優質鮮食及加工型甘薯新品種徐紫薯8號生產力及特性鑒定

后 猛, 張允剛, 劉亞菊, 王 欣, 唐 維, 閆 會, 馬代夫, 李 強*

(1. 江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所/江蘇徐州甘薯研究中心/農業部甘薯生物學與遺傳育種重點實驗室, 江蘇 徐州 221131；2. 江蘇師范大學生命科學學院, 江蘇 徐州 221116)

【研究意義】甘薯因其高產、生物量大、耐逆性強、適應性廣等特點，廣泛分布于世界上100多個國家，尤其是發展中國家。我國是世界上第一大甘薯生產國，近年來種植面積維持在400萬hm2左右，年鮮薯產量約1億t[1]。甘薯是繼水稻、小麥和玉米之后的第四大糧食作物，其除了富含大量碳水化合物外，還富含維生素A和C、膳食纖維、蛋白質、鐵和鉀等多種營養物質，被認為是一種營養全面的功能性保健食品[2-3]。紫肉甘薯(purple-fleshed sweetpoato，PFSP)因其富含花青素而得名，隨著對其營養保健功能的研究深入[4-6]，紫肉甘薯受到越來越多消費者的青睞。前人研究表明，從甘薯中提取的花青素無毒無味，具有較穩定的理化性質[7]，廣泛應用于食品、醫療保健以及化妝品生產。【前人研究進展】日本是較早開展高花青素甘薯品種選育的國家，20世紀90年代，日本科研人員先后育成紫肉品種山川紫(Yamagawamurasaki)和綾紫(Ayamurasaki)[8-9]，目前利用這些品種已開發出多種加工產品，取得了較好的經濟效益和社會效益。隨著我國農村產業結構的調整以及人們對食品的營養保健功能要求越來越高，根據消費市場發展需要，國內科研機構已將紫肉甘薯育種作為當前育種的重要目標之一。近些年來，各育種單位通過引進國外優異紫肉甘薯品種作為育種親本材料，選育出一大批鮮食或加工用紫肉甘薯新品種。【本研究切入點】以花青素含量高、高淀粉、抗病性強的徐紫薯3號[10]為母本，早熟、多抗、高產、高花青素的萬紫56[11]為父本。【擬解決的關鍵問題】通過誘導開花、有性雜交、單系選擇、多點鑒定選育出甘薯新品種徐紫薯8號，2018年通過非主要農作物品種登記申請，登記編號：GPD甘薯(2018)320033。該品種鮮薯產量高、早熟、花青素含量高、熟食味較好，是一個優質鮮食及加工型高花青素甘薯新品種。

1 材料與方法

1.1 親本來源

母本為抗病性強、淀粉含量高的高花青素型甘薯品種徐紫薯3號，其由日本品種綾紫與徐薯18雜交而來[7]；父本為高產、多抗、早熟的高花青素型甘薯品種萬紫56，其由引進的優異甘薯材料日本紫心集團雜交選育而成。

1.2 性狀評價方法

1.2.1 產量評價 2014-2015年參加本所內復選圃和鑒定圃對比試驗，在徐州設置1點次；2016-2017年參加江蘇省聯合鑒定試驗，在江蘇省內贛榆、徐州、漣水、泗洪、泰興、江蘇省農業科學院六合基地、江蘇丘陵地區南京農業科學研究所江寧區祿口街道金陵綠谷科技示范園等地設置14點次；2017年參加長江中下游薯區多點鑒定試驗，在長沙、武漢、南昌、合肥、南京、杭州、徐州等地設置7點次。田間試驗采用隨機區組排列設計，3次重復，每小區栽插80～125株，小區面積12.8～24 m2，均采用寧紫薯1號為對照品種。田間管理同一般大田。

1.2.2 田間性狀鑒定及產量形成規律分析 參考李強等[12]和張允剛等[13]描述的標準進行甘薯性狀調查。2017年在本研究所甘薯試驗田進行挖根試驗，栽插后46 d開始，每隔2周進行1次挖根調查，3次重復，每次8株，共挖根考種6次。測定性狀包括地上部莖蔓、葉片、葉柄鮮重以及葉片數和百孔葉片重，地下部薯塊鮮重等。分別將植株各部位鮮樣切碎后，稱取100 g置于烘箱內70 ℃烘至恒重，測定葉片、莖蔓、葉柄和薯塊烘干率，從而計算出植株各部位干重，最終得到葉面積指數、凈同化率和經濟產量系數等數據[14]。

1.2.3 品質性狀測定 使用VECTOR22/N型傅立葉變換近紅外反射光譜儀對1.2.2中塊根烘干樣品淀粉、粗蛋白、還原糖和可溶性糖等組分進行分析[14]。采用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液(pH 3)提取鮮薯塊根花青素[10]。

