不同山药种质主要性状比较与遗传多样性分析

陈 阳，周先治，林永胜，马丽娜，唐建阳

(福建省农业科学院农业生物资源研究所，福建 福州 350003)



不同山药种质主要性状比较与遗传多样性分析

陈 阳，周先治，林永胜，马丽娜，唐建阳*

(福建省农业科学院农业生物资源研究所，福建 福州 350003)

对收集的10份福建地方山药种质及外来引进的铁棍山药的主要农艺性状、品质特性比较与遗传多样性分析。结果表明：德化芹峰淮山、明溪薯产量高，口感好，肉色白，刨皮后较不易氧化，适于加工，德化紫薇淮山氨基酸含量在参试的山药品种中含量最高，口感好，产量仅次于德化大薯。经遗传多样性ISSR聚类分析，将10个品种分成4类。综合评价，德化芹峰淮山、明溪薯、德化紫薇淮山发展潜力较大，适于作为商品深加工原料。

山药；性状；品质；遗传分析

山药为薯蓣科薯蓣属植物，又称薯蓣、山薯、参薯、怀山药、白山药、薯药、淮山，主要分布于我国华北、西北及长江流域各省区，其块茎含有丰富的蛋白质、淀粉、氨基酸、维生素及多种营养成分，还含有Fe、Zn、Cu等多种矿物质[1]。山药既具有独特的食用价值，又具有健脾益胃、助消化、滋肾益精、 益肺止咳、降低血糖等功效，是药食兼用的滋补食品[2-12]。

福建省山药种植历史悠久、适宜种植地区广。长期以来，各地区山药资源互相引种，经过长期的生态适应，形成了许多当地品种及外引品种[13]。山药种类繁多，裴鉴[14]在《中国植物志》中将山药及其相近种分为薯蓣、参薯、山薯、褐苞薯蓣、日本薯蓣。品种资源是作物品种改良的基础，由于各地山药种质资源在品种特性及地域分布存在较大差异，导致当前生产上种植的山药品种较为杂乱，不利于引种及品种遗传改良[15]。为了区分福建常用山药地方资源品种和外来品种的农艺性状和营养品质差别，项目组对收集的福建地方山药资源以及外来引进的铁棍山药的主要农艺性状和品质特性进行了比较分析，确定各地方山药资源性状及种质差异，为福建省山药资源研究及选育高产、优质山药品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

从福建省的德化县、安溪县、永春县、建阳市、河南省等地收集当地主栽的山药种质资源10份。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 2015年在德化县龙浔镇英山村对收集的10份山药资源进行种植。试验于3月28日播种，小区面积40 m2，设3次重复，随机区组排列。山药采用堆箱式高畦栽培，畦带沟宽1.8 m，垄高1 m，株距0.12 m，折合每667 m2种植3 000株。种植前每667 m2施腐熟有机肥2 500 kg，其他栽培措施按当地习惯进行统一管理。

1.2.2 试验观察 在山药生长旺盛期及采收期，每小区每个品种随机选择10株，共选择30株分别对其生长势、叶形、叶长、叶宽、叶色、茎粗、茎色、块茎表皮色、块茎茎粗、龙头长、薯肉颜色、块茎鲜重等进行观察和田间记载。叶片测定时，选择离地面1.5 m高的正常功能叶，块茎茎粗测量选择最粗处，鲜重为采挖后将块茎进行洗净后称重。每个品种洗净去皮、切块后进行蒸煮，评价其口感风味。

1.2.3 品质测定 水分参照GB 5009.3-2010食品中水分的直接干燥法进行测定；氨基酸测定参照GB/T 5009.124-2003食品中氨基酸测定方法进行测定；蛋白质测定参照GB 5009.5-2010进行测定；淀粉参照GB/T 5009.9-2008食品中淀粉酸水解法进行测定；粗灰分参照GB 5009.4-2010食品中灰分测定法测定；粗纤维参照GB/T 5009.10-2003植物类食品中粗纤维的测定法测定；维生素C参照GB/T 6165-1986水果、蔬菜维生素C的2,6-二氯靛酚滴定法进行测定。

