馬鈴薯品種（系）淀粉與產(chǎn)量表現(xiàn)穩(wěn)定性分析

李 鑫 金光輝 王鵬程 王紫雯

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，163319，黑龍江大慶）

馬鈴薯是世界四大糧食作物之一，其塊莖淀粉含量豐富，含有人體所必需的七類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]。隨著馬鈴薯的主糧化，馬鈴薯逐漸由鮮食型向淀粉加工型轉(zhuǎn)變[2-3]。國(guó)內(nèi)選育的淀粉加工品種中大多數(shù)淀粉含量低于15%，嚴(yán)重制約了馬鈴薯淀粉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4]。當(dāng)前我國(guó)的馬鈴薯淀粉需求量在 100萬(wàn) t以上，根據(jù)2019年中國(guó)馬鈴薯淀粉含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)馬鈴薯淀粉年產(chǎn)量約45萬(wàn)t，仍有一大部分需要進(jìn)口。而且我國(guó)目前馬鈴薯淀粉品種淀粉含量較低，不能達(dá)到工業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)[5]。

馬鈴薯淀粉是一類天然高分子化合物，儲(chǔ)存著大量能量，形態(tài)通常為橢圓形或者卵形[6-7]；與玉米、小麥等其他作物相比，其淀粉性質(zhì)具有淀粉顆粒大、支鏈淀粉含量較高、口味溫和和無(wú)刺激的優(yōu)點(diǎn)。直鏈淀粉作為馬鈴薯淀粉的組成結(jié)構(gòu)之一，其聚合度很高，在很大程度上決定馬鈴薯淀粉的黏度高低[8-9]。已有研究[10]表明，直鏈淀粉含量直接影響淀粉的糊化特性及加工品質(zhì)。此外，馬鈴薯淀粉分子中含有天然磷酸基團(tuán)，不含有脂肪酸，可使其形成高透明度的淀粉糊[11-12]。因此，馬鈴薯淀粉被廣泛應(yīng)用于食品加工、化工、醫(yī)藥、紡織、造紙、飼料等領(lǐng)域[13]。

本試驗(yàn)選用黑龍江墾區(qū)2個(gè)主栽淀粉加工品種墾薯1號(hào)和大西洋，以及21份高淀粉馬鈴薯品系，通過(guò)對(duì)不同品種（系）的產(chǎn)量、淀粉含量、淀粉產(chǎn)量及直鏈淀粉含量進(jìn)行穩(wěn)定性分析，篩選高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、淀粉含量穩(wěn)定的馬鈴薯品系，為提高馬鈴薯生產(chǎn)水平提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

21份馬鈴薯高世代品系（表1）均來(lái)源于黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)馬鈴薯研究所，以墾薯1號(hào)和大西洋為對(duì)照，品系鑒定參考《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程 馬鈴薯》（NY/T 1303-2007）[14]。馬鈴薯材料連續(xù) 2年（2019-2020年降雨量分別為 675和730mm）種植在黑龍江農(nóng)墾克山農(nóng)場(chǎng)，5月初采用人工播種，在播種后出苗前噴施除草劑，苗高約15cm時(shí)，采用動(dòng)力中耕進(jìn)行追肥覆土，整個(gè)生育期噴5～6遍農(nóng)藥預(yù)防病蟲(chóng)害，9月20日左右收獲。收獲后14d內(nèi)測(cè)定淀粉含量及提取淀粉。

表1 馬鈴薯品種（系）父本、母本及其編碼Table 1 Male and female parents and codes of potato varieties (strains)

續(xù)表1 Table 1 (continued)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組排列，共設(shè) 23個(gè)處理，3次重復(fù)。小區(qū)行距90cm，株距25cm，3行區(qū)。每個(gè)重復(fù)間留1m寬區(qū)道，周?chē)O(shè)保護(hù)行。除氣候、土壤等生態(tài)因子不同外，其他管理根據(jù)常規(guī)田間措施進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

