鮮食型紫薯新品種‘泰紫薯1號’的選育及生長發育規律研究

陳路路，孫 哲，田昌庚，劉尚剛，鄭建利，趙豐玲

（泰安市農業科學院，山東泰安 271000）

0 引言

甘薯(IpomoeabatatasL.)屬于旋花科一年生草本植物，薯肉顏色多種多樣，主要包括白色、黃色、橘紅色、紫色等。紫薯薯肉呈紫色至深紫色，色澤誘人且具有獨特風味，除含有普通甘薯的營養成分外，紫薯的塊根中含有大量花青素[1-2]，花青素則具有著色、營養和保健等多重功能，因此紫薯成為農業產業轉型升級、結構調整的優勢作物[3]。除此之外，紫薯還富含多糖、黃酮類、綠原酸、異綠原酸和硒等功能性成分[4-5]，長期食用紫薯或紫薯制品，可延緩衰老[6-7]，降低血糖血脂水平[8-10]，抑制致瘤致癌物質的產生[11]，抑制有害菌體的增殖，促進益生菌的生長，改善肝功能[12]。隨著人們健康意識的增強，紫薯越來越受到消費者的喜愛。近年來國內紫薯品種選育進展加快，選育的紫薯品種主要包括色素提取型紫薯和鮮食型紫薯兩大類，色素提取型紫薯品種主要包括‘濟黑1號’，‘濟黑2號’，‘東風8號’等，主要用于加工生產；鮮食型紫薯品種包括‘渝紫薯7號’，‘寧紫薯1號’，‘煙紫薯3號’等，在一定程度上豐富了鮮食型紫薯消費市場。但鮮食型紫薯品種選育過程中仍然存在塊根產量和品質難以兼顧，花青素含量與食味品質顯著負相關等問題，因此高產優質鮮食型紫薯新品種的選育依舊是甘薯育種中的重要研究方向[13]。與此同時，甘薯生長發育具有生長前中期莖葉生長較快，光合速率較高，光合產物積累快速，生長后期莖葉衰退，塊根迅速膨大直到收獲的特點[14-16]，明確紫薯生長發育規律，調節莖葉生長與塊根膨大的平衡是獲得紫薯高產的關鍵。本研究在鮮食型紫薯品種選育過程中注重農藝性狀與品質性狀的同步選擇，同時加強對鮮食型紫薯生物學特性及產量、品質性狀的研究，分析不同鮮食型紫薯品種的生長發育規律，從而為高產優質鮮食型紫薯新品種的選育及配套栽培措施的制定提供理論基礎和參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以‘泰中6號’、‘煙薯25’、‘泰中11’、‘渝紫薯7號’、‘煙紫薯3號’、‘寧紫薯1號’等種質資源作為育種材料，選育出優質鮮食型紫薯品種‘泰紫薯1號’，并以‘泰紫薯1號’作為供試品種，進行產量、品質等鑒定分析，進一步以‘泰中11’(CK1)作對照，對‘泰紫薯1號’生長發育規律進行研究。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 泰安市農業科學院品種比較試驗 試驗于2015—2016年在泰安市農業科學院試驗基地進行，試驗設2次重復，每重復種植面積12.8 m2，4行區，行長4m，行距80 cm，株距25 cm，對照品種為‘泰中11’。甘薯收獲期測定產量性狀，收獲中間2行并測產，隨后折合成每公頃產量，2次重復取平均值。品質性狀測定于甘薯收獲后進行，干率測定選取代表性薯塊3塊切薄片，隨機取約200 g，自然晾曬24 h后放入烘箱，105℃殺青30 min后80℃烘至恒重，計算薯塊干率，3次重復，取平均值；可溶性總糖及淀粉含量的測定采用蒽酮比色法[17-18]，花青素含量的測定采用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液法[19]；食味品質測定采用蒸煮法，人工品嘗反饋薯塊的甜度、粘度、香味、纖維含量等，并進行總評打分。

1.2.2 山東甘薯創新聯盟品種鑒定試驗 山東甘薯創新聯盟品種鑒定試驗于2017—2018年由山東省農業科學院作物所統一組織，試驗地點設在濟南、威海、煙臺、濟寧、平邑、泰安、萊州，3次重復，小區面積20 m2，對照品種為‘濟薯21’(CK2)，主要進行形態特征及產量性狀鑒定。產量性狀測定于甘薯收獲期進行，每小區選取中間3行進行測產，測產面積為12 m2，隨后折合成每公頃產量，產量數據取3個小區的平均值。

