利用隸屬函數(shù)法對(duì)山藥種質(zhì)資源品質(zhì)和產(chǎn)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

羅海玲，龔明霞，周蕓伊，馬 俊，何龍飛,5 *

(1. 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004；2. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；3. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，廣西 南寧 530007；4. 廣西南寧市黨校，廣西 南寧 530007；5. 廣西高校作物栽培學(xué)與耕作學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530005)

【研究意義】山藥(RhizomaDioscorea)屬于薯蕷科中最大的薯蕷屬，非洲山藥年產(chǎn)量最高，約占世界總量的95 %[1]，我國(guó)山藥約有60種[2]。廣西具有豐富的光、溫、水和熱資源，其山藥種質(zhì)資源占全國(guó)的一半以上。山藥的營(yíng)養(yǎng)化學(xué)成分因品種、環(huán)境、生長(zhǎng)期及收獲季節(jié)等的不同而各有差異，從眾多山藥品種中篩選更多品質(zhì)、產(chǎn)量綜合性狀優(yōu)良，且適合不同地域要求的品種成為生產(chǎn)上的迫切需求，對(duì)促進(jìn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)山藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展也具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】在山藥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和資源鑒定方面已有一些研究。韋本輝等[3]分析了9個(gè)山藥品種的營(yíng)養(yǎng)成分，認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異可作為淮山藥種質(zhì)分類的依據(jù)之一。華樹妹[4]對(duì)福建的21份山藥資源進(jìn)行了品質(zhì)分析，認(rèn)為它們的淀粉含量存在極顯著差異，不同產(chǎn)地山藥的可溶性蛋白含量也存在極顯著差異。梁任繁等[5]對(duì)收集到的12份廣西山藥種質(zhì)資源進(jìn)行田間種植和生物學(xué)性狀觀察，應(yīng)用聚類分析方法，結(jié)合形態(tài)學(xué)與生態(tài)學(xué)特征，將它們分成4個(gè)類群：北方山藥、南方山藥、野生山藥和田薯型。隸屬函數(shù)分析法可將不同指標(biāo)系數(shù)轉(zhuǎn)換成[0，1]度量值，在同一平臺(tái)定量評(píng)價(jià)、綜合比較，較之加權(quán)評(píng)分法具有更大的合理性，在蘿卜[6]、大蒜[7]和馬鈴薯[8]等多種作物不同品種營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用，篩選出了一系列品質(zhì)優(yōu)良的品種資源?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】由于藥食兼用山藥的品質(zhì)研究起步較晚，目前尚未有統(tǒng)一的資源評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此關(guān)于山藥資源產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的研究較少，隸屬函數(shù)分析法在山藥種質(zhì)資源研究中的應(yīng)用還未見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)31個(gè)山藥種質(zhì)資源的產(chǎn)量和品質(zhì)，為山藥優(yōu)良品種的選育栽培及山藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

31份供試山藥種質(zhì)資源類型及來源見表1。2013年4月13日將供試品種種植于廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院教學(xué)科研基地，采用定向和搭架栽培，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，每個(gè)區(qū)組(資源)種植面積為7.5 m2，株距30 cm，行距1 m，常規(guī)田間管理，翌年1月7日收獲各種質(zhì)資源的地下塊莖，并測(cè)定其農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量。生理指標(biāo)測(cè)定取樣：從各個(gè)種質(zhì)資源各小區(qū)中隨機(jī)抽取剛采收的3條塊莖，洗凈、擦干后取上、中、下3個(gè)部位的樣品混勻，液氮速凍，高速粉碎機(jī)迅速加液氮研磨成液氮粉末后置于-40 ℃待測(cè)，3 次重復(fù)。

1.2 測(cè)定方法

收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)測(cè)定5株塊莖的重量、長(zhǎng)度和直徑，重復(fù)3次，以小區(qū)產(chǎn)量折合計(jì)算每公頃總產(chǎn)量。蔗糖含量采用Roe比色法測(cè)定，還原糖含量的測(cè)定采用3, 5-二硝基水楊酸法[9]測(cè)定，可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[10]測(cè)定，采用鹽酸水解DNS比色法[11]快速測(cè)定山藥淀粉含量。

表1 供試淮山藥種質(zhì)類型和來源Table 1 Types and sources of tested yam germplasms

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和差性異分析，差異性分析采用單因素方差分析LSD法進(jìn)行多重比較，農(nóng)藝性狀比較的樣本數(shù)為15個(gè)，生理指標(biāo)測(cè)定樣本數(shù)為3個(gè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同山藥種質(zhì)資源塊莖農(nóng)藝性狀比較分析

