一种早熟鲜食马铃薯的早代筛选方法

2019-08-13沈升法吴列洪项超

江苏农业科学 2019年2期

沈升法吴列洪项超

摘要：提出了一种早熟鲜食马铃薯的早代筛选方法，即秋季马铃薯实生苗基质高密度短生育期栽培，以薯皮薯肉色为主要依据淘汰率约50%筛选;春季无性一代分期采收，以休眠期、产量和早熟性为主要依据淘汰率约85%筛选。2014—2016年对马铃薯实生苗、无性一代、无性二代的农艺性状和产量性状、早熟性、生长势等进行跟踪试验。结果表明，在实生苗世代收获的2 g以上、平均约5 g的有效种薯，其块茎大小和结薯数与无性一代呈极显著的正相关，实生苗的结薯数与产量关系密切，是产量的主要构成因素，其产量虽然与无性一代的产量关系不大，但能够较好地反映无性二代的产量早熟性;无性一代中选材料的90%来自短休眠期，同时通过早期筛选，较好地兼顾了早熟性、产量和植株生长势，在无性二代中生长势好的类型同样有好的产量早熟性表现。

关键词：马铃薯;早代筛选;实生苗;无性一代;早熟

中图分类号： S333.2;S532.035.1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）02-0077-03

马铃薯杂交育种的早代筛选包括实生苗和无性一代筛选[1]。一般认为，实生苗世代的薯形、芽眼深浅、薯皮色、匍匐茎长短、生育期等性状与其无性系都呈正相关，可作为筛选依据，但实生苗的产量性状筛选可靠性低，选择效果有限，为减少优良材料的遗漏，需要保留大批量的实生苗单株，在无性一代进行淘汰筛选[2-4]。浙江省主要以鲜食马铃薯为主，属于中原马铃薯二作区，由于在栽培上需要避开夏季高温，在自然条件下秋马铃薯生育期较短，同时春马铃薯因市场价格需要提早收获上市[5]，因此黄皮黄肉、早熟、休眠期短的马铃薯品种更受欢迎。近年来，浙江省农业科学院以早熟、短休眠期鲜食马铃薯为育种目标，利用春种秋繁休眠期不足的现象，提出了一种马铃薯杂交育种的早代筛选方法：春季马铃薯杂交制种后，当年秋季实生苗筛选，采用基质高密度短生育期栽培，以薯皮薯肉色为主要选择依据，淘汰白皮白肉、畸形株、病弱株和空株等，淘汰率约50%，翌年春季无性一代筛选，采用不同生育期分期采收筛选法，以休眠期、产量、早熟性为主要选择依据，淘汰长休眠期、产量较差、晚熟等材料，淘汰率约85%。2014—2016年对马铃薯实生苗、无性一代、无性二代的农艺性状和产量性状、早熟性、生长势等进行了跟踪试验，以期为早熟鲜食马铃薯杂交育种的早代筛选提供理论依据，提高育种效率。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以MG56为母本的混合花粉杂交F1材料。MG56是由浙江省农业科学院育成的优异菜用马铃薯新品系，鲜薯产量高，中早熟，单株结薯个数约6个，大薯比例为69.18%，大中薯比例为87.80%，块茎干物质含量为16.01%，淀粉含量为 10.24%，田间马铃薯对晚疫病的抗性表现较好。

1.2 试验方法

1.2.1 实生苗筛选 2014年春季的MG56杂交种子于当年8月7日用15 mg/kg赤霉素浸种，4 ℃低温催芽，发芽后在穴盘基质中播种育苗，当苗长到4叶1心时，于9月27日在浙江省农业科学院杭州设施大棚的基质营养钵（直径15 cm）选种圃中完成移栽，1钵1株，密度为30万株/hm2，11月10日收获2 g以上块茎，以薯皮薯肉色为主要选择依据，淘汰白皮白肉株、畸形株、病弱株及空株。测量单株结薯数和产量。

1.2.2 无性一代筛选于2015年1月19日在浙江省农业科学院杭州试验田单垄播种，垄距90 cm，株距20 cm，每份材料以实生苗收获的单株结薯数开沟播种，随机排列，不设重复，地膜覆盖。2月21日开始出苗，从2月28日开始以每期间隔10 d分5期调查出苗情况。分2期即4月29日早期和5月9日常规采收筛选。选取地上部植株叶片成熟度较好的材料，以产量、生长势、肉色、薯形、芽眼深浅等进行筛选，每份材料中选取典型高产株1株，测量株高、主茎数、分枝数、茎粗和单株结薯数、产量。

1.2.3 无性二代筛选于2016年1月25日在浙江省农业科学院杭州试验田单垄播种，垄距90 cm，株距20 cm，每份材料用约30 g大小的块茎（大薯块切块）20个开沟播种，随机排列，不设重复，地膜覆盖。3月4日出苗，4月23日进行 50 d 生育期的早熟性调查，每份材料连续调查正常株5株，测量生长势和单株结薯数、产量。生长势以肉眼评估，分弱、較弱、中等、较强、强5级。5月11日采收，以产量、肉色、薯形、芽眼深浅等进行筛选，每份材料中选取正常株10株测量单株产量。