1.2.3 生長發育規律研究 試驗于泰安市農業科學院試驗基地進行，2020年6月28日栽苗，2020年10月12日收獲。種植模式為單作，3次重復，小區面積20m2，長5 m，寬4 m，壟距80 cm，株距25 cm，每小區栽苗100株。調查取樣于栽苗后40天開始，每20天取樣1次，直至栽苗后100天取樣結束。每次取樣分別選取生長正常且長勢一致的植株3株，調查最長蔓長、莖粗、單株莖葉鮮重、單株葉面積及薯重等，計算T/R值和塊根膨大速率；收獲期調查單株結薯數、大中薯數，計算商品薯率及收獲指數。相關計算如式(1)～(4)。

1.2.4 數據處理 用Excel 2010軟件進行數據分析和作圖，圖表中數據均為平均值。

2 結果與分析

2.1 親本來源

親本‘泰中6號’由泰安市農業科學院和中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所共同選育。該品種中長蔓，莖粗中等，葉片心形，頂葉褐色，葉綠色，葉脈紫色，莖節紫色，薯皮黃色，薯肉橙黃色，薯形紡錘形。抗根腐病，感黑斑病、莖線蟲病。鮮產37267.5 kg/hm2左右，干產 11284.5 kg/hm2，干物率32.20%，蒸煮口感香甜軟糯。

2.2 選育過程

‘泰紫薯1號’（原TZ2014-04）是以‘泰中6號’為母本，開放授粉選育的鮮食型紫薯新品種。2013年種植實生苗5000余份，篩選出84份優良單株，2014年種植株系，篩選出優良株系10份，2015—2016年進行多點品比試驗，‘泰紫薯1號’表現優異，2017—2018年提供參加山東甘薯創新聯盟新品系鑒定試驗，‘泰紫薯1號’抗病性強，食味品質好。2020年7月通過國家非主要農作物品種登記，登記編號：GPD甘薯(2020)370038。

2.3 產量表現

‘泰紫薯1號’品種比較試驗數據如表1所示，2015年鮮薯和薯干產量分別為37370.6 kg/hm2和10949.6 kg/hm2，較‘泰中11’分別增產36.0%和34.6%；2016年鮮薯和薯干產量分別為36365.7 kg/hm2和10873.3 kg/hm2，較‘泰中11’分別增產21.5%和25.5%；2年平均鮮薯和薯干產量分別為36867.9 kg/hm2和10911.5 kg/hm2，較‘泰中11’分別增產28.4%和27.7%，產量表現較好。

表1 ‘泰紫薯1號’品種比較試驗產量表現

2017—2018年‘泰紫薯1號’參加山東甘薯創新聯盟品種鑒定試驗鮮薯及薯干產量如表2所示，2017年‘泰紫薯1號’鮮薯和薯干產量分別為32002.5 kg/hm2和9831.0 kg/hm2，較對照‘濟薯21’分別增產3.24%和4.60%；2018年鮮薯和薯干產量分別為33867.0 kg/hm2和10668.1 kg/hm2，較對照分別增產-1.05和3.39%；2年平均鮮薯和薯干產量分別為32937.8 kg/hm2和10249.6 kg/hm2，較對照分別增產1.00%和3.96%。‘泰紫薯1號’在鑒定試驗中較對照淀粉型甘薯品種‘濟薯21’增產較少，但對于紫薯品種而言產量表現較好。

表2 ‘泰紫薯1號’山東甘薯創新聯盟品種鑒定試驗鮮薯產量表現

2.4 主要特征特性

2.4.1 形態特征‘泰紫薯1號’植株匍匐型，分枝數8～10個，中長蔓，莖粗中等，葉型心形，葉片綠色，頂葉綠色，葉脈綠色，莖綠色；薯皮紫色，薯肉紫色，薯塊紡錘形，單株結薯數6～8個，結薯整齊集中，商品薯率高。（見圖1）

