鮮食型紫薯新品種‘泰紫薯1號’的選育及生長發(fā)育規(guī)律研究

陳路路，孫 哲，田昌庚，劉尚剛，鄭建利，趙豐玲

（泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東泰安 271000）

0 引言

甘薯(IpomoeabatatasL.)屬于旋花科一年生草本植物，薯肉顏色多種多樣，主要包括白色、黃色、橘紅色、紫色等。紫薯薯肉呈紫色至深紫色，色澤誘人且具有獨(dú)特風(fēng)味，除含有普通甘薯的營養(yǎng)成分外，紫薯的塊根中含有大量花青素[1-2]，花青素則具有著色、營養(yǎng)和保健等多重功能，因此紫薯成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)勢作物[3]。除此之外，紫薯還富含多糖、黃酮類、綠原酸、異綠原酸和硒等功能性成分[4-5]，長期食用紫薯或紫薯制品，可延緩衰老[6-7]，降低血糖血脂水平[8-10]，抑制致瘤致癌物質(zhì)的產(chǎn)生[11]，抑制有害菌體的增殖，促進(jìn)益生菌的生長，改善肝功能[12]。隨著人們健康意識的增強(qiáng)，紫薯越來越受到消費(fèi)者的喜愛。近年來國內(nèi)紫薯品種選育進(jìn)展加快，選育的紫薯品種主要包括色素提取型紫薯和鮮食型紫薯兩大類，色素提取型紫薯品種主要包括‘濟(jì)黑1號’，‘濟(jì)黑2號’，‘東風(fēng)8號’等，主要用于加工生產(chǎn)；鮮食型紫薯品種包括‘渝紫薯7號’，‘寧紫薯1號’，‘煙紫薯3號’等，在一定程度上豐富了鮮食型紫薯消費(fèi)市場。但鮮食型紫薯品種選育過程中仍然存在塊根產(chǎn)量和品質(zhì)難以兼顧，花青素含量與食味品質(zhì)顯著負(fù)相關(guān)等問題，因此高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鮮食型紫薯新品種的選育依舊是甘薯育種中的重要研究方向[13]。與此同時，甘薯生長發(fā)育具有生長前中期莖葉生長較快，光合速率較高，光合產(chǎn)物積累快速，生長后期莖葉衰退，塊根迅速膨大直到收獲的特點(diǎn)[14-16]，明確紫薯生長發(fā)育規(guī)律，調(diào)節(jié)莖葉生長與塊根膨大的平衡是獲得紫薯高產(chǎn)的關(guān)鍵。本研究在鮮食型紫薯品種選育過程中注重農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的同步選擇，同時加強(qiáng)對鮮食型紫薯生物學(xué)特性及產(chǎn)量、品質(zhì)性狀的研究，分析不同鮮食型紫薯品種的生長發(fā)育規(guī)律，從而為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鮮食型紫薯新品種的選育及配套栽培措施的制定提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以‘泰中6號’、‘煙薯25’、‘泰中11’、‘渝紫薯7號’、‘煙紫薯3號’、‘寧紫薯1號’等種質(zhì)資源作為育種材料，選育出優(yōu)質(zhì)鮮食型紫薯品種‘泰紫薯1號’，并以‘泰紫薯1號’作為供試品種，進(jìn)行產(chǎn)量、品質(zhì)等鑒定分析，進(jìn)一步以‘泰中11’(CK1)作對照，對‘泰紫薯1號’生長發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究。

1.2 試驗設(shè)計與方法

1.2.1 泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院品種比較試驗 試驗于2015—2016年在泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進(jìn)行，試驗設(shè)2次重復(fù)，每重復(fù)種植面積12.8 m2，4行區(qū)，行長4m，行距80 cm，株距25 cm，對照品種為‘泰中11’。甘薯收獲期測定產(chǎn)量性狀，收獲中間2行并測產(chǎn)，隨后折合成每公頃產(chǎn)量，2次重復(fù)取平均值。品質(zhì)性狀測定于甘薯收獲后進(jìn)行，干率測定選取代表性薯塊3塊切薄片，隨機(jī)取約200 g，自然晾曬24 h后放入烘箱，105℃殺青30 min后80℃烘至恒重，計算薯塊干率，3次重復(fù)，取平均值；可溶性總糖及淀粉含量的測定采用蒽酮比色法[17-18]，花青素含量的測定采用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液法[19]；食味品質(zhì)測定采用蒸煮法，人工品嘗反饋薯塊的甜度、粘度、香味、纖維含量等，并進(jìn)行總評打分。