1.3 数据处理

利用DPS 3.01统计软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 实生苗和无性一代的中选率和产量性状

MG56的杂交种子实生苗完成移栽3 500株，筛选获得黄皮黄肉单株块茎1 838株，中选率52.51%，单株有效结薯数1～12个，平均结薯数3.5个，单株产量为3.32～68.47 g，平均单株产量为18.12 g，单薯质量为1.88～12.31 g，其平均值为5.14 g。

根据无性一代不同休眠期（出苗期不同）的分期采收（生育期不同）产量调查结果（表1），在不同休眠期类型的F1材料频率分布上，Ⅲ型（3月20日出苗）>Ⅱ型（3月10日出苗）>Ⅰ型（2月28日出苗）>Ⅳ型（3月30日出苗，175份）>Ⅴ型（3月31日后出苗，141份）。早期采收中选材料178份，常规采收中选材料127份，共305份，占无性一代总体的16.59%，其中休眠期较长的Ⅳ型和Ⅴ型由于出苗后生育期不足直接遭到淘汰，休眠期中等的Ⅲ型中选31份，仅占中选数的10.16%。说明通过这种早代筛选方法，休眠期短的优异材料优先得到筛选，休眠期长的材料予以完全淘汰。在产量性状上，单株结薯数4～29个，平均结薯数10.9个，比实生苗平均结薯数多7.4个;单株产量休眠期短的比休眠期长的高，并且在同样的采收生育期下也是如此，但在同一休眠期下，采收生育期短的反而比采收生育期长的产量高。说明通过分期采收方法，在早期采收时地上部植株表现早熟高产株型优先中选，休眠期较短的Ⅰ型和Ⅱ型首批中选材料有171份，占中选数的56.07%。说明这种筛选方法能够优先筛选到休眠期短、早熟、黄皮黄肉的优异材料。

2.2 农艺性状和产量性状的相关性

由表2可知，在农艺性状与产量性状的相关性上，结薯数与主茎数呈极显著正相关，平均单薯质量与生育期呈极显著正相关，单株产量与株高、分枝数、茎粗呈极显著正相关，与生育期呈显著正相关。在产量性状相互关系上，单株产量与结薯数、平均单薯质量均呈极显著正相关，结薯数与平均单薯质量呈极显著负相关。在农艺性状相互关系上，生育期与株高呈极显著正相关，与分枝数呈显著正相关，株高与分枝数、茎粗呈极显著正相关，主茎数与分枝数、茎粗呈极显著负相关，分枝数与茎粗呈极显著正相关。这表明，在早熟马铃薯的无性一代筛选中，由于早熟性（生育期短）与株高、分枝数以及平均单薯质量和产量是矛盾的，但与茎粗和结薯数并不矛盾，因此在地上部植株筛选上应注重茎粗再兼顾株高、分枝数，产量性状筛选上应注重产量与结薯数、块茎大小的平衡。

2.3 实生苗和无性一代的性状相关性

由表3可知，实生苗的单株产量与结薯数、平均单薯质量均呈极显著正相关，结薯数与产量关系密切，是产量的主要构成因素。实生苗除了结薯数与无性一代主茎数呈显著正相关，其产量性状与无性一代株高、主茎数、分枝数、茎粗的关系均不显著。实生苗单株产量与无性一代无相关性，但平均单薯质量与无性一代平均单薯质量、单株产量呈极显著正相关，结薯数与无性一代结薯数呈极显著正相关，与无性一代平均单薯质量呈极显著负相关。说明在实生苗世代中，产量性状筛选重要性次序应为平均单薯质量>结薯数>单株产量。

2.4 无性二代的生长势、早熟性和中选率

在305份无性一代中选材料中，对其中162份进行了生育期50 d时生长势与早熟性调查，平均单株结薯数8.8个，平均单株产量230.95 g，以产量作为早熟性评判标准，设定单株产量超过300 g即早熟，有45份早熟材料。68 d生育期采收时，有51份中选，其中31份来自前期调查的162份。由表4可知，不管是材料数、50 d早熟还是68 d中选的数量均是生长势较强的最多，生长势中等的次之，2种类型占总体的66.67%。从早熟或中选材料数占本生长势类型材料数的比例分析，50 d生育期时，除了生长势较强类型的早熟比例高达33.33%，其余4个生长势类型的早熟比例均为25%左右，但68 d收获筛选时，生长势越弱越容易被淘汰，生长势越好，中选的机会越高。说明若以产量作为早熟性评判标准，生长势好的类型的早熟比例并不比生长势差的类型低，但它们的后期产量潜力大，中选率高。这些结果表明，早熟马铃薯无性一代筛选时分批采收筛选是十分必要的，在早期收获时可以综合考察地上部植株的生长势、成熟度和块茎产量性状等作出更加合理的筛选，而在常规收获时往往先收割植株再采收筛选，难以兼顾植株的生长势及早熟性。正是由于这种早代筛选方法更好地兼顾了产量、早熟性和植株生长势，所以在无性二代筛选中生长势好的类型同样有好的产量早熟性表现。

