彩色馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)性狀評(píng)價(jià)

史瑞翔，李博雯，孫圣卿，吳曉紅，王競(jìng)紅

（東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）塊莖富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，諸如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、還原糖、多種維生素以及礦物質(zhì)[1,2]。隨著功能農(nóng)業(yè)的興起，人們開(kāi)始更多地關(guān)注功能農(nóng)產(chǎn)品，對(duì)馬鈴薯的研究重點(diǎn)從吃飽發(fā)展到能提供更高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值[3,4]，因而富含高花青素含量的彩色馬鈴薯成為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)研究的熱點(diǎn)。馬鈴薯薯肉顏色與塊莖所含的花青素、類(lèi)胡蘿卜素含量相關(guān)，花青素含量的不同使其呈現(xiàn)紅色、紫色和橙色等[5,6]。花青素是天然水溶性色素，具有提高人體免疫力、預(yù)防疾病發(fā)生、提高抗氧化能力等重要作用[7,8]，與人類(lèi)健康緊密相關(guān)。彩色馬鈴薯已成為天然色素和抗氧化劑的重要來(lái)源，已廣泛應(yīng)用于食品業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、飼料行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域[9-11]，引起了研究者更多的關(guān)注。

目前有關(guān)彩色馬鈴薯的研究報(bào)道主要集中在幾個(gè)方面，諸如組成成分測(cè)定[5,12]、相關(guān)基因表達(dá)[13]、引種比較評(píng)價(jià)[14,15]以及遺傳圖譜構(gòu)建[16]等。花青素特有的缺電子結(jié)構(gòu)特征，會(huì)受到活性氧負(fù)離子和自由電子的攻擊，導(dǎo)致其不穩(wěn)定，易發(fā)生降解[17]。因此，彩色馬鈴薯收獲后花青素含量、組分結(jié)構(gòu)及相關(guān)基因表達(dá)調(diào)控會(huì)發(fā)生明顯變化。李倩[18]比較分析了不同貯藏條件下馬鈴薯花青素含量的變化，指出在不同貯藏溫度下花青素含量都降低，且不同溫度間花青素含量下降比例差異不顯著；李潔雅等[19]測(cè)定了不同貯藏期間彩色馬鈴薯花青素的含量、組分，并分析了相關(guān)基因的表達(dá)，指出花青素總含量、相關(guān)基因表達(dá)量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)都表現(xiàn)降低，花青素組分也減少，但沒(méi)有明晰不同貯藏條件下花青素的變化趨勢(shì)。

為篩選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、耐貯藏的彩色馬鈴薯品種，進(jìn)而明確短期貯藏下花青素含量的變化趨勢(shì)，本研究以不同薯皮薯肉顏色的馬鈴薯為材料，‘大同里外黃’為對(duì)照，對(duì)其產(chǎn)量性狀、品質(zhì)性狀比較分析，并測(cè)定短期貯藏下花青素含量，旨在拓寬彩色馬鈴薯種質(zhì)資源，為彩色馬鈴薯種質(zhì)資源的篩選、評(píng)價(jià)、利用等提供研究基礎(chǔ)。同時(shí)，也為彩色馬鈴薯合理貯藏條件的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

馬鈴薯材料包括‘大同里外黃’（CK）、‘荷蘭14號(hào)’‘E3’‘民豐紅’‘青薯9號(hào)’‘黑金剛’‘川引2號(hào)’‘永豐3號(hào)’‘475’‘476’‘后旗紅’以及‘紅顏’，由山西蓬勃農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供，‘大同里外黃’在當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)良好，選其作為對(duì)照材料。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)6 m、寬4 m，播種行距80 cm，株距30 cm，每一品種（系）設(shè)置3次重復(fù)。2021年5月10日播種，9月下旬成熟后分期收獲。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于大同市左云縣馬鈴薯種植基地進(jìn)行，左云縣位于山西省北部，無(wú)霜期95～130 d，晝夜溫差大，日照充足，試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，土壤肥沃，是山西省馬鈴薯的傳統(tǒng)種植區(qū)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 產(chǎn)量性狀測(cè)定