1.2.4 抗病性鑒定 參照謝逸萍等[15-16]的方法，在徐州和南京對根腐病[Fusariumsolani(Mart.) Sacc.f.sp.batatasMcClure]、莖線蟲病(DitylenchusdestructorThorne)采取田間自然誘發鑒定，對黑斑病(CeratocystisfimbriataEllis et Halsted)采用薯塊室內針刺接種法鑒定。

1.3 數據統計

所有試驗數據分析均采用DPS軟件[17]和Excel表處理。

2 結果與分析

2.1 親本組配

我國紫肉甘薯資源比較匱乏，為了拓寬甘薯品種的遺傳基礎，本世紀初國內各育種單位開始從國外引進多個優異紫肉甘薯品種，通過將地理關系較遠的兩親本進行雜交，從而達到優良性狀互補的目的。徐紫薯3號是用高花青素含量日本品種綾紫作母本，本所選育出的高產、廣適、綜合性狀較好的徐薯18為父本雜交而來，2011年3月通過全國甘薯品種鑒定委員會鑒定；萬紫56是重慶三峽農業科學院從親本日本紫心集團雜交后代中篩選出來的，2010年3月通過重慶市農作物品種審定委員會審定，2011年通過全國甘薯品種鑒定委員會鑒定。這2個親本材料都含有國外優異紫肉甘薯品種的血統，徐紫薯8號是在兩親本雜交后代的優異品系中篩選鑒定選育而成。

2.2 選育過程

2011年以徐紫薯3號為母本，萬紫56號為父本，嫁接后經過短日照處理以誘導開花，采取人工控制授粉雜交。2012年播種種子，根據薯形、薯肉色深淺、結薯習性、產量水平進行實生苗單系選擇。2013-2014年進入復選鑒定圃I和II，表現為鮮薯產量高、干物率高、薯形美觀、食味較好，2015年進入鑒定圃比較試驗。因其高產高花青素含量，徐紫薯8號被推薦參加2016-2017年江蘇省甘薯品種聯合鑒定試驗，2017年參加長江中下游薯區多點聯合鑒定試驗，均表現出鮮薯產量穩定、食味好、商品性高。該品種于2018年通過非主要農作物品種登記申請。

表1 徐紫薯8號產量表現Table 1 Yield performance of Xuzishu 8

2.3 主要形態特征

該品種薯塊萌芽性好，出苗多且整齊；頂端無茸毛；莖蔓中長、較細，多分枝；葉片深缺刻，頂葉黃綠色帶紫邊，成年葉為綠色，葉脈為淺紫色，莖蔓為綠色帶紫斑；薯塊紡錘形，紫皮紫肉，結薯集中薯塊整齊，單株結薯3～4個，大中薯率高，商品性好；熟食口感較好；較耐儲存。

2.4 生產力鑒定

經4年23點次鑒定(表1)，徐紫薯8號平均鮮薯產量31.11 t/hm2，較對照寧紫薯1號增產20.43 %；平均薯干產量9.09 t/hm2，較對照增產40.11 %；平均淀粉產量5.93 t/hm2，較對照增產48.17 %。平均烘干率29.21 %，比對照寧紫薯1號高4.10個百分點；平均淀粉率19.05 %，比對照高3.57個百分點。

2.5 品質成分分析

2017年長江中下游薯區聯合鑒定試驗品質分析結果表明(表2)，徐紫薯8號薯塊干基粗蛋白含量為6.27 %，比寧紫薯1號高出2.90個百分點；而還原糖和可溶糖含量低于寧紫薯1號，這可能是甜度評分低于對照的主要原因。徐紫薯8號鮮薯花青素含量110.00 mg/100g，熟食口味較好，花青素含量和食味評分均高于寧紫薯1號。

2.6 抗病性鑒定

2015-2017年在徐州和南京兩地對徐紫薯8號和寧紫薯1號進行抗病性鑒定(表3)，結果顯示徐紫薯8號中抗根腐病，不抗莖線蟲病和黑斑病。因此，在大田種植徐紫薯8號過程中，注意防治莖線蟲病和黑斑病，不宜在根腐病重發地種植。

