不同甘薯品种（系）的比较分析

赵 琳，骆乐谈，石 江，余建忠，詹生华

（1.杭州市农业科学研究院，浙江 杭州 310024；2.杭州市淳安县农业局，浙江 淳安 311700）

甘薯是我国重要的低投入、高产出、耐干旱、耐贫瘠的粮食、饲料和工业原料作物[1～3]。随着经济的发展和人们消费习惯的改变，甘薯因具有突出的保健和药用功能而深受广大消费者的青睐，栽培面积日益扩大。我国现已成为甘薯栽种面积最大、总产量最高、单产高于世界平均水平的甘薯生产大国。世界各国对甘薯的选育目标略有不同，主要选育方向有观赏甘薯、抗病虫害甘薯和适合机械化作业的甘薯等。我国甘薯种质资源丰富，江苏徐州甘薯研究中心在甘薯种质资源的收集、引进与开发利用上进行了大量工作，并选育出了在甘薯产业中占有主导地位的徐薯18和徐薯24等高淀粉品种，其淀粉含量在15%～20%之间，但仍远低于国际水平。因此，特色甘薯新品种的开发潜力依然十分巨大。

甘薯属无性繁殖作物，整个生育期均易感染病毒，甘薯病毒病已成为制约甘薯产量和品质的主要因素[4]。在山东、安徽、北京、江苏等省（市）的调查结果表明，病毒病造成的甘薯产量损失严重时可达50%以上，经济损失约40亿元[5]。甘薯主要靠扦插枝条种植，多种病毒可通过昆虫和汁液传播，复合侵染率较高，但截至目前，尚无药剂可有效防治甘薯病毒病。种苗脱毒是从根本上克服病毒病对甘薯生产为害的关键。本研究选取了4个自主选育的甘薯品系和4个杭州地区种植面积较大的品种，同时对浙薯6025的普通苗与脱毒苗进行了比较，全面系统地了解了各甘薯品（系）的特征特性，并从生理生化指标上探讨了病毒对甘薯生长发育的影响，旨为脱毒甘薯后续的大面积推广提供技术支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试甘薯品种（系） 有ZH23、H121、ZH1042、ZH152、浙薯75、浙薯6025（普通苗、脱毒苗）、心香和徐薯18（表1）。其中，徐薯18为对照品种，心香为浙江省杭州市临安区的主栽品种。

浙薯6025脱毒苗的获得。挑选表皮光滑、正常薯形、大小均匀、无病虫害和无损伤的浙薯6025薯块，放置于25～30℃的温室内进行催芽，7 d后块茎上的芽开始萌发。当芽丛长至3cm时，切下顶部1～2cm长的芽段，剪去已展开的叶片，放入烧杯中，倒入质量浓度0.1%的洗衣粉溶液进行洗涤，流水冲洗20 min，再用纱布吸干水分，置于超净工作台上。在无菌操作台内采用消毒液进行消毒，倒去消毒液后，再用无菌水漂洗5～6次，然后将芽段放在事先灭菌的滤纸上吸干水分。在超净工作台上剪取约1 cm长的幼茎先端，在40倍解剖镜下切除较大的叶原基，找到位于顶端的茎尖生长点（生长点呈透明扁平的突起），用解剖针切下生长点（长度0.2～0.3 mm，一般带1～2个叶原基），并挑入装有培养基的三角瓶中，每瓶接种1个外植体。以MS为基础培养基，分别添加不同浓度的蔗糖、NAA和6-BA等配制成不同的培养基，接种已剥离的甘薯茎尖，而后置于无污染的培养室中，在温度25～28℃、相对湿度50%~70%条件下进行培养。在培养过程中，观察并记载茎尖的生长情况，及时剔除被污染的材料。当苗长至6～7片叶时，采用电镜、分子生物学和DAS-ELISA相结合的“三重”检测法进行脱毒检测，将鉴定为脱毒苗的种苗用于快繁生产。