采用水比重法[15]測(cè)定淀粉含量。并計(jì)算淀粉產(chǎn)量，淀粉產(chǎn)量（kg/hm2）=塊莖產(chǎn)量（kg/hm2）×塊莖淀粉含量（%）[16]。

淀粉的制備：取新鮮的馬鈴薯2kg，清洗掉馬鈴薯表面的泥土，削掉薯皮，切塊磨成勻漿，用80目篩濾掉薯渣，沉淀后真空抽濾，自然晾干。

參照GB/T 15683-2008[17]測(cè)定馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行描述性分析和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量表現(xiàn)及穩(wěn)定性分析

2.1.1 馬鈴薯產(chǎn)量 由表2可知，2019年各品種（系）平均產(chǎn)量為33 414kg/hm2，范圍在16 950～49 295kg/hm2之間；2020年平均產(chǎn)量為33 519kg/hm2，范圍在18 155～49 983kg/hm2之間，2020年馬鈴薯平均產(chǎn)量大于 2019年。各品種（系）平均產(chǎn)量變化范圍在 17 552～49 639kg/hm2之間；其中品系ND17-164-5產(chǎn)量大于對(duì)照品種墾薯 1號(hào)，品系ND17-48-26、ND17-115-9、ND17-143-7和 ND17-26-9產(chǎn)量小于墾薯1號(hào)，大于大西洋；ND17-147-4、ND17-26-1和ND17-32-21等16份品系產(chǎn)量低于大西洋；其中品系ND17-147-66、ND17-32-21和ND17-147-6相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差接近或大于0.1，ND17-143-7、ND17-58-11和 ND17-164-5相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.01。

表2 馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量Table 2 Yield of potato varieties (strains) kg/hm2

2.1.2 產(chǎn)量穩(wěn)定性分析 由表3可知，馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量環(huán)境（年份）區(qū)組內(nèi)差異不顯著，品種（系）間差異極顯著，在不同環(huán)境（年份）與品種（系）間存在極顯著的互作現(xiàn)象，結(jié)果表明不同品種（系）在不同年份表現(xiàn)不同。

表3 馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量穩(wěn)定性分析Table 3 Analysis of yield stability of potato varieties (strains)

2.2 不同馬鈴薯品種（系）淀粉含量及穩(wěn)定性分析

2.2.1 各年份淀粉含量 由圖1可知，2019年的淀粉含量在16.02%～20.77%之間，平均17.67%，品系ND17-164-5淀粉含量最低，品系ND17-147-6淀粉含量最高；2020年的淀粉含量在13.38%～18.56%之間，平均16.47%，品系ND17-48-11淀粉含量最低，品系ND17-147-73淀粉含量最高，2019年平均淀粉含量高于2020年。

圖1 馬鈴薯品種（系）各年份淀粉含量Fig.1 The starch contents of potato varieties (strains) in each year

2.2.2 平均淀粉含量分析 由表4得知，馬鈴薯品種（系）2年平均淀粉含量變化范圍在 13.17%～19.66%之間；ND17-147-6和ND17-147-73等6個(gè)品系淀粉含量高于墾薯 1號(hào)，ND17-143-13和ND17-147-4等5個(gè)品系淀粉含量低于墾薯1號(hào)，高于大西洋；ND17-25-21、ND17-143-7等10個(gè)品系淀粉含量低于大西洋；其中品系 ND17-48-26、ND17-48-11、ND17-12-2相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差大于0.10，ND17-147-66、ND17-26-1、ND17-44-21、大西洋、ND17-6-25、ND17-25-21相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.01，品種（系）淀粉含量穩(wěn)定性強(qiáng)。

表4 馬鈴薯品種（系）平均淀粉含量分析Table 4 Analysis of average starch contents of potato varieties (strains)

續(xù)表4 Table 4 (continued)

2.2.3 淀粉含量穩(wěn)定性分析 由表5可知，馬鈴薯品種（系）淀粉含量在環(huán)境（年份）區(qū)組內(nèi)差異不顯著，品種（系）間差異極顯著，且與不同環(huán)境（年份）存在極顯著的互作現(xiàn)象。