由表2顯示，31份種質(zhì)資源的單莖重與直徑、莖長(zhǎng)均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.58和0.48，單莖重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.99，因此塊莖長(zhǎng)、莖直徑寬的品種，塊莖重量和產(chǎn)量都高。31份種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀存在較大差異，其單莖重在0.112～1.834 kg，單莖重1 kg以上、莖長(zhǎng)50 cm以上、莖直徑7 cm(31個(gè)種質(zhì)資源的莖直徑平均值為7.117 cm)以上的品種有HZ-2、G15、BL-2、BL-5、G1和GH5；莖長(zhǎng)50 cm以上、莖直徑7 cm以下的品種有西大淮1號(hào)、G9、5-5大、WM3、18號(hào)、GH-2、GH-9和桂平金田；塊莖較短(50 cm以下)但莖直徑較寬(7 cm以上)的品種有BL-3、PZ-1、PZ-3、土家白、浙江紅山藥、野生種和大薯種；塊莖較細(xì)(莖直徑4 cm以下)、較短(莖長(zhǎng)在50 cm以下)的品種有鐵棍山藥、湖北大、湖北小、SY2和GH16。

表2 供試淮山藥種質(zhì)的塊莖性狀Table 2 Tuber traits and yields of tested yam germplasm resources

注：定義莖長(zhǎng)60 cm以上為長(zhǎng)型種質(zhì)資源，50～60 cm為中型種質(zhì)資源，50 cm以下為短型種質(zhì)資源。同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5 %水平上差異顯著，下同。

Note: It was defined as long type germplasm resources with the tuber length more than 60 cm, and medium germplasm resources with the tuber length between 50-60 cm, and short germplasm resources with the tuber length below 50 cm. Different lowercase letters in the same column indicate significance atP<0.05 level. The same as below.

表3 供試淮山藥種質(zhì)的品質(zhì)性狀和平均隸屬函數(shù)分析Table 3 Quality traits and membership function analysis of tested yam germplasm resources

2.2 不同山藥種質(zhì)資源塊莖產(chǎn)量評(píng)價(jià)

如表2所示，31份山藥種質(zhì)資源間產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平，根據(jù)產(chǎn)量性狀可將其分成7類，第1類產(chǎn)量高于55 000 kg/hm2(HZ-2和G15)，顯著高于其他品種；第2類為50 000～55 000 kg/hm2(BL-2和 BL-5)；第3類產(chǎn)量為45 000～50 000 kg/hm2(G1、GH5、西大淮1號(hào)、BL-3和土家白)；第4類產(chǎn)量為35 000～45 000 kg/hm2(PZ-1、5-5大、PZ-3和WM3)；第5類產(chǎn)量為30 000～35 000 kg/hm2(G9、GH-8、GH-2和粵北2號(hào))；第6類產(chǎn)量為15 000～30 000 kg/hm2(浙江紅山藥、非洲1號(hào)、野生種、大薯種、18號(hào)、GH-7、GH-9、桂平金田、SY1和GH16)；第7類在15 000 kg/hm2以下(湖北大、鐵棍山藥、湖北小和SY2)，顯著低于其他種質(zhì)資源。

2.3 不同山藥種質(zhì)資源塊莖品質(zhì)分析

2.3.1 不同山藥種質(zhì)資源可溶性蛋白含量分析 31份供試種質(zhì)資源可溶性蛋白含量為1.47～13.63 mg/g·FW，平均值為5.46 mg/g·FW，浙江紅山藥含量最高(13.625 mg/g·FW)，其次為非洲一號(hào)(10.293 mg/g·FW)、野生種(9.915 mg/g·FW)、PZ-1(9.399 mg/g·FW)和桂平金田(9.024 mg/g·FW)，含量最低的2個(gè)品種分別為粵北2號(hào)(1.472 mg/g·FW)和西大淮一號(hào)(1.612 mg/g·FW)。浙江紅山藥可溶性蛋白含量為粵北2號(hào)的9.27倍，含量差異顯著(表3)。

