桂木薯11號(hào)食用木薯新品種的選育

摘""要：木薯被譽(yù)為“地下糧倉(cāng)”，是世界超過(guò)10億人的口糧，也是我國(guó)華南地區(qū)特色優(yōu)勢(shì)作物。近年來(lái)，全球糧食安全形勢(shì)加劇，木薯在我國(guó)作為薯類(lèi)雜糧的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越多，食用木薯新品種選育具有重要意義。本研究以自交分離群體為材料，結(jié)合SNAP分子標(biāo)記輔助技術(shù)，選育出桂木薯11號(hào)食用木薯新品種，該品種株型緊湊，塊根肉質(zhì)淺黃色，鮮薯薯肉氰化物含量為12.30"mg/kg，鮮薯產(chǎn)量為43.35"t/hm2，比當(dāng)前主栽食用木薯品種華南9號(hào)增產(chǎn)24.64%；鮮薯干物質(zhì)含量為38.40%、淀粉含量為28.20%、可溶性糖含量為4.71%、粗纖維含量為1.80%；中抗朱砂葉螨。桂木薯11號(hào)的選育，是基于自交分離群體利用分子標(biāo)記技術(shù)輔助選育木薯新品種的又一成功案例，為推動(dòng)木薯產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支撐和品種支撐。

關(guān)鍵詞：食用木薯；桂木薯11號(hào)；自交；分子標(biāo)記；氫氰酸中圖分類(lèi)號(hào)：S533""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Breeding"Report"of"a"New"Sweet"Cassava"Variety"（cv."Gui"11）

SHI"Pingli1，"LU"Liuying1，"YAN"Huabing1，"ZENG"Wendan1，"LI"Hengrui2，"CHEN"Bimei3，"XIAO"Liang1，"SHANG"Xiaohong1，"LONG"Ziyuan1，"WANG"Ying1，"CHENG"Dong1，"CAO"Sheng1*

1."Guangxi"Academy"of"Agricultural"Sciences，"Nanning，"Guangxi"530007，"China;"2."Guangxi"South"Subtropical"Agricultural"Science"Research"Institute，"Chongzuo，"Guangxi"532415，"China;"3."Hepu"County"Agricultural"Science"Research"Institute，"Beihai，"Guangxi"536100，"China

Abstract："Cassava，"commonly"known"as"the"“underground"granary”，"serves"as"the"food"staple"for"more"than"onenbsp;billion"people"globally."Additionally，"it"is"a"prevalent"and"advantageous"crop"in"southern"China."Recently，"the"food"security"situation"has"intensified，"leading"to"an"increased"emphasis"on"the"utilization"of"cassava"in"China."Therefore，"the"breeding"of"new"sweet"cassava"variety"holds"immense"importance."In"this"study，"using"a"self-crossing"segregating"populations"and"SNAP"molecular"marker"assisted"technology，"a"new"sweet"cassava"variety，"Gui"11"was"bred."This"variety"exhibits"a"compact"plant"shape，"with"light"yellow"fleshy"roots."The"hydrogen"cyanide"content"in"its"fresh"tuberous"root"is"12.30"mg/kg，"and"it"yield"is"43.35"t/hm2，"presenting"24.64%"higher"than"the"current"main"sweet"cassava"variety"'South"China"9'."Additionally，"the"fresh"tuberous"root"of"Gui"11"contains"38.40%"dry"matter，"28.20%"starch，"4.71%"soluble"sugar，"and"1.80%"crude"fiber，"and"it"displays"moderate"resistance"to"Tetranychus"cinnabarinus."The"successful"breeding"of"Gui"11"exemplifies"the"effective"utilization"of"molecular"marker"technology"to"assist"in"the"selection"of"new"cassava"varieties"through"self-crossing"segregating"populations."This"advancement"offers"technical"and"variety"support"for"promoting"the"transformation"and"enhancement"of"the"cassava"industry.