1.2.2 山東甘薯創(chuàng)新聯(lián)盟品種鑒定試驗 山東甘薯創(chuàng)新聯(lián)盟品種鑒定試驗于2017—2018年由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所統(tǒng)一組織，試驗地點(diǎn)設(shè)在濟(jì)南、威海、煙臺、濟(jì)寧、平邑、泰安、萊州，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2，對照品種為‘濟(jì)薯21’(CK2)，主要進(jìn)行形態(tài)特征及產(chǎn)量性狀鑒定。產(chǎn)量性狀測定于甘薯收獲期進(jìn)行，每小區(qū)選取中間3行進(jìn)行測產(chǎn)，測產(chǎn)面積為12 m2，隨后折合成每公頃產(chǎn)量，產(chǎn)量數(shù)據(jù)取3個小區(qū)的平均值。

1.2.3 生長發(fā)育規(guī)律研究 試驗于泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進(jìn)行，2020年6月28日栽苗，2020年10月12日收獲。種植模式為單作，3次重復(fù)，小區(qū)面積20m2，長5 m，寬4 m，壟距80 cm，株距25 cm，每小區(qū)栽苗100株。調(diào)查取樣于栽苗后40天開始，每20天取樣1次，直至栽苗后100天取樣結(jié)束。每次取樣分別選取生長正常且長勢一致的植株3株，調(diào)查最長蔓長、莖粗、單株莖葉鮮重、單株葉面積及薯重等，計算T/R值和塊根膨大速率；收獲期調(diào)查單株結(jié)薯數(shù)、大中薯數(shù)，計算商品薯率及收獲指數(shù)。相關(guān)計算如式(1)～(4)。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖，圖表中數(shù)據(jù)均為平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本來源

親本‘泰中6號’由泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院和中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所共同選育。該品種中長蔓，莖粗中等，葉片心形，頂葉褐色，葉綠色，葉脈紫色，莖節(jié)紫色，薯皮黃色，薯肉橙黃色，薯形紡錘形?？垢?，感黑斑病、莖線蟲病。鮮產(chǎn)37267.5 kg/hm2左右，干產(chǎn) 11284.5 kg/hm2，干物率32.20%，蒸煮口感香甜軟糯。

2.2 選育過程

‘泰紫薯1號’（原TZ2014-04）是以‘泰中6號’為母本，開放授粉選育的鮮食型紫薯新品種。2013年種植實生苗5000余份，篩選出84份優(yōu)良單株，2014年種植株系，篩選出優(yōu)良株系10份，2015—2016年進(jìn)行多點(diǎn)品比試驗，‘泰紫薯1號’表現(xiàn)優(yōu)異，2017—2018年提供參加山東甘薯創(chuàng)新聯(lián)盟新品系鑒定試驗，‘泰紫薯1號’抗病性強(qiáng)，食味品質(zhì)好。2020年7月通過國家非主要農(nóng)作物品種登記，登記編號：GPD甘薯(2020)370038。

2.3 產(chǎn)量表現(xiàn)

‘泰紫薯1號’品種比較試驗數(shù)據(jù)如表1所示，2015年鮮薯和薯干產(chǎn)量分別為37370.6 kg/hm2和10949.6 kg/hm2，較‘泰中11’分別增產(chǎn)36.0%和34.6%；2016年鮮薯和薯干產(chǎn)量分別為36365.7 kg/hm2和10873.3 kg/hm2，較‘泰中11’分別增產(chǎn)21.5%和25.5%；2年平均鮮薯和薯干產(chǎn)量分別為36867.9 kg/hm2和10911.5 kg/hm2，較‘泰中11’分別增產(chǎn)28.4%和27.7%，產(chǎn)量表現(xiàn)較好。

