不同甘薯品種（系）的比較分析

趙 琳，駱樂談，石 江，余建忠，詹生華

（1.杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310024；2.杭州市淳安縣農(nóng)業(yè)局，浙江 淳安 311700）

甘薯是我國重要的低投入、高產(chǎn)出、耐干旱、耐貧瘠的糧食、飼料和工業(yè)原料作物[1～3]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們消費(fèi)習(xí)慣的改變，甘薯因具有突出的保健和藥用功能而深受廣大消費(fèi)者的青睞，栽培面積日益擴(kuò)大。我國現(xiàn)已成為甘薯栽種面積最大、總產(chǎn)量最高、單產(chǎn)高于世界平均水平的甘薯生產(chǎn)大國。世界各國對甘薯的選育目標(biāo)略有不同，主要選育方向有觀賞甘薯、抗病蟲害甘薯和適合機(jī)械化作業(yè)的甘薯等。我國甘薯種質(zhì)資源豐富，江蘇徐州甘薯研究中心在甘薯種質(zhì)資源的收集、引進(jìn)與開發(fā)利用上進(jìn)行了大量工作，并選育出了在甘薯產(chǎn)業(yè)中占有主導(dǎo)地位的徐薯18和徐薯24等高淀粉品種，其淀粉含量在15%～20%之間，但仍遠(yuǎn)低于國際水平。因此，特色甘薯新品種的開發(fā)潛力依然十分巨大。

甘薯屬無性繁殖作物，整個(gè)生育期均易感染病毒，甘薯病毒病已成為制約甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素[4]。在山東、安徽、北京、江蘇等?。ㄊ校┑恼{(diào)查結(jié)果表明，病毒病造成的甘薯產(chǎn)量損失嚴(yán)重時(shí)可達(dá)50%以上，經(jīng)濟(jì)損失約40億元[5]。甘薯主要靠扦插枝條種植，多種病毒可通過昆蟲和汁液傳播，復(fù)合侵染率較高，但截至目前，尚無藥劑可有效防治甘薯病毒病。種苗脫毒是從根本上克服病毒病對甘薯生產(chǎn)為害的關(guān)鍵。本研究選取了4個(gè)自主選育的甘薯品系和4個(gè)杭州地區(qū)種植面積較大的品種，同時(shí)對浙薯6025的普通苗與脫毒苗進(jìn)行了比較，全面系統(tǒng)地了解了各甘薯品（系）的特征特性，并從生理生化指標(biāo)上探討了病毒對甘薯生長發(fā)育的影響，旨為脫毒甘薯后續(xù)的大面積推廣提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試甘薯品種（系） 有ZH23、H121、ZH1042、ZH152、浙薯75、浙薯6025（普通苗、脫毒苗）、心香和徐薯18（表1）。其中，徐薯18為對照品種，心香為浙江省杭州市臨安區(qū)的主栽品種。

浙薯6025脫毒苗的獲得。挑選表皮光滑、正常薯形、大小均勻、無病蟲害和無損傷的浙薯6025薯塊，放置于25～30℃的溫室內(nèi)進(jìn)行催芽，7 d后塊莖上的芽開始萌發(fā)。當(dāng)芽叢長至3cm時(shí)，切下頂部1～2cm長的芽段，剪去已展開的葉片，放入燒杯中，倒入質(zhì)量濃度0.1%的洗衣粉溶液進(jìn)行洗滌，流水沖洗20 min，再用紗布吸干水分，置于超凈工作臺(tái)上。在無菌操作臺(tái)內(nèi)采用消毒液進(jìn)行消毒，倒去消毒液后，再用無菌水漂洗5～6次，然后將芽段放在事先滅菌的濾紙上吸干水分。在超凈工作臺(tái)上剪取約1 cm長的幼莖先端，在40倍解剖鏡下切除較大的葉原基，找到位于頂端的莖尖生長點(diǎn)（生長點(diǎn)呈透明扁平的突起），用解剖針切下生長點(diǎn)（長度0.2～0.3 mm，一般帶1～2個(gè)葉原基），并挑入裝有培養(yǎng)基的三角瓶中，每瓶接種1個(gè)外植體。以MS為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，分別添加不同濃度的蔗糖、NAA和6-BA等配制成不同的培養(yǎng)基，接種已剝離的甘薯莖尖，而后置于無污染的培養(yǎng)室中，在溫度25～28℃、相對濕度50%~70%條件下進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，觀察并記載莖尖的生長情況，及時(shí)剔除被污染的材料。當(dāng)苗長至6～7片葉時(shí)，采用電鏡、分子生物學(xué)和DAS-ELISA相結(jié)合的“三重”檢測法進(jìn)行脫毒檢測，將鑒定為脫毒苗的種苗用于快繁生產(chǎn)。