Keywords："sweet"cassava;"cassava"variety"（cv."Gui"11）;"self-crossing;"molecular"marker;"hydrogen"cyanide

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2024.12.015

木薯（Manihot"esculenta"Crantz）為全球第六大糧食作物，廣泛種植于非洲、亞洲和南美洲熱帶地區(qū)，是世界超過(guò)10億人的口糧，也是我國(guó)華南地區(qū)優(yōu)勢(shì)特色作物，全程不使用農(nóng)藥即可獲得高產(chǎn)，具有低糖、低脂、富含膳食纖維的特點(diǎn)，被譽(yù)為“淀粉之王”“地下糧倉(cāng)”。近年來(lái)，世界糧食安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻[1-4]，《2022年全球糧食危機(jī)報(bào)告》顯示，2021年全球約1.93億人口面臨糧食危機(jī)，較2020年人數(shù)增加26%[5]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，世界木薯的產(chǎn)量呈持續(xù)平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，近年總產(chǎn)量3億t左右。我國(guó)是世界上最大的木薯進(jìn)口國(guó)，其中廣西種植面積和產(chǎn)量均占全國(guó)60%以上，但自2008年以來(lái)全國(guó)木薯種植面積和產(chǎn)量逐年下滑，貿(mào)易逆差持續(xù)擴(kuò)大[6-8]，究其原因主要是木薯種植效益偏低導(dǎo)致。隨著人們對(duì)“大食物觀”及大健康產(chǎn)業(yè)的關(guān)注、木薯羹等加工產(chǎn)品火爆網(wǎng)絡(luò)，木薯作為天然綠色的健康薯類(lèi)雜糧開(kāi)發(fā)利用，市場(chǎng)前景廣闊。因此，食用木薯新品種選育工作重要性日益突顯。

木薯遺傳背景復(fù)雜、基因組高度雜合，唯一栽培種的自然雜交群體中優(yōu)異資源稀有，重要性狀關(guān)鍵基因資源挖掘也嚴(yán)重滯后[9-11]。通過(guò)自交，一些控制重要性狀的基因的位點(diǎn)得以純合并產(chǎn)生加性效應(yīng)，優(yōu)異表型性狀基因得以疊加表達(dá)，為木薯品種選育和關(guān)鍵基因挖掘提供了重要途徑，國(guó)際上糯木薯、小顆粒木薯、各種抗性木薯等優(yōu)異資源都是在自交分離群體中篩選出來(lái)的[12-15]，尚小紅等[16]對(duì)木薯自交群體也做了表型鑒定評(píng)價(jià)及分析，并從中選育出高類(lèi)胡蘿卜素含量的木薯品種桂木薯9號(hào)[17]。同時(shí)，氫氰酸含量、薯肉顏色是評(píng)價(jià)木薯品質(zhì)的重要指標(biāo)，分子標(biāo)記輔助育種是品種選育的重要手段，通過(guò)與傳統(tǒng)選育種相結(jié)合，可有效提高木薯育種效率[18-20]。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)通過(guò)木薯自交群體選育優(yōu)新品種的研究較少，對(duì)分子標(biāo)記輔助育種的研究也主要集中在分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)方面，對(duì)其實(shí)際成功應(yīng)用的案例鮮有報(bào)道。

本研究以小芝麻木薯自交分離群體為材料，

輔助高鑒定準(zhǔn)確率的SNAP分子標(biāo)記技術(shù)，選育出食用木薯新品種桂木薯11號(hào)。桂木薯11號(hào)的選育，是基于自交分離群體利用分子標(biāo)記技術(shù)輔助選育木薯新品種的又一成功案例，為今后品種選育和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支撐和品種支撐。

