木薯新品種桂薯1289的選育與抗螨性研究

關(guān)鍵詞：木薯；桂薯1289；高產(chǎn)高淀粉；抗螨性；品種選育

中圖分類號(hào)：S533 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

木薯（Manihot esculenta Crantz）被稱為世界三大薯類作物之一，從用途上可分工業(yè)用、食品用和飼料用3 種，具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。當(dāng)前，我國(guó)木薯加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已逐步從初級(jí)階段向快速發(fā)展階段轉(zhuǎn)變，加工產(chǎn)品逐漸多樣化，加工原料需求旺盛。廣西是我國(guó)木薯優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)和重要加工基地，種植面積和加工產(chǎn)量均占全國(guó)的70%左右[2]。近10 年來(lái)，廣西木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨品種退化、新品種更新慢和自主創(chuàng)新品種少等突出問(wèn)題[3-9]。為了增強(qiáng)廣西在木薯育種方面的自主創(chuàng)新能力，以滿足市場(chǎng)的需求，亟需加強(qiáng)木薯新品種創(chuàng)制工作。

木薯遺傳背景復(fù)雜、基因高度雜合，授粉雜交創(chuàng)造了豐富的遺傳變異[10]。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院通過(guò)雜交育種選育出華南5 號(hào)、華南6 號(hào)和華南7 號(hào)等華南系列優(yōu)良品種[11]。因此，雜交育種是獲得優(yōu)良木薯品種的主要方式之一，也是常用的育種方法之一[12]。但近年來(lái)廣西主栽的工業(yè)木薯品種仍是華南5號(hào)、華南205、南植199等，除華南5號(hào)由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院品種資源研究所通過(guò)雜交選育外[13]，其他品種均為通過(guò)從國(guó)外引種或引進(jìn)篩選等方式獲得，廣西本土有性雜交育成的國(guó)審品種屈指可數(shù)[14]，缺乏本土的株型好、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高淀粉、廣適性等綜合性狀優(yōu)良的木薯新品種。

廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所于2008 年開始從事木薯雜交育種技術(shù)研究，多年來(lái)構(gòu)建了一套完整的木薯雜交育種技術(shù)體系[15-20]?；谇捌谟N基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)于2011年以華南5 號(hào)為母本，華南205為父本，進(jìn)行品種間雜交，獲得雜交F₁代種子，后經(jīng)播種育苗、大田移栽、單株評(píng)選、單排試驗(yàn)、系比試驗(yàn)、區(qū)域性試驗(yàn)、生產(chǎn)性試驗(yàn)等一系列系統(tǒng)選育程序，育成具有株型好、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高淀粉等特點(diǎn)的工業(yè)型木薯新品種桂薯1289，于2023年12月通過(guò)全國(guó)熱帶作物品種審定（審定編號(hào)：熱品審2023001），為我國(guó)實(shí)現(xiàn)木薯良種化生產(chǎn)提供新的種質(zhì)資源，對(duì)促進(jìn)薯農(nóng)增收、企業(yè)增效具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 親本材料 母本華南5 號(hào)，于2000 年由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成推廣，具有高產(chǎn)、抗風(fēng)等特點(diǎn)。父本華南205，于18 世紀(jì)由菲律賓引進(jìn)[21-22]，具有株型好、高產(chǎn)、高淀粉、耐肥等特點(diǎn)。

1.1.2 對(duì)照材料 參試對(duì)照品種為南植199，于1995 年由中國(guó)科學(xué)院華南植物所從國(guó)外引進(jìn)的組培苗中經(jīng)無(wú)性系多代評(píng)選育成，是目前廣西區(qū)內(nèi)主栽的木薯品種。

