不同肉色甘薯產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

趙大偉，徐寧生，李國芳，鄧國軍，孟凡來，李明福

(1.文山州農(nóng)業(yè)科學院，云南 文山 663099；2.云南省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，云南 昆明 650205；3.臨滄市熱作科技指導站，云南 臨滄650205；4.玉溪農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，云南 玉溪 653100)

【研究意義】甘薯(Ipomoeabatatas)是重要的農(nóng)作物。我國約94 %的甘薯品種具有沖繩100 號和南瑞苕的血緣[1]。品種遺傳基礎(chǔ)比較狹窄，不利于甘薯品種的進一步遺傳改良?！厩叭搜芯窟M展】甘薯資源的親緣關(guān)系評估，即品種資源多樣性評價方面的工作，已有很多報道。李強等分析了中國62 份甘薯主要親本的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)通過UPGMA 法，可以聚為2 大類，一類為國內(nèi)自育材料，一類為外引材料[2]。賀學勤等用RAPD、ISSR及AFLP分子標記，對來自中國4個省的48個甘薯地方品種進行了遺傳多樣性分析，結(jié)果表明中國甘薯地方品種的遺傳變異十分豐富；此研究同時發(fā)現(xiàn)由3種標記產(chǎn)生的聚類圖存在一些差異，但將3種標記產(chǎn)生的多態(tài)性條帶結(jié)合聚類圖可以很好地揭示48個地方品種的親緣關(guān)系，48個品種聚為兩大類，一類以8個廣東材料為主，另一類由剩余的8個廣東材料和其余3省的32個品種組成[3]。Austin用表型性狀多樣性標記對中美洲地區(qū)甘薯種質(zhì)資源開展進化和遺傳多樣性研究，提出甘薯是三葉裂薯(Ipomoeatriloba)和三葉淺裂野牽牛(Ipomoeatrifida)雜交后代經(jīng)染色體加倍后形成的假說[4]。李慧峰等對廣西保存的476份國內(nèi)外甘薯種質(zhì)資源的形態(tài)標記進行遺傳多樣性分析，結(jié)果顯示廣西保存的甘薯種質(zhì)資源存在比較豐富的遺傳多樣性[5]?！颈狙芯壳腥朦c】研究甘薯主要育種親本的遺傳差異，對組配優(yōu)良雜交組合，提高育種效率等具有重要的意義[2]。但以肉色類型為單位的親緣關(guān)系的評價，迄今未見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文擬進行不同肉色的品種是否有比較遠的親緣關(guān)系方面的研究，從而為新品種選育的親本選配，提供新的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料43份，其中白肉甘薯16份，紫肉甘薯14份，黃肉甘薯13份，來源于云南(9份)、廣西、江蘇、河北、河南、四川和山東等地。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2014和2015年在文山州農(nóng)業(yè)科學院試驗場進行，23°20′50″N，104°16′24″E，海拔1260 m。試驗設(shè)計采用隨機區(qū)組，3次重復。每個試驗小區(qū)為4行區(qū)，面積20 m2。栽插的密度為5～6萬株/hm2，5月下旬栽插，11月中旬收獲，全生育期153～173 d。根據(jù)高產(chǎn)要求[6]實施灌溉、除草、防蟲、排水等田間管理措施。

1.2.2 性狀測量和數(shù)據(jù)分析 收獲前10天在每個材料的第Ⅱ小區(qū)第2壟或第3壟連續(xù)取樣5株，根據(jù)《甘薯種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[7]，測定每個品種(系)蔓長(m)、基部分枝數(shù)和莖粗(cm)；收獲時測定每個品種(系)單株結(jié)薯數(shù)、商品薯率(%)和鮮薯產(chǎn)量(kg/hm2)；收獲期分區(qū)進行烤種，每小區(qū)隨機取樣5個，采用常規(guī)烘干法，測定薯干重量(kg/hm2)，根據(jù)呂長文[8]等的方法折算出干率(%)，即薯干重量=鮮薯產(chǎn)量×干率，再根據(jù)王文質(zhì)[9]等的方法計算出淀粉含量(%)，亦即淀粉含量=烘干率×0.86945-6.34587，然后根據(jù)楊愛梅[10]等的方法計算淀粉產(chǎn)量(kg/hm2)，即淀粉產(chǎn)量=鮮薯產(chǎn)量×淀粉含量；薯塊熟食適口性評分參照張允剛等的方法。試驗采用Excel 2007和DPS16.05高級版進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肉色類型甘薯產(chǎn)量性狀的差異分析

