优质高产甘薯新品种“烟紫薯3号”选育及紫薯食用品质相关性状分析研究

辛国胜,韩俊杰,商丽丽,邱鹏飞,刘庆昌,张 磊,王 鹏,刘翠玲

(1.山东省烟台市农业科学研究院,山东 烟台 265500;2.中国农业大学,北京 100094)

优质高产甘薯新品种“烟紫薯3号”选育及紫薯食用品质相关性状分析研究

辛国胜1,韩俊杰1,商丽丽1,邱鹏飞1,刘庆昌2,张 磊1,王 鹏1,刘翠玲1

(1.山东省烟台市农业科学研究院,山东 烟台 265500;2.中国农业大学,北京 100094)

选育出了优质高产紫甘薯新品种“烟紫薯3号”，进行了紫甘薯食用品质相关性状分析研究。结果表明:烟紫薯3号在国家区域试验和生产试验中平均鲜薯产量分别为29088和21525 kg/hm2,分别较对照宁紫1号增产23.47%和17.22%;其食味总评分为73.3,较对照宁紫1号增加4.74%；紫甘薯食用品质的影响因子按影响程度依次为:花青素含量>还原糖含量>粗蛋白含量>可溶性糖含量>烘干率>淀粉含量>薯肉粘度；花青素含量与食味呈负相关。初步得出:选育食味品质好的紫薯品种必须具有适中的花青素含量、相对较高的还原糖含量、较低的粗蛋白含量、适中的可溶性糖含量、适当偏低的干物率。

紫甘薯;烟紫薯3号;优质高产;食用品质;相关分析

中国是世界上甘薯种植大国,甘薯常年种植面积在600万hm2,约占世界甘薯总面积的65.4%[1]。近几年,紫甘薯的保健价值日益得到人们的认可,食用紫甘薯逐渐成为人们生活中的必要选择,这主要因为紫甘薯富含花青素,花青素是迄今为止发现的最强最有效的自由基清除剂之一,它的抗氧化作用是VE的50倍,是VC的20倍,对100多种疾病有预防和治疗作用,被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素[2-3,12]。

目前推广的紫甘薯品种一直依赖日本品种“山川紫”、“凌紫”等,这些品种被引进我国后适应性较差,存在产量较低、口感差等缺点。我们在超市经常见到的小紫薯,实际上是日本的“农林54”,在日本当地产量较低,在我国种植口感一般，薯形也变差，产量也很低,但适宜在越南种植,口味好、薯形美观,所以又名“越南紫薯”,每年出口到我国30万t左右,我国每年需付外汇10多亿元,这对我国农业的发展造成一定的影响[4]。因此选育适合我国生产的高产优质紫甘薯品种具有重要意义。笔者对食用型紫薯新品种的选育以及紫薯食用品质相关性状进行了分析研究,旨在为紫甘薯新品种的选育和利用奠定基础。

1.1 材料

选择山川紫、烟紫薯2号、烟紫薯175、烟紫薯653、徐A2、济薯18、烟紫薯323等种质资源作为育种材料,选育出优质食用型紫薯品种“烟紫薯3号”,并以“烟紫薯3号”作为供试品种,进行产量、适应性、品质、抗病性等鉴定分析。

1.2 方法

1.2.1 烟台市农科院品种比较试验 试验于2009～2011年进行,试验地点设在烟台市农业科学研究院试验地,试验设2次重复,每重复种植面积12.8 m2,4行区,行长4 m,行距0.8 m,株距0.2 m。对照品种为徐薯18,收获中间2行，测定产量。

1.2.2 国家区域试验和生产试验 区域试验于2012～2013年由徐州甘薯中心统一组织进行,试验地点设在徐州、石家庄、合肥、烟台、北京、宝鸡、商丘、泰安、洛阳、运城,3次重复,小区面积20 m2,对照品种为徐薯22;生产试验在2013年进行,试验地点设在石家庄、泰安,2次重复,小区面积200 m2,对照品种为宁紫薯1号,主要进行产量、品质、抗病性等项目鉴定。

1.2.3 紫薯食用品质相关性状分析 采用灰色关联度分析法和相关分析法,研究紫甘薯食用品质与淀粉含量、粗蛋白、还原糖、可溶性糖含量、干物率、薯肉粘度、花青素含量的相互关系。试验数据来自2012～2013年国家甘薯品种北方特用组区域试验汇总总结,其中花青素含量由江苏徐州甘薯研究中心对鲜薯样品进行统一测定；淀粉、粗蛋白、还原糖和可溶性糖含量由江苏徐州甘薯研究中心对薯干样品进行统一测定；干物率、薯肉粘度和食用品质均是根据全国10个参试点的试验数据计算平均值得来的。