表1 试验甘薯品种的亲本材料和选育单位Table 1 Sweet potato materials for trial

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验在杭州市农业科学研究院临安区板桥基地进行。设9个甘薯品种（系）处理，随机区组排列，3次重复。小区面积15.1m2，甘薯行距0.8 m，株距0.3 m，种植密度41 667株/hm2。5月10日剪苗（保留4节），采用2节斜插入土壤、2节留于地上的方法移栽。移栽前，施商品有机肥7 500 kg/hm2和三元复合肥（N、P2O5和K2O含量均为15%，下同）750 kg/hm2做基肥；移栽后30 d和60 d左右（视生长情况），各追施1次三元复合肥600 kg/hm2；其他中耕、除草和病虫害防治工作同常规大田。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 植物学性状。生长中期（8月中旬），观察叶片的叶形、叶色、茎色等植物学性状。

1.2.2.2 农艺性状。分别于移栽后30、60、90、120和150 d挖根考种，每次每小区随机选取5株，测定蔓长、主茎粗、叶片数、分枝数、结薯数、单株产量和地上部鲜重。

1.2.2.3 叶片光合生理性状。选取植株功能叶（从基部向上数第5叶或第6叶），采用便携式LI-6400光合仪测定叶片的叶绿素荧光参数、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度[13]。所有指标均重复测定3～5次，取平均值。

1.2.2.4 块根性状和产量。10月11日收获，观察薯形以及薯皮和薯肉的颜色；全小区实收测产（鲜薯产量），并测定营养品质指标。其中，甘薯干物质含量测定参照GB 5009.3—2016[6]，淀粉含量测定参照GB 5009.9—2016[7]，可溶性总糖含量测定参照GB 5009.8—2016[8]，还原糖含量测定参照GB 5009.7—2016[9]，蛋白质含量测定参照GB/T 5009.5—2016[10]，维生素C含量测定参照GB 5009.86—2016[11]，β-胡萝卜素含量测定参照GB 5009.83—2016[12]。

2 结果与分析

2.1 不同甘薯品种（系）的植物学性状

除CK外，其他甘薯品种（系）的植物学性状差异较小，但其生长习性、叶形和顶芽形状等指标与CK差异较大（表2）。在生长习性上，徐薯18为匍匐型，其他品种（系）均为半直立型；在叶形上，徐薯18为三角形，其他品种（系）以裂叶为主，也有心形叶；在顶芽形状上，徐薯18为凸形，其他品种（系）均为凹形。

表2 不同甘薯品种（系）的植物学性状Table 2 Botanical characters of different sweet potato varieties（lines）

2.2 不同甘薯品种（系）的农艺性状

ZH23在移栽后120 d时，主茎粗、分枝数、地上部鲜重和结薯数均达到最大值；移栽后150 d时，单株产量虽然增至最大值，但仅较移栽后120 d时增加了0.02 kg（表3）。说明该品种在移栽后120～150 d期间生长缓慢，为了提早上市，可选择在移栽后120 d时收获。

H121在移栽后120 d时，蔓长、地上部鲜重、结薯数和单株产量均达到最大值；移栽后150 d时，以上指标值均有所下降。说明该品系不耐储存，适宜在移栽后120 d时收获。

ZH1042在移栽后90 d时，地上部鲜重和结薯数达到最大值；移栽后150 d时，单株产量达到最大值。说明该品种移栽后90 d时虽然结薯量最多，但干物质积累较少；随着种植时间的延长，产量增加。如果想提早上市，可在移栽后90 d时收获；如果想获得大薯，可在移栽后150 d时收获。具体收获时间可根据南北方市场需求而定。

浙薯75在移栽后90 d时，主茎粗、叶片数、分枝数、地上部鲜重和结薯数均达到最大值；移栽后150 d时，单株产量达到最大值。该品种的农艺性状表现与ZH1042类似，所以，我们可以根据南方喜小薯、北方喜大薯的特点，来确定是移栽后90 d收获还是移栽后150 d收获。

ZH152在移栽后120 d时，蔓长、地上部鲜重、结薯数和单株产量均达到最大值。说明该品系适宜在移栽后120 d时收获。

浙薯6025脱毒苗在移栽后90 d时，结薯数最多；

移栽后120 d时，蔓长、主茎粗和分枝数均达到最大值；移栽后150 d时，叶片数、地上部鲜重和单株产量均达到最大值。虽然移栽后120 d较90 d时结薯数减少了0.2个/株，但单株产量增加了210 g，因此，建议根据市场需求在移栽后120 d时收获小薯或150 d时收获大薯。

表3 不同时期供试品种（系）甘薯的农艺性状Table 3 Agronomic traits of sweet potato varieties（lines） in different periods