表1 ‘泰紫薯1號’品種比較試驗產(chǎn)量表現(xiàn)

2017—2018年‘泰紫薯1號’參加山東甘薯創(chuàng)新聯(lián)盟品種鑒定試驗鮮薯及薯干產(chǎn)量如表2所示，2017年‘泰紫薯1號’鮮薯和薯干產(chǎn)量分別為32002.5 kg/hm2和9831.0 kg/hm2，較對照‘濟(jì)薯21’分別增產(chǎn)3.24%和4.60%；2018年鮮薯和薯干產(chǎn)量分別為33867.0 kg/hm2和10668.1 kg/hm2，較對照分別增產(chǎn)-1.05和3.39%；2年平均鮮薯和薯干產(chǎn)量分別為32937.8 kg/hm2和10249.6 kg/hm2，較對照分別增產(chǎn)1.00%和3.96%?！┳鲜?號’在鑒定試驗中較對照淀粉型甘薯品種‘濟(jì)薯21’增產(chǎn)較少，但對于紫薯品種而言產(chǎn)量表現(xiàn)較好。

表2 ‘泰紫薯1號’山東甘薯創(chuàng)新聯(lián)盟品種鑒定試驗鮮薯產(chǎn)量表現(xiàn)

2.4 主要特征特性

2.4.1 形態(tài)特征‘泰紫薯1號’植株匍匐型，分枝數(shù)8～10個，中長蔓，莖粗中等，葉型心形，葉片綠色，頂葉綠色，葉脈綠色，莖綠色；薯皮紫色，薯肉紫色，薯塊紡錘形，單株結(jié)薯數(shù)6～8個，結(jié)薯整齊集中，商品薯率高。（見圖1）

圖1 ‘泰紫薯1號’形態(tài)特征圖

2.4.2 食味性狀 食味品質(zhì)是鮮食型甘薯塊根品質(zhì)的重要評價指標(biāo)，一般是通過蒸煮品嘗來評價。如表3所示，‘泰紫薯1號’食味品質(zhì)綜合得分75.5分，明顯優(yōu)于‘泰中11’(CK1)，鮮薯蒸煮后色澤明艷，肉質(zhì)細(xì)膩軟糯，香甜可口，食味品質(zhì)優(yōu)。

表3 ‘泰紫薯1號’食味品質(zhì)分析

2.4.3 品質(zhì)性狀 甘薯塊根的營養(yǎng)成分顯著影響其食味品質(zhì)，如表4所示，‘泰紫薯1號’干率、淀粉含量、可溶性總糖含量和花青素含量均明顯小于‘泰中11’，其干率適宜，花青素含量適中，為獲得較好的食味品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

表4 ‘泰紫薯1號’塊根營養(yǎng)成分分析

2.5 生長發(fā)育規(guī)律

2.5.1 不同發(fā)育時期紫薯莖葉生長的變化 如圖2所示，兩品種蔓長在栽苗后40～100天整體呈上升趨勢，‘泰中11’在栽苗后80～100天蔓長略有下降，‘泰紫薯1號’蔓長明顯大于‘泰中11’。兩品種莖粗在栽苗后持續(xù)升高，品種間差異較小。兩品種單株莖葉鮮重呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，并在栽苗后80天達(dá)到最大值，‘泰紫薯1號’峰值明顯大于‘泰中11’，單株葉面積變化趨勢與單株莖葉鮮重一致。表明‘泰紫薯1號’早中期地上部光合產(chǎn)物快速積累，從而為后期塊根快速膨大奠定基礎(chǔ)。