1.2 方法

1.2.1 選育過(guò)程 2011年以華南5號(hào)為母本，華南205為父本，進(jìn)行品種間雜交，獲得雜交F1 代種子1161粒；2012年，F(xiàn)₁雜交種子播種后獲得實(shí)生苗315株，該申請(qǐng)品種田間標(biāo)注為1289；2013—2014年，在廣西崇左市龍州縣廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所木薯育種基地（簡(jiǎn)稱“南亞所木薯基地”）進(jìn)行單株評(píng)選和單排試驗(yàn)；2015—2017年，在南亞所木薯基地進(jìn)行初級(jí)系比、中級(jí)系比和高級(jí)系比；2018—2019年，在廣西龍州、合浦、河池及云南保山、廣東開平進(jìn)行區(qū)域性試驗(yàn)；2020—2021年在廣西龍州、合浦、河池及云南保山、廣東開平進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)；2022年12月通過(guò)全國(guó)熱帶作物品種審定委員會(huì)組織的專家現(xiàn)場(chǎng)鑒評(píng)；2023年10月通過(guò)全國(guó)熱帶作物品種審定，命名為“桂薯1289”。

1.2.2 單株評(píng)選和單排試驗(yàn) 2013年開展單株評(píng)選，對(duì)F1代實(shí)生單株的株型、抗螨性（朱砂葉螨，俗稱紅蜘蛛）進(jìn)行評(píng)價(jià)，淘汰長(zhǎng)勢(shì)差的單株。2014年開展單排試驗(yàn)，對(duì)入選的株系進(jìn)行擴(kuò)繁，每株系種植數(shù)量為6～8 株，以主栽品種南植199對(duì)照，株行距為1.0m×1.0m，收獲后對(duì)入選株系的鮮薯產(chǎn)量、收獲指數(shù)、抗螨性、株型、薯型等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選綜合性狀優(yōu)良的木薯品系。

1.2.3 品系比較試驗(yàn) 2015—2017年分別開展初、中和高級(jí)系比試驗(yàn)，均采用隨機(jī)排列區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)種植30株，設(shè)3次重復(fù)，株行距為1.0m×0.8m，對(duì)照品種為南植199。主要對(duì)包括1289在內(nèi)的10個(gè)優(yōu)異品系進(jìn)行初級(jí)評(píng)價(jià)、中級(jí)評(píng)價(jià)、高級(jí)評(píng)價(jià)，觀測(cè)各參試品系的植物學(xué)性狀、鮮薯產(chǎn)量、淀粉含量、抗螨性等，進(jìn)一步篩選出優(yōu)異品系進(jìn)入?yún)^(qū)域性試驗(yàn)。植物學(xué)性狀參照《木薯種質(zhì)資源描述規(guī)范》[23]，鮮薯產(chǎn)量以隨機(jī)抽取10株木薯測(cè)定鮮薯質(zhì)量后折算成單位面積鮮薯產(chǎn)量，參照GB/T 5009.9—2016[24]測(cè)定淀粉含量。

1.2.4 區(qū)域性試驗(yàn) 2018—2019年，分別在廣西龍州縣彬橋鄉(xiāng)（BQX）、廣西合浦縣廉江鎮(zhèn)（LJZ）、廣西宜州區(qū)洛西鎮(zhèn)（LXZ）、云南保山隆陽(yáng)區(qū)（LYQ）、廣東開平市長(zhǎng)沙鎮(zhèn)（CSZ）共5 個(gè)區(qū)試點(diǎn)，以主栽品種南植199 為對(duì)照，對(duì)包括1289在內(nèi)的6 個(gè)優(yōu)異品系開展區(qū)域性試驗(yàn)。采用隨機(jī)排列區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積約0.04 hm²，設(shè)3次重復(fù)，株行距為1.0 m0.8 m。主要觀測(cè)鮮薯產(chǎn)量、淀粉含量和抗螨性等，驗(yàn)證其產(chǎn)量性狀、淀粉含量和適應(yīng)性，以期獲得具有適應(yīng)性廣、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等綜合性狀優(yōu)良的木薯新品種。由各試驗(yàn)點(diǎn)隨機(jī)抽取鮮薯樣品送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部亞熱帶果品蔬菜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心、廣西益譜檢測(cè)技術(shù)有限公司測(cè)定區(qū)域性試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)的淀粉含量。

