鲜食型紫薯新品种‘泰紫薯1号’的选育及生长发育规律研究

陈路路，孙 哲，田昌庚，刘尚刚，郑建利，赵丰玲

（泰安市农业科学院，山东泰安 271000）

0 引言

甘薯(IpomoeabatatasL.)属于旋花科一年生草本植物，薯肉颜色多种多样，主要包括白色、黄色、橘红色、紫色等。紫薯薯肉呈紫色至深紫色，色泽诱人且具有独特风味，除含有普通甘薯的营养成分外，紫薯的块根中含有大量花青素[1-2]，花青素则具有着色、营养和保健等多重功能，因此紫薯成为农业产业转型升级、结构调整的优势作物[3]。除此之外，紫薯还富含多糖、黄酮类、绿原酸、异绿原酸和硒等功能性成分[4-5]，长期食用紫薯或紫薯制品，可延缓衰老[6-7]，降低血糖血脂水平[8-10]，抑制致瘤致癌物质的产生[11]，抑制有害菌体的增殖，促进益生菌的生长，改善肝功能[12]。随着人们健康意识的增强，紫薯越来越受到消费者的喜爱。近年来国内紫薯品种选育进展加快，选育的紫薯品种主要包括色素提取型紫薯和鲜食型紫薯两大类，色素提取型紫薯品种主要包括‘济黑1号’，‘济黑2号’，‘东风8号’等，主要用于加工生产；鲜食型紫薯品种包括‘渝紫薯7号’，‘宁紫薯1号’，‘烟紫薯3号’等，在一定程度上丰富了鲜食型紫薯消费市场。但鲜食型紫薯品种选育过程中仍然存在块根产量和品质难以兼顾，花青素含量与食味品质显著负相关等问题，因此高产优质鲜食型紫薯新品种的选育依旧是甘薯育种中的重要研究方向[13]。与此同时，甘薯生长发育具有生长前中期茎叶生长较快，光合速率较高，光合产物积累快速，生长后期茎叶衰退，块根迅速膨大直到收获的特点[14-16]，明确紫薯生长发育规律，调节茎叶生长与块根膨大的平衡是获得紫薯高产的关键。本研究在鲜食型紫薯品种选育过程中注重农艺性状与品质性状的同步选择，同时加强对鲜食型紫薯生物学特性及产量、品质性状的研究，分析不同鲜食型紫薯品种的生长发育规律，从而为高产优质鲜食型紫薯新品种的选育及配套栽培措施的制定提供理论基础和参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以‘泰中6号’、‘烟薯25’、‘泰中11’、‘渝紫薯7号’、‘烟紫薯3号’、‘宁紫薯1号’等种质资源作为育种材料，选育出优质鲜食型紫薯品种‘泰紫薯1号’，并以‘泰紫薯1号’作为供试品种，进行产量、品质等鉴定分析，进一步以‘泰中11’(CK1)作对照，对‘泰紫薯1号’生长发育规律进行研究。

1.2 试验设计与方法

1.2.1 泰安市农业科学院品种比较试验 试验于2015—2016年在泰安市农业科学院试验基地进行，试验设2次重复，每重复种植面积12.8 m2，4行区，行长4m，行距80 cm，株距25 cm，对照品种为‘泰中11’。甘薯收获期测定产量性状，收获中间2行并测产，随后折合成每公顷产量，2次重复取平均值。品质性状测定于甘薯收获后进行，干率测定选取代表性薯块3块切薄片，随机取约200 g，自然晾晒24 h后放入烘箱，105℃杀青30 min后80℃烘至恒重，计算薯块干率，3次重复，取平均值；可溶性总糖及淀粉含量的测定采用蒽酮比色法[17-18]，花青素含量的测定采用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液法[19]；食味品质测定采用蒸煮法，人工品尝反馈薯块的甜度、粘度、香味、纤维含量等，并进行总评打分。

1.2.2 山东甘薯创新联盟品种鉴定试验 山东甘薯创新联盟品种鉴定试验于2017—2018年由山东省农业科学院作物所统一组织，试验地点设在济南、威海、烟台、济宁、平邑、泰安、莱州，3次重复，小区面积20 m2，对照品种为‘济薯21’(CK2)，主要进行形态特征及产量性状鉴定。产量性状测定于甘薯收获期进行，每小区选取中间3行进行测产，测产面积为12 m2，随后折合成每公顷产量，产量数据取3个小区的平均值。

