溫度對萌芽過程中甘薯品質性狀的影響

董順旭 解備濤 侯夫云 李愛賢 王慶美 張立明

摘要：為了探討甘薯萌芽過程中薯塊各物質的變化規(guī)律，本研究以萌芽性不同的兩個甘薯品種（濟薯21和濟紫薯1號）為材料，在不同溫度（高溫：31～33℃；中溫：23～25℃；低溫：17～19℃）下進行萌芽試驗，研究該條件下萌芽過程中薯塊的萌芽性、干物質含量、可溶性糖含量、蛋白質含量等生理特性的變化。結果表明：在不同溫度條件下，甘薯的萌芽期、萌芽數(shù)量和薯苗質量均有不同，高溫條件下甘薯的萌芽數(shù)量大，而低中溫條件下薯苗質量較好。萌芽過程中薯塊的干率、淀粉含量逐漸下降；可溶性糖和還原糖含量在低溫條件下逐漸上升，在中高溫條件下先升高再降低；蛋白質含量低中溫條件下總體逐漸升高，高溫條件下萌芽后期下降，之前一直升高。薯塊萌芽過程中還原糖含量與甘薯萌芽性的相關性比淀粉含量更大。關鍵詞：甘薯；品種；溫度；萌芽性；品質性狀

中圖分類號：S531文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）07-0082-06

Abstract In order to explore the change rule of each index in sweet potato during root germination under different temperatures （high temperature： 31～33℃；medium temperature：23～25℃；low temperature：17～19℃）， two varieties of sweet potato with different germination characteristics （Jishu 21 and Jizishu 1） were used as materials. The germinating characteristics and changes of physiological characters， like dry matter content， soluble sugar content and protein content， were measured. The results showed that there were different germination periods， budding number and seedling quality of two varieties under different temperatures. The germination rate of sweet potato was higher under high temperature， while the quality of sweet potato seedlings was better at low and medium temperature. In the process of germination， the dry rate and starch content of sweet potato decreased gradually； the content of soluble sugar and reducing sugar increased gradually under the low temperature condition， and increased firstly and then decreased under the medium and high temperature conditions；the protein content increased gradually at low and medium temperatures， and increased firstly and then decreased at the late stage of germination at high temperature. The correlation of reducing sugar content with germinating ability of sweet potato was greater than that of starch.

Keywords Sweet potato； Variety； Temperature； Germinating characteristics； Quality traits

甘薯是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料及新型能源用作物，廣泛種植于世界上100多個國家和地區(qū)，在世界糧食生產中甘薯總產列第7位。我國是世界上最大的甘薯生產國，2016年種植面積約320×104 hm2，約占世界甘薯總面積的38.05%，年產量7 000×104 t以上，占世界甘薯總產量的67.09%，在我國糧食作物中總產居第5位，因此甘薯對保障我國糧食與能源安全起到重要作用[1]。甘薯萌芽性狀優(yōu)劣是影響甘薯快速推廣的重要因素，一部分優(yōu)質高產鮮食品種如西農431、心香等由于發(fā)芽率低、育苗成本高，影響了品種的推廣。影響甘薯萌芽的因素很多，有品種特性[2-4]、生育時期[5]、溫度[6]、養(yǎng)分[7，8]、排種方式[9]以及植物生長調節(jié)劑等[10-14]，其中溫度對萌芽具有重要影響，甘薯發(fā)芽必須達到一定的積溫。以往關于甘薯萌芽溫度的研究主要集中在萌芽數(shù)量和薯苗質量方面[6，15]，而對萌芽過程中薯塊相關物質變化的研究還不多見，而薯塊的萌芽過程也是薯塊中淀粉逐漸分解并為萌芽提供能量和物質的過程，但對其萌芽過程中物質的變化規(guī)律還不明確，不能解釋兩個甘薯品種淀粉含量基本相同而發(fā)芽率差別顯著的現(xiàn)象。本試驗在恒溫培養(yǎng)箱中模擬自然條件下溫度，用不同的調控措施，找出目前主栽品種中最適宜薯塊萌發(fā)的溫度，同時通過測定萌芽中薯塊內部主要品質指標的變化，為甘薯育苗實踐提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計和實施

試驗于2015年1月1日至2月20日在山東省農業(yè)科學院農業(yè)部甘薯原原種擴繁基地實驗室進行，2016年1月20日至3月10日進行第二次試驗。供試品種濟薯21和濟紫薯1號，均為山東省農業(yè)科學院作物研究所育成。濟薯21為耐瘠薄、耐干旱的兼用型品種，主要用于淀粉、薯棗和薯條加工，其發(fā)芽量較高；濟紫薯1號為高花青素品種，主要用于色素提取、紫薯全粉和薯泥加工等，其發(fā)芽量較少。