浙薯6025普通苗在移栽后90 d时，主茎粗、结薯数和分枝数均达到最大值；移栽后150 d时，蔓长、叶片数、地上部鲜重和单株产量均达到最大值。说明该品种适宜在移栽后90 d时收获小薯，在移栽后150 d时收获大薯。与其脱毒苗相比，浙薯6025的普通苗在移栽后30～150 d时，各项指标值均较低。

心香在移栽后90 d时，主茎粗、叶片数、分枝数和结薯数均达到最大值；在移栽后150 d时，蔓长、地上部鲜重和单株产量均达到最大值。由于南方地区需求以小薯为主，且该品种在临安区的销售模式已经成熟，因此，收获时间多推荐在移栽后90 d左右。

徐薯18的各项指标基本呈随播种时间延长而增大的趋势，结薯数和单株产量的最大值均出现在移栽后150 d时。说明该品种适宜在移栽后150 d时收获。

综上分析可以看出，参试甘薯品种（系）适宜的收获天数为移栽后90～150d。其中，适宜在移栽后90d收获的品种中，浙薯75的结薯数最多，浙薯6025普通苗的单株产量最高；适宜在移栽后120 d收获的品种中，ZH152的结薯数最多，浙薯6025脱毒苗的单株产量最高；适宜在移栽后150 d收获的品种中，浙薯6025脱毒苗的结薯数和单株产量均最高。因此，若收获小薯，可选择种植浙薯6025普通苗和浙薯75；若收获中大甘薯，可选择种植ZH152和浙薯6025脱毒苗。从浙薯6025普通苗与脱毒苗的农艺性状对比可以发现，病毒病会导致甘薯农艺性状变差。

2.3 不同甘薯品种（系）的叶绿素荧光参数

叶绿素荧光参数是反映植物叶片生理状态的重要指标，通过检测叶绿素荧光的变化可以了解逆境对植物生理状态的影响。Fv/Fm是PSⅡ最大光化学量子产量，反映PSⅡ反应中心内禀光能转换效率或称最大PSⅡ的光能转换效率。非胁迫条件下，该参数的变化极小，不受物种和生长条件的影响；胁迫条件下，该参数明显下降。

ZH152的Fv/Fm最高，ZH1042的Fv/Fm最低；浙薯6025脱毒苗的Fv/Fm＞浙薯6025普通苗（表4）。说明参试甘薯中，ZH152的PSⅡ反应中心内光能转换效率最高，ZH1042最低；浙薯6025脱毒苗较普通苗光能转换效率高。

表4 不同甘薯品种（系）的叶绿素荧光参数Table 4 Chlorophyll fluorescence parameter Fv/Fm of different sweet potato varieties（lines）

2.4 不同甘薯品种（系）的营养品质比较

饮食中具有抗癌作用的营养物质有抗坏血酸（维生素C）、β-胡萝卜素和叶酸，其中，β-胡萝卜素和维生素C的抗氧化作用有助于抵抗氧化应激对遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）的损伤，从而发挥抗癌作用。

品质测定结果（表5）显示，大多数试验甘薯均同时含有抗坏血酸（维生素C）、β-胡萝卜素和叶酸，其中，ZH1042的干物质含量最高，ZH152的淀粉含量最高，心香的可溶性总糖含量最高，H121的还原糖含量最高，ZH23的蛋白质含量最高，浙薯6025（脱毒苗）的维生素C和β-胡萝卜素含量最高。浙薯6025脱毒苗的维生素C和β-胡萝卜素含量分别是普通苗的10.6倍和2.9倍，说明甘薯感染病毒后，营养品质会严重下降，尤其是维生素C和β-胡萝卜素含量下降明显。

2.5 不同甘薯品种（系）的块根性状和产量比较

不同甘薯品种（系）的块根性状差异较大，皮色有白色、浅黄色、浅红色和中等红色，肉色有白色、浅黄色、中等黄色和中等橘红色，薯形相对一致且多为纺锤型（表6）。浙薯6025脱毒苗产量最高，其次是浙薯75和ZH152，三者差异达极显著水平，且均极显著＞CK；ZH1042的产量与CK相当；其他品种产量均极显著＜CK。浙薯6025脱毒苗的产量较普通苗提高了39.60%，说明甘薯感染病毒后产量会明显降低。