1.2.3 生长发育规律研究 试验于泰安市农业科学院试验基地进行，2020年6月28日栽苗，2020年10月12日收获。种植模式为单作，3次重复，小区面积20m2，长5 m，宽4 m，垄距80 cm，株距25 cm，每小区栽苗100株。调查取样于栽苗后40天开始，每20天取样1次，直至栽苗后100天取样结束。每次取样分别选取生长正常且长势一致的植株3株，调查最长蔓长、茎粗、单株茎叶鲜重、单株叶面积及薯重等，计算T/R值和块根膨大速率；收获期调查单株结薯数、大中薯数，计算商品薯率及收获指数。相关计算如式(1)～(4)。

1.2.4 数据处理 用Excel 2010软件进行数据分析和作图，图表中数据均为平均值。

2 结果与分析

2.1 亲本来源

亲本‘泰中6号’由泰安市农业科学院和中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所共同选育。该品种中长蔓，茎粗中等，叶片心形，顶叶褐色，叶绿色，叶脉紫色，茎节紫色，薯皮黄色，薯肉橙黄色，薯形纺锤形。抗根腐病，感黑斑病、茎线虫病。鲜产37267.5 kg/hm2左右，干产 11284.5 kg/hm2，干物率32.20%，蒸煮口感香甜软糯。

2.2 选育过程

‘泰紫薯1号’（原TZ2014-04）是以‘泰中6号’为母本，开放授粉选育的鲜食型紫薯新品种。2013年种植实生苗5000余份，筛选出84份优良单株，2014年种植株系，筛选出优良株系10份，2015—2016年进行多点品比试验，‘泰紫薯1号’表现优异，2017—2018年提供参加山东甘薯创新联盟新品系鉴定试验，‘泰紫薯1号’抗病性强，食味品质好。2020年7月通过国家非主要农作物品种登记，登记编号：GPD甘薯(2020)370038。

2.3 产量表现

‘泰紫薯1号’品种比较试验数据如表1所示，2015年鲜薯和薯干产量分别为37370.6 kg/hm2和10949.6 kg/hm2，较‘泰中11’分别增产36.0%和34.6%；2016年鲜薯和薯干产量分别为36365.7 kg/hm2和10873.3 kg/hm2，较‘泰中11’分别增产21.5%和25.5%；2年平均鲜薯和薯干产量分别为36867.9 kg/hm2和10911.5 kg/hm2，较‘泰中11’分别增产28.4%和27.7%，产量表现较好。

表1 ‘泰紫薯1号’品种比较试验产量表现

2017—2018年‘泰紫薯1号’参加山东甘薯创新联盟品种鉴定试验鲜薯及薯干产量如表2所示，2017年‘泰紫薯1号’鲜薯和薯干产量分别为32002.5 kg/hm2和9831.0 kg/hm2，较对照‘济薯21’分别增产3.24%和4.60%；2018年鲜薯和薯干产量分别为33867.0 kg/hm2和10668.1 kg/hm2，较对照分别增产-1.05和3.39%；2年平均鲜薯和薯干产量分别为32937.8 kg/hm2和10249.6 kg/hm2，较对照分别增产1.00%和3.96%。‘泰紫薯1号’在鉴定试验中较对照淀粉型甘薯品种‘济薯21’增产较少，但对于紫薯品种而言产量表现较好。

表2 ‘泰紫薯1号’山东甘薯创新联盟品种鉴定试验鲜薯产量表现

2.4 主要特征特性

2.4.1 形态特征‘泰紫薯1号’植株匍匐型，分枝数8～10个，中长蔓，茎粗中等，叶型心形，叶片绿色，顶叶绿色，叶脉绿色，茎绿色；薯皮紫色，薯肉紫色，薯块纺锤形，单株结薯数6～8个，结薯整齐集中，商品薯率高。（见图1）