表5 馬鈴薯品種（系）淀粉含量穩(wěn)定性分析Table 5 Stability analysis of starch contents in potato varieties (strains)

2.3 不同馬鈴薯品種（系）淀粉產(chǎn)量表現(xiàn)及穩(wěn)定性分析

2.3.1 淀粉產(chǎn)量表現(xiàn) 根據(jù)表6可知，馬鈴薯品種（系）2019年淀粉產(chǎn)量變化范圍在 3084.97～8872.73kg/hm2之間，平均淀粉產(chǎn)量為5834.77kg/hm2，墾薯1號(hào)的淀粉產(chǎn)量最高，ND17-147-73淀粉產(chǎn)量最低；2020年淀粉產(chǎn)量變化范圍在 1717.02～8711.90kg/hm2之間，平均淀粉產(chǎn)量為5345.87kg/hm2；墾薯1號(hào)淀粉產(chǎn)量最高，ND17-12-2淀粉產(chǎn)量最低；ND17-115-9、ND17-48-26等5個(gè)品系的淀粉產(chǎn)量小于墾薯1號(hào)，大于大西洋；ND17-32-21、D17-26-1、D17-143-13等 16個(gè)品系的淀粉產(chǎn)量小于大西洋；其中品系 ND17-147-6、ND17-32-21、ND17-143-13、ND17-147-66、ND17-147-73、ND17-48-26、ND17-12-2相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＞0.10；品系ND17-25-21相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最小。

表6 馬鈴薯品種（系）淀粉產(chǎn)量表現(xiàn)Table 6 Starch yield performance of potato varieties (strains) kg/hm2

2.3.2 淀粉產(chǎn)量穩(wěn)定性分析 由表7可知，馬鈴薯品種（系）淀粉產(chǎn)量在環(huán)境（年份）區(qū)組內(nèi)差異不顯著，品種（系）間差異極顯著，且與不同環(huán)境（年份）存在極顯著的互作現(xiàn)象。

表7 馬鈴薯品種（系）淀粉產(chǎn)量穩(wěn)定性分析Table 7 Analysis of starch yield stability of potato varieties (strains)

2.4 不同馬鈴薯品種（系）直鏈淀粉含量及穩(wěn)定性分析

2.4.1 各年份直鏈淀粉含量 通過(guò)圖2可知，2019年的直鏈淀粉含量在15.19%～21.28%之間，平均為18.80%，ND17-164-5含量最低，ND17-6-25最高；2020年的直鏈淀粉含量在11.23%～20.58%之間，平均含量為 18.52%，ND17-164-5含量最低，ND17-147-54含量最高，2019年的平均直鏈淀粉含量高于2020年。

圖2 馬鈴薯品種（系）各年份直鏈淀粉含量Fig.2 The amylose contents of potato varieties (strains) in each year

2.4.2 平均直鏈淀粉含量分析 由表8得知，馬鈴薯品種（系）平均直鏈淀粉含量變化范圍在13.21%～21.30%之間，ND17-6-25、ND17-147-54、ND17-147-6等 7個(gè)品系平均淀粉含量高于墾薯 1號(hào)；ND17-25-21和ND17-147-4等6個(gè)馬鈴薯品系平均直鏈淀粉含量低于墾薯 1號(hào)，高于大西洋；ND17-147-66、ND17-32-21等5個(gè)品系平均直鏈淀粉含量低于大西洋。品系ND17-48-11、ND17-164-5相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差系數(shù)大于0.10；ND17-32-21、墾薯1號(hào)、ND17-6-25、ND17-147-4相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.01，品種（系）自身直鏈淀粉含量穩(wěn)定性強(qiáng)。

表8 馬鈴薯品種（系）平均直鏈淀粉含量分析Table 8 Analysis of average amylose contents of potato varieties (strains)

續(xù)表8 Table 8 (continued)

2.4.3 直鏈淀粉含量穩(wěn)定性分析 由表9可知，馬鈴薯品種（系）直鏈淀粉含量在環(huán)境（年份）區(qū)組內(nèi)差異不顯著，品種（系）間差異極顯著，且與不同環(huán)境（年份）存在極顯著的互作現(xiàn)象。

