食用型甘薯品質性狀變化及其與農藝性狀相關性

后 猛， 張允剛， 王 欣， 唐 維， 劉亞菊， 唐忠厚， 馬代夫， 李 強

(江蘇徐州甘薯研究中心，中國農業科學院甘薯研究所，農業部甘薯生物學與遺傳育種重點實驗室，江蘇 徐州 221131)

甘薯是中國繼水稻、小麥和玉米之后的第4大糧食作物，其塊根營養豐富、養分平衡，除含有大量淀粉外，還富含多種人體必需的維生素、氨基酸、蛋白質、可溶性糖、食物纖維、胡蘿卜素以及鈣、鐵等礦物質［1-4］。中國是世界上甘薯種植面積最大和鮮薯產量最高的國家，優質、高產食用型甘薯的選育已成為甘薯育種家研究的重要目標。近年來，日本、歐美等發達國家和地區把甘薯視為營養均衡的保健食品［5］，國內外研究者對甘薯的淀粉［6］、糖蛋白［7］、多糖［8］、蛋白質［9-11］、多酚［12］、類胡蘿卜素［13］、花青素［14-15］等多種營養成分作了大量研究，甘薯的保健功能得到世人的廣泛認同。隨著中國農業產業結構的調整和人民生活水平的提高，消費者對食用甘薯的需求量也在增加，甘薯在人們的膳食結構中發揮著越來越大的作用，不同食用型甘薯的產量和品質也得到廣泛關注［16-21］，但食用型甘薯品質性狀在不同生育階段的變化規律及其與主要產量性狀的相關性還未見報道。本研究將選取3個食用型甘薯對其塊根干率、淀粉、粗蛋白、可溶性糖、還原糖及鮮薯總胡蘿卜素含量在大田栽插后50～134 d內的變化趨勢進行研究，以期了解甘薯塊根不同發育階段品質性狀的變化規律及其與產量相關性狀的關系，為甘薯品質改良及優質、高產食用型品種選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用3個不同肉色和塊根干率的優質食用型甘薯品種，蘇薯8號、徐薯23和栗子香。其中蘇薯8號肉色為桔紅色，塊根干率較低，由蘇薯4號/蘇薯1號雜交選育而來;徐薯23肉色為桔黃色，塊根干率中等，由P616-23/煙薯27雜交選育而來;栗子香肉色為白色，塊根干率較高，由南瑞苕/勝利百號雜交選育而來。

1.2 試驗方法

1.2.1 田間試驗設計 試驗于2011年5月31日至10月11日在江蘇徐州甘薯研究中心試驗田進行。試驗田土壤肥力中等，管理措施同一般大田。本試驗采用隨機排列，3次重復，每小區3行，栽插60株。壟距85 cm，株距23 cm，走道50 cm。分別于栽插后50 d、64 d、78 d、92 d、106 d、120 d 及 134 d挖根取樣，每小區隨機連續取5株。大田調查項目包括:葉鮮質量、柄鮮質量、莖鮮質量、結薯數、鮮薯質量等。

1.2.2 室內品質測定 鮮薯類胡蘿卜素含量測定采用丙酮提取法［22］，略有改動。按植株不同部位分離，稱取供試樣品100 g于烘箱內105℃殺青30 min，70℃烘至恒重，測定干物質量，并分別計算其干率。然后將塊根干樣磨碎，利用VECTOR22/N型傅立葉變換近紅外反射光譜儀(德國BRUKER光譜儀器公司)，測定塊根干基淀粉、粗蛋白、可溶性糖和還原糖含量［23］。

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel2007和DPS 7.5軟件繪制圖表及統計分析，其中日增長量=(某指標下一生育期的值-該指標上一生育期的值)/14，光合產物多器官的分配比率=器官干質量/整株干質量。

2 結果

2.1 甘薯不同生長階段主要品質性狀的變化規律

2.1.1 塊根干率和淀粉含量 圖1顯示，在甘薯塊根膨大初期，即78 d之前，3個品種的塊根干率均快速升高，其中徐薯23和蘇薯8號的塊根干率在栽插78 d達到最高值，之后略有下降并趨于平穩;栗子香的塊根干率在栽插92 d達到最高值，之后小幅曲折變化，在收獲時達到最大值。從圖1B可見，在栽插后 50～64 d期間，3個甘薯品種的淀粉含量均快速增加，64～78 d下降，78～92 d又開始升高，之后的變化趨勢與塊根干率相似。

