高产高淀粉木薯新品种桂热11 号的选育

周时艺，俞奔驰，宋恩亮，雷开文，马崇熙，卢赛清，韦丽君

（广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530001）

0 引言

【研究意义】木薯是世界三大薯类作物之一，有“地下粮仓” “淀粉之王”的美誉，是世界上8 亿多人口赖以生存的粮食[1]。其用途广泛，在中国，木薯直接食用占比很小，主要用于淀粉及酒精加工[2]。广西是我国木薯主产区，其种植面积和产量约占全国的60%以上。近十年来由于农业结构化调整，广西木薯产业受到巨大冲击，种植面积逐年萎缩，但市场对木薯需求却十分旺盛。据统计，2017 年我国进口木薯干片800 万t，是我国年产量的5 倍以上[3]，可见中国对木薯干片需求之大，也间接反映了我国木薯原材料远远满足不了国内工业需求。因此选育高产高粉、适应性广、低氢氰酸的综合型木薯新品种，对保障我国木薯原材料供给、促进广西木薯产业可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】多年来，通过育种工作者的不懈努力，一批批优质的木薯新品种[4−8]得以被应用推广，改善了我国木薯品种单一和退化的状况。当前广西主栽工业用高产品种主要有华南205、南植199、华南5 号[9]和新选048[10]，而华南8 号[5]、桂热911[11]和桂热4 号[12]则零星分布，鲜食型品种主要有华南9 号[13]、桂热891[14]、桂热9 号、面包木薯1 号和面包木薯2 号[15]，间套作型品种有桂热911、华南205、南植199、华南124、华南9 号、华南8 号和华南12 号[16]，为推动广西木薯行业的快速发展提供了有力保障。但是这些品种基本上只具备高产、高粉、低氢氰酸、抗风等1~2 个特点，华南101 面包木薯和桂热891 的产量、华南系列木薯品种的抗寒性、华南606 的抗风能力等都有待提高。【本研究切入点】截至2016 年底，广西审定的木薯品种大多数是从国外引进的品系或者杂交种子，经系列试验、鉴定筛选而育成，广西本土有性杂交获得的品种屈指可数，并且绝大部分品种只具备高产或者高粉等单一特点，缺乏土生土长的广适性、高产和高淀粉等综合性状优良木薯新品种。【拟解决的关键问题】本研究采用开花调控技术，选育出高产、高淀粉、低氢氰酸含量，适应性强的综合型木薯品种，以促进木薯产业增收增效，提高种植木薯的经济效益，保障我国木薯产业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试品（株）系：（1）亲本：母本新选048（XX048），高产低粉，源自广西大学农学院，父本桂热891（GR891），高产高粉、株型矮小紧凑、早熟、低氢氰酸，源自广西壮族自治区亚热带作物研究所，F1 代（编号为2014-68）；（2）加工主栽品种华南205（SC205）和食用主栽品种华南9 号（SC9）作 双对照品种。

1.2 试验方法

2011 年以新选048（♀）× 桂热891（♂）为亲本材料，采用开花调控技术获得杂交种子，2012 年进行优良单株评选，2013 年和2014 年分别进行初级系比试验和中级系比试验， 2015-2017 年进行高级系比试验，2017-2018 年进行区域性试验，2018-2019 年进行生产性试验。2019 年12 月11 日进行现场测产，品种申请审定时定名为桂热11 号（GR11），于2020 年11 月3 日通过全国“热带作物品种”审定（ 热品审2020002）。

1.2.1 优良单株评选 2012 年开展单株评选试验，观 测株型、结薯性状和薯型等。

1.2.2 系比试验 2013 年进行初级系比试验，每个株系5 株，每10 个株系种植一组对照（SC205）；2014年进行中级系比试验，每个株系种植20 株，采用双行各10 株模式种植，每5 个株系种植一组对照（SC205）；2015-2017 年进行高级系比试验，小区面积为5.0 m×5.0 m，株行距1.0 m×1.0 m，3 次重复，随机区组设计，以SC205 和SC9 作双对照。3 个系比试验均于生育期间观测株型、整齐度、植物学性状和结薯性状，于12 月收获时测定鲜薯产量、淀粉含量（比重法）。

鲜薯产量测定：随机抽取10 株木薯测定鲜薯重后折算成单位面积鲜薯产量；

淀粉含量（比重法）的测定：随机抽样约5 000 g鲜薯，先称其在空气中的质量（m1），再称其在水中的质量（m2），然后按照下面公式计算鲜薯淀粉含 量（SC），SC=210.8×m1/(m1−m2）−213.4[17]。