表9 馬鈴薯品種（系）直鏈淀粉含量穩(wěn)定性分析Table 9 Stability analysis of amylose content in potato strains

3 討論

馬鈴薯淀粉在馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)中一直占比很大，因此選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯品種一直是馬鈴薯育種目標(biāo)。馬鈴薯塊莖產(chǎn)量受環(huán)境與基因型互作的影響較大[18]；馬鈴薯淀粉含量除了受遺傳因素影響，還受自然界環(huán)境因素（光照、水分、溫度、土壤狀況等）以及栽培因素（肥力狀況、雜草影響、病蟲(chóng)危害等）的影響[19-20]；馬鈴薯的淀粉產(chǎn)量決定于馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與淀粉含量的乘積，所以馬鈴薯的淀粉產(chǎn)量也受環(huán)境與基因的影響[21]；本研究中馬鈴薯塊莖產(chǎn)量年際表現(xiàn)有差異，表明塊莖產(chǎn)量易受環(huán)境因素影響，這與王榛[19]研究結(jié)果一致；本研究中馬鈴薯品種（系）2019年平均淀粉含量高于 2020年，但各品種（系）年間變異系數(shù)大多較小，表明馬鈴薯淀粉含量的高低主要決定于品種（系）本身的特性，其次是環(huán)境因素，這與梁晶[22]研究結(jié)果一致。馬鈴薯在塊莖形成、淀粉積累期間，氣候因素對(duì)淀粉品質(zhì)有較大影響[23]。本研究中2020年平均淀粉含量低于2019年，2019年黑龍江農(nóng)墾克山農(nóng)場(chǎng)的降雨量較2020年少55mm，2年間降雨量的差異對(duì)馬鈴薯淀粉含量的積累有直接影響，這與姚玉璧等[24]研究結(jié)果一致；我國(guó)淀粉加工型馬鈴薯品種淀粉含量一般要求16%以上[25]，本研究中21份馬鈴薯品種（系）中有19份均符合淀粉加工要求。有研究[26-27]表明，馬鈴薯淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，直鏈與支鏈淀粉含量比例的高低在一定范圍內(nèi)決定淀粉的食用品質(zhì)與加工品質(zhì)，直鏈淀粉含量與淀粉的黏性、凝膠能力、回生老化程度等存在密切的關(guān)系；本研究中，各馬鈴薯品系直鏈淀粉含量均比較低，加工性能好。

4 結(jié)論

參試材料的塊莖產(chǎn)量、淀粉含量、淀粉產(chǎn)量及直鏈淀粉含量在不同環(huán)境（年份）與品種（系）間存在極顯著的互作現(xiàn)象（P＜0.01）、環(huán)境（年份）區(qū)組內(nèi)差異不顯著（P＞0.05）、品種（系）間差異極顯著（P＜0.01），塊莖產(chǎn)量、淀粉含量、淀粉產(chǎn)量及直鏈淀粉含量間存在著環(huán)境（年份）與基因型互作的關(guān)系，但基因型影響效應(yīng)大于環(huán)境因素；通過(guò)與墾薯1號(hào)和大西洋對(duì)比，篩選出產(chǎn)量高于墾薯1號(hào)的品系1份，低于墾薯1號(hào)大于大西洋的品系4份，產(chǎn)量穩(wěn)定性好的品系3份；淀粉含量≥16%的品系19份，淀粉含量穩(wěn)定性強(qiáng)的品系5份；淀粉產(chǎn)量小于墾薯1號(hào)大于大西洋的品系5份，淀粉產(chǎn)量穩(wěn)定性強(qiáng)的品系1份；供試品系的直鏈淀粉含量均較低，有良好的淀粉加工性能。綜上所述，篩選出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高淀粉含量和高淀粉產(chǎn)量的無(wú)性系材料 4份，分別為 ND17-115-9、ND17-48-26、ND17-147-4和ND17-26-9。