圖2 不同發(fā)育時期紫薯莖葉生長變化

2.5.2 不同發(fā)育時期紫薯薯重的變化 如圖3所示，兩品種單株鮮薯重和單薯重均呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢。單株鮮薯重方面，在栽苗后40～80天，‘泰紫薯1號’略小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天，‘泰紫薯1號’單株鮮薯重迅速增大，栽苗后100天，‘泰紫薯1號’明顯大于‘泰中11’。單薯重方面，在發(fā)育中期‘泰紫薯1號’明顯小于‘泰中11’，但在栽苗后100天，‘泰紫薯1號’單薯重略小于‘泰中11’，表明‘泰紫薯1號’單株鮮薯重高的主要原因是單株結(jié)薯數(shù)高。

圖3 不同發(fā)育時期紫薯單株鮮薯重及單薯重變化

2.5.3 不同發(fā)育時期紫薯T/R值的變化 如表5所示，兩品種的T/R值呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。在栽苗后40～60天，兩品種T/R值迅速降低，此時甘薯以地上部生長為主，塊根開始形成，‘泰紫薯1號’的T/R值明顯大于‘泰中11’；栽苗60天后，甘薯進(jìn)入塊根膨大期，栽苗后80～100天，兩品種T/R值均下降到約為1，此時薯塊迅速膨大，地上部營養(yǎng)生長逐漸衰退，此階段‘泰紫薯1號’的T/R值小于‘泰中11’。表明‘泰中11’的地下部發(fā)育早于‘泰紫薯1號’，而‘泰紫薯1號’生長后期地下部發(fā)育快于‘泰中11’。

表5 不同發(fā)育時期紫薯T/R值變化

2.5.4 不同發(fā)育時期紫薯塊根膨大速率 如圖4所示，兩品種的塊根膨大速率均在栽苗后80～100天達(dá)到最大值。在栽苗后40～80天，‘泰紫薯1號’塊根膨大速率小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天，‘泰紫薯1號’塊根膨大速率快速升高，明顯大于泰中11，表明‘泰紫薯1號’具有薯塊晚發(fā)的特點(diǎn)，其產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期在栽苗后80～100天，‘泰中11’則在栽苗后60～100天塊根膨大相對平穩(wěn)。

圖4 不同發(fā)育時期紫薯塊根膨大速率變化

2.5.5 收獲期紫薯商品薯比率 如表6所示，收獲期‘泰紫薯1號’商品薯比率高于‘泰中11’，尤其中薯率明顯高于‘泰中11’，大薯率明顯低于‘泰中11’，兩品種小薯比率差異較小。表明‘泰紫薯1號’薯型大小適中，更受鮮食型紫薯消費(fèi)市場青睞，‘泰中11’則易形成較大薯塊，更加適用于鮮食紫薯的加工生產(chǎn)。

表6 收獲期紫薯商品薯比率

2.5.6 收獲期紫薯產(chǎn)量及構(gòu)成因素 如表7所示，‘泰紫薯1號’單株結(jié)薯數(shù)高于‘泰中11’，而單薯重低于‘泰中11’，鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量和收獲指數(shù)均高于‘泰中11’。說明‘泰紫薯1號’產(chǎn)量形成的主要因素是單株結(jié)薯數(shù)高，而‘泰中11’產(chǎn)量形成的主要因素是單薯重高，‘泰紫薯1號’較‘泰中11’具有更大的增產(chǎn)潛力。

表7 收獲期紫薯產(chǎn)量及構(gòu)成因素

3 討論

3.1 薯重對鮮食型紫薯商品性的影響

紫薯營養(yǎng)價值豐富，花青素含量高，具有著色、營養(yǎng)和保健等多重功能，隨著人們自身生活水平不斷提高，鮮食型紫薯及其制品被越來越多的人搬上餐桌，薯型大小適中且食味品質(zhì)較好的鮮食型紫薯受到人們大力推崇。鮮食型紫薯的銷售渠道主要為商超或線上銷售，這對其商品性提出了更高的要求，因此鮮食型紫薯選育在追求產(chǎn)量和食味品質(zhì)的同時，商品薯率尤其是中薯率成為一個重要指標(biāo)。本研究表明，‘泰紫薯1號’鮮薯產(chǎn)量和單株薯塊數(shù)顯著高于‘泰中11’，而單薯重低于‘泰中11’，‘泰紫薯1號’鮮薯產(chǎn)量高是由高單株結(jié)薯數(shù)實現(xiàn)的。‘泰紫薯1號’薯塊呈紡錘形，商品薯率高達(dá)81.20%，中薯率達(dá)到57.32%，顯著高于‘泰中11’，具有較高的商品薯產(chǎn)量，且薯型均勻，大小適中，適合商超和線上銷售。