2 结果与分析

2.1 烟紫薯3号选育研究

紫薯品种一直存在产量较低、品质较差的缺陷。为了改善这些缺陷,笔者从常规的非紫薯资源中筛选出烟薯0389,并利用其做母本,选择了紫薯品种山川紫、凌紫、烟紫薯2号、烟175、烟653、烟323、徐A2为父本,经改良杂交[5]获得种子,于2006年萌发实生苗,再经选拔、鉴定,培育而成优质、高产、抗病的食用型紫薯新品种烟紫薯3号(原系号烟薯0747),于2014年3月通过国家农作物品种鉴定委员会鉴定,鉴定编号:国品鉴甘薯2014004。烟紫薯3号的系谱[6]如图1所示。

图1 紫薯新品种烟紫薯3号的系谱

2.2 烟紫薯3号产量区域适应性鉴定[7]

2.2.1 国家区域试验结果 2012～2013年国家区试结果:两年19点次烟紫薯3号平均鲜薯产量为29088 kg/hm2,较对照增产23.47%,达极显著水平(见表1),居第1位；在19个试点中，有17个试点增产,2个试点减产。烟紫薯3号平均薯干产量为8106 kg/hm2,较对照增产27.70%,达极显著水平(见表1),居第2位；在19个试点中有16个试点增产,3个试点减产。烟紫薯3号平均烘干率为27.87%,比对照高0.93个百分点。

表1 全国区域试验产量及差异显著性

2.2.2 国家生产试验结果 2013年参加国家北方薯区生产试验:烟紫薯3号鲜薯、薯干和淀粉产量在石家庄和泰安两个试点均比对照宁紫薯1号高,平均鲜薯、薯干和淀粉产量分别为21525.0、6379.5和4180.5 kg/hm2,分别比对照增产17.22%、14.76%和13.99%;平均烘干率为29.64%,比对照低0.63个百分点。

2.2.3 烟台市农科院品种比较试验结果 2009～2011年烟紫薯3号参加我院品种比较试验:2009年春薯鲜薯平均产量为42180 kg/hm2,比对照徐薯18增产26.7%，夏薯鲜薯平均产量为36735 kg/hm2,比对照增产43.5%;2010年春薯鲜薯平均产量为24420 kg/hm2,比对照徐薯18增产83.3%,夏薯鲜薯平均产量为14220 kg/hm2,比对照增产27.7%;2011年春薯鲜薯平均产量为19800 kg/hm2,比对照徐薯18增产35.7%,夏薯鲜薯平均产量为28755 kg/hm2,比对照增产51.6%。

2.3 品质鉴定

国家区试结果表明:烟紫薯3号鲜薯两年平均花青素含量为13.78 mg/100 g,含量适中；其食味较好,食味总评分为73.3分,居区试第1位,比对照宁紫薯1号高4.71%(见表2)。

表2 烟紫薯3号品质分析结果

注：淀粉、还原糖、可溶性糖和粗蛋白含量均为干基含量;设对照的食味评分为70分,烟紫薯3号的食味评分值越高表示性状越好或纤维量越少。

2.4 抗病性鉴定

烟紫薯3号抗病性较好,经国家区域试验鉴定:高抗蔓割病,中抗根腐病和黑斑病。

2.5 紫薯食用品质及相关性状的灰色关联度分析[8-10]

2.5.1 相关性状的选择及数据记载 将2012～2013年北方薯区特用组参试品种与食味相关的性状数据列于表3中，并将食味、淀粉、粗蛋白、还原糖、可溶性糖、烘干率、薯肉粘度、花青素含量分别用X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7表示。

表3 2012～2013年北方薯区特用组参试品种食用品质及其相关性状的数据

表 4 原始数据初值化处理结果

2.5.3 灰色关联系数计算 首先对表4数据进行性状差序列值和性状两极差计算,性状差序列值△(xi)=│X0′-Xi′│,最大性状极差M=max max△(xi),最小性状极差m=min min△(xi)。经计算得出:m=0,M=1.6246。将相应的绝对差值代入灰色关联度系数公式:ξ(xi)=(m+ρM)/[△(xi)+ρM](ρ为分辨系数，0<ρ<1,一般取ρ=0.5)[8-10]，计算得到各试验品种的食味评分与各性状间的灰色关联度系数ξ(xi)(见表5)。

表5 各品种食味评分与各性状间的灰色关联度系数

2.5.4 关联度计算及其排序 灰色关联度计算公式为:ξ(Xi′)=∑ξi(xi)/n(n=6)。将表5中各性状的灰色关联度系数代入此式,分别求出各性状与紫薯食味评分间的关联度,并按关联度大小进行排序。由表6可以看出:紫薯各性状与食味相关联的程度表现为花青素含量>还原糖含量>粗蛋白含量>可溶性糖含量>烘干率>淀粉含量>薯肉粘度。

