引进紫心甘薯资源的鉴定及种质创新

谢一芝，郭小丁，贾赵东，马佩勇，边小峰

(江苏省农业科学院 粮食作物研究所，江苏 南京 210014)

甘薯不仅是重要的粮食作物，而且还是重要的经济作物，甘薯富含多种人体必须的营养物质，可预防多种疾病的发生[1－2]。紫心甘薯除含有普通甘薯所具有的营养物质外，还含有较多的花青素，从而显示出一些独特的生理活性和生理功能[3－4]。已有研究表明，紫心甘薯中的花青素具有较强的抗氧化作用，能去除体内的自由基，具有保护肝脏、降低血清中的转氨酶和改善肝功能[5－7];对高血压和动脉硬化等心血管疾。病有很好的预防作用[8－9]。甘薯花青素与其它同类色素相比具有极强的耐热性、耐光性，稳定性好[10－12]。紫心甘薯新品种的选育和开发利用，对提高人们的健康水平，促进食品和医药行业的发展都具有重要意义[1－2，13]。我国的紫心甘薯品种选育工作起步较迟，为了加速紫心甘薯品种的改良进程，对从日本引进的紫心甘薯资源凌紫进行了特性鉴定，并通过配组杂交对其作为亲本利用价值进行了评价，以明确其在育种上的利用价值。

1 材料与方法

1.1 供试品种

用于开花性研究的供试品种有日本引进的高花青素品种凌紫以及国内育成的紫心甘薯品种宁紫薯1号、宁紫薯2号、广紫薯2号、徐紫薯1号等。用于结实率研究的亲本品种有凌紫、徐紫薯1号、宁紫薯1 号、徐薯22、苏薯11、川薯69、徐薯18、苏薯10 号、苏渝303、广薯104、万9902 －7、宁P －2、宁P －8、宁P－18等。

1.2 特征特性鉴定

生长期间对供试材料凌紫和宁紫薯2号进行特征特性、产量及有关品质性状的调查和测试。收获前调查的主要性状有顶叶色、叶脉色、叶形、茎色、薯皮色、薯肉色和薯形，收获后测定薯块干物率。

1.3 开花习性及结实率鉴定

以蕹菜为砧木与亲和性好的甘薯品种苏薯11号作中间砧木进行第1次嫁接，然后再用供试品种为接穗进行第2次嫁接，通过二次嫁接和8 h短日照处理诱导植株开花，开花期间调查各品种的开花数量，通过配组杂交计算各组合的杂交结实率。

1.4 干物率测定

干物率测定:收获后每品种取中等大小薯块切片后在80℃的烘箱中烘干至恒质量，计算烘干率。

1.5 花青素测定

花青素测定采用柠檬酸－磷酸氢二钠缓冲液提取比色法(pH=3.0)。

1.6 抗病性鉴定

黑斑病鉴定采用室内薯块人工接种法，蔓割病鉴定采用诱发接种鉴定，根腐病和茎线虫病鉴定采用在疫区病地诱发鉴定。

2 结果与分析

2.1 凌紫的特性鉴定

2.1.1 特征特性 凌紫是日本九州农业试验场于1995年在九州109×Satsumahikar(农林40号)的杂交组合后代中选育出的一个高花青素含量的紫心甘薯品种[14]，经鉴定，该品种的顶叶紫色，叶脉深紫色，叶心凌形，薯皮紫红色，薯肉深紫色，薯形长纺锤形，干物率36%，中抗黑斑病和茎线虫病，每100 g鲜薯花青素含量为93.85 mg，适合食品加工用或色素提取用。

2.1.2 开花习性 经嫁接和短日照处理后，在南京的气候条件下，对凌紫与国内几个紫心甘薯品种的开花习性进行鉴定和比较，按旬统计单株的开花数。从表1可看出，凌紫的总开花数量少于宁紫薯1号而多于广紫薯2号和徐紫薯1号，9月上旬至10月下旬的日平均单株开花数2.4朵，凌紫的开花数量在10月上、中旬开花数较多，在10月下旬的开花数较少。