2.1.2 糖類化合物 圖2顯示，3個甘薯品種還原糖含量的變化趨勢呈雙峰曲線，2個高峰分別出現在栽插后78 d和120 d，栽后78 d時達到最高值。可溶性糖含量在92 d之前的變化動態與還原糖一致，都是 50～64 d下降，64～78 d升高，78 d時達最高值，78～92 d下降。92 d之后的兩者變化動態相反:還原糖含量在栽插92 d后開始緩慢上升，到120 d時達到另一個高峰值，之后下降;而可溶性糖含量92 d之后一直下降，到120 d時達到最低值，隨后持續升高，直到收獲。

圖1 塊根干率(A)和淀粉含量(B)在甘薯生長過程中的變化Fig.1 Changes of dry matter content(A)and starch content(B)in the root during development of three sweet potato varieties

圖2 塊根還原糖含量(A)和可溶性糖含量(B)在甘薯生長過程中的變化Fig.2 Changes of reducing sugar content(A)and soluble sugar content(B)in the root during development of three sweet potato varieties

2.1.3 粗蛋白含量和總胡蘿卜素含量 從圖3A可見，3個甘薯品種塊根粗蛋白含量的變化趨勢與可溶性糖含量基本一致，先是在栽后50～64 d下降，而后 64～78 d升高，隨后78～92 d(栗子香)或78～106 d(徐薯23和蘇薯8號)降低，之后逐漸升高，直至收獲。收獲時，徐薯23和栗子香粗蛋白含量較高，蘇薯8號含量較低。圖3B顯示，在整個生育期內，不同食用型甘薯品種間總胡蘿卜素含量的變化動態差異較大，蘇薯8號和徐薯23的總胡蘿卜素含量曲折上升，而栗子香的總胡蘿卜素含量較低，且波動較小，總體變化不大。

2.2 收獲期不同甘薯品種品質性狀差異

表1顯示，收獲時除粗蛋白含量外，其余品質性狀的含量在不同食用型甘薯品種之間差異顯著或極顯著。蘇薯8號的還原糖含量、可溶性糖含量和總胡蘿卜素含量最高;栗子香的塊根干率、淀粉含量和粗蛋白含量最高，還原糖含量、可溶性糖含量和總胡蘿卜素含量最低;徐薯23的營養成分含量介于以上2個品種之間。

表1 食用型甘薯塊根營養成分含量差異Table 1 Differences in nutrient content in the root of various edible sweet potato varieties

2.3 品質性狀與產量性狀的相關分析

2.3.1 營養成分含量與產量性狀的相關性 每個食用型甘薯品種在整個生育進程中主要性狀與塊根鮮質量等8個主要產量性狀的相關分析結果(表2)顯示，除光合產物在莖中的分配比例與品質性狀無相關性外，其余7個產量性狀與主要品質性狀均有一定程度的相關性。其中栗子香的品質性狀與產量性狀的相關性最多，蘇薯8號與產量性狀的相關性最少。

表2 食用型甘薯品種生育過程中品質性狀與主要產量性狀的相關系數Table 2 The correlation coefficients between quality traits and main yield traits among six edible sweet potato varieties during whole developmental stage

對3個食用型甘薯而言，塊根干率和淀粉含量分別與光合產物在葉片中的分配比例呈顯著或極顯著負相關，淀粉含量與塊根鮮質量和干質量呈顯著或極顯著正相關。蘇薯8號的總胡蘿卜素含量與結薯數顯著負相關，而與大中薯率顯著正相關。徐薯23的淀粉含量與光合產物在葉柄中的分配比例顯著負相關，而與光合產物在塊根中的分配比例顯著正相關;總胡蘿卜素含量分別與塊根鮮質量、塊根干質量、大中薯率和光合產物在塊根中的分配比例顯著或極顯著正相關，而分別與光合產物在葉片和葉柄中的分配比例極顯著負相關。栗子香的塊根干率分別與塊根鮮質量、塊根干質量、大中薯率和光合產物在塊根中的分配比例顯著或極顯著正相關，而與光合產物在葉柄中和葉片中的分配比例極顯著負相關;淀粉含量分別與結薯數、大中薯率和光合產物在塊根中的分配比例顯著或極顯著正相關，而與光合產物在葉柄中和葉片中的分配比例極顯著負相關;可溶性糖含量分別與結薯數、塊根鮮質量、塊根干質量、大中薯率和光合產物在塊根中的分配比例顯著或極顯著負相關，而分別與光合產物在葉片和葉柄中的分配比例顯著正相關。