產(chǎn)量性狀分析結(jié)果見表2，供試材料中，白肉甘薯、紫肉甘薯和黃肉甘薯的2年平均鮮薯產(chǎn)量分別為34 439.88、28 123.69和27 204.95 kg/hm2，白肉甘薯的鮮薯產(chǎn)量明顯高于紫肉和黃肉。鮮薯產(chǎn)量最高的10個甘薯品種(系)見表1，包括6個白肉甘薯、2個紫肉甘薯和2個黃肉甘薯，排首位的是渝薯17，紫肉甘薯排首位的是云紫2，黃肉甘薯排首位的是徐薯55-2。

不同肉色甘薯產(chǎn)量差異顯著，白肉甘薯鮮薯產(chǎn)量(34 439.88±1702.85)kg/hm2高于紫肉甘薯(28 123.69±1975.41)kg/hm2和黃肉甘薯(27 204.95±1382.16)kg/hm2，非云南品種鮮薯產(chǎn)量(32 064.77±2911.09)kg/hm2高于云南品種甘薯(24 576.61±1309.00)kg/hm2。其中源于重慶的渝薯17是供試材料中鮮薯產(chǎn)量(43 934.48±3733.43)kg/hm2最高的品種。

2.2 不同類型甘薯產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的差異分析

對蔓長、基部分枝數(shù)和莖粗3個地上部農(nóng)藝性狀分析結(jié)果見表2，供試材料中，云南品種的蔓比外引品種長，黃肉品種的蔓比白肉和紫肉品種長；白肉品種的基部分枝數(shù)多于黃肉和紫肉品種，非云南品種基部分枝數(shù)多于云南品種；非云南品種的莖粗于云南品種，白肉品種的莖粗于紫肉和黃肉品種。

除地上部外其余性狀分析結(jié)果見表2，白肉品種的單株結(jié)薯數(shù)、鮮薯產(chǎn)量、干率、薯干重量、淀粉含量和淀粉產(chǎn)量等均高于黃肉和紫肉品種；紫肉品種的商品薯率高于白肉和黃肉品種；黃肉品種的薯塊熟食適口評分最高，黃肉品種的蔓長和薯塊熟食適口評分高于白肉品種和紫肉品種；非云南品種地下部性狀優(yōu)于云南品種，云南品種的薯塊熟食適口評分高于非云南品種。

2.3 甘薯產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

2.3.1 地上部性狀間相關(guān)性分析 對蔓長、基部分枝數(shù)和莖粗之間相關(guān)性分析結(jié)果見表3～5，每個品種蔓長與基部分枝數(shù)呈顯著負相關(guān)；白肉品種和黃肉品種的蔓長與莖粗呈顯著正相關(guān)；紫肉品種的基部分枝數(shù)與莖粗呈極顯著正相關(guān)，而黃肉品種和白肉品種的基部分枝數(shù)與莖粗呈極顯著負相關(guān)。