2.5 无性二代与无性一代、实生苗的农艺和产量性状相关性

由表5可知，无性二代的生长势与无性一代的株高、分枝数呈极显著正相关，与茎粗、结薯数、单株产量呈显著正相关，与实生苗的结薯数、单株产量呈显著负相关。无性二代的结薯数与无性一代的结薯数呈极显著正相关，无性二代的平均单薯质量与无性一代的平均单薯质量呈极显著正相关，但其分别与实生苗的结薯数和平均单薯质量无显著相关性。无性二代50 d生育期时的单株产量与无性一代的单株产量无显著相关性，但与实生苗的结薯数和单株产量呈极显著正相关。无性二代68 d生育期的单株产量与无性一代的单株产量呈极显著正相关，与实生苗的单株产量无显著相关性。这些关系表明，植株生长势主要由株高、分枝数、茎粗构成;无性二代生长势和产量表现与无性一代的产量有较好的一致性;实生苗的产量、结薯数能够较好地反映早熟性，不过此时的早熟性可能更多地反映了地上部植株的生理早熟性，其生长势往往表现较差，作为早熟选育目标，淘汰低产株、空株是合理的，但不宜以结薯数、产量为依据大量淘汰。

3 结论与讨论

马铃薯实生苗与其无性系在生育阶段表现基本一致，实生苗表现早熟的，其无性系也表现早熟;但从种子长成实生苗与块茎出苗长成植株的生理成熟生育期并不一致，早熟实生苗生育期需要120～130 d，晚熟实生苗生育期需要180～200 d，实生苗与无性系生育期相差40～60 d[2]。一般实生苗未成熟时就收获，不能表现其产量特点，因此实生苗以产量为依据筛选效果有限[3]。在以早熟、短休眠期鲜食马铃薯为选育目标的早代筛选方法中，在实生苗世代，首先，设计了以皮色肉色为主要依据筛选，淘汰率约50%，既突出了鲜食马铃薯的营养特色，又可达到加大实生苗淘汰、减少无性一代田间篩选工作量的目的;其次，把实生苗在基质中移栽到收获的生育期缩短至40～45 d，同时通过减少肥水的营养供应，控制地上部植株的生长，达到了高密度栽培的目的，种植密度是常规栽培的5倍左右。研究结果表明，在实生苗世代收获的2 g以上、平均约5 g的有效种薯，其块茎大小和结薯数与其无性一代呈极显著正相关，因此实生苗基质短生育期高密度栽培收获小种薯的筛选方法是可行的。不过研究结果同时表明，实生苗的结薯数与产量关系密切，是产量的主要构成因素，产量虽然与无性一代关系不大，但是能够较好地反映无性二代的产量早熟性，而且块茎大小与无性一代的单株产量和块茎大小呈极显著的正相关。因此，实生苗世代在以皮色肉色为主筛选中，可以通过产量性状谨慎筛选，以块茎大小>结薯数> 单株产量的重要性次序为原则，加大低产株的淘汰，使淘汰率加大至60%甚至70%以上是可取的。

浙江省属于马铃薯中原二作区，栽培品种以早熟鲜食马铃薯为主，一般认为，早熟、中早熟品种生育期应在75 d以下[6-7]。同时，由于春薯作翌年春种存在过度发芽、种性严重退化的问题，秋薯作翌年春种，一般11月上中旬收获，第2年1月中下旬播种，存在休眠期未过出苗期迟的问题[8-9]，因此，目前浙江省春马铃薯大面积商品化种植主要依靠北方调种解决种薯问题。若能将品种休眠期控制在70 d以下，就能用春种秋繁的方法很好地解决种薯本地化问题。在以早熟、短休眠期鲜食马铃薯为选育目标的早代筛选方法中，首先依靠实生苗秋薯作翌年无性一代春马铃薯筛选，利用休眠期差异而出现的出苗期先后，完全淘汰了长休眠期的材料，优先筛选了短休眠的优异材料，其次通过分期采收筛选，在早期收获时可以综合考察地上部植株的生长势、成熟度和块茎产量性状等作出更加合理的筛选，而在常规收获时往往先收割植株再采收筛选，难以兼顾植株的生长势及早熟性。试验结果表明，无性一代中选材料的90%来自短休眠期，同时通过早期筛选，较好地兼顾了早熟性、产量和植株生长势，在无性二代中生长势好的类型同样有好的产量早熟性表现。

许多研究表明，马铃薯产量与生育期、株高、分枝数、茎粗、块茎大小、结薯数等农艺性状呈正相关[10-12]。本研究表明，马铃薯植株生长势主要由株高、分枝数、茎粗等构成，无性一代的产量与生育期呈显著正相关，与株高、分枝数、茎粗生长势指标呈极显著正相关，但是早熟性是与株高、分枝数、块茎大小、产量相矛盾的，而与茎粗、结薯数无明显相关，因此在无性一代的早期筛选中，在植株生长势的考察上，应优先关注茎粗再兼顾株高、分枝数，在产量性状选择上，应注重产量与结薯数、块茎大小的平衡。

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