1.2.5 生產(chǎn)性試驗(yàn) 2020—2021年，分別在BQX、LJZ、LXZ、LYQ、CSZ 等地開展生產(chǎn)性試驗(yàn)。參試品系為1289和對(duì)照品種南植199，每個(gè)品種種植0.33 hm²，采用間排法排列，3 次重復(fù)，種植規(guī)格為1.0 m×0.8m。收獲期對(duì)品系1289鮮薯產(chǎn)量和淀粉含量進(jìn)行測(cè)定，驗(yàn)證品系1289的豐產(chǎn)性、適應(yīng)性和穩(wěn)產(chǎn)性。

1.2.6 現(xiàn)場(chǎng)鑒定 2022年，參照《熱帶作物品種審定規(guī)范 木薯》[25]開展專家現(xiàn)場(chǎng)（龍州點(diǎn)）鑒評(píng)，測(cè)定株高、主莖高度、主莖直徑、單株鮮薯產(chǎn)量等性狀指標(biāo)，并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定鮮薯產(chǎn)量，隨機(jī)取樣，3次重復(fù)。

1.2.7 指紋圖譜鑒定 對(duì)包括桂薯1289等在內(nèi)的24份木薯種質(zhì)進(jìn)行微衛(wèi)星DNA（SSR）分子標(biāo)記。利用34對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記引物，在1.2%瓊脂糖凝膠上以120V電泳30min 進(jìn)行分離，通過(guò)對(duì)比等位基因獲取目標(biāo)品種唯一特征帶，作為該品種的標(biāo)記指紋。

1.2.8 抗螨性鑒定 參照《木薯種質(zhì)資源抗蟲性鑒定技術(shù)規(guī)程》[26]，采用田間評(píng)價(jià)法進(jìn)行抗螨性鑒定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用WPS office（11.8.2.9958）軟件的WPS表格對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)，采用DPS 7.05 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單株評(píng)選和單排試驗(yàn)結(jié)果

2012年移栽大田實(shí)生單株共315株，2013年經(jīng)單株評(píng)選共篩選出株型直立、緊湊、整齊度好的優(yōu)良株系123個(gè)（約占總株數(shù)39%）。2014年開展單排試驗(yàn)，從株型、抗螨性、薯肉顏色、塊根分布、收獲指數(shù)、薯型、鮮薯產(chǎn)量、淀粉含量等性狀，篩選出優(yōu)異品系10個(gè)，其中編號(hào)1289表現(xiàn)為株型直立、部分高位分枝、抗螨性較強(qiáng)、收獲指數(shù)較高、塊根水平分布、薯形均勻、淀粉含量高、鮮薯產(chǎn)量高等特點(diǎn)。

2.2 品系比較試驗(yàn)結(jié)果

2015—2017年，在廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所科研基地，對(duì)包括品系1289 在內(nèi)的10個(gè)木薯新品系進(jìn)行鮮薯產(chǎn)量比較試驗(yàn)。3年間，品系1289 的鮮薯產(chǎn)量均在46.24 t/hm² 以上，且顯著高于CK，3年平均鮮薯產(chǎn)量為48.41 t/hm²，比CK增產(chǎn)27.56%；在10個(gè)木薯新品系的鮮薯產(chǎn)量中，品系1289每年的鮮薯產(chǎn)量均位列第一或第二位（表1）?？梢?，品系1289 在系比試驗(yàn)中表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性。品系1289的淀粉含量均在28.68g/100g以上，且顯著高于CK，3年平均淀粉含量為30.07g/100g，比CK 增加5.92g/100g；在10個(gè)木薯新品系的淀粉含量中，品系1289每年的淀粉含量均位列第一或第二位（表2）。因此，品系1289在系比試驗(yàn)中表現(xiàn)出高淀粉的優(yōu)良品質(zhì)。品系1289對(duì)朱砂葉螨的抗性評(píng)價(jià)均為中抗（MR），抗性級(jí)別與CK 相當(dāng)（表3）。

