異較明顯，通過聚類分析，為一個(gè)類型；引進(jìn)的鐵棍山藥與其他品種差異較大，通過聚類分析，為單獨(dú)一類。這說明聚類結(jié)果與農(nóng)藝性狀差異基本吻合。

本研究對(duì)福建常用一些山藥地方資源品種主要性狀進(jìn)行比較分析，但山藥地方品種較多，今后將加大對(duì)地方山藥資源品種搜集、鑒定，才能獲得更加全面、準(zhǔn)確的鑒定結(jié)果，為選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的山藥品種奠定基礎(chǔ)。

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(責(zé)任編輯：黃愛萍)

Characteristics and Genetic Diversity of Various Yam (Dioscorea polystachya)

CHEN Yang，ZHOU Xian-zhi，LIN Yong-sheng，MA Li-na，TANG Jian-yang*

(AgriculturalBio-resourcesResearchInstitute，F(xiàn)ujianAcademyofAgriculturalSciences，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian350003，China)

Main agronomic characteristics, quality criteria, and genetic diversity of 10 varieties of yam (Dioscoreapolystachya) found in Fujian and Iron Yam (Dioscoreaopposita) introduced from overseas were compared. The results showed that Dehua Qinfeng and Mingxi varieties had the properties of high yield, pleasing taste, white color, and being not easily oxidized after peeling, which were considered suitable for processing applications. Whereas, Dehua Ziwei yam had the highest amino acid content among all tested samples, with appealing taste and a yield only next to that of Dehua large yam. According to the ISSR cluster analysis on genetic diversity, these tested varieties were classified into 4 categories. A comprehensive evaluation on them concluded that Dehua Qinfeng, Mingxi and Dehua Ziwei yam were potential candidates as a raw material for value-added processed products.

yam; characteristics; quality; genetic analysis

2016-04-23初稿；2016-06-09修改稿

陳陽(1973-)，男，副研究員，主要從事蔬菜新品種選育與栽培技術(shù)研究(E-mail:cyang2@163.com)

*通訊作者：唐建陽(1961-)，男，研究員，主要從事植物營養(yǎng)研究(E-mail:tjy836@163.com)

福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目——省屬公益類科研院所基本科研專項(xiàng)(2014R1018-10)；福建省區(qū)域發(fā)展項(xiàng)目(2016N3003)

S 631.1

A

1008-0384(2016)09-945-05

陳陽，周先治，林永勝，等.不同山藥種質(zhì)主要性狀比較與遺傳多樣性分析[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，31(9)：945-949.

CHEN Y，ZHOU X-Z，LIN Y-S，et al.Characteristics and Genetic Diversity of Various Yam (Dioscoreapolystachya)[J].FujianJournalofAgriculturalSciences，2016，31(9)：945-949.