收獲時(shí)按小區(qū)全部收獲，將小區(qū)產(chǎn)量換算為公頃產(chǎn)量。同時(shí)，從每一種植小區(qū)選取馬鈴薯5株，用于測(cè)定產(chǎn)量構(gòu)成因子的各個(gè)指標(biāo)（單株產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)、單薯平均鮮重、商品薯率），其中商品薯率為單株內(nèi)單個(gè)馬鈴薯塊莖重量大于75 g的塊莖總重量與單株產(chǎn)量的比值。

1.3.2 品質(zhì)性狀測(cè)定

馬鈴薯收獲時(shí)，于每小區(qū)挑選10株馬鈴薯，篩選出10個(gè)大小一致、薯形規(guī)則的塊莖，分成兩部分，各5個(gè)塊莖。一部分用于品質(zhì)性狀測(cè)定，另一部分貯藏于4℃的恒溫箱（無(wú)光照，濕度為80%左右），貯藏0，30和60 d時(shí)測(cè)定馬鈴薯塊莖中花青素含量。馬鈴薯品質(zhì)指標(biāo)（干物質(zhì)含量、淀粉含量、還原糖含量、蛋白質(zhì)含量、維生素C含量）的測(cè)定參照《馬鈴薯試驗(yàn)研究方法》[20]。采用檸檬酸—磷酸氫二鈉緩沖液法測(cè)定花青素含量[21]。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用Microsoft excel 2007計(jì)算馬鈴薯產(chǎn)量因子、各品質(zhì)指標(biāo)含量的平均值，以及最大值、最小值與變異系數(shù)，對(duì)測(cè)定的相關(guān)指標(biāo)利用SPSS 20軟件進(jìn)行方差分析、顯著性分析和相關(guān)性分析。采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)馬鈴薯的產(chǎn)量性狀、品質(zhì)指標(biāo)。馬鈴薯的淀粉含量、維生素C含量、蛋白質(zhì)含量、干物質(zhì)含量與綜合品質(zhì)指標(biāo)呈正相關(guān)，利用公式X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）計(jì)算隸屬值；與綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)的還原糖含量，采用公式X（μ）=1-[（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）]。公式中X表示不同馬鈴薯品種某一指標(biāo)的測(cè)定值，該指標(biāo)測(cè)定值中的最小值用Xmin表示，最大值用Xmax表示。通過(guò)計(jì)算，將馬鈴薯品種各個(gè)指標(biāo)隸屬值累加后取平均值。平均隸屬值越高，表明其綜合性狀越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同彩色馬鈴薯產(chǎn)量比較

不同彩色馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量變化為11 958～33 558 kg/hm2，平均值為20 287 kg/hm2，其中‘民豐紅’產(chǎn)量顯著高于對(duì)照‘大同里外黃’（CK），較CK增產(chǎn)48.82%，增產(chǎn)幅度最大?！ㄒ?號(hào)’‘紅顏’‘475’‘476’產(chǎn)量顯著低于對(duì)照‘大同里外黃’（CK）?！?76’產(chǎn)量最低，較對(duì)照產(chǎn)量降低46.97%，與‘476’相比，‘民豐紅’增產(chǎn)180.63%（表1）。

表1 不同彩色馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量Table 1 Yield of different color potato varieties(lines)

2.2 不同彩色馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成比較

對(duì)不同彩色馬鈴薯的單株結(jié)薯數(shù)、單薯平均鮮重、單株產(chǎn)量及商品薯率分析發(fā)現(xiàn)，參試材料單株結(jié)薯數(shù)均值為5.53個(gè)/株，變異系數(shù)為38.60%，‘后旗紅’的單株結(jié)薯數(shù)最多，為11.67個(gè)/株，‘荷蘭14號(hào)’最少，顯著低于對(duì)照‘大同里外黃’（CK）；單薯平均鮮重均值為0.17 kg，變異系數(shù)為37.00%，各品種（系）與對(duì)照之間差異不顯著。