2.6 紫薯食用品质与重要性状的相关性

2.6.1 食用品质与花青素含量的相关性[11]紫甘薯的食用品质与花青素含量整体上呈负相关,其相关系数为-0.4597,也就是说,花青素含量越高,口味相对越差。因此,要获得较好的紫薯食味,花青素含量不宜太高(见图2)。

表6 紫甘薯食味与各性状间的关联度及其排序

图2 食用品质与花青素含量的相关性

2.6.2 食用品质与还原糖含量的相关性 紫甘薯的食用品质与还原糖含量呈现不显著的正相关,相关系数为0.0526。也就是说,如果食用品质要好,就需要相对较高的还原糖含量(见图3)。

图3 食用品质与还原糖含量的相关性

2.6.3 食用品质与粗蛋白含量的相关性 紫甘薯的食用品质与粗蛋白含量呈显著负相关,其相关系数为-0.70201,也就是说,如果紫薯想要有较好的食味,粗蛋白含量就不能过高(见图4)。

图4 食用品质与粗蛋白含量的相关性

2.6.4 食用品质与可溶性糖含量的相关性 紫甘薯的食用品质与可溶性糖含量呈现不显著的负相关,其相关系数为-0.0019,即要得到好的紫薯食用品质,不需要太高的可溶性糖含量,适中即可(见图5)。

图5 食用品质与可溶性糖含量的相关性

2.6.5 食用品质与干物率的相关性 紫甘薯的食用品质与干物率也呈现不显著的负相关,其相关系数为-0.1334,因此适当偏低的干物率有利于食味品质的提升(见图6)。

图6 食用品质与干物率的相关性

3 讨论与结论

烟紫薯3号的鲜薯产量和食用品质在国家区试中均居第1位,说明该品种解决了高产与优质间的矛盾,也解决了紫薯品种一直以来产量较低的问题，从而为紫薯更好地服务于生产奠定了品种基础。

花青素是紫薯中最重要的保健成分,具有调节血脂和血压、保护心脑血管、改善视力、调节免疫力、辅助抑制肿瘤等功效[2-3]。但是花青素本身呈微苦涩味[12],因此花青素含量高低将影响紫薯的食用品质,在一般情况下花青素含量越高,食味相对越差,这也与本文的研究结果一致。在本研究紫薯食味的影响因子中,花青素含量排在第1位,而且其与食味呈负相关关系。

本研究得出影响紫薯食味的因子重要程度依次为:花青素含量>还原糖>粗蛋白>可溶性糖>烘干率>淀粉含量>薯肉粘度。同时对前5位的影响因子进行了相关性分析。初步得出：一个食用品质好的紫薯品种必须具有适中的花青素含量、相对较高的还原糖含量、较低的粗蛋白含量、适中的可溶性糖含量、适当偏低的干物率。这为今后优质食用紫薯新品种的选育提供了参考。

致谢：本研究得到山东省烟台市农科院甘薯研究所同事的帮助和支持,在此一并感谢！

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Study on Selective Breeding of A New High-yielding Superior Sweet Potato Variety ‘Yanzishu 3’ and Analysis of Correlation among Edible Quality Traits of Purple Sweet Potato

XIN Guo-sheng1, HAN Jun-jie1, SHANG Li-li1, QIU Peng-fei1,LIU Qing-chang2, ZHANG Lei1, WANG Peng1, LIU Cui-ling1

(1. Yantai Academy of Agricultural Sciences in Shandong Province, Yantai 265500, China;2. China Agricultural University, Beijing 100094, China)

Bred a new high-yield superior purple sweet potato variety ‘Yanzishu 3’, analyzed the related traits of edible quality. The results showed that the average fresh yield of ‘Yanzishu 3’ was 29088 kg/hm2and 21525 kg/hm2in the national regional test and production test, increasing of 23.47% and 17.22% than ‘Ningzi 1’respectively. Total score of taste was 73.3 and compared with control ‘Ningzi 1’ increased 4.74%. The influence factors of the edible quality of purple sweet potato were followed by the degree was anthocyanin content > sugar content > protein content > soluble sugar content > drying rate> starch content > flesh viscosity. The anthocyanin content was negative correlation to the taste. Showed that a high-quality purple sweet potato variety was necessary to have a moderate anthocyanin content, relatively high reducing sugar content, lower crude protein content, moderate soluble sugar content, and low dry matter content.

Purple sweet potato; ‘Yanzishu 3’; High yield and good quality; Edible quality; Correlation analysis

2015-08-20

国家甘薯产业技术体系(CARS-11-C-09)；国家“863”计划(2012AA101204)；山东省科技发展计划(2014GNC111004)；

山东省现代农业产业技术体系薯类创新团队(SDAIT-10-011-02)。

辛国胜(1972─),男,山东烟台人,高级农艺师,硕士,主要从事甘薯遗传育种、栽培及脱毒组培研究。

S531.032

A

1001-8581(2016)03-0024-05

黄荣华)