2.3 區(qū)域性試驗(yàn)結(jié)果

區(qū)域性試驗(yàn)結(jié)果表明，品系1289在5個(gè)試點(diǎn)的平均鮮薯產(chǎn)量達(dá)到49.92 t/hm²，且顯著高于CK，比CK 增產(chǎn)24.21%（表4）。品系1289 在5個(gè)試點(diǎn)的平均淀粉含量為30.22g/100g，且顯著高于CK，比CK 增加5.42g/100g（表5）。品系1289 的朱砂葉螨抗性評(píng)價(jià)表現(xiàn)為中抗（MR），抗性級(jí)別與CK 相當(dāng)，抗性級(jí)別與系比試驗(yàn)結(jié)果一致（表6）。區(qū)域性試驗(yàn)結(jié)果表明，品系1289的淀粉含量、鮮薯產(chǎn)量均排在第一或第二，中抗朱砂葉螨，說(shuō)明品系1289在廣西、廣東和云南等主要木薯種植區(qū)具有較好的適應(yīng)性和豐產(chǎn)性。

2.4 生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果

從表7可知，2020年，5 個(gè)試點(diǎn)中品系1289的鮮薯產(chǎn)量均顯著高于CK，其平均鮮薯產(chǎn)量為50.09t/hm²，比CK 平均增產(chǎn)21.11%；2021年，5個(gè)試點(diǎn)中品系1289的鮮薯產(chǎn)量均顯著高于CK，其平均鮮薯產(chǎn)量為51.43 t/hm²，比CK 平均增產(chǎn)21.38%；比較2年間品系1289 在5 個(gè)試點(diǎn)中鮮薯產(chǎn)量的差異，發(fā)現(xiàn)變異系數(shù)較小，分別為3.98%和3.38%。說(shuō)明品系1289 在廣西、云南、廣東等地種植具有較好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性。2020年，品系1289在5 個(gè)試點(diǎn)的淀粉含量均顯著高于CK，其平均淀粉含量為29.86g/100g，比CK平均增加5.59g/100g；2021 年，品系1289在5個(gè)試點(diǎn)的淀粉含量均顯著高于CK，其平均淀粉含量為30.06g/100g，比CK 平均增加5.54g/100g?？梢?，品系1289是具有高淀粉潛力的優(yōu)良品系。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)鑒評(píng)結(jié)果

2022年12月27日，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南亞熱帶作物中心組織有關(guān)專家，在廣西壯族自治區(qū)崇左市龍州縣彬橋鄉(xiāng)南亞所木薯育種基地對(duì)品系1289和對(duì)照品種南植199 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒評(píng)。鑒評(píng)結(jié)果表明，品系1289鮮薯產(chǎn)量達(dá)77.85 t/hm²，比CK 的鮮薯產(chǎn)量（35.7 t/hm²）增產(chǎn)118.07%。

2.6 品種特征特性

2.6.1 形態(tài)特征描述 通過(guò)多年多點(diǎn)的表型鑒定評(píng)價(jià)，桂薯1289 株型直立，或有少量高位分枝，株高2.50～3.50 m；葉片綠色，掌狀深裂，裂片5個(gè)、7 個(gè)或9 個(gè)，裂片呈提琴型，中間裂片長(zhǎng)20.00～25.00 cm，中間裂片寬2.60～2.70cm，頂端嫩葉紫紅色，葉柄紅帶綠，葉柄長(zhǎng)30.00～35.00 cm，葉脈淺紅色， 嫩莖綠帶紅色； 成熟主莖直徑3.00～4.00 cm，中下部外皮灰白色，內(nèi)皮淺綠色；塊根水平分布，薯形為圓柱-圓錐形，塊根外皮淺褐色，塊根內(nèi)皮粉紅色，塊根肉質(zhì)白色。圓錐花序頂生或腋生，苞片條狀披針形；雌花花萼長(zhǎng)約10.00mm，花萼帶紫紅色，裂片長(zhǎng)圓狀披針形，柱頭外彎，摺扇狀，子房綠帶紫；雄花花萼長(zhǎng)約7.00 mm，花萼帶紫紅色，裂片長(zhǎng)卵形，雄蕊長(zhǎng)6.00～7.00mm；蒴果橢圓狀，表面粗糙，具6條狹而波狀縱翅（圖1，圖2）。