不同彩色馬鈴薯的單株產(chǎn)量均值為0.79 kg/株，變異系數(shù)為26.32%，‘大同里外黃’（CK）的單株產(chǎn)量最高，為1.58 kg/株，除‘民豐紅’外，其他彩色馬鈴薯的單株產(chǎn)量均顯著低于對(duì)照，‘475’最低，為0.28 kg/株；12個(gè)馬鈴薯的商品薯率介于43.47%～100%，均值為80.00%，變異系數(shù)最小為14.00%，‘荷蘭14號(hào)’的商品薯率為100%，顯著高于‘后旗紅’‘475’，‘后旗紅’最低為43.47%（表2）。

表2 不同彩色馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量構(gòu)成因子Table 2 Yield components of different color potato varieties(lines)

2.3 不同彩色馬鈴薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因子相關(guān)性分析

分析彩色馬鈴薯平均產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素間的相關(guān)性。結(jié)果表明，單株結(jié)薯數(shù)與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)r為0.635；單株結(jié)薯數(shù)與商品薯率呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)r為-0.582；單薯平均鮮重與單株結(jié)薯數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)r為-0.352（表3）。

表3 不同彩色馬鈴薯品種（系）產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成的相關(guān)性Table 3 Correlation of yield and yield components in different color potato varieties(lines)

2.4 不同彩色馬鈴薯品質(zhì)性狀比較

對(duì)彩色馬鈴薯的品質(zhì)性狀分析發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯干物質(zhì)平均含量為21.32%，變異系數(shù)為14.30%，‘民豐紅’含量最高，達(dá)30.03%，顯著高于除對(duì)照‘大同里外黃’（CK）、‘永豐3號(hào)’外的其他品種（系），‘476’含量最低，為13.81%；淀粉平均含量為14.10%，變異系數(shù)為30.28%，對(duì)照‘大同里外黃’（CK）的淀粉含量最高，為22.03%，顯著高于‘E3’‘紅顏’‘黑金剛’及‘476’，‘476’含量最低為7.98%。

彩色馬鈴薯蛋白質(zhì)平均含量為1.31%，變異系數(shù)為16.77%，‘黑金剛’含量最高，為1.70%，顯著高于對(duì)照‘大同里外黃’（CK），‘后旗紅’含量最低為0.83%，顯著低于對(duì)照；還原糖平均含量為0.15%，‘川引2 號(hào)’含量最高，為0.48%，‘青薯9號(hào)’含量最低，僅為0.02%，對(duì)照‘大同里外黃’（CK）的含量顯著高于除‘E3’‘川引2號(hào)’‘紅顏’‘黑金剛’外的其他參試材料；12個(gè)彩色馬鈴薯維生素C 含量為 8.34～24.71 mg/100 g，‘永豐 3 號(hào)’的維生素C 含量最高，為24.71 mg/100 g，顯著高于對(duì)照‘大同里外黃’（CK），‘荷蘭 14 號(hào)’‘475’‘黑金剛’‘476’的維生素C 含量顯著低于對(duì)照，且‘黑金剛’含量最低，為8.34 mg/100 g（表4）。

表4 不同彩色馬鈴薯品種（系）品質(zhì)性狀Table 4 Quality traits of different color potato varieties(lines)

2.5 不同彩色馬鈴薯品質(zhì)性狀相關(guān)性

對(duì)馬鈴薯品質(zhì)性狀間相關(guān)性進(jìn)行分析（表5）。結(jié)果表明，干物質(zhì)含量與淀粉含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)r為0.794；蛋白質(zhì)含量與維生素C 含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)r為-0.407；其他品質(zhì)指標(biāo)間無(wú)顯著相關(guān)性。

表5 不同彩色馬鈴薯品種（系）品質(zhì)性狀相關(guān)性分析Table 5 Correlation of quality traits in different colored potato varieties(lines)

2.6 不同彩色馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)隸屬函數(shù)值綜合評(píng)價(jià)

馬鈴薯產(chǎn)量因子、品質(zhì)指標(biāo)間相互聯(lián)系，有一定的相關(guān)性，不能通過(guò)單一指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。為此，采用隸屬函數(shù)對(duì)不同彩色馬鈴薯品種（系）綜合評(píng)價(jià)，其中隸屬函數(shù)平均值越高，表明綜合性狀越好。經(jīng)分析，‘民豐紅’綜合性狀最好，其次是‘大同里外黃’‘永豐3號(hào)’‘青薯9號(hào)’和‘476’的綜合性狀最差（表6）。