1.3 数据统计与分析

试验数据采用DPS 7.05和Excel软件进行有关数据的计算统计，差异显著性分析采用LSD法。遗传相似系数图用类平均聚类法(UPGMA)对其进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同山药品种的长势与外观比较

由表1可知，不同山药品种长势与外观性状存在较大差异。德化芹峰淮山、明溪淮山、德化大薯、德化紫薇淮山生长势强，麻沙山药、安溪淮山、永春薯和永春紫薯长势中等，河南的铁棍山药长势弱；所有山药的茎均右旋，德化芹峰淮山、德化寸金薯的茎颜色为绿带紫色，其余山药品种茎的颜色均为绿色、浅绿色或深绿色，总体颜色差异不大；参试山药品种叶形为三角形、戟形或卵椭圆形，除铁棍山药有零余子外，其他山药品种皆无零余子；参试的山药品种表皮颜色均呈黄褐色或棕褐色，德化芹峰淮山、德化寸金薯、麻沙山药、铁棍山药、永春薯须根较多，参试的山药品种形状均为长圆柱形。

表1 不同山药品种农艺性状分析

2.2 不同山药品种农艺性状数据分析

由表2可知，地上部长势旺盛的山药种质，块茎的平均鲜重大、产量高。德化大薯地上部长势旺盛，叶片宽大，地下块茎粗大，块茎长、直径、块茎平均鲜重最大；铁棍山药长势较弱，地下块茎细小，块茎平均鲜重最低。不同山药品种龙头长及须根多少对可食率影响较大，德化芹峰淮山可食率较高达88.4%，永春薯可食率最低为73.5%；参试各山药品种中除德化大薯口感较差外，其余各品种口感均为好或较好；各山药品种中德化大薯产量最高，每667 m2产量达3 305.8 kg，与其他品种有显著性差异，其次为德化紫薇淮山，铁棍山药产量最低。

表2 不同山药品种农艺性状数据分析

注：同列数据后不同小写字母表示LSD法多重比较差异显著(P<0.05) 。表3同。

2.3 不同山药品种主要营养成分比较

表3表明，不同山药品种块茎营养物质各有不同。其中含水量以永春紫薯最高，为77.7 g·hg-1，德化寸金薯含量最低，为65.8 g·hg-1；氨基酸含量以德化紫薇淮山最高，为7.9 g·hg-1，德化大薯最低，为3.73 g·hg-1；维生素C含量以麻沙山药最高，为19.9m g·hg-1，德化大薯最低，为8.29 mg·hg-1；各山药淀粉含量为16.7～22.7g·hg-1，其中德化芹峰淮山最高，为22.7 g·hg-1，永春紫薯最低，为16.7 g·hg-1；粗灰分含量以明溪薯最高，为3.5 g·hg-1，麻沙山药最低，为2.6g·hg-1；粗纤维含量以安溪薯最高，为1.7 g·hg-1，明溪薯最低，为0.9 g·hg-1；粗蛋白含量以铁棍山药最高，为11.9 g·hg-1，德化大薯最低，为6.3 g·hg-1。

表3 不同山药品种主要营养成分测定

注：水分、维生素C、淀粉以鲜基计，其他以干基计。

2.4 各山药种质的遗传多样性分析

2.4.1 山药资源ISSR引物扩增结果 各参试山药叶片基因组DNA的提取采用改良的CTAB法，从上海生工提供的40条ISSR引物中筛选出扩增条带清晰、多态性丰富、稳定性好的6条引物作为供试引物，共扩增出清晰条带65条，其中多态性条带为63条，多态性比率为96.9%，各引物扩增出条带9～16条，平均为11条，其中ISSR23扩增的条带数最多为16条，这说明10个山药品种间遗传多样性丰富，筛选出的引物序列及扩增条带数见表4，德化芹峰淮山和其亲本德化寸金薯的差异很小，ISSR14引物扩增的德化寸金薯比德化芹峰淮山多出1条800 bp左右的条带，其他引物未发现两者差异，部分扩增图谱见图1。