2.6.2 生物學(xué)特性 桂薯1289 的成熟期為240～300d，在年平均氣溫16 ℃以上、無(wú)霜期240～250 d的熱帶、亞熱帶地區(qū)均可栽培。該品種在廣西部分地區(qū)能正常開花、結(jié)實(shí)。

2.6.3 指紋圖譜鑒定 利用34 對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記引物對(duì)24 份木薯材料進(jìn)行引物篩選，篩選出1 對(duì)擴(kuò)增條帶清晰且多態(tài)性好的引物C11（正向引物：5′-GGCTTTGTGGATGCTTCAAT-3′；反向引物：5′-CCTCTGTACTGGCTTGGCTC-3′）。在1.2%瓊脂糖凝膠上以120 V 電泳30 min，獲得6 個(gè)等位基因（C11-a～C11-f），在24 份木薯材料中，桂薯1289 的特征帶為C11-e（表8，圖3）。表明C11可作為桂薯1289 的標(biāo)記指紋。

3討論

廣西是我國(guó)木薯優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)和重要加工基地，當(dāng)前推廣栽培的木薯品種絕大部分都是從國(guó)外引種或引進(jìn)篩選等方式選育而成的，且大部分品種只具備高產(chǎn)或高淀粉中的1個(gè)優(yōu)點(diǎn)，缺乏廣西本土自主育成的綜合性狀優(yōu)良的木薯新品種。本研究以華南5號(hào)為母本，華南205為父本，進(jìn)行品種間雜交，經(jīng)過(guò)一系列系統(tǒng)選育程序后，育成了具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高淀粉、株型好等特點(diǎn)的工業(yè)型木薯新品種桂薯1289。

桂薯1289在鮮薯產(chǎn)量方面表現(xiàn)出超親現(xiàn)象，雜種優(yōu)勢(shì)明顯，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)選育的木薯品種（華南16 號(hào)[27]、桂熱13號(hào)[28]、桂木薯9 號(hào)[29]等）中具備超高產(chǎn)潛力的品種之一。經(jīng)多年多點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明，桂薯1289表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，歷年（2015—2021年）平均鮮薯產(chǎn)量達(dá)49.95 t/hm²，比對(duì)照南植199提高23.61%。木薯淀粉含量是評(píng)價(jià)木薯品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，更是衡量淀粉和酒精加工生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，桂薯1289歷年（2015—2021年）平均淀粉含量為30.09%，比對(duì)照南植199提高5.6個(gè)百分點(diǎn)，適宜加工生產(chǎn)淀粉和酒精。

桂薯1289株型直立或高位分枝呈緊湊型，不僅有利于密植，還可間套種紅籽瓜[30]、菠蘿[31]、涼粉草[32]等經(jīng)濟(jì)作物，提高土地復(fù)種指數(shù)，增加經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也便于機(jī)械化作業(yè)、田間管理、種莖采收，達(dá)到降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少用工，節(jié)約成本的目的。張林輝等[33]研究發(fā)現(xiàn)，直立或緊湊型品種比傘形或張開型品種能節(jié)約20%～57%的土地。肖鑫輝等[34]認(rèn)為，直立或緊湊型品種因無(wú)分枝或高位分枝，株型整齊，利于機(jī)械化種植及收獲。林洪鑫等[35]試驗(yàn)得出，直立或緊湊型品種的產(chǎn)量和氮素利用效率高于傘型品種。顯而易見，直立或緊湊型的木薯品種在生產(chǎn)上更具優(yōu)勢(shì)。桂薯1289按照常規(guī)栽培技術(shù)進(jìn)行種植和管理，即可獲得良好的鮮薯產(chǎn)量和淀粉含量，且中抗朱砂葉螨，可在廣西、云南、江西、廣東等相似生態(tài)種植區(qū)推廣種植。