图1 ‘泰紫薯1号’形态特征图

2.4.2 食味性状 食味品质是鲜食型甘薯块根品质的重要评价指标，一般是通过蒸煮品尝来评价。如表3所示，‘泰紫薯1号’食味品质综合得分75.5分，明显优于‘泰中11’(CK1)，鲜薯蒸煮后色泽明艳，肉质细腻软糯，香甜可口，食味品质优。

表3 ‘泰紫薯1号’食味品质分析

2.4.3 品质性状 甘薯块根的营养成分显著影响其食味品质，如表4所示，‘泰紫薯1号’干率、淀粉含量、可溶性总糖含量和花青素含量均明显小于‘泰中11’，其干率适宜，花青素含量适中，为获得较好的食味品质奠定基础。

表4 ‘泰紫薯1号’块根营养成分分析

2.5 生长发育规律

2.5.1 不同发育时期紫薯茎叶生长的变化 如图2所示，两品种蔓长在栽苗后40～100天整体呈上升趋势，‘泰中11’在栽苗后80～100天蔓长略有下降，‘泰紫薯1号’蔓长明显大于‘泰中11’。两品种茎粗在栽苗后持续升高，品种间差异较小。两品种单株茎叶鲜重呈现先升高后降低的变化趋势，并在栽苗后80天达到最大值，‘泰紫薯1号’峰值明显大于‘泰中11’，单株叶面积变化趋势与单株茎叶鲜重一致。表明‘泰紫薯1号’早中期地上部光合产物快速积累，从而为后期块根快速膨大奠定基础。

图2 不同发育时期紫薯茎叶生长变化

2.5.2 不同发育时期紫薯薯重的变化 如图3所示，两品种单株鲜薯重和单薯重均呈现持续升高的趋势。单株鲜薯重方面，在栽苗后40～80天，‘泰紫薯1号’略小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天，‘泰紫薯1号’单株鲜薯重迅速增大，栽苗后100天，‘泰紫薯1号’明显大于‘泰中11’。单薯重方面，在发育中期‘泰紫薯1号’明显小于‘泰中11’，但在栽苗后100天，‘泰紫薯1号’单薯重略小于‘泰中11’，表明‘泰紫薯1号’单株鲜薯重高的主要原因是单株结薯数高。

图3 不同发育时期紫薯单株鲜薯重及单薯重变化

2.5.3 不同发育时期紫薯T/R值的变化 如表5所示，两品种的T/R值呈现持续下降趋势。在栽苗后40～60天，两品种T/R值迅速降低，此时甘薯以地上部生长为主，块根开始形成，‘泰紫薯1号’的T/R值明显大于‘泰中11’；栽苗60天后，甘薯进入块根膨大期，栽苗后80～100天，两品种T/R值均下降到约为1，此时薯块迅速膨大，地上部营养生长逐渐衰退，此阶段‘泰紫薯1号’的T/R值小于‘泰中11’。表明‘泰中11’的地下部发育早于‘泰紫薯1号’，而‘泰紫薯1号’生长后期地下部发育快于‘泰中11’。

表5 不同发育时期紫薯T/R值变化

2.5.4 不同发育时期紫薯块根膨大速率 如图4所示，两品种的块根膨大速率均在栽苗后80～100天达到最大值。在栽苗后40～80天，‘泰紫薯1号’块根膨大速率小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天，‘泰紫薯1号’块根膨大速率快速升高，明显大于泰中11，表明‘泰紫薯1号’具有薯块晚发的特点，其产量形成的关键时期在栽苗后80～100天，‘泰中11’则在栽苗后60～100天块根膨大相对平稳。

图4 不同发育时期紫薯块根膨大速率变化

2.5.5 收获期紫薯商品薯比率 如表6所示，收获期‘泰紫薯1号’商品薯比率高于‘泰中11’，尤其中薯率明显高于‘泰中11’，大薯率明显低于‘泰中11’，两品种小薯比率差异较小。表明‘泰紫薯1号’薯型大小适中，更受鲜食型紫薯消费市场青睐，‘泰中11’则易形成较大薯块，更加适用于鲜食紫薯的加工生产。