2.4.2 山药种质间的遗传亲缘关系 依据ISSR-PCR的扩增结果，用DPS软件统计分析10份山药资源间的遗传相似系数，用UPGMA聚类分析法，建立10份资源的遗传关系树状图(图2)。由图2可知，10份种质的遗传距离在0.022 2～0.721 2，遗传距离越小，表明种质资源间的亲缘关系越近，遗传距离越大，表明种质资源间的遗传距离越远。在本研究中， 遗传距离最远为0.721 2，说明本研究中所选用的种质资源遗传差异较大。以遗传距离0.58为基准，10份种质可以分为4类，第1类包括德化芹峰淮山、德寸金薯、麻沙山药、明溪薯、安溪薯；第2类仅有铁棍山药；第3类为永春薯、永春紫薯；第4类包括德化大薯和德化紫薇淮山。

用Nei & Li法计算各类群间的遗传距离，结果表明10份山药种质资源的遗传距离在0.022 2～0.721 2，其中德化芹峰淮山和其亲本寸金薯的遗传距离最小，与德化紫薇淮山的遗传距离最大，两者归属为不同的品种。

3 讨论与结论

山药地方品种较多，不同山药种质间性状差异较大。山药薯块长度、径粗和单株鲜重对山药产量起到决定性作用，山药品种性状与品质差异可以作为鉴别山药资源优劣的重要标准[16]。在农艺性状及品质比较研究中，德化大薯产量最高，但口感较差，不适宜作为商品，德化紫薇淮山、德化芹峰淮山、明溪薯产量较高，口感好，铁棍山药口感好，但产量低；德化芹峰淮山和德化寸金薯、明溪薯、麻沙山药刨皮后肉色都是白色，都较不易氧化，德化大薯刨皮后易氧化，烘干后，德化芹峰淮山、德化寸金薯、明溪薯肉色白，麻沙山药肉色较白，德化芹峰淮山、德化寸金薯、明溪薯的口感好于麻沙山药，而德化大薯烘干后，肉色黄白，口感差。通过农艺性状及品质比较，德化芹峰淮山、明溪薯产量高，口感好，肉色白，刨皮后较不易氧化，适于加工，德化紫薇淮山氨基酸含量在参试的山药品种中含量最高，口感好，产量仅次于德化大薯，说明德化芹峰淮山、明溪薯、德化紫薇淮山发展潜力较大，适于作为商品深加工原料。

种质资源遗传多样性是选育工作的基础，DNA分子标记已广泛应用于植物种质资源研究和鉴定[17]。ISSR技术是一种鉴定山药种质的有效和实用的工具[18]。在本研究中，对不同来源的10份山药种质资源遗传多样性ISSR分析结果表明，参试的山药种质资源存在丰富的遗传多样性，第1类包括德化芹峰淮山、德化寸金薯、麻沙山药、明溪薯、安溪薯；第2类仅有铁棍山药；第3类为永春薯、永春紫薯；第4类包括德化大薯和德化紫薇淮山。通过农艺性状的薯块长度、薯块径粗、叶片长度进行直观比较，德化芹峰淮山、德化寸金薯、麻沙山药、明溪薯、安溪薯具有明显相似特征，与其他品种差异较明显，通过聚类分析，为一个类型；引进的铁棍山药与其他品种差异较大，通过聚类分析，为单独一类。这说明聚类结果与农艺性状差异基本吻合。

本研究对福建常用一些山药地方资源品种主要性状进行比较分析，但山药地方品种较多，今后将加大对地方山药资源品种搜集、鉴定，才能获得更加全面、准确的鉴定结果，为选育高产、优质的山药品种奠定基础。

[1]韦本辉，甘秀芹，韦威旭，等．不同淮山药品种(种质)资源营养特性与聚类分析[J].广西农业科学，2008，39(5)：596-600.

[2]邱珊莲，王伟英，张少平，等．福建武平参薯与其同属植物山药中营养成分的比较分析[J].热带作物学报，2014，35(11)：2307-2311.

[3]蔡金辉，严渐子，黄晓辉，等．山药品种资源的分类研究[J].江西农业大学学报，1999，21(1)：53-57.

[4]宋君柳．山药品种资源及化学成分研究进展[J].长江蔬菜，2009，(6)：1-5.

[5]雷伏贵，华树妹，涂前程，等．山药种质资源亲缘关系的ISSR分析[J].三明农业科技，2013，(1)：4-7.