表1 試驗(yàn)甘薯品種的親本材料和選育單位Table 1 Sweet potato materials for trial

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)在杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院臨安區(qū)板橋基地進(jìn)行。設(shè)9個(gè)甘薯品種（系）處理，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積15.1m2，甘薯行距0.8 m，株距0.3 m，種植密度41 667株/hm2。5月10日剪苗（保留4節(jié)），采用2節(jié)斜插入土壤、2節(jié)留于地上的方法移栽。移栽前，施商品有機(jī)肥7 500 kg/hm2和三元復(fù)合肥（N、P2O5和K2O含量均為15%，下同）750 kg/hm2做基肥；移栽后30 d和60 d左右（視生長情況），各追施1次三元復(fù)合肥600 kg/hm2；其他中耕、除草和病蟲害防治工作同常規(guī)大田。

1.2.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 植物學(xué)性狀。生長中期（8月中旬），觀察葉片的葉形、葉色、莖色等植物學(xué)性狀。

1.2.2.2 農(nóng)藝性狀。分別于移栽后30、60、90、120和150 d挖根考種，每次每小區(qū)隨機(jī)選取5株，測定蔓長、主莖粗、葉片數(shù)、分枝數(shù)、結(jié)薯數(shù)、單株產(chǎn)量和地上部鮮重。

1.2.2.3 葉片光合生理性狀。選取植株功能葉（從基部向上數(shù)第5葉或第6葉），采用便攜式LI-6400光合儀測定葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度[13]。所有指標(biāo)均重復(fù)測定3～5次，取平均值。

1.2.2.4 塊根性狀和產(chǎn)量。10月11日收獲，觀察薯形以及薯皮和薯肉的顏色；全小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)（鮮薯產(chǎn)量），并測定營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)。其中，甘薯干物質(zhì)含量測定參照GB 5009.3—2016[6]，淀粉含量測定參照GB 5009.9—2016[7]，可溶性總糖含量測定參照GB 5009.8—2016[8]，還原糖含量測定參照GB 5009.7—2016[9]，蛋白質(zhì)含量測定參照GB/T 5009.5—2016[10]，維生素C含量測定參照GB 5009.86—2016[11]，β-胡蘿卜素含量測定參照GB 5009.83—2016[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甘薯品種（系）的植物學(xué)性狀

除CK外，其他甘薯品種（系）的植物學(xué)性狀差異較小，但其生長習(xí)性、葉形和頂芽形狀等指標(biāo)與CK差異較大（表2）。在生長習(xí)性上，徐薯18為匍匐型，其他品種（系）均為半直立型；在葉形上，徐薯18為三角形，其他品種（系）以裂葉為主，也有心形葉；在頂芽形狀上，徐薯18為凸形，其他品種（系）均為凹形。

表2 不同甘薯品種（系）的植物學(xué)性狀Table 2 Botanical characters of different sweet potato varieties（lines）

2.2 不同甘薯品種（系）的農(nóng)藝性狀

ZH23在移栽后120 d時(shí)，主莖粗、分枝數(shù)、地上部鮮重和結(jié)薯數(shù)均達(dá)到最大值；移栽后150 d時(shí)，單株產(chǎn)量雖然增至最大值，但僅較移栽后120 d時(shí)增加了0.02 kg（表3）。說明該品種在移栽后120～150 d期間生長緩慢，為了提早上市，可選擇在移栽后120 d時(shí)收獲。

H121在移栽后120 d時(shí)，蔓長、地上部鮮重、結(jié)薯數(shù)和單株產(chǎn)量均達(dá)到最大值；移栽后150 d時(shí)，以上指標(biāo)值均有所下降。說明該品系不耐儲(chǔ)存，適宜在移栽后120 d時(shí)收獲。