取薯形均勻一致、大小約為0.3 kg的健康夏薯作種薯，把薯塊放置在41 cm×30 cm×15 cm的白塑料盒內。盒內平鋪8～10 cm消毒的蛭石營養(yǎng)土，每盒擺放20個薯塊，再覆5 cm左右的蛭石營養(yǎng)土，每盒澆3 L水，之后放置到光照培養(yǎng)箱內。

試驗設置3個萌芽溫度處理：高溫萌芽，設定31～33℃；中溫萌芽，設定23～25℃；低溫萌芽，設定17～19℃。光照培養(yǎng)箱設置為每天光照12 h，光強為12 000 lx，相對濕度為80%～85%。每處理3個重復，每個重復3盆。

1.2 取樣和測定

從薯塊放入光照培養(yǎng)箱開始，每兩天取樣1次，每重復取樣3塊，分別進行薯塊干物質、可溶性糖、蛋白質含量測定，等到全部薯塊的芽長均大于1 cm時停止取樣。取樣結束后，把光照培養(yǎng)箱溫度調到25℃，光照強度和相對濕度不變，其它薯塊繼續(xù)進行發(fā)芽，待薯苗長到18 cm時剪苗，統(tǒng)計薯苗數(shù)量，測定薯苗質量，到40 d時截止。

干物質含量測定：取兩塊代表性薯塊，將頭尾部的三分之一去掉，余下切成細絲、混勻后取20 g鮮樣，于80℃烘箱中烘至恒重。可溶性糖含量采用蒽酮比色法、參照何照范編著的《糧油籽粒品質及其分析技術》進行測定[16]。淀粉含量采用硫酸蒽酮比色法測定。還原糖含量采用3，5二硝基水楊酸比色法測定。蛋白質含量采用半微量凱式定氮法、參照上海植物生理研究所主編的《現(xiàn)代植物生理學實驗指南》[17]進行。

1.3 數(shù)據(jù)分析和圖表制作

數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表制作用Excel 2007 和SPSS 21.0 軟件，用One-way ANOVA 進行LSD 組間差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 溫度對濟紫薯1號和濟薯21萌芽性狀的影響

由表1可以看出，不同萌芽溫度對甘薯萌芽期、出苗量和薯苗質量的影響均有顯著差異。低溫條件下的萌芽期最長，中溫次之，高溫最短，而出苗量相反，高溫的出苗量最多，中溫次之，低溫最少。低溫和中溫對甘薯種苗質量（百株重）影響不顯著，但均顯著好于高溫條件下的薯苗質量。

兩個品種的萌芽期，在低、中、高溫條件下相差1～2 d，均沒達到顯著水平，說明兩個品種萌芽所需的有效積溫差別不大。但是兩個品種的出苗量和薯苗質量均有顯著差別，在相同溫度條件下，濟薯21的出苗量均顯著高于濟紫薯1號，但薯苗質量低于濟紫薯1號，在低、中、高溫條件下濟薯21的出苗量分別比濟紫薯1號增加157.14%、76.39%和50.87%，而百株重比濟紫薯1號分別下降5.89%、9.15%和9.74%。

2.2 溫度對濟紫薯1號和濟薯21萌芽過程中干率的影響

從圖1可以看出，隨著萌芽時間的延長，兩個品種薯塊的干率逐漸下降，這說明在萌芽過程中薯塊內的干物質在逐漸分解為萌芽所需的其它物質和能量。從開始萌發(fā)到出芽，薯塊干率下降幅度大致相同。隨著萌芽溫度的升高，降解速度增加。濟紫薯1號的干率高于濟薯21。在低溫條件下，濟紫薯1號的干率下降速率低于濟薯21，中溫條件下兩個品種干率的下降速率相似，高溫條件下濟紫薯1號干率的下降速率高于濟薯21，這說明濟薯21在低溫條件下的萌芽性要高于濟紫薯1號，而濟紫薯1號需要萌發(fā)的溫度比濟薯21高。

2.3 溫度對濟紫薯1號和濟薯21萌芽過程中淀粉含量的影響

從圖2可以看出，與干率含量變化一致，兩個品種的淀粉含量在萌芽過程中逐漸下降，這是由于甘薯在萌芽過程中淀粉要分解轉化為糖再轉變成能量，用于薯芽萌發(fā)。隨著溫度的升高，淀粉的分解速度加快，濟紫薯1號淀粉含量的降低速度高于濟薯21，這與干率變化趨勢一致。