表6 不同彩色馬鈴薯品種（系）隸屬函數(shù)值Table 6 Membership function values of different color potato varieties(lines)

2.7 不同貯藏時(shí)期彩色馬鈴薯花青素含量差異

對(duì)彩色馬鈴薯的花青素含量分析發(fā)現(xiàn)，貯藏0 d時(shí)，所有參試材料花青素的平均含量為28.36 mg/100 g，變異系數(shù)為42.67%，含量為19.92～52.13 mg/100 g?！瓻3’‘后旗紅’‘475’‘黑金剛’‘476’含量顯著高于對(duì)照‘大同里外黃’（CK），其中‘475’的含量最高，為52.13 mg/100 g。

彩色馬鈴薯30 d貯藏后，花青素含量為14.46～47.44 mg/100 g，平均含量為22.87 mg/100 g，‘后旗紅’‘475’‘黑金剛’‘476’含量顯著高于對(duì)照‘大同里外黃’（CK）；60 d貯藏后，花青素含量為13.69～31.10 mg/100 g，‘民豐紅’‘475’‘黑金剛’‘476’含量顯著高于對(duì)照，且‘黑金剛’含量最高，‘E3’‘紅顏’的含量顯著低于對(duì)照，‘E3’含量最低，為13.69 mg/100 g。

與0 d 相比，30 d 貯藏后，12 個(gè)馬鈴薯品種（系）的花青素含量均下降。60 d貯藏后，與30 d相比，7 個(gè)馬鈴薯品種（系）花青素含量降低，5 個(gè)品種含量升高，但均低于收獲初期0 d的含量。貯藏期間，‘民豐紅’花青素含量降幅最少，‘476’降幅最高（表7）。

表7 不同貯藏時(shí)期彩色馬鈴薯品種（系）花青素含量Table 7 Anthocyanin content of color potato varieties(lines)in different storage periods

3 討 論

實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)是馬鈴薯品種篩選、新品種培育的一個(gè)重要指標(biāo)。本試驗(yàn)測(cè)定并比較了12 個(gè)馬鈴薯品種（系）的產(chǎn)量以及產(chǎn)量因子，結(jié)果表明，在相同的栽培條件下，各品種（系）間產(chǎn)量變化為11 958～33 558 kg/hm2，‘民豐紅’產(chǎn)量最高，且顯著高于對(duì)照‘大同里外黃’。單株產(chǎn)量與單薯平均鮮重、單株結(jié)薯數(shù)、商品薯率等相關(guān)，單株產(chǎn)量不變，單薯平均鮮重與單株結(jié)薯數(shù)呈負(fù)相關(guān)，即單株結(jié)薯數(shù)越多，單株平均鮮重越小。李晉田等[22]對(duì)3個(gè)馬鈴薯新品系及其親本分析評(píng)價(jià)，結(jié)果表明單株產(chǎn)量與單株結(jié)薯數(shù)呈極顯著正相關(guān)。齊海英等[23]研究表明馬鈴薯的單株結(jié)薯數(shù)與商品薯率呈極顯著負(fù)相關(guān)，均與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