ZH1042在移栽后90 d時(shí)，地上部鮮重和結(jié)薯數(shù)達(dá)到最大值；移栽后150 d時(shí)，單株產(chǎn)量達(dá)到最大值。說明該品種移栽后90 d時(shí)雖然結(jié)薯量最多，但干物質(zhì)積累較少；隨著種植時(shí)間的延長，產(chǎn)量增加。如果想提早上市，可在移栽后90 d時(shí)收獲；如果想獲得大薯，可在移栽后150 d時(shí)收獲。具體收獲時(shí)間可根據(jù)南北方市場需求而定。

浙薯75在移栽后90 d時(shí)，主莖粗、葉片數(shù)、分枝數(shù)、地上部鮮重和結(jié)薯數(shù)均達(dá)到最大值；移栽后150 d時(shí)，單株產(chǎn)量達(dá)到最大值。該品種的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)與ZH1042類似，所以，我們可以根據(jù)南方喜小薯、北方喜大薯的特點(diǎn)，來確定是移栽后90 d收獲還是移栽后150 d收獲。

ZH152在移栽后120 d時(shí)，蔓長、地上部鮮重、結(jié)薯數(shù)和單株產(chǎn)量均達(dá)到最大值。說明該品系適宜在移栽后120 d時(shí)收獲。

浙薯6025脫毒苗在移栽后90 d時(shí)，結(jié)薯數(shù)最多；

移栽后120 d時(shí)，蔓長、主莖粗和分枝數(shù)均達(dá)到最大值；移栽后150 d時(shí)，葉片數(shù)、地上部鮮重和單株產(chǎn)量均達(dá)到最大值。雖然移栽后120 d較90 d時(shí)結(jié)薯數(shù)減少了0.2個(gè)/株，但單株產(chǎn)量增加了210 g，因此，建議根據(jù)市場需求在移栽后120 d時(shí)收獲小薯或150 d時(shí)收獲大薯。

表3 不同時(shí)期供試品種（系）甘薯的農(nóng)藝性狀Table 3 Agronomic traits of sweet potato varieties（lines） in different periods

浙薯6025普通苗在移栽后90 d時(shí)，主莖粗、結(jié)薯數(shù)和分枝數(shù)均達(dá)到最大值；移栽后150 d時(shí)，蔓長、葉片數(shù)、地上部鮮重和單株產(chǎn)量均達(dá)到最大值。說明該品種適宜在移栽后90 d時(shí)收獲小薯，在移栽后150 d時(shí)收獲大薯。與其脫毒苗相比，浙薯6025的普通苗在移栽后30～150 d時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)值均較低。

心香在移栽后90 d時(shí)，主莖粗、葉片數(shù)、分枝數(shù)和結(jié)薯數(shù)均達(dá)到最大值；在移栽后150 d時(shí)，蔓長、地上部鮮重和單株產(chǎn)量均達(dá)到最大值。由于南方地區(qū)需求以小薯為主，且該品種在臨安區(qū)的銷售模式已經(jīng)成熟，因此，收獲時(shí)間多推薦在移栽后90 d左右。

徐薯18的各項(xiàng)指標(biāo)基本呈隨播種時(shí)間延長而增大的趨勢，結(jié)薯數(shù)和單株產(chǎn)量的最大值均出現(xiàn)在移栽后150 d時(shí)。說明該品種適宜在移栽后150 d時(shí)收獲。

綜上分析可以看出，參試甘薯品種（系）適宜的收獲天數(shù)為移栽后90～150d。其中，適宜在移栽后90d收獲的品種中，浙薯75的結(jié)薯數(shù)最多，浙薯6025普通苗的單株產(chǎn)量最高；適宜在移栽后120 d收獲的品種中，ZH152的結(jié)薯數(shù)最多，浙薯6025脫毒苗的單株產(chǎn)量最高；適宜在移栽后150 d收獲的品種中，浙薯6025脫毒苗的結(jié)薯數(shù)和單株產(chǎn)量均最高。因此，若收獲小薯，可選擇種植浙薯6025普通苗和浙薯75；若收獲中大甘薯，可選擇種植ZH152和浙薯6025脫毒苗。從浙薯6025普通苗與脫毒苗的農(nóng)藝性狀對比可以發(fā)現(xiàn)，病毒病會(huì)導(dǎo)致甘薯農(nóng)藝性狀變差。