2.3.2 各品質性狀日增量與產量性狀日增量的相關性 在食用型甘薯整個生育期內，塊根品質性狀日增長量與部分產量性狀日增長量的相關性見表3，甘薯可溶性糖干質量日增長量與塊根鮮質量日增長量極顯著正相關，而分別與葉片干質量、葉柄干質量、莖鮮質量和干質量、地上部鮮質量和干質量等的日增長量顯著或極顯著負相關;塊根淀粉干質量日增量僅與整株鮮質量日增長量顯著負相關，但是大多數品質性狀日增長量與主要產量性狀日增長量沒有明顯關系。因此，在食用型甘薯塊根膨大過程中，塊根可溶性糖的積累速度在加快;而當地上部鮮質量和干質量增加時，塊根可溶性糖積累速度在放緩。

表3 甘薯主要品質性狀日增長量與12個產量性狀日增長量的相關系數Table 3 The correlation coefficients between daily growth rates of quality traits and yield traits in three edible sweet potato varieties

3 討論

營養成分是影響食用型甘薯塊根品質的內在因素，而蒸煮食味是由塊根中的營養成分決定的［24］。隨著中國人民生活水平提高和保健意識增強，甘薯的營養成分得到國內甘薯育種者的關注［11，25］。研究表明，塊根中的淀粉、可溶性糖、蛋白質、維生素C及胡蘿卜素含量等是決定食味品質的重要因子［6-10，26］。林汝湘等［27］研究報道，品質中等甘薯品種的食味品質與維生素C和淀粉含量顯著正相關，而與可溶性糖含量負相關;品質優良甘薯品種的口味與維生素C、淀粉及可溶性糖含量正相關。李良等［28］發現，甘薯蒸煮后的口感與塊根中還原糖含量正相關，而與淀粉含量呈負相關。本試驗所選取的蘇薯8號蒸煮后肉色較好，口感細膩;徐薯23蒸煮后香味較濃，薯肉黏度和甜度較大;栗子香屬于干面型品種，蒸煮后有一種栗子香味。因此，在實際甘薯品質育種過程中，甘薯蒸煮食味高低除了與其塊根中淀粉、可溶性糖和還原糖含量等有關外，還與鮮薯胡蘿卜素及塊根蛋白質含量有關，是營養成分綜合作用的結果。

甘薯塊根中主要的碳水化合物是淀粉，其次是可溶性糖，其生長發育過程中塊根內可溶性糖含量與淀粉積累速率有關［29］。本試驗中，食用型甘薯品種的淀粉含量在栽插后 50～92 d出現“升高-下降-升高”的變化動態，之后隨塊根膨大而小幅波動，略有上升;食用型甘薯品種的可溶性糖和還原糖含量在栽插后50～92 d均出現“下降-升高-下降”的曲折變化趨勢，之后兩者雖然變化趨勢正好相反，但總體變化不大。在整個生長過程中，特別是中前期，食用型甘薯塊根中可溶性糖和還原糖含量的變化規律相近，而與淀粉含量的變化動態相反，表明可溶性糖與淀粉在相互轉化過程中動態變化，而積累趨勢相反。

在整個生育階段，甘薯將發生莖蔓伸長，分枝增多，光合產物由莖葉向塊根運輸，塊根逐漸膨大，塊根干物質積累不斷增多等一系列生理變化，而塊根中營養物質的積累則對產量性狀的生物學響應隨品種不同而各有差異。如胡蘿卜素含量較高的蘇薯8號，結薯數較少，單株薯塊鮮質量較高;而淀粉含量較高的栗子香，結薯較多，塊根干物質產量較高。對于所選取的食用型甘薯品種而言，其塊根中可溶性糖干質量日增長量與塊根鮮質量的日增長量存在顯著正相關性，表明可溶性糖的積累與塊根的膨大及光合產物在塊根中的積累具有同步性。在食用型甘薯育種實踐中，育成鮮產和可溶性糖含量都高的優質品種可能性很大。

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