2.6 不同甘薯品种（系）的叶片光合生理性状比较

对部分性状优良的甘薯品种（系）进行了叶片光合生理性状的测定，发现不同甘薯品种（系）的叶片光合生理性状差异较大（图1～3）。

净光合速率是指光合作用产生的糖类减去呼吸作用消耗的糖类（即净光合作用产生的糖类）的速率。叶片净光合速率＞0，植物积累有机物；净光合速率=0，植物不能生长；净光合速率＜0，植物不能生长，长期处于这种状态时植物会死亡。当光合有效辐射≤2 000 μmol/（m2·s） 时，浙薯 75 的净光合速率最大值〔6.43 μmol/（m2·s）〕 最高，其次是浙薯 6025 普通苗〔5.93 μmol/（m2·s）〕；ZH1042、ZH152 和浙薯6025脱毒苗的净光合速率均随光合有效辐射的增大呈逐渐增加趋势，且均未达到最大值，说明其耐受的光合有效辐射值高于 2 000 μmol/（m2·s）；徐薯 18 的净光合速率随着光合有效辐射的增大呈波动上升趋势。可以看出，浙薯75和浙薯6025普通苗对光照强度较为敏感，在较低的光合有效辐射下净光合速率即可达到最大值；而其他品种（系）可耐受更高的光照强度。

表5 不同甘薯品种（系）的营养品质Table 5 Nutrition quality of different sweet potato varieties（lines）

表6 不同甘薯品种（系）的块根性状和产量Table 6 Tuberous characters and yield of different sweet potato varieties（lines）

图1 不同甘薯品种（系）的净光合速率Fig.1 Net photosynthetic rate of different sweet potato varieties（lines）

浙薯6025普通苗和浙薯75的气孔导度随光合有效辐射的增大呈先上升后降低的趋势，且变化幅度较大；ZH1042的气孔导度在光合有效辐射超过50 μmol/（m2·s） 后开始缓慢上升；ZH152、浙薯6025脱毒苗和徐薯18的气孔导度在试验光合有效辐射范围内变化幅度均较小。

随着光合有效辐射的增加，6个甘薯品种（系）的胞间CO2浓度总体均呈下降趋势；ZH1042、徐薯18、浙薯6025脱毒苗和ZH152的蒸腾速率逐渐上升，浙薯75和浙薯6025普通苗的蒸腾速率呈先上升后降低再缓慢上升的变化趋势且受光照影响波动较大（图4）。气孔导度越大，进入细胞的CO2就越多，而细胞间的CO2浓度越少，证明参与光合作用反应掉的CO2越多，净光合速率就越大，蒸腾速率也越大。从浙薯75和浙薯6025普通苗的气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率变化也可以看出，二者对光照强度较为敏感。

图2 不同甘薯品种（系）的气孔导度Fig.2 Stomatal conductance of different sweet potato varieties（lines）

图3 不同甘薯品种（系）的胞间CO2浓度Fig.3 Intercellular CO2concentration of different sweet potato varieties（lines）

图4 不同甘薯品种（系）的蒸腾速率Fig.4 Transpiration rate of different sweet potato varieties（lines）

3 结论与讨论

通过对9个不同品种（系）甘薯的特征特性进行比较分析，系统了解了4个自主选育甘薯品系的生长特性以及脱毒甘薯的优势。结果表明：ZH23适宜在移栽后120 d收获，在所有参试品种中蛋白质含量最高，但产量（18 258.28 kg/hm）2过低；H121适宜在移栽后120 d收获，在所有参试品种中还原糖含量最高，但产量（18 894.04kg/hm）2偏低，也不耐储存；ZH1042适宜在移栽后90 d或150 d收获，在所有参试品种中叶绿素荧光参数Fv/Fm最低，干物质含量最高，产量（21 635.76 kg/hm）2高于ZH23和H121，适宜存储运输；ZH152适宜在移栽后120 d后收获，在所有参试品种中叶绿素荧光参数Fv/Fm和淀粉含量均最高，产量（22 357.62 kg/hm）2高于其他3个自主选育品系。浙薯6025脱毒苗的综合农艺性状、光能转化效率、维生素C含量、β-胡萝卜素含量和产量均优于浙薯6025普通苗，说明种苗脱毒处理对甘薯提质增产意义重大，应大力推广应用。