2.7 產量形成特點

2.7.1 葉面積和凈同化率變化趨勢 光合面積對甘薯產量形成影響較大，合理的葉面積變化動態是高產甘薯品種的重要生理特點[18]。徐紫薯8號和寧紫薯1號的葉面積指數在整個生育期間交替領先，均都在59 d左右達到最大值，而后逐步降低，大約70 d后徐紫薯8號的葉面積指數高于寧紫薯1號(圖1A)。凈同化率是影響光合產物生產效率的主要因素，由品種特性決定[19]。徐紫薯8號凈同化率為“雙峰”變化動態，寧紫薯1號則為前期先升高，而后期一直降低的變化趨勢，整個生長發育階段徐紫薯8號的凈同化率都高于寧紫薯1號(圖1B)，表明徐紫薯8號光合產物的積累量大于寧紫薯1號。

2.7.2 干物質積累與分配 源、庫、流之間的協調關系是甘薯高產的關鍵，光合產物的積累和分配與品種特性和栽培條件相關[20]。從圖2可以看出，隨著甘薯生長期的延長，徐紫薯8號和寧紫薯1號的薯干產量和經濟產量系數均一直在曲折上升，尤其是栽插后80～100 d，徐紫薯8號的干物質積累量和合成速度遠遠高于寧紫薯1號，說明徐紫薯8號生長后期長勢足，后勁大，凈同化率較高，光合產物向塊根運輸加快，源、庫關系協調更加合理。徐紫薯8號薯干產量和經濟產量系數一直高于寧紫薯1號，且徐紫薯8號可以在較短的時間內達到更高的產量，表現出高產、早熟的優良特性。T/R值反映了地上部(源)與地下部(庫)的關系，是光合物質在甘薯植株不同部位分配效率的重要衡量標準。圖3顯示，徐紫薯8號的T/R值小于寧紫薯1號，且其幅度變化不大，表明徐紫薯8號的地上(源)與地下(庫)發育更為協調。

表2 徐紫薯8號品質分析結果Table 2 Quality analysis results of Xuzishu 8

Notes: CPC-DW: Crude Protein Contents of Dry Weight; RSC: Reducing Sugar Contents; SSC: Soluble Sugar Contents; AC-FW: Anthocyanin Contents of Fresh Weight.

表3 徐紫薯8號抗病鑒定結果Table 3 Disease-resistant results of Xuzishu 8

圖1 葉面積指數(A)和凈同化率(B)在甘薯生長過程中的變化Fig.1 The dynamic trends of leaf area index(LAI)(A) and net photosynthetic rate(B) during development

圖2 薯干產量(A)和經濟產量系數(B)在甘薯生長過程中的變化Fig.2 The dynamic trends of dry yield per plant(A) and economic yield coefficient(B) during development

圖3 T/R值在甘薯生長過程中的變化Fig.3 The dynamic trends of T/R value during development

3 討 論

我國紫肉甘薯育種起步較晚，育種親本資源材料匱乏，遺傳改良進度緩慢。為了解決以上難題，重視對國外優異紫肉甘薯的引進和利用，育成了含有日本紫肉品種血緣的高花青素甘薯新品種徐紫薯8號。徐紫薯8號既繼承了徐紫薯3號花青素含量高的特點，又遺傳了萬紫56產量高的優點。與寧紫薯1號相比，徐紫薯8號光合產物的合成和分配效率更高，尤其是在生育后期，徐紫薯8號生長穩健、凈同化率高，干物質向地下部轉運加快、經濟系數高，光合產物積累量有明顯優勢。

目前徐紫薯8號栽種范圍廣泛，北到內蒙中部，南到海南，西到新疆中部等區域均有種植；早熟性較好，生育期80～90 d即可收獲，蒸煮糯、粉、香、甜，口感最佳。徐紫薯8號花青素含量高，其呈現的紫色尤為絢麗，加工品質優良，已加工試制紫薯全粉、速溶全粉、速凍薯丁、薯泥、紫薯餡、紫薯果脯等，還可以釀紫薯干紅酒，經國際二級品酒師鑒定，口感評分90分。雖然花青素含量高，但其莖葉卻無苦味，加之葉片色澤好，莖尖、葉片、葉柄都可做菜用甘薯食用。徐紫薯8號易開花，形似喇叭，株形半直立，可做園林綠化用。因此，徐紫薯8號具有種植區域廣泛、鮮薯產量高、花青素含量高、鮮食口感好、早熟性好、加工適應性廣等其他甘薯品種所不具備的優點，是一個“全能型”紫肉甘薯品種，也將會成為一個優異的育種親本材料。

4 結 論

徐紫薯8號是江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所選育出的一個優異高花青素甘薯新材料。該品種蔓長中等，結薯較集中，大小均勻，塊根早熟性好，鮮薯和花青素含量高，食味較好，加工品質好，可用于多種工業原料和食用產品的加工和利用。徐紫薯8號適應范圍廣，并于2018年通過非主要農作物品種登記申請，能夠在我國多地作為優質鮮食及加工型高花青素紫薯品種推廣種植。