1""材料與方法

1.1""材料

本研究選育的木薯品種，以國(guó)外引進(jìn)的小芝麻木薯品種為親本，以當(dāng)前我國(guó)主栽食用木薯品種華南9號(hào)為對(duì)照（CK）。以廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院南寧武鳴基地種植的木薯品種新選048及其自交所得的45份木薯種質(zhì)，以及6個(gè)木薯品種的葉片為SNAP分子標(biāo)記材料。

1.2""方法

1.2.1""自交分離群體構(gòu)建與優(yōu)良株系篩選""2011年，在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院南寧武鳴木薯育種基地對(duì)小芝麻木薯進(jìn)行自交授粉，輔助胚挽救技術(shù)獲得自交株系實(shí)生種。2012—2013年通過(guò)田間性狀測(cè)定輔助SNAP分子標(biāo)記[21-22]技術(shù)進(jìn)行單株評(píng)價(jià)，選擇株型好、結(jié)薯性好、收獲指數(shù)高、鮮薯氫氰酸含量低、薯肉淺黃色的優(yōu)良株系，篩選出該種質(zhì)，田間編號(hào)NK-10。

1.2.2""品種比較試驗(yàn)nbsp;"2014—2016年，在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院南寧武鳴木薯育種基地進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，其中2014年進(jìn)行初級(jí)系比試驗(yàn)，2015年進(jìn)行中級(jí)系比試驗(yàn)，2016年進(jìn)行高級(jí)系比試驗(yàn)，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積為6.4"m′"4.0"m=25.6"m2，株行距為1.0"m′0.8"m，重復(fù)3次。測(cè)定性狀包括植物學(xué)特性、生物學(xué)特性、豐產(chǎn)性、氫氰酸含量、抗性。其中，氫氰酸含量采用曾文丹等[23]的快速檢測(cè)比色法，顯示顏色分為10個(gè)區(qū)域，對(duì)應(yīng)10個(gè)等級(jí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ分別代表其氫氰酸含量區(qū)間為0～5、5～10、10～20、20～30、30～50、50～100、100～200、200～400、400～800、gt;800"mg/kg；抗性采用陸柳英等[24]的木薯朱砂葉螨抗性鑒定方法，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.2.3""品種區(qū)域性試驗(yàn)""2017—2018年，分別在廣西南寧市武鳴區(qū)、廣西北海市合浦縣、廣西崇左市龍州縣、海南樂(lè)東黎族自治縣、江西贛州市贛縣區(qū)進(jìn)行品種區(qū)域性試驗(yàn)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積為60"m2，株行距為1.0"m×0.8"m，重復(fù)3次。測(cè)定性狀包括適應(yīng)性、豐產(chǎn)性、氫氰酸含量、抗性。

1.2.4""品種生產(chǎn)性試驗(yàn)""2019—2020年，分別在廣西南寧市武鳴區(qū)、廣西北海市合浦縣、廣西崇左市龍州縣、海南樂(lè)東黎族自治縣、江西贛州市贛縣區(qū)進(jìn)行品種生產(chǎn)性試驗(yàn)，參試品種采用間排法排列，重復(fù)3次，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)木薯總種植面積分別為1.00、1.33、2.00、0.67、0.67"hm2。測(cè)定性狀包括適應(yīng)性、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性、氫氰酸含量、食用品質(zhì)。其中食用品質(zhì)評(píng)價(jià)方法采用8人評(píng)分小組對(duì)各品種蒸木薯的苦度、香度、甜度、黏度、面度、纖維度共6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分后按最終得分的平均分進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)（表2）。

1.2.5""營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定""采用五點(diǎn)取樣法對(duì)桂木薯11號(hào)木薯鮮薯進(jìn)行取樣，均勻混樣后隨機(jī)取5"kg鮮薯樣品，委托廣西益譜檢測(cè)技術(shù)有限公司對(duì)鮮薯可溶性糖含量、粗纖維含量、最小干物質(zhì)含量、淀粉占干物質(zhì)比例、直鏈淀粉占干物質(zhì)比例、蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定；委托廣西壯族自治區(qū)分析測(cè)試中心對(duì)鮮薯氫氰酸含量、淀粉含量進(jìn)行測(cè)定。