2.3.2 地下部性狀之間相關(guān)性分析 地下部性狀之間相關(guān)性分析結(jié)果見表3～5，每個品種的鮮薯產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量和薯干重量之間呈極顯著正相關(guān)。白肉甘薯的單株結(jié)薯數(shù)與鮮薯產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；商品薯率與淀粉含量和干率呈極顯著負相關(guān)，與薯塊熟食適口評分、鮮薯產(chǎn)量和薯干重量呈顯著正相關(guān)；淀粉含量與干率和薯干重量呈極顯著正相關(guān)，與鮮薯產(chǎn)量呈顯著負相關(guān)；淀粉產(chǎn)量與干率和淀粉含量呈顯著正相關(guān)。紫肉甘薯的淀粉含量和干率均與淀粉產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；淀粉含量和干率與單株結(jié)薯數(shù)呈顯著負相關(guān)；薯干重量和淀粉產(chǎn)量與商品薯率呈顯著正相關(guān)。黃肉甘薯的薯塊熟食適口評分與干率、淀粉含量和淀粉產(chǎn)量呈極顯著負相關(guān)，其余性狀之間無顯著相關(guān)性。

2.3.3 地上部與地下部性狀之間相關(guān)性分析 地上部與地下部性狀間相關(guān)性分析結(jié)果見表3～5，每個品種的基部分枝數(shù)與商品薯率呈顯著正相關(guān)。白肉品種的淀粉含量和干率與莖粗呈顯著負相關(guān)；黃肉品種的薯干重量和淀粉產(chǎn)量與莖粗呈顯著正相關(guān)，其余性狀間無顯著相關(guān)性。

表1 鮮薯產(chǎn)量最高的10個甘薯品種

續(xù)表2 Continued table 2

注：X1～X11分別代表蔓長(m)、基部分枝數(shù)、莖直徑(cm)、單株結(jié)薯數(shù)、商品薯率(%)、薯塊熟食適口評分、鮮薯產(chǎn)量(kg/hm2)、干率(%)、薯干重量(kg/hm2)、淀粉含量(%)、淀粉產(chǎn)量(kg/hm2)。同列數(shù)據(jù)后不同大小寫字母分別表示在P﹤0.01和P﹤0.05上差異顯著。

Note:X1-X11represent thelength of vines (m), number of branches, stem diameter(cm), number of storage root per plant, commodity sweet potato rate(%), palatability, fresh yield (kg/hm2), dry matter content(%), dry root yield(kg/hm2), starch content(%), starch yield(kg/hm2). Different capital letters or lowercase letters in the same column mean significant difference atP﹤0.01 orP﹤0.05 levels, respectively.

注：**和*分別為0.01和0.05水平下相關(guān)顯著，下同。

Note: **and*represent significant correlation at 0.01 and 0.05 levels, respectively，the same as below.

表4 紫肉甘薯產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析

表5 黃肉品種產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析顯示，甘薯鮮薯產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量和薯干重量之間呈極顯著正相關(guān)(r≥0.714)；基部分枝數(shù)與蔓長呈顯著負相關(guān)(r≤-0.582)。白肉品種的單株結(jié)薯數(shù)與鮮薯產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(r=0.064)；淀粉含量與商品薯率呈極顯著負相關(guān)(r=-0.120)，與莖粗呈顯著負相關(guān)(r=-0.099)，與干率呈極顯著正相關(guān)(r=0.415)。紫肉品種的基部分枝數(shù)與莖粗呈極顯著正相關(guān)(r=0.313)；淀粉產(chǎn)量與干率呈極顯著正相關(guān)(r=0.485)，與商品薯率呈顯著正相關(guān)(r=0.017)，與淀粉含量呈極顯著正相關(guān)(r=0.985)。黃肉品種的莖粗與基部分枝數(shù)呈極顯著負相關(guān)(r=-0.620)，與淀粉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(r=0.442)；薯塊熟食適口評分與干率、淀粉含量和淀粉產(chǎn)量均呈極顯著負相關(guān)(r=-0.790，-0.724，-0.497)。

3 討 論

甘薯資源親緣關(guān)系的研究，報道很多，采用的方法也很多，獲得的結(jié)果也不少。利用表型性狀多樣性標記進行分析方面，Austin對中美洲地區(qū)甘薯種質(zhì)資源以此方法開展進化和遺傳多樣性研究，最先提出甘薯是三葉裂薯(Ipomoeatriloba)和三葉淺裂野牽牛(Ipomoeatrifida)雜交后代經(jīng)染色體加倍后形成的物種這一假說[3]。Sagredo 等利用RAPD標記技術(shù)對智利甘薯栽培種的遺傳多樣性進行研究，結(jié)果是智利本土甘薯品種遺傳多樣性背景狹窄[11]。