1.2.3 区域性试验 2017-2018 年在广西南宁、武鸣、桂平及江西南昌、海南白沙等5 个试验点进行区域性试验，小区面积5.0 m×5.0 m，株行距1.0 m×1.0 m，3 次重复，随机区组设计，以SC205 和SC9 作双 对 照。 试 验 于 每 年 4 月 种 植， 按 NY/T 1681—2009、NY/T 1685—2009 的标准进行管理，当 年12 月测定鲜薯产量和淀粉含量（比重法）。1.2.4 生产性试验 2018-2019 年在广西南宁、广西武鸣、桂平及江西南昌、海南白沙等5 个试验点进行生产性试验，广西区内各点的试验面积为0.67 hm2，区外各点的试验面积为0.33 hm2，株行距1.0 m ×1.0 m，以SC205 和SC9 作双对照。每年的3～4 月种植，按NY/T 1681—2009、NY/T 1685—2009 的标准进行管理，当年12 月测定鲜薯产量和淀粉含量。在广西南宁点随机抽取鲜薯样品送至广西华测检测认证有限公司测定蛋白质、总糖、粗纤维、淀粉、维生素、胡萝卜素和氢氰酸含量以及干物质率，在广西桂平和江西南昌试验点随机抽取鲜薯样品，送至广西华测检测认证有限公司测定淀粉、氢氰酸含量 以及干物质率。

1.2.5 新品种GR11 指纹图谱鉴定 利用2 对微卫星标记引物对GR11 等8 份材料进行指纹图谱鉴定，在 7%聚丙烯酰胺凝胶上以100 W 电泳35 min。

1.2.6 现场鉴定 2019 年专家现场（南宁点）鉴评时随机连续抽取10 株木薯，测定株高、主茎高度、主茎直径、单株鲜薯产量等性状指标。各点收获时均测定鲜薯产量，并随机抽点采集木薯鲜样，送至广西 华测检测认证有限公司进行淀粉等相关品质的测定。

1.3 数据处理和分析

运用WPS office（11.1.0.11294）的WPS 表格对试验数据进行整理统计，用SPSS 21.0 对数据进行方差 分析。

2 结果与分析

2.1 杂交和优良单株评选

2011 年获得的杂交种子于2012 年开展单株评选，筛选出株型紧凑、茎秆直立，无分枝，结薯集中 、块根水平分布的优良单株。

2.2 系比试验结果

2013 年12 月下旬，在初级系比试验收获时，选取茎秆直立、株型紧凑、整齐度好、结薯集中、块根水平伸长、薯块大小均匀的优良株系480 个（约占总株系20%），其中GR11 平均鲜薯产量3.87 kg·株−1，比对照SC205（2.50 kg·株−1）增产54.80%。

2014 年12 月中旬，在中级系比试验收获时，筛选出株型和块根性状稳定，鲜薯产量和淀粉含量均显著高于SC205 的优良株系约100 个，其中GR11 鲜薯总产量106.00 kg，比对照SC205（68.59 kg）增产54.54%；淀粉含量为35.8%，比对照SC205（29.3%）提高了6.5 个百分点。

通过连续3 年的高级系比试验可知（表1），GR11与2 个对照的鲜薯产量存在显著差异，平均鲜薯产量为38.64 t·hm−2，分别比SC205 和SC9 增产72.32%、73.47%，平均淀粉含量为28.1%，比SC205 高4.0 个百分点，比SC9 高0.9 个百分点。

表1 2015-2017 年GR11 高级系比试验Table 1 Advanced performance trail results on GR11 in 2015-2017

2.3 区域性试验结果

为了进一步验证其区域适应性及丰产性能的稳定性，2017-2018 年分别在广西南宁、武鸣、桂平，江西南昌和海南白沙等5 个试验点进行区域性试验，以当家品种SC205 和食用品种SC9 作双对照，结果见表2。GR11 平均鲜薯产量为41.22 t·hm−2，显著高于对照SC205，增产幅度9.37%～70.95%，平均增幅19.05%；GR11 产量极显著高于对照SC9，增产幅度40.66%～85.11%，平均增幅61.15%。GR11在不同地区及年度间，均比对照SC205 和SC9 高产，由于不同地区地理条件及管理水平不同，SC205 和SC9 在广西南宁相比其他4 个试验点鲜薯产量偏低，而GR11 则不受影响，由此可见，GR11 相比对照具有更广泛的适应性和更高的丰产性。GR11 平均淀粉含量为29.2%，分别比对照SC205 和SC9 高2.6、1.0个百分点。可见无论是鲜薯产量还是淀粉含量，GR11 均明显高于加工主栽品种SC205 和食用主栽品种SC9，具有鲜薯产量高、淀粉含量高、稳定性好 、适宜种植区域广等特点。