1.2.6""指紋圖譜鑒定""采用陸柳英等[17]的方法利用34對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記引物通過(guò)13份木薯品種（種質(zhì)）進(jìn)行引物篩選并擴(kuò)增獲得等位基因，通過(guò)等位基因?qū)Ρ全@取桂木薯11號(hào)唯一特征帶作為其標(biāo)記指紋。

2""結(jié)果與分析

2.1""品種比較試驗(yàn)結(jié)果

如表3所示，桂木薯11號(hào)3年平均鮮薯產(chǎn)量為41.88"t/hm2，較CK品種平均增產(chǎn)23.29%；氫氰酸含量為10～20"mg/kg，比CK品種氫氰酸含量（20～30"mg/kg）低一個(gè)等級(jí)；中抗朱砂葉螨。

2.2""品種區(qū)域性試驗(yàn)結(jié)果

如表4所示，桂木薯11號(hào)在廣西、海南、江西品種表現(xiàn)穩(wěn)定，平均鮮薯產(chǎn)量為45.15"t/hm2，顯著高于CK，平均增產(chǎn)30.33%；氫氰酸含量為10～20"mg/kg，比CK低一個(gè)等級(jí)；中抗朱砂葉螨。

2.3""品種生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果

如表5所示，桂木薯11號(hào)在廣西、海南、江西品種表現(xiàn)穩(wěn)定，平均鮮薯產(chǎn)量為44.80"t/hm2，顯著高于對(duì)照，平均增產(chǎn)24.07%；蒸木薯食用味品質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)均為優(yōu)，但桂木薯11號(hào)優(yōu)于華南9號(hào)。

2.4""營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定結(jié)果

2019年12月取樣木薯鮮薯送至廣西益譜檢測(cè)技術(shù)有限公司檢測(cè)，2021年12月取樣木薯鮮薯送至廣西壯族自治區(qū)分析測(cè)試中心檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表6所示，桂木薯11號(hào)比CK鮮薯可溶

性糖含量增加2.79%，粗纖維含量增加0.10%，淀粉含量降低2.10%，直鏈淀粉占干物質(zhì)比例降低1.84%，蛋白質(zhì)含量降低0.84%。

2.5""品種生物學(xué)特性

如圖1所示，桂木薯11號(hào)成熟期9～10個(gè)月，株型緊湊，株高2.0～3.5"m；葉片綠色，掌狀深裂，裂片7片，裂片披針形，中間裂片長(zhǎng)12.0～20.0"cm，中間裂片寬3.5～6.0"cm，頂端嫩葉淺綠色，葉柄黃綠色，葉柄長(zhǎng)20.0～30.0"cm，葉脈和嫩莖淺綠色；成熟主莖莖粗2.5～4.0"cm，中下部外皮灰白色或灰褐色，內(nèi)皮深綠色；結(jié)薯集中，掌狀平伸，薯形圓柱-圓錐形，塊根外皮褐色，內(nèi)皮乳黃色，薯肉淡黃色。圓錐花序，花萼淡黃色，子房綠色，"蒴果橢圓狀，果皮深綠色，成熟種子扁圓形，種皮黑色硬殼質(zhì)，具花紋。

2.6""品種指紋圖譜

通過(guò)指紋圖譜鑒定，篩選出1對(duì)擴(kuò)增條帶清晰且多態(tài)性好的引物C107，其中，正向引物為5?-GAGCAACTAAGGAAGCCACA-3?，反向引物為5?-AACTAGCGGCACTCAAATCAAT-3?，連鎖群為8個(gè)，連鎖群位置為43.238。擴(kuò)增后可以獲得5個(gè)等位基因（表7、圖2），桂木薯11號(hào)具有唯一的特征帶C107-e。C107可作為桂木薯11號(hào)的標(biāo)記指紋。