2.3 不同甘薯品種（系）的葉綠素?zé)晒鈪?shù)

葉綠素?zé)晒鈪?shù)是反映植物葉片生理狀態(tài)的重要指標(biāo)，通過檢測葉綠素?zé)晒獾淖兓梢粤私饽婢硨χ参锷頎顟B(tài)的影響。Fv/Fm是PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，反映PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)稟光能轉(zhuǎn)換效率或稱最大PSⅡ的光能轉(zhuǎn)換效率。非脅迫條件下，該參數(shù)的變化極小，不受物種和生長條件的影響；脅迫條件下，該參數(shù)明顯下降。

ZH152的Fv/Fm最高，ZH1042的Fv/Fm最低；浙薯6025脫毒苗的Fv/Fm＞浙薯6025普通苗（表4）。說明參試甘薯中，ZH152的PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)光能轉(zhuǎn)換效率最高，ZH1042最低；浙薯6025脫毒苗較普通苗光能轉(zhuǎn)換效率高。

表4 不同甘薯品種（系）的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Table 4 Chlorophyll fluorescence parameter Fv/Fm of different sweet potato varieties（lines）

2.4 不同甘薯品種（系）的營養(yǎng)品質(zhì)比較

飲食中具有抗癌作用的營養(yǎng)物質(zhì)有抗壞血酸（維生素C）、β-胡蘿卜素和葉酸，其中，β-胡蘿卜素和維生素C的抗氧化作用有助于抵抗氧化應(yīng)激對遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸（DNA）的損傷，從而發(fā)揮抗癌作用。

品質(zhì)測定結(jié)果（表5）顯示，大多數(shù)試驗(yàn)甘薯均同時(shí)含有抗壞血酸（維生素C）、β-胡蘿卜素和葉酸，其中，ZH1042的干物質(zhì)含量最高，ZH152的淀粉含量最高，心香的可溶性總糖含量最高，H121的還原糖含量最高，ZH23的蛋白質(zhì)含量最高，浙薯6025（脫毒苗）的維生素C和β-胡蘿卜素含量最高。浙薯6025脫毒苗的維生素C和β-胡蘿卜素含量分別是普通苗的10.6倍和2.9倍，說明甘薯感染病毒后，營養(yǎng)品質(zhì)會(huì)嚴(yán)重下降，尤其是維生素C和β-胡蘿卜素含量下降明顯。

2.5 不同甘薯品種（系）的塊根性狀和產(chǎn)量比較

不同甘薯品種（系）的塊根性狀差異較大，皮色有白色、淺黃色、淺紅色和中等紅色，肉色有白色、淺黃色、中等黃色和中等橘紅色，薯形相對一致且多為紡錘型（表6）。浙薯6025脫毒苗產(chǎn)量最高，其次是浙薯75和ZH152，三者差異達(dá)極顯著水平，且均極顯著＞CK；ZH1042的產(chǎn)量與CK相當(dāng)；其他品種產(chǎn)量均極顯著＜CK。浙薯6025脫毒苗的產(chǎn)量較普通苗提高了39.60%，說明甘薯感染病毒后產(chǎn)量會(huì)明顯降低。

2.6 不同甘薯品種（系）的葉片光合生理性狀比較

對部分性狀優(yōu)良的甘薯品種（系）進(jìn)行了葉片光合生理性狀的測定，發(fā)現(xiàn)不同甘薯品種（系）的葉片光合生理性狀差異較大（圖1～3）。