表2 2017-2018 年GR11 区域性试验Table 2 Regional trail results on GR11 in 2017-2018

2.4 生产性试验结果

为了示范推广，2018-2019 年分别在广西南宁、武鸣、海南白沙等5 个试验点进行生产性试验及品质分析，广西区内各点的试验面积为0.67 hm2，区外各点的试验面积为 0.33 hm2，以当家品种SC205和食用品种SC9 作双对照，结果见表3。除2019 年南昌遭遇极端干旱天气，造成各参试品种的产量偏低，其中GR11 低至27.60 t·hm−2，以及桂平当地习惯采用间套种花生的种植模式，造成木薯产量稍偏低，GR11 鲜薯产量为38 t·hm−2左右外，其余的GR11鲜薯产量均在40.76 t·hm−2以上，最高的为白沙点，高达43.34 t·hm−2，表现出了高产稳产。GR11 在不同年度、不同试验点，均比加工主栽品种SC205 和食用主栽品种SC9 高产，分别增产9.51%～57.26%和27.30%～89.51%，平均增产率分别为28.38%和52.03%。生产试验结果表明，GR11 适应性广、高产稳产、丰产性好，适宜在种植区大面积推广种植。

表3 2018-2019 年GR11 生产性试验Table 3 Production trail results on GR11 in 2018-2019

GR11 鲜 薯 品 质 抽 检 结 果：蛋 白 质0.75 g·hg−1、氢氰酸22.3 mg·kg−1、总糖1.5 g·hg−1、粗纤维1%、淀粉33.0 g·hg−1、干物质含量36.48%、维生素C 37.2 mg·hg−1、胡萝卜素123 μg·hg−1。

江西南昌点GR11 鲜薯淀粉含量30.3 g·hg−1，比 对 照SC205（26.9 g·hg−1）提 高 了3.4 个 百 分 点；GR11 干物质率39.6%，比对照SC205（34.6%）提高了5.0 个百分点；氢氰酸20.5 mg·kg−1。广西桂平点GR11 鲜 薯 淀 粉34.5 g·hg−1，比 对 照SC205 提 高 了4.0 个百分点；GR11 干物质率41.8%，比对照SC205提 高了4.3 个百分点；氢氰酸23.9 mg·kg−1（表4）。

表4 2018-2019 年GR11 与对照SC205 的淀粉和干物质率对比结果Table 4 Contents of starch and dry matters of GR11 and SC205 tested in 2018-2019

2.5 现场测产结果

2019 年12 月11 日在广西南宁市兴宁区三塘镇广西壮族自治区亚热带作物研究所木薯研究基地现场测产，植后8 个月平均单株鲜薯产量为4.222 kg，折合成每667 m2产鲜薯2.816 t，比对照（SC205）增产35.51%，比对照（SC9）增产32.21%，GR11 与双对 照的鲜薯产量差异均达显著水平。

2.6 GR11 的产量潜力和生产性能评价

经过历年各级试验比较，表明GR11 具有高产、稳产的产量潜力和生产性能及广泛的适应性。GR11与双对照SC205 和SC9 历年平均鲜薯产量对比情况见表5。

表5 2015-2019 年GR11 鲜薯产量及淀粉含量Table 5 Tuber yield and starch content of GR11 tested in 2015-2019

2015-2019 年，GR11 每年单产均超过36 t·hm−2，最低36.42 t·hm−2，最高40.77 t·hm−2，说明该品种具有高产、稳产的特性。平均鲜薯产量39.28 t·hm−2，相比SC205 和SC9，增产效果显著，比SC205 平均增 产12.34 t·hm−2，增 幅45.83%，比SC9 平 均 增 产15.03 t·hm−2，增幅62.01%，近年来木薯市场鲜薯收购平均价格约600 元·t−1[18]，GR11 分别比对照SC205和SC9 增值7 404 元·hm−2、9 018 元·hm−2，经济效益增 加明显。