近年來(lái)，隨著馬鈴薯主糧化進(jìn)程的推進(jìn)，以及功能農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)馬鈴薯的要求由追求溫飽轉(zhuǎn)向追求較高的營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)[24]。干物質(zhì)、淀粉、蛋白質(zhì)、維生素C、還原糖等性狀是評(píng)價(jià)馬鈴薯品質(zhì)的主要指標(biāo)[25]，其中，干物質(zhì)、淀粉、還原糖的含量又與其加工品質(zhì)密切相關(guān)。本試驗(yàn)測(cè)定了12 個(gè)馬鈴薯的品質(zhì)性狀，干物質(zhì)含量的變異系數(shù)最小，還原糖含量的變異系數(shù)最大。馬鈴薯干物質(zhì)含量為13.81%～30.03%，淀粉含量為7.98%～22.03%，干物質(zhì)含量高且淀粉含量高的材料能用于馬鈴薯全粉加工[26]。馬鈴薯塊莖中淀粉含量與干物質(zhì)含量密切相關(guān)，淀粉在馬鈴薯塊莖內(nèi)的干物質(zhì)組分中占60%～80%[27]，李晉田等[22]、吳琪瀅等[28]研究了不同馬鈴薯材料品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性，結(jié)果均表明，淀粉含量與干物質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。本試驗(yàn)中還原糖含量為0.02%～0.48%，介于劉媛等[29]的研究結(jié)果之間，用于炸片的馬鈴薯材料還原糖含量需低于0.4%，在0.10%～0.33%時(shí)炸片的色澤及口味最佳[26]，可依據(jù)不同種植目的選擇彩色馬鈴薯材料。同時(shí)，馬鈴薯塊莖品質(zhì)指標(biāo)含量是受多基因控制的復(fù)雜遺傳性狀，除與參試材料本身的基因型有關(guān)外，也受種植地氣候、土壤條件、栽培技術(shù)等眾多因素的影響，同一品種（系）馬鈴薯品質(zhì)指標(biāo)在不同種植區(qū)會(huì)出現(xiàn)明顯差異[30]。

馬鈴薯中花青素由多種生物類(lèi)黃酮組成，具有抗氧化、抗衰老、抗癌等功效?；ㄇ嗨睾恳彩桥袛囫R鈴薯品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[1]。本試驗(yàn)測(cè)定了貯藏0、30、60 d 的馬鈴薯花青素含量，并分析了不同貯藏時(shí)期花青素含量的變化趨勢(shì)，結(jié)果表明，貯藏0 d 花青素含量為19.92～52.13 mg/100 g，高于黎禮謙等[31]研究結(jié)果，而低于李潔雅等[19]、姜超[32]的研究結(jié)果。12 個(gè)馬鈴薯花青素含量隨著貯藏時(shí)間的增加含量降低，這一變化趨勢(shì)與李倩[18]、李潔雅等[19]研究結(jié)果相符。本試驗(yàn)篩選出花青素含量較高的馬鈴薯品種‘475’，以及短期貯藏后，花青素含量降幅最小的品種‘民豐紅’，可為高含量花青素馬鈴薯品種的選育提供試驗(yàn)材料以及研究基礎(chǔ)。

馬鈴薯的產(chǎn)量性狀、品質(zhì)指標(biāo)受多個(gè)因素的影響，不能通過(guò)單一指標(biāo)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。模糊隸屬函數(shù)法是廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域的綜合分析方法，可避免由單一指標(biāo)分析帶來(lái)的不全面性。本試驗(yàn)采用隸屬函數(shù)法對(duì)參試馬鈴薯品種（系）的產(chǎn)量性狀和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，‘民豐紅’的綜合性狀最優(yōu)，其次是對(duì)照‘大同里外黃’‘永豐3 號(hào)’與‘青薯9 號(hào)’，最差是‘476’。吳琪瀅等[28]、王丹等[33]、李守強(qiáng)等[34]利用隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)法篩選出最佳的馬鈴薯品種，并對(duì)供試材料進(jìn)行分類(lèi)。目前，對(duì)馬鈴薯性狀指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)還沒(méi)有統(tǒng)一的方法，為使馬鈴薯評(píng)價(jià)體系更加完善，應(yīng)建立一套標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在篩選優(yōu)質(zhì)馬鈴薯品種時(shí)，由于品種間差異以及氣候條件、土壤條件、栽培技術(shù)等的影響，應(yīng)增加應(yīng)試材料，開(kāi)展多年多點(diǎn)試驗(yàn)，使試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。

12 個(gè)彩色馬鈴薯品種（系）中，‘民豐紅’綜合性狀最優(yōu)，其次是‘永豐3號(hào)’‘青薯9號(hào)’，‘475’的花青素含量最高。可依據(jù)種植要求以及品種的性狀表現(xiàn)，選擇最佳的馬鈴薯品種（系）。