圖1 ‘泰紫薯1號’形態特征圖

2.4.2 食味性狀 食味品質是鮮食型甘薯塊根品質的重要評價指標，一般是通過蒸煮品嘗來評價。如表3所示，‘泰紫薯1號’食味品質綜合得分75.5分，明顯優于‘泰中11’(CK1)，鮮薯蒸煮后色澤明艷，肉質細膩軟糯，香甜可口，食味品質優。

表3 ‘泰紫薯1號’食味品質分析

2.4.3 品質性狀 甘薯塊根的營養成分顯著影響其食味品質，如表4所示，‘泰紫薯1號’干率、淀粉含量、可溶性總糖含量和花青素含量均明顯小于‘泰中11’，其干率適宜，花青素含量適中，為獲得較好的食味品質奠定基礎。

表4 ‘泰紫薯1號’塊根營養成分分析

2.5 生長發育規律

2.5.1 不同發育時期紫薯莖葉生長的變化 如圖2所示，兩品種蔓長在栽苗后40～100天整體呈上升趨勢，‘泰中11’在栽苗后80～100天蔓長略有下降，‘泰紫薯1號’蔓長明顯大于‘泰中11’。兩品種莖粗在栽苗后持續升高，品種間差異較小。兩品種單株莖葉鮮重呈現先升高后降低的變化趨勢，并在栽苗后80天達到最大值，‘泰紫薯1號’峰值明顯大于‘泰中11’，單株葉面積變化趨勢與單株莖葉鮮重一致。表明‘泰紫薯1號’早中期地上部光合產物快速積累，從而為后期塊根快速膨大奠定基礎。

圖2 不同發育時期紫薯莖葉生長變化

2.5.2 不同發育時期紫薯薯重的變化 如圖3所示，兩品種單株鮮薯重和單薯重均呈現持續升高的趨勢。單株鮮薯重方面，在栽苗后40～80天，‘泰紫薯1號’略小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天，‘泰紫薯1號’單株鮮薯重迅速增大，栽苗后100天，‘泰紫薯1號’明顯大于‘泰中11’。單薯重方面，在發育中期‘泰紫薯1號’明顯小于‘泰中11’，但在栽苗后100天，‘泰紫薯1號’單薯重略小于‘泰中11’，表明‘泰紫薯1號’單株鮮薯重高的主要原因是單株結薯數高。

圖3 不同發育時期紫薯單株鮮薯重及單薯重變化

2.5.3 不同發育時期紫薯T/R值的變化 如表5所示，兩品種的T/R值呈現持續下降趨勢。在栽苗后40～60天，兩品種T/R值迅速降低，此時甘薯以地上部生長為主，塊根開始形成，‘泰紫薯1號’的T/R值明顯大于‘泰中11’；栽苗60天后，甘薯進入塊根膨大期，栽苗后80～100天，兩品種T/R值均下降到約為1，此時薯塊迅速膨大，地上部營養生長逐漸衰退，此階段‘泰紫薯1號’的T/R值小于‘泰中11’。表明‘泰中11’的地下部發育早于‘泰紫薯1號’，而‘泰紫薯1號’生長后期地下部發育快于‘泰中11’。

表5 不同發育時期紫薯T/R值變化

2.5.4 不同發育時期紫薯塊根膨大速率 如圖4所示，兩品種的塊根膨大速率均在栽苗后80～100天達到最大值。在栽苗后40～80天，‘泰紫薯1號’塊根膨大速率小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天，‘泰紫薯1號’塊根膨大速率快速升高，明顯大于泰中11，表明‘泰紫薯1號’具有薯塊晚發的特點，其產量形成的關鍵時期在栽苗后80～100天，‘泰中11’則在栽苗后60～100天塊根膨大相對平穩。

圖4 不同發育時期紫薯塊根膨大速率變化

2.5.5 收獲期紫薯商品薯比率 如表6所示，收獲期‘泰紫薯1號’商品薯比率高于‘泰中11’，尤其中薯率明顯高于‘泰中11’，大薯率明顯低于‘泰中11’，兩品種小薯比率差異較小。表明‘泰紫薯1號’薯型大小適中，更受鮮食型紫薯消費市場青睞，‘泰中11’則易形成較大薯塊，更加適用于鮮食紫薯的加工生產。