[6]刘影，史姗姗，汪财生，等．浙江紫山药营养成分及薯蓣皂苷元含量测定[J].安徽农业科学，2010，38(9)：4563-4564，4567.

[7]华树妹，周以飞，涂前程，等．福建山药种质资源遗传多样性的RAPD分析[J].三明农业科技，2008，(2)：12-15.

[8]黄玉仙，黄姗，梁康迳，等．基于SRAP标记的山药种质资源遗传多样性分析[J].中国野生植物资源，2011，30(6)：48-54.

[9]殷剑美，闫瑞霞，韩晓勇，等．秸秆套网袋栽培对紫山药产量及品质的影响[J].浙江农业学报，2014，26(1)：61-66.

[10]李齐向，华树妹，雷伏贵，等．ISSR和SRAP在山药遗传多样性分析上的应用比较[J].福建农业学报，2013，28(9)：876-883.

[11]李霄，倪泽存，吴岳，等．不同山药资源引进种植比较试验[J].黑龙江农业科学，2016，(1)：129-131.

[12]王飞，刘红彦，鲁传涛，5个山药品种资源的农艺性状和营养品质比较[J].河南农业科学，2005，(3)：58-60.

[13]刘向宇，霍秀文，杨明，等．山药种质资源的ISSR分析及初级核心种质库的构建[J].西北植物学报，2015，35(5)：0915-0921.

[14]裴鉴．中国植物志[M]．北京：科学出版社，1985：54-120.

[15]胡新喜，熊兴耀，宋勇，等．湖南山药地方品种资源主要农艺性状与品质特性比较[J].湖南农业科学，2010，(19)：10-11.

[16]黄瑞平．福建山药地方资源主要农艺性状与品质特性比较[J].热带作物学报，2012，33(7)：1309-1315.

[17]覃维治，韦本辉，甘秀芹，等．淮山药种质资源主要农艺性状遗传多样性分析[J].南方农业学报，2014，45(10)：1726-1733.

[18]周延清，景建洲，李振勇，等．用ISSR标记技术分析山药品种遗传多样性[J].实验生物学报，2015，38(4)：324-330.

(责任编辑：黄爱萍)

Characteristics and Genetic Diversity of Various Yam (Dioscorea polystachya)

CHEN Yang，ZHOU Xian-zhi，LIN Yong-sheng，MA Li-na，TANG Jian-yang*

(AgriculturalBio-resourcesResearchInstitute，FujianAcademyofAgriculturalSciences，Fuzhou，Fujian350003，China)

Main agronomic characteristics, quality criteria, and genetic diversity of 10 varieties of yam (Dioscoreapolystachya) found in Fujian and Iron Yam (Dioscoreaopposita) introduced from overseas were compared. The results showed that Dehua Qinfeng and Mingxi varieties had the properties of high yield, pleasing taste, white color, and being not easily oxidized after peeling, which were considered suitable for processing applications. Whereas, Dehua Ziwei yam had the highest amino acid content among all tested samples, with appealing taste and a yield only next to that of Dehua large yam. According to the ISSR cluster analysis on genetic diversity, these tested varieties were classified into 4 categories. A comprehensive evaluation on them concluded that Dehua Qinfeng, Mingxi and Dehua Ziwei yam were potential candidates as a raw material for value-added processed products.

yam; characteristics; quality; genetic analysis

2016-04-23初稿；2016-06-09修改稿

陈阳(1973-)，男，副研究员，主要从事蔬菜新品种选育与栽培技术研究(E-mail:cyang2@163.com)

*通讯作者：唐建阳(1961-)，男，研究员，主要从事植物营养研究(E-mail:tjy836@163.com)

福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项(2014R1018-10)；福建省区域发展项目(2016N3003)

S 631.1

A

1008-0384(2016)09-945-05

陈阳，周先治，林永胜，等.不同山药种质主要性状比较与遗传多样性分析[J].福建农业学报，2016，31(9)：945-949.

CHEN Y，ZHOU X-Z，LIN Y-S，et al.Characteristics and Genetic Diversity of Various Yam (Dioscoreapolystachya)[J].FujianJournalofAgriculturalSciences，2016，31(9)：945-949.