表6 收获期紫薯商品薯比率

2.5.6 收获期紫薯产量及构成因素 如表7所示，‘泰紫薯1号’单株结薯数高于‘泰中11’，而单薯重低于‘泰中11’，鲜薯产量、薯干产量和收获指数均高于‘泰中11’。说明‘泰紫薯1号’产量形成的主要因素是单株结薯数高，而‘泰中11’产量形成的主要因素是单薯重高，‘泰紫薯1号’较‘泰中11’具有更大的增产潜力。

表7 收获期紫薯产量及构成因素

3 讨论

3.1 薯重对鲜食型紫薯商品性的影响

紫薯营养价值丰富，花青素含量高，具有着色、营养和保健等多重功能，随着人们自身生活水平不断提高，鲜食型紫薯及其制品被越来越多的人搬上餐桌，薯型大小适中且食味品质较好的鲜食型紫薯受到人们大力推崇。鲜食型紫薯的销售渠道主要为商超或线上销售，这对其商品性提出了更高的要求，因此鲜食型紫薯选育在追求产量和食味品质的同时，商品薯率尤其是中薯率成为一个重要指标。本研究表明，‘泰紫薯1号’鲜薯产量和单株薯块数显著高于‘泰中11’，而单薯重低于‘泰中11’，‘泰紫薯1号’鲜薯产量高是由高单株结薯数实现的。‘泰紫薯1号’薯块呈纺锤形，商品薯率高达81.20%，中薯率达到57.32%，显著高于‘泰中11’，具有较高的商品薯产量，且薯型均匀，大小适中，适合商超和线上销售。

3.2 块根营养成分对鲜食型紫薯食味品质的影响

甘薯食味品质是受到各种营养成分影响的综合性状，但近年来对紫薯营养成分与食味品质关系的研究并不多见，已有的研究表明，紫薯的食味品质与可溶性糖含量、干物率呈现不显著负相关，淀粉含量对紫薯口感影响较小，花青素含量与食味品质显著负相关[19-20]，但目前紫薯品种的选育过程中育种者更多集中于高花青素含量紫薯品种的选育，忽视了品种食味品质的改善[21]，导致部分紫薯品种口感较差。本研究表明，‘泰紫薯1号’较‘泰中11’花青素含量适中，可溶性糖含量低，淀粉含量略低，干物率略小，但在食味品质上‘泰紫薯1号’口感香甜软糯，适口性强，明显优于‘泰中11’。

3.3 紫薯地上部与地下部协调生长对产量的影响

光合产物持续积累并不断向块根分配的过程就是甘薯产量形成的过程[22-23]，在正常生长情况下，甘薯茎叶生长旺盛健壮，叶面积系数、净同化率和经济系数均较高，干物质积累量多，在块根中的分配率高，块根产量就高[24-25]。因此，协调甘薯地上部与地下部的生长是实现甘薯高产的关键。已有研究表明，在甘薯栽苗后60～140天，块根膨大速率呈现出“升高-降低-升高”的变化趋势，T/R值逐渐减小[26-28]。本研究结果表明，在栽苗后40～100天‘，泰紫薯1号’和‘泰中11’的T/R值持续降低，在栽苗后40～80天‘，泰紫薯1号’单株茎叶鲜重及单株叶面积迅速升高且明显高于‘泰中11’，薯重及块根膨大速率明显小于‘泰中11’，但在栽苗后80～100天‘，泰紫薯1号’块根膨大速率快速提高，单株鲜薯重明显大于‘泰中11’，表明‘泰紫薯1号’具有早期茎叶生长旺盛，晚期块根迅速膨大的特点，因此‘泰紫薯1号’在种植上要注意加强水肥管理，前期防茎叶徒长，后期防早衰，从而提高光合产物向块根的转化，最终获得高产。

4 结论

‘泰紫薯1号’是以‘泰中6号’为母本开放授粉，系统选育的鲜食型紫心甘薯新品种，该品种鲜薯和薯干产量较对照‘泰中11’分别增产28.4%和27.7%，花青素含量26.21 mg/100 g FW，商品薯率81.20%，中薯率57.32%，商品性好，蒸煮和烘烤食味品质较好，生长发育具有早中期地上部生长旺盛，晚期块根迅速膨大的特点，栽培管理简易，容易实现高产，因此‘泰紫薯1号’深受鲜食型紫薯消费市场的欢迎，应用前景广泛。