表6 收獲期紫薯商品薯比率

2.5.6 收獲期紫薯產量及構成因素 如表7所示，‘泰紫薯1號’單株結薯數高于‘泰中11’，而單薯重低于‘泰中11’，鮮薯產量、薯干產量和收獲指數均高于‘泰中11’。說明‘泰紫薯1號’產量形成的主要因素是單株結薯數高，而‘泰中11’產量形成的主要因素是單薯重高，‘泰紫薯1號’較‘泰中11’具有更大的增產潛力。

表7 收獲期紫薯產量及構成因素

3 討論

3.1 薯重對鮮食型紫薯商品性的影響

紫薯營養價值豐富，花青素含量高，具有著色、營養和保健等多重功能，隨著人們自身生活水平不斷提高，鮮食型紫薯及其制品被越來越多的人搬上餐桌，薯型大小適中且食味品質較好的鮮食型紫薯受到人們大力推崇。鮮食型紫薯的銷售渠道主要為商超或線上銷售，這對其商品性提出了更高的要求，因此鮮食型紫薯選育在追求產量和食味品質的同時，商品薯率尤其是中薯率成為一個重要指標。本研究表明，‘泰紫薯1號’鮮薯產量和單株薯塊數顯著高于‘泰中11’，而單薯重低于‘泰中11’，‘泰紫薯1號’鮮薯產量高是由高單株結薯數實現的。‘泰紫薯1號’薯塊呈紡錘形，商品薯率高達81.20%，中薯率達到57.32%，顯著高于‘泰中11’，具有較高的商品薯產量，且薯型均勻，大小適中，適合商超和線上銷售。

3.2 塊根營養成分對鮮食型紫薯食味品質的影響

甘薯食味品質是受到各種營養成分影響的綜合性狀，但近年來對紫薯營養成分與食味品質關系的研究并不多見，已有的研究表明，紫薯的食味品質與可溶性糖含量、干物率呈現不顯著負相關，淀粉含量對紫薯口感影響較小，花青素含量與食味品質顯著負相關[19-20]，但目前紫薯品種的選育過程中育種者更多集中于高花青素含量紫薯品種的選育，忽視了品種食味品質的改善[21]，導致部分紫薯品種口感較差。本研究表明，‘泰紫薯1號’較‘泰中11’花青素含量適中，可溶性糖含量低，淀粉含量略低，干物率略小，但在食味品質上‘泰紫薯1號’口感香甜軟糯，適口性強，明顯優于‘泰中11’。

3.3 紫薯地上部與地下部協調生長對產量的影響

光合產物持續積累并不斷向塊根分配的過程就是甘薯產量形成的過程[22-23]，在正常生長情況下，甘薯莖葉生長旺盛健壯，葉面積系數、凈同化率和經濟系數均較高，干物質積累量多，在塊根中的分配率高，塊根產量就高[24-25]。因此，協調甘薯地上部與地下部的生長是實現甘薯高產的關鍵。已有研究表明，在甘薯栽苗后60～140天，塊根膨大速率呈現出“升高-降低-升高”的變化趨勢，T/R值逐漸減小[26-28]。本研究結果表明，在栽苗后40～100天‘，泰紫薯1號’和‘泰中11’的T/R值持續降低，在栽苗后40～80天‘，泰紫薯1號’單株莖葉鮮重及單株葉面積迅速升高且明顯高于‘泰中11’，薯重及塊根膨大速率明顯小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天‘，泰紫薯1號’塊根膨大速率快速提高，單株鮮薯重明顯大于‘泰中11’，表明‘泰紫薯1號’具有早期莖葉生長旺盛，晚期塊根迅速膨大的特點，因此‘泰紫薯1號’在種植上要注意加強水肥管理，前期防莖葉徒長，后期防早衰，從而提高光合產物向塊根的轉化，最終獲得高產。

4 結論

‘泰紫薯1號’是以‘泰中6號’為母本開放授粉，系統選育的鮮食型紫心甘薯新品種，該品種鮮薯和薯干產量較對照‘泰中11’分別增產28.4%和27.7%，花青素含量26.21 mg/100 g FW，商品薯率81.20%，中薯率57.32%，商品性好，蒸煮和烘烤食味品質較好，生長發育具有早中期地上部生長旺盛，晚期塊根迅速膨大的特點，栽培管理簡易，容易實現高產，因此‘泰紫薯1號’深受鮮食型紫薯消費市場的歡迎，應用前景廣泛。