李強等進行中國甘薯主要品種遺傳多樣性的ISSR分析，結(jié)果為中國甘薯主要親本遺傳多樣性比較豐富，其中自育材料與外引材料之間遺傳距離比較遠；尤其是亞洲親本遺傳多樣性高于非洲和美洲的材料；他們據(jù)此建議在甘薯育種中，可以進行不同來源的親本進行雜交，即國內(nèi)自育親本與外引材料以及外引亞洲材料與外引其他材料配制組合，從而拓寬甘薯品種的遺傳背景，選育出更優(yōu)良的品種[2]。

羅凱等利用SSR分子標記、多個農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀，對82份中國西南地區(qū)主要甘薯資源進行遺傳多樣性分析，他們認為單獨利用某一種標記或性狀對親本材料進行衡量都不全面，建議結(jié)合分子標記和多種表型性狀進行綜合分析[12]。

本實驗結(jié)果顯示，不同肉色類型品種之間農(nóng)藝性狀差異較大，是否表明不同肉色類型品種遺傳距離較大？

紫肉甘薯的基部分枝數(shù)與莖粗呈極顯著正相關(guān)，而白肉和黃肉呈極顯著負相關(guān)；紫肉甘薯的單株結(jié)薯數(shù)與商品薯率呈極顯著負相關(guān)，而白肉和黃肉不顯著；白肉甘薯的商品薯率與淀粉含量呈極顯著負相關(guān)，紫肉呈不顯著正相關(guān)，黃肉呈不顯著負相關(guān)；白肉甘薯的莖粗與干率呈顯著負相關(guān)，紫肉和黃肉呈不顯著；白肉甘薯和黃肉甘薯的鮮薯產(chǎn)量與淀粉含量呈極顯著負相關(guān)，紫肉呈不顯著。顯然，如此大的差異，表明不同肉色類型的品種，遺傳差異比較大。

關(guān)于不同肉色類型品種的遺傳差異，有不同的結(jié)論。南文卓等進行30份海南地區(qū)引種甘薯種質(zhì)資源的SSR分析，6份紫薯被聚類在不同樹狀分枝中，他們據(jù)此認為按照薯肉顏色分類的結(jié)果并不能代表其在DNA水平上整體多態(tài)性[13]。

黃潔等進行紫、紅黃肉甘薯種質(zhì)遺傳多樣性的ISSR 分析，聚類分析和主成分分析將49 份甘薯種質(zhì)聚為4大類，類型間遺傳差異較大，將紅黃薯單獨聚為1 類，說明紫薯和紅黃薯分別具有明顯不同的來源和系統(tǒng)演化關(guān)系。種質(zhì)間的遺傳相似系數(shù)變幅為0.58～0.93，其中，0.61～0.70之間的種質(zhì)占51.4 %，0.71～0.80之間的占44. 0 %。而鄰近地域育種單位或同一育種單位的品種親緣關(guān)系較近[14]。

要得出更為準確的結(jié)論，對本研究中所用的材料進行分子生物學研究，是今后的工作。

不同肉色類型的品種雜交，即遺傳距離較遠的親本雜交，有望從后代中選育出新的優(yōu)異品種。高產(chǎn)品種和低產(chǎn)品種雜交，會降低產(chǎn)量。但新品種的選育，品質(zhì)和抗病性才是第一位，產(chǎn)量已經(jīng)不是決定性因素。選配親本時，不同肉色品種雜交，“異色雜交”是一個值得一試的育種策略，也許能取得某些突破。

4 結(jié) 論

本研究表明，不同肉色類型的品種親緣關(guān)系較遠，在育種過程中親本選配時，可以考慮用不同肉色的品種進行雜交，即“異色雜交”，有望從雜交后代中選育出好的品種。