表1 凌紫与几个紫心甘薯品种单株开花数比较Tab.1 Comparison of single plant flower on Ayamurasaki and other purple sweetpotato varieties

2.1.3 杂交组合的结实率及后代中选率 以凌紫为亲本配制的15个杂交组合平均结实率为15.85%，变幅在4.9% ～29.0%，组合间的杂交结实率差异较大，其中以宁P－8×凌紫的结实率最低，结实率仅为4.9%，结实率最高的组合广薯104×凌紫高达29.0%。

以凌紫为亲本的杂交组合后代中选率变幅为1.1% ～11.2%，平均中选率为4.46%，其中以凌紫×苏薯10号杂交组合平均中选率最低，中选率仅为1.1%;凌紫×徐薯18杂交组合的中选率最高，中选率为11.2%。组合平均单株结薯数为3.3个，单株结薯数变幅为2.0～4.2个;组合平均单株质量的变幅0.60 ～1.36 kg，平均单株质量为 0.94 kg;组合后代的平均干物率为32.05%，变幅为26.1% ～37.0%。由于亲本之一凌紫的干物率高，其作为亲本的杂交后代干物率都较高(表2)。

表2 杂交组合的杂交结实率及后代表现Tab.2 Cross seed-setting rate and progeny exhibition of combination

2.2 紫心甘薯种质创新

江苏省农科院粮食作物研究所2006年配制了凌紫×川薯69杂交组合，获得杂交种子104粒，2007年在南京本院苗床进行播种和大田栽插，在当年的实生苗后代中选出了代号为N2－2的株系，后经初级鉴定和高级鉴定试验，该品系于2010年推荐参加了全国北方区特用组甘薯品种区域试验，由于在2010年的全国北方薯区特用组区试中表现较为突出，在2011年继续参加全国北方特用组区域试验的同时，参加了全国北方特用组生产试验，并于2012年3月通过全国甘薯品种鉴定，定名为宁紫薯2号。

2.2.1 宁紫薯2号的产量表现 国家北方区特用组甘薯品种区域试验:宁紫薯2号于2010—2011年参加了北方特用组甘薯品种区域试验，2010年平均鲜薯产量为21 810.0 kg/hm2，比对照品种宁紫薯1号增产12.89%，增产极显著，10个试点全部表现为增产。薯干平均产量为6 529.5 kg/hm2，比对照品种宁紫薯1号增产35.82%，增产极显著，10个试点全部表现为增产。块根平均干物率29.94%，比对照品种高5.05个百分点。2011年平均鲜薯产量22 267.5 kg/hm2，比对照品种宁紫薯1号增产11.87%，10个试点中有8个试点表现为增产;薯干产量为6 262.5 kg/hm2，比对照品种宁紫薯1号增产34.46%，10个试点全部表现为增产。块根平均干物率28.12%，比对照品种高4.72个百分点。2010—2011年2年平均鲜薯产量22 038.0 kg/hm2，比对照增产12.37%;薯干平均产量6 396.0 kg/hm2，比对照增产35.15%，块根平均干物率29.02%，比对照品种宁紫薯1号高4.89个百分数点。该品种鲜薯产量和薯干产量丰产性和稳产性较好，每100 g鲜薯花青素含量35.29 mg。

国家北方区特用组甘薯品种生产试验:由于宁紫薯2号在2010年国家北方区特用组甘薯品种区域试验中表现突出，在参加2011年国家北方区特组甘薯品种区域试验的同时，同步参加了国家北方区特组甘薯品种生产试验，试验结果表明2011年在合肥、石家庄、洛阳3个点的生产试验结果表明，平均鲜薯产量24 826.5 kg/hm2，比对照品种宁紫薯1号增产14.9%，薯干平均产量7 000.5 kg/hm2，比对照品种宁紫薯1号增产26.39%，块根平均干物率28.2%。