3.2 塊根營養(yǎng)成分對鮮食型紫薯食味品質(zhì)的影響

甘薯食味品質(zhì)是受到各種營養(yǎng)成分影響的綜合性狀，但近年來對紫薯營養(yǎng)成分與食味品質(zhì)關(guān)系的研究并不多見，已有的研究表明，紫薯的食味品質(zhì)與可溶性糖含量、干物率呈現(xiàn)不顯著負(fù)相關(guān)，淀粉含量對紫薯口感影響較小，花青素含量與食味品質(zhì)顯著負(fù)相關(guān)[19-20]，但目前紫薯品種的選育過程中育種者更多集中于高花青素含量紫薯品種的選育，忽視了品種食味品質(zhì)的改善[21]，導(dǎo)致部分紫薯品種口感較差。本研究表明，‘泰紫薯1號’較‘泰中11’花青素含量適中，可溶性糖含量低，淀粉含量略低，干物率略小，但在食味品質(zhì)上‘泰紫薯1號’口感香甜軟糯，適口性強(qiáng)，明顯優(yōu)于‘泰中11’。

3.3 紫薯地上部與地下部協(xié)調(diào)生長對產(chǎn)量的影響

光合產(chǎn)物持續(xù)積累并不斷向塊根分配的過程就是甘薯產(chǎn)量形成的過程[22-23]，在正常生長情況下，甘薯莖葉生長旺盛健壯，葉面積系數(shù)、凈同化率和經(jīng)濟(jì)系數(shù)均較高，干物質(zhì)積累量多，在塊根中的分配率高，塊根產(chǎn)量就高[24-25]。因此，協(xié)調(diào)甘薯地上部與地下部的生長是實現(xiàn)甘薯高產(chǎn)的關(guān)鍵。已有研究表明，在甘薯栽苗后60～140天，塊根膨大速率呈現(xiàn)出“升高-降低-升高”的變化趨勢，T/R值逐漸減小[26-28]。本研究結(jié)果表明，在栽苗后40～100天‘，泰紫薯1號’和‘泰中11’的T/R值持續(xù)降低，在栽苗后40～80天‘，泰紫薯1號’單株莖葉鮮重及單株葉面積迅速升高且明顯高于‘泰中11’，薯重及塊根膨大速率明顯小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天‘，泰紫薯1號’塊根膨大速率快速提高，單株鮮薯重明顯大于‘泰中11’，表明‘泰紫薯1號’具有早期莖葉生長旺盛，晚期塊根迅速膨大的特點(diǎn)，因此‘泰紫薯1號’在種植上要注意加強(qiáng)水肥管理，前期防莖葉徒長，后期防早衰，從而提高光合產(chǎn)物向塊根的轉(zhuǎn)化，最終獲得高產(chǎn)。

4 結(jié)論

‘泰紫薯1號’是以‘泰中6號’為母本開放授粉，系統(tǒng)選育的鮮食型紫心甘薯新品種，該品種鮮薯和薯干產(chǎn)量較對照‘泰中11’分別增產(chǎn)28.4%和27.7%，花青素含量26.21 mg/100 g FW，商品薯率81.20%，中薯率57.32%，商品性好，蒸煮和烘烤食味品質(zhì)較好，生長發(fā)育具有早中期地上部生長旺盛，晚期塊根迅速膨大的特點(diǎn)，栽培管理簡易，容易實現(xiàn)高產(chǎn)，因此‘泰紫薯1號’深受鮮食型紫薯消費(fèi)市場的歡迎，應(yīng)用前景廣泛。