2.7 GR11 淀粉含量分析

从表5 可以看到，GR11 除了第1 年外，其余4年淀粉含量≥29.0%，这表明了GR11 具有高淀粉含量的特性，5 年平均淀粉含量为29.7%，比对照SC205（25.8%）高3.9 个百分点，2015-2017 年GR11 平均淀 粉含量为28.1%，比SC9 高0.8 个百分点。

2.8 GR11 的品质评价

多年各级品比试验结果表明，GR11 品质优良，连续3 次鲜薯氢氰酸含量抽检结果分别为22.3、20.5 和23.9 mg·kg−1，均低于50 mg·kg−1的国家安全食用标准，表明该品种具有可食用的特性。此外，GR11 鲜薯蛋白质0.75 g·hg−1、总糖1.5 g·hg−1、粗纤维1.0%、维生素C 37.2 mg·hg−1、胡萝卜素123 μg· hg−1。GR11 食味粉而香，耐煮性好（煮糖水和打火锅不易成 糊状）。

2.9 GR11 指纹图谱鉴定

采用SSR6、SSR10 两对微卫信标记对GR11 等8 份材料进行指纹图谱鉴定，可以获得4 个等位基因，在这8 份材料中GR11 具有唯一的特征带SSR6-b/SSR10-ab（表6 和图1），因此SSR6、SSR10 可以作为本品种的标记指纹。

表6 桂热11 号分子指纹模式图谱Table 6 Molecular fingerprints of GR11

图1 SSR6（A）和SSR10（B）标记在8 个木薯品种（系）中扩增指纹图谱Fig. 1 Amplified fingerprints of SSR6 (A) and SSR10 (B) in 8 cassava cultivars (lines) with molecular markers

2.10 抗逆性表现

GR11 连续3 年田间均表现出耐寒性、耐旱性强，中抗朱砂叶螨，苗期容易感染细菌性枯萎病，但 也容易恢复，不影响鲜薯产量（表7）。

表7 2017-2019 年GR11 抗逆性表现Table 7 Stress resistance of GR11 shown in 2017-2019

3 讨论与结论

广西是我国木薯主产区，当前推广栽培的木薯品种绝大部分都是从国外或者省外引进的，或者是引进杂交种子、优质种质资源经系列试验后选育而成的[19]，但引进的绝大部分品种只具备高产或高粉中的1 个优点，缺乏广西本土广适性、高产和高淀粉等综合性状优良的木薯新品种。本研究以新选048 为母本，桂热891 为父本，采用人工开花调控技术进行诱导并杂交获得种子经过系列试验，最后鉴定、筛选出高产高淀粉，氢氰酸含量低，适应性广，丰产稳产性好，具有耐旱耐寒和较抗螨、不易落叶等特点，适合在广西、海南和江西等木薯主产区推广种植的鲜食加工兼用型优良品种GR11，这是广西首个通过国审的有性杂交木薯新品种。

在生产性试验中，GR11 平均鲜薯产量39.68 t·hm−2，比加工主栽品种SC205 增产28.38%，淀粉含量和干物质率分别为32.4%、40.7%，比对照SC205分别提高了3.7 百分点和4.7 个百分点。木薯淀粉含量和干物质率是衡量淀粉和酒精加工生产经济效益的2 个重要指标，两者含量越高，转化效益越大[7]，GR11 潜力可见一斑。SC9 是目前主栽的食用品种，其食用方法有切块或切段蒸煮，或磨制成淀粉后，采用蒸、煎、炸等方式制作成美食[13]，GR11 氢氰酸含量非常低（鲜食平均22.2 mg·kg−1），食味粉而香，耐煮性好，尤其是打火锅时不易成糊状。该品种不易落叶，不分枝，株型紧凑，结薯集中，有望应用于机械化种植，这将有助于降低劳动成本，提高农业生产经济效益。随着木薯产业的不断发展，木薯的病虫害也越来越多，其中细菌性枯萎病和朱砂叶螨是两种主要的病虫害[20,21]，GR11 具有较强的抗螨能力，但苗期易感染细菌性枯萎病，注意加强防范。广西、广东和海南三省是木薯主要种植区，经过多年试验，GR11 在江西南昌也表现出了极强的丰产稳产性，这为木薯北移奠定了基础，同时对推动木薯产业的发展具有重要意义。

研究结果表明，GR11 具有丰产稳产，高淀粉，低氢氰酸，茎干直立、不分枝、株型紧凑，结薯集中、大小均匀等优点，此外还具备耐旱耐寒和较抗螨，不易落叶，适应性广的特点，适宜在广西、海南和江西等木薯主产区推广种植。