2.3.2 不同山藥種質(zhì)資源淀粉含量分析 淀粉含量達(dá)16 %以上的品種有GH-2(28.882 %)、GH-9(28.870 %)、PZ-1(26.938 %)、G1(24.929 %)、GH5(20.898 %)，G15(22.041 %)、湖北小(21.176 %)、野生種(20.988 %)、BL-5(19.864 %)、WM3(18.966 %)、G9(18.572 %)、HZ-2(18.540 %)、SY1(18.094 %)、PZ-3(17.836 %)、BL-2(17.280 %)、18號(hào)(16.751 %)和GH-7(16.311 %)等，可作為本地區(qū)的高淀粉加工品種選育的優(yōu)良親本，其中淀粉含量達(dá)最高的2個(gè)品種GH-2和 GH-9種質(zhì)資源間差異不顯著，與其他種質(zhì)資源淀粉含量比較差異顯著；淀粉含量在10 %以下的品種有非洲1號(hào)(6.240 %)、大薯種(8.850 %)、湖北大(6.195 %)、西大淮一號(hào)(7.022 %)、浙江紅山藥(8.353 %)、SY2(9.083 %)、GH16(9.858 %)和GH-8(9.561 %)等，這些與淀粉含量10 %以上種質(zhì)資源差異顯著(表3)。

2.3.3 不同山藥種質(zhì)資源蔗糖含量分析 蔗糖含量在10 mg/g·FW以上的種質(zhì)資源有土家白(27.298 mg/g·FW)、 BL-3(13.618 mg/g·FW)、PZ-1(13.383 mg/g·FW)、GH-7(13.230 mg/g·FW)、WM3(12.217 mg/g·FW)、浙江紅山藥(12.193 mg/g·FW)、GH-9(12.181 mg/g·FW)和野生種(11.806 mg/g·FW)，31個(gè)資源中大多短薯形種質(zhì)資源蔗糖含量較高，蔗糖含量最高的土家白與其他所有種質(zhì)資源差異達(dá)顯著水平。31個(gè)種質(zhì)資源還原糖含量在0.003～11.83410 mg/g·FW間，還原糖含量最高的為西大淮一號(hào)，最低的為PZ-1(表3)。

2.4 不同山藥種質(zhì)資源產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)

如表3所示，平均隸屬函數(shù)值為4個(gè)品質(zhì)性狀和產(chǎn)量性狀5個(gè)性狀的平均值，平均隸屬函數(shù)值越大，說明該種質(zhì)資源的產(chǎn)量和品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)越好，根據(jù)平均隸屬函數(shù)值的排名位次，篩選出表現(xiàn)較優(yōu)的中、長(zhǎng)型品種，包括GH5、G1、GH-9、G15、HZ-2、BL-5和BL-2，這些品種薯形和品質(zhì)俱佳，適合做高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種材料或鮮食新品種的優(yōu)異親本，其中GH-9、G1、G15、GH5、BL-5和HZ-2淀粉含量達(dá)18 %以上，這些品種可作為高淀粉加工品種選育的優(yōu)良親本。品質(zhì)和產(chǎn)量表現(xiàn)較優(yōu)的短型品種如PZ-1、野生種、土家白、PZ-3、BL-3、粵北2號(hào)和浙江紅，這些品種塊莖短而粗，性狀如甘薯，其中浙江紅、野生種和PZ-1的可溶性蛋白和蔗糖含量都很高，口感品質(zhì)佳，野生種和PZ-1為高蛋白高淀粉品種，浙江紅山藥為高蛋白低淀粉品種，由于短薯形品種具有產(chǎn)量高，品質(zhì)優(yōu)，便于采收、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏與加工等優(yōu)點(diǎn)，適合作為機(jī)械化種植和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，這些品種可作為高蛋白加工品種選育的優(yōu)良親本。綜合評(píng)價(jià)最差的是4個(gè)塊莖短而細(xì)的小薯品種：鐵棍山藥、SY2、GH16和湖北大，這些品種由于其產(chǎn)量低下，綜合評(píng)價(jià)不佳。

3 討 論

近幾年廣西山藥生產(chǎn)發(fā)展很快，但仍存在良種覆蓋率低，加工型山藥品種少的問題，迫切需要篩選更多高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)親本，加快育種進(jìn)程。品質(zhì)育種的關(guān)鍵是品質(zhì)評(píng)價(jià)，但沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法，不同評(píng)價(jià)方法各有優(yōu)劣。目前，對(duì)山藥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的評(píng)價(jià)主要分析方法有聚類分析法[3]、主成分分析法[12]、灰色關(guān)聯(lián)分析方法[13]等。隸屬函數(shù)法分析法因其方法簡(jiǎn)便、直觀，評(píng)價(jià)結(jié)果能準(zhǔn)確、全面的反映品種的綜合特性而廣泛應(yīng)用于馬鈴薯、蘿卜等作物的品質(zhì)評(píng)價(jià)，因此，本研究采用隸屬函數(shù)法來綜合評(píng)價(jià)31份種質(zhì)資源的產(chǎn)量及品質(zhì)。