2.2.2 宁紫薯2号的主要特征特性 宁紫薯2号顶叶淡紫色，成年叶绿色，叶脉绿色，茎蔓绿色带紫点，中长蔓型，分枝数6～7个，茎蔓中等粗，叶片心形，薯形长纺锤形，薯皮紫红色，薯肉紫色，结薯较集中薯块整齐，单株结薯4个左右，大中薯率中等，熟食粘甜面香，品质优良，耐贮性好，中抗茎线虫病、黑斑病和蔓割病，不抗根腐病，经多年的试验结果表明宁紫薯2号的块根平均干物率为29.0%。宁紫薯2号每100 g鲜薯的花青素含量为35.29 mg。

2.3 凌紫作为亲本的评价

凌紫自1995年育成以来，在日本及其他国家的甘薯育种上得到了广泛的应用，日本以凌紫为杂交亲本先后育成了紫心甘薯品种Murasakimasari(农林54)和Akemurasaki(农林62)[15－16]。韩国以凌紫为母本进行放任授粉而育成了紫心甘薯品种Yeonjami[17]，我国徐州甘薯研究中心在凌紫×徐薯18的组合后代中育成了徐紫薯3号[18]。多年的鉴定表明凌紫的开花习较好，块根干物率高，花青素含量高，鲜薯产量较高，综合性状优良，作为杂交亲本其组合后代的薯肉紫色较深，块根干物率高，适应性广。国内外的育种实现也表明凌紫是选育紫心甘薯品种的优良亲本。

3 讨论

3.1 引进优异紫心甘薯资源，筛选核心种质

甘薯育种的进展取决于种质的引进和利用，特别是核心种质的利用对甘薯育种能起到事半功倍的效果，我国的紫心甘薯育种起步迟于日本，我国早期的紫心甘薯育种亲本主要是利用日本紫心甘薯农家种山川紫，自日本育成凌紫后，就被我国广泛用作杂交亲本。因此日本引进的紫心甘薯品种山川紫和凌紫在我国紫心甘薯品种选育中起了重要的作用，特别是凌紫的作用尤为明显，该品种已成为我国紫心甘薯品种选育的核心亲本。因此在以后的紫心甘薯品种选育过程中应积极引进各国的优异紫心甘薯资源，并注重核心种质的筛选和利用。

3.2 加强紫心甘薯的种质创新，为育种提供新基因源

种质资源创新研究在育种上具有预育种和前育种的作用，是拓宽育种遗传基础的重要保证，我国的紫心甘薯资源较为匮乏，目前育成的紫心甘薯品种主要来源于山川紫及凌紫等几个紫心甘薯种质，遗传基础狭窄，为了加速紫心甘薯品种的选育步伐，必须加强紫心甘薯种质的创新，通过多种途径培育出花青素含量高、综合性状优良的紫心甘薯种质，为紫心甘薯品种选育提供优良的亲本，从而培育出满足不同市场需求的紫心甘薯品种。

3.3 根据市场需求确定创新目标

紫心甘薯的用途主要用作食用、食品加工用和提取色素用，紫心甘薯因用途不同而对其花青素含量的要求也不一致。一般而言，作为提取色素用的紫心甘薯品种要求其花青素含量高，但对于食用型紫心甘薯则要求其花青素含量不宜过高，因花青素含量过高其适口性较差。因此，应根据市场需求确定紫心甘薯的创新目标。

3.4 加强常规育种与生物技术育种相结合，提高育种效率

由于甘薯存在种间和种内杂交不亲和性的问题，常规育种方法对一些目标性状的改良难以奏效，育种效率不高，而生物技术在克服甘薯杂交不亲和性方面效果明显。因此在紫心甘薯的育种过程中需加强采用生物技术与常规育种相结合的方法，有针对性地对不同目标性状采用不同的育种技术聚合多种有益基因，创造出综合多种优良性状和抗性强的优异材料，并建立高效育种技术平台，提高育种效率，加速紫心甘薯的育种进程。

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