2.4 溫度對濟紫薯1號和濟薯21萌芽過程中可溶性糖含量的影響

由圖3可以看出，不同溫度對甘薯萌芽過程中可溶性糖含量的影響與干率、淀粉含量不一致。在低溫條件下，兩個品種種薯的可溶性糖含量先降低后一直緩慢升高，到薯塊萌芽時達到最高值；中溫條件下，薯塊的可溶性糖含量萌芽前期一直緩慢上升，中后期下降，到后期又急劇下降；高溫條件下，兩個品種的可溶性糖含量前期快速升高，中后期達到最高值后，又急劇下降。這說明在萌芽過程中薯塊的可溶性糖含量在逐漸升高，到達一定數(shù)值后緩慢下降，而溫度提高加速了這個過程。低溫條件下濟紫薯1號的可溶性糖含量在整個萌芽過程中均低于濟薯21；中溫和高溫條件下，萌芽前期高于濟薯21，后期下降階段低于濟薯21，這說明濟紫薯1號的萌芽對溫度比濟薯21敏感。

2.5 溫度對濟紫薯1號和濟薯21萌芽過程中還原糖含量的影響

由圖4可以看出，在低溫條件下，兩個甘薯品種的還原糖含量在萌發(fā)過程中呈“W”形分布，即萌芽開始還原糖含量先緩慢下降，再緩慢上升，在9～11 d達到一個高峰，再緩慢下降，19 d時達到第二個最低值，至萌芽時達到第二個峰值；中溫條件下，兩個品種的還原糖含量總體上升；高溫條件下，還原糖含量先緩慢上升，第9 d時達到最高值，再緩慢下降。在整個萌芽過程中，兩個甘薯品種的還原糖含量變化趨勢基本一致，但是濟薯21的還原糖含量顯著高于濟紫薯1號，這與濟薯21的萌芽性好于濟紫薯1號相對應。

2.6 溫度對濟紫薯1號和濟薯21萌芽過程中蛋白質含量的影響

從圖5可以看出，兩個品種種薯在不同溫度條件下的萌芽過程中其蛋白質變化趨勢不一致。在低溫條件下，濟紫薯1號的蛋白質含量在前期緩慢上升，中期基本不變，后期又緩慢上升。中溫條件下，兩個品種種薯的蛋白質含量總體處于上升過程。高溫條件下，濟紫薯1號蛋白質含量逐漸上升，第9 d達到最高值，隨后急劇下降，而濟薯21的蛋白質含量一直緩慢上升，第11 d達到最高，隨后緩慢下降。

3 討論與結論

甘薯塊根萌芽性與甘薯品種特性、育苗環(huán)境、種薯營養(yǎng)物質等相關的研究已較多。本研究兩個甘薯品種濟薯21和濟紫薯1號均是高干率品種，其中后者的干率在35%以上，前者的干率在32%～34%之間。兩個品種的萌芽期在低、中、高溫條件下相差1～2 d，均沒達到顯著水平，說明兩個品種萌芽所需的有效積溫差別不顯著。但是兩個品種的出苗量和薯苗質量均有顯著差別，在相同溫度條件下，濟薯21的出苗量均顯著高于濟紫薯1號，但薯苗質量低于濟紫薯1號。這和Collins[7]、王慶美[8]等的研究結果不大一致，其研究均認為甘薯的萌芽量與其干率和淀粉含量呈顯著正相關，而本研究發(fā)現(xiàn)不同品種之間，雖然干率相差不大，但是萌芽量差別顯著。這和侯夫云等[18]的研究結果相一致。

本試驗甘薯萌芽過程中可溶性糖、還原糖含量變化基本一致。低溫條件下濟紫薯1號的可溶性糖含量在整個萌芽過程中均低于濟薯21；中溫和高溫條件下，萌芽前期高于濟薯21，后期低于濟薯21，這說明濟紫薯1號的萌芽對溫度比濟薯21敏感。在整個萌芽過程中，兩個甘薯品種的還原糖含量變化趨勢基本一致，但是濟薯21的還原糖含量顯著高于濟紫薯1號，這與濟薯21的萌芽性好于濟紫薯1號相對應。根據(jù)兩個品種的萌芽特性，可以發(fā)現(xiàn)還原糖含量比干率、淀粉含量和可溶性糖含量更能作為甘薯萌芽特性的指標。本研究中，低溫條件下蛋白質含量一直緩慢上升，中溫條件下總體處于上升階段，但是不太明顯，而在高溫條件下，蛋白質含量快速上升，又快速下降，這表明萌芽過程中甘薯塊根中的蛋白質分解受溫度影響比較大。

目前，對甘薯萌芽基本特性的研究前人已經(jīng)做了大量的工作，但主要是研究育成品種的萌芽性和把萌芽率作為育種目標之一。隨著科學技術的發(fā)展，特別是分子生物技術的發(fā)展，還需對甘薯萌芽的生理機制以及基因表達進行系統(tǒng)研究。

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