利用隸屬函數(shù)法對(duì)山藥種質(zhì)資源品質(zhì)和產(chǎn)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果篩選出品質(zhì)和產(chǎn)量表現(xiàn)較優(yōu)的中、長(zhǎng)型品種7個(gè)：GH5、G1、GH-9、G15、HZ-2、BL-5和BL-2，短型品種7個(gè)：PZ-1、野生種、土家白、PZ-3、BL-3、粵北2號(hào)和浙江紅。這14個(gè)品種在廣西種植產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)較優(yōu)，說明這些品種本身的基因遺傳因素較優(yōu)異，也說明廣西豐富的熱量資源和降水量為這些品種塊莖的生長(zhǎng)提供了有利的環(huán)境。綜合評(píng)價(jià)優(yōu)的GH5，其淀粉含量為20.989 %，產(chǎn)量為45 528.83 kg/hm2，這與韋本輝等[3]描述的桂淮5號(hào)(GH5)淀粉(18.12 %)和蛋白含量高、綜合品質(zhì)優(yōu)相符，但產(chǎn)量表現(xiàn)要比韋本輝等[14]描述的24 000～33 750 kg/hm2要優(yōu)異，與龔明霞等[15]描述的GH5產(chǎn)量46 086.0 kg/hm2相似，梁任繁等[16]的研究表明桂淮5號(hào)生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，各種物質(zhì)代謝活動(dòng)時(shí)間比較充分，淀粉及干物質(zhì)積累等明顯高于桂淮16(GH16)，其塊莖顯著較GH16長(zhǎng)且大，這說明GH5的確是一個(gè)品質(zhì)和產(chǎn)量綜合評(píng)價(jià)優(yōu)良的品種，也說明隸屬函數(shù)法適用于山藥品質(zhì)和產(chǎn)量的綜合評(píng)價(jià)。作為“四大懷藥”之一的鐵棍山藥，以其特有的食用和藥用價(jià)值而享譽(yù)海內(nèi)外，但在本研究中綜合評(píng)價(jià)并不佳，雖然其淀粉含量也達(dá)到19.412 %，與王飛等[17]描述的19 %相似，但產(chǎn)量低下，該結(jié)果與王小麗等[18]和許念芳等[19]的研究相符，韓鎖義等[20]認(rèn)為鐵棍山藥藥用價(jià)值高，產(chǎn)量低，而本研究?jī)H涉及供試資源性狀、產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等方面，因此對(duì)于鐵棍山藥的藥用價(jià)值尚無評(píng)價(jià)。趙曉美等[21]研究表明鐵棍山藥在桂林采用最佳種植密度150 075 株/hm2時(shí)，產(chǎn)量最高可達(dá)16 152.60 kg/hm2，故可通過提高密度和改善栽培措施在一定程度上提高小薯品種的產(chǎn)量。小薯品種表現(xiàn)不佳還有兩個(gè)可能原因，一是由于廣西高溫高濕的氣候使其表現(xiàn)早衰[22]，二是因?yàn)楸狙芯坎⑽窗锤髻Y源的特性來種植和收獲塊莖，而是以統(tǒng)一的密度和時(shí)間來種植、收獲，其品質(zhì)測(cè)定未必代表其最佳的品質(zhì)特性，其他引進(jìn)的小薯品種如GH16、湖北大和湖北小等資源在廣西南寧種植綜合表現(xiàn)不佳可能也與此有關(guān)。因此，下一步研究有必要根據(jù)不同種質(zhì)資源的的特性來種植、收獲塊莖，測(cè)定其最佳品質(zhì)，再進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

4 結(jié) 論

中、長(zhǎng)型品種GH5、G1、GH-9、G15、HZ-2、BL-5及BL-2薯形和品質(zhì)俱佳，適合做高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種材料或鮮食新品種的優(yōu)異親本；短型品種PZ-1、野生種、土家白、PZ-3 、BL-3 、粵北2號(hào)和浙江紅性狀如甘薯，適合機(jī)械化種植和收獲。這14個(gè)品種在廣西南寧種植時(shí)多為中晚熟，其產(chǎn)量和品質(zhì)均較高，適合在廣西種植或作為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種的親本材料。

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