凈光合速率是指光合作用產(chǎn)生的糖類減去呼吸作用消耗的糖類（即凈光合作用產(chǎn)生的糖類）的速率。葉片凈光合速率＞0，植物積累有機(jī)物；凈光合速率=0，植物不能生長；凈光合速率＜0，植物不能生長，長期處于這種狀態(tài)時(shí)植物會(huì)死亡。當(dāng)光合有效輻射≤2 000 μmol/（m2·s） 時(shí)，浙薯 75 的凈光合速率最大值〔6.43 μmol/（m2·s）〕 最高，其次是浙薯 6025 普通苗〔5.93 μmol/（m2·s）〕；ZH1042、ZH152 和浙薯6025脫毒苗的凈光合速率均隨光合有效輻射的增大呈逐漸增加趨勢，且均未達(dá)到最大值，說明其耐受的光合有效輻射值高于 2 000 μmol/（m2·s）；徐薯 18 的凈光合速率隨著光合有效輻射的增大呈波動(dòng)上升趨勢?？梢钥闯觯闶?5和浙薯6025普通苗對光照強(qiáng)度較為敏感，在較低的光合有效輻射下凈光合速率即可達(dá)到最大值；而其他品種（系）可耐受更高的光照強(qiáng)度。

表5 不同甘薯品種（系）的營養(yǎng)品質(zhì)Table 5 Nutrition quality of different sweet potato varieties（lines）

表6 不同甘薯品種（系）的塊根性狀和產(chǎn)量Table 6 Tuberous characters and yield of different sweet potato varieties（lines）

圖1 不同甘薯品種（系）的凈光合速率Fig.1 Net photosynthetic rate of different sweet potato varieties（lines）

浙薯6025普通苗和浙薯75的氣孔導(dǎo)度隨光合有效輻射的增大呈先上升后降低的趨勢，且變化幅度較大；ZH1042的氣孔導(dǎo)度在光合有效輻射超過50 μmol/（m2·s） 后開始緩慢上升；ZH152、浙薯6025脫毒苗和徐薯18的氣孔導(dǎo)度在試驗(yàn)光合有效輻射范圍內(nèi)變化幅度均較小。

隨著光合有效輻射的增加，6個(gè)甘薯品種（系）的胞間CO2濃度總體均呈下降趨勢；ZH1042、徐薯18、浙薯6025脫毒苗和ZH152的蒸騰速率逐漸上升，浙薯75和浙薯6025普通苗的蒸騰速率呈先上升后降低再緩慢上升的變化趨勢且受光照影響波動(dòng)較大（圖4）。氣孔導(dǎo)度越大，進(jìn)入細(xì)胞的CO2就越多，而細(xì)胞間的CO2濃度越少，證明參與光合作用反應(yīng)掉的CO2越多，凈光合速率就越大，蒸騰速率也越大。從浙薯75和浙薯6025普通苗的氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率變化也可以看出，二者對光照強(qiáng)度較為敏感。

圖2 不同甘薯品種（系）的氣孔導(dǎo)度Fig.2 Stomatal conductance of different sweet potato varieties（lines）

圖3 不同甘薯品種（系）的胞間CO2濃度Fig.3 Intercellular CO2concentration of different sweet potato varieties（lines）

圖4 不同甘薯品種（系）的蒸騰速率Fig.4 Transpiration rate of different sweet potato varieties（lines）

3 結(jié)論與討論

通過對9個(gè)不同品種（系）甘薯的特征特性進(jìn)行比較分析，系統(tǒng)了解了4個(gè)自主選育甘薯品系的生長特性以及脫毒甘薯的優(yōu)勢。結(jié)果表明：ZH23適宜在移栽后120 d收獲，在所有參試品種中蛋白質(zhì)含量最高，但產(chǎn)量（18 258.28 kg/hm）2過低；H121適宜在移栽后120 d收獲，在所有參試品種中還原糖含量最高，但產(chǎn)量（18 894.04kg/hm）2偏低，也不耐儲(chǔ)存；ZH1042適宜在移栽后90 d或150 d收獲，在所有參試品種中葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm最低，干物質(zhì)含量最高，產(chǎn)量（21 635.76 kg/hm）2高于ZH23和H121，適宜存儲(chǔ)運(yùn)輸；ZH152適宜在移栽后120 d后收獲，在所有參試品種中葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和淀粉含量均最高，產(chǎn)量（22 357.62 kg/hm）2高于其他3個(gè)自主選育品系。浙薯6025脫毒苗的綜合農(nóng)藝性狀、光能轉(zhuǎn)化效率、維生素C含量、β-胡蘿卜素含量和產(chǎn)量均優(yōu)于浙薯6025普通苗，說明種苗脫毒處理對甘薯提質(zhì)增產(chǎn)意義重大，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。