3""討論

桂木薯11號(hào)食用木薯新品種株型緊湊，塊根肉質(zhì)淺黃色，鮮薯薯肉氰化物含量為12.30"mg/kg，干物質(zhì)含量為38.40%，平均淀粉含量為28.20%，可溶性糖含量為4.71%，粗纖維含量為1.80%；鮮薯產(chǎn)量為43.35"t/hm2，中抗朱砂葉螨；鮮薯蒸煮食用口感香、軟、粉、糯，被譽(yù)為“香芋木薯”。同時(shí)，采用相關(guān)性分析和主成分分析對(duì)桂木薯11號(hào)鮮薯加工適宜性進(jìn)行研究，結(jié)果表明其加工適宜性良好，可作為木薯羹、木薯汁、木薯薯片等加工原料[25-26]。2022年，桂木薯11號(hào)榮獲第三屆中國(guó)（廣西）-東盟現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展大會(huì)“好種好品”金獎(jiǎng)，并簽訂了125.00萬(wàn)元的以桂木薯11號(hào)作為主要推廣品種的成果轉(zhuǎn)化合同。當(dāng)前，隨著人們對(duì)“大食物觀”及大健康產(chǎn)業(yè)的關(guān)注、木薯羹等加工產(chǎn)品火爆網(wǎng)絡(luò)，木薯作為天然綠色的健康薯類(lèi)雜糧開(kāi)發(fā)利用，市場(chǎng)前景廣闊[27]。

桂木薯11號(hào)的選育，是基于自交分離群體利用分子標(biāo)記技術(shù)輔助選育木薯新品種的又一成功案例，證明以自交分離群體為材料選育木薯優(yōu)良新品種具有極大可行性。自交可使得一些重要性狀基因位點(diǎn)純合并產(chǎn)生加性效應(yīng)，使一些控制優(yōu)異性狀的基因?qū)Ρ硇偷呢暙I(xiàn)值疊加[28]。KAWUKI等[29]、ROJAS等[30]、FREITAS等[31]以木薯自交系群體為材料，均篩選到了農(nóng)藝性狀顯著高于對(duì)應(yīng)親本的木薯品種（種質(zhì)）。尚小紅等[16]研究發(fā)現(xiàn)新選048木薯自交分離群體出現(xiàn)了廣泛的性狀分離。陸柳英等[17]以新選048自交群體為材料，選育出薯肉深黃色、β-胡蘿卜素含量454"μg/100"g的桂木薯9號(hào)食用木薯品種。肖亮等[32]通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外木薯重要性狀基因研究進(jìn)展進(jìn)行分析，提出構(gòu)建自交分離群體和多組學(xué)聯(lián)合分析是挖掘木薯關(guān)鍵基因的重要手段。

但是，通過(guò)自交選育木薯優(yōu)新品種也有一定的局限性。首先，生產(chǎn)中優(yōu)異木薯品種通常不開(kāi)花或不容易開(kāi)花，因此很難獲得自交材料；其次，木薯是基因組高度雜合的二倍體，自交易出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，獲得超親材料的概率比較低[9]。

4""結(jié)論

2021年12月，桂木薯11號(hào)食用木薯新品種通過(guò)由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南亞熱帶作物中心組織的現(xiàn)場(chǎng)鑒評(píng)，結(jié)果與歷年區(qū)域性試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果相一致。2023年3月，桂木薯11號(hào)獲得熱帶作物品種審定證書(shū)，其外觀品質(zhì)和食用品質(zhì)優(yōu)良，種植經(jīng)濟(jì)效益高，加工適宜性好，適宜在廣西、廣東、海南、江西等木薯產(chǎn)區(qū)推廣。桂木薯11號(hào)的選育，是基于自交分離群體利用分子標(biāo)記技術(shù)輔助選育木薯新品種的又一成功案例，為推動(dòng)木薯產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)支撐和品種支撐。

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