江西不同类型甘薯富硒高产品种筛选

姜吉梁，刘有清，磨冬枝，陈 涵，程建峰，曾勇军，刘 瑛，曾研华*

（1.江西农业大学 作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室，江西 南昌 330045；2.江西省宜春市硒资源利用中心，江西 宜春 336000）

【研究意义】随着人类对健康和生态环境的关注日益加深，绿色食品的需求越来越大，富硒食品受到广泛关注[1-2]。硒（Se）是一种人体必需的微量元素，与人类的健康息息相关，它具有抗氧化、增强免疫、抗癌等多种生物功能[3-4]，但我国将近70%的地区面临缺硒，当前我国人均膳食中的每日硒摄入量为14～21 µg，而人体正常每日需求量为50～250 µg，两者之间相差很大。对于缺硒地区的居民来说，食用富含硒的农产品是一种经济有效、安全方便的补硒方式，因此将富含硒的食物纳入人们日常的饮食成为补充硒元素的主要途径之一[5-7]。作为农业大国，我国的粮食作物具有举足轻重的地位，其中甘薯不仅是第四大粮食作物，也是重要的饲料和工业原料作物[8-9]。因此，开展富硒、高产甘薯品种筛选研究对于发展富硒甘薯食品产业具有重要意义。【前人研究进展】在自然界中，硒以无机硒和有机硒两种形态存在[10]。无机硒包括硒单质、不同价态下的硒化物、硒酸盐和亚硒酸盐等离子形式；有机硒则存在于多种形式，主要包括硒蛋白、硒代氨基酸和硒多糖等[11]。相比无机硒，有机硒的毒性更低，对生物机体更有益[12]。梁帅等[13]研究认为，硒在土壤中有7种形态，其中水溶态和离子交换态利于植物吸收，对硒在作物中的吸收和富集有直接影响，是评价硒生态效应的重要指标。前人已经对不同作物在富硒能力上的差异[14]、作物对硒的吸收与分配特征[15]、作物吸收与转化硒的影响因素及机制[16]，以及施硒对植物品质的影响进行了深入探讨[17]。在富硒作物的研究领域中，富硒水稻、小麦等作物备受关注[18]。在富硒水稻方面的品种筛选中，研究人员利用已有的水稻精米中富含硒的种质资源，将具有较强富集硒元素能力的品种与丰产性品种进行杂交改良，以培育出富硒、优质、产量高的水稻品种[19]。而小麦作为主要口粮作物，在谷物中对硒的富集能力最强，通过土壤施硒、叶面喷硒可以增加小麦产量以及促进对硒的吸收[20-21]。【本研究切入点】富硒作物品种及产量仍无法满足人们需要，富硒甘薯成为了补充日常硒需要量的重要粮食作物，但是不同品种甘薯对于硒的吸收和富集能力不一，特别是近年来优质甘薯品种鲜食趋势化明显，筛选高产硒高积累的优质甘薯品种研究报道较少[22-23]。江西甘薯面积常年超13.3 万hm2，对于补充粮食产量起到重要作用。【拟解决的关键问题】本研究拟选取不同来源地区培育的17个甘薯品种，探究在江西富硒土壤地区不同甘薯品种硒富集能力及产量差异，筛选出适合当地种植的硒高富集甘薯品种，为江西省富硒地区甘薯富硒功能生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2022 年6—11 月在江西省宜春市袁州区南庙镇袁梅村（114°21′21.28″E，27°42′41.908″N）进行[24]。试验田基础理化性质pH 值5.65、碱解氮120 mg∕kg、有效磷21.66 mg∕kg、速效钾67.54 mg∕kg、全氮2.03 g∕kg、有机质27.4 g∕kg。土壤全硒含量0.52 mg∕kg，为富硒土壤。

1.2 试验材料

选择不同来源地区培育的17 个甘薯品种，其中13 个鲜食型，3 个菜用型，1 个淀粉型，见表1。供试品种来源于江西省农业科学院高安甘薯种质资源基地与福建省农业科学院。

表1 供试甘薯品种情况Tab.1 Situation of sweet potato varieties teste

1.3 试验设计

采用田间大区试验，每个甘薯供试品种为一个处理，各处理随机排列，每个小区面积为19.61 m2，3 次重复。所有供试品种均6 月12 号栽苗，采用小垄单行种植，垄宽80 cm（包沟），垄沟底宽20 cm，垄高30 cm，栽插密度每667 m23 335 株，株距20 cm。每667 m2施纯氮（N）6 kg，磷肥（P2O5）3 kg，钾肥（K2O）10 kg，供试肥料为尿素(含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5为12%）、硫酸钾(含K2O 为50%）。所有处理氮磷钾肥一致，全部一次性基施（起垄后在离苗15 cm 旁挖约10 cm 深的沟条施，将肥均匀洒沟里后覆土。在甘薯整个生长过程中，薯苗种下后浇水3 d，遇长期干旱以及气温过高天气及时浇水。其他管理措施统一按常规高产栽培要求实施。施基肥前取0～25 cm土层的土样测土壤理化性质。

1.4 测定项目和方法

1.4.1 产量 收获时取3个重复带点5 m2全部收获，实地测产后折算成单位面积产量。

1.4.2 甘薯块根硒含量 在甘薯成熟期，每个小区取1 株甘薯，并选取具有代表性的薯块，洗净、并将其切成不规则小块，晾干后放入烘箱，在80 °C 下烘干。烘干的薯块使用粉碎机磨成粉，并过80 目（孔径0.2 mm）后备用。供试甘薯品种块根中的硒含量测定采用《食品安全国家标准食品中的硒的测定》（GB 5009∕268—2016）方法[25]。

1.4.3 土壤中硒含量 在田间0～20 cm 土壤表面使用五点分布法选取土样，混合均匀，待其自然风干后备用。测定土壤全硒含量采用微博消解仪、原子吸收火焰法和石墨炉法。

硒富集系数（BCF）=（甘薯块根中硒含量∕土壤中硒含量）×100%[26]。

1.5 数据处理

数据采用Excel 2021 进行整理，采用SPSS 19.0 软件进行统计和分析处理，绘图采用Origin 9.0 软件，结果为平均值±标准误差。

2 结果与分析

2.1 不同甘薯品种产量分析

由图1可知，在土壤各肥力水平相同的情况下，不同供试甘薯品种的产量存在显著差异，每667 m2产量变幅为407.91～1 412.43 kg，均值为896.95 kg。鲜食型甘薯块根产量相比菜用型甘薯产量普遍要高，淀粉型甘薯产量处于中间水平。普薯32 的产量最高，每667 m2达1 412.43 kg，赣渝3 号产量稍低于普薯32 号，为1 319.68 kg，这两个品种的产量显著高于其他品种；哈密和台农71 这两个品种的产量最低，每667 m2分别为407.91 kg 和416.66 kg。福薯34、福薯7-6、烟薯25、广薯87 以及未脱毒普薯32 等5 个品种的产量处于中高水平，每667 m2为1 003.19～1 119.57 kg。龙薯9 号、济薯26、赣薯3 号、福薯604、商薯19、赣薯6 号、福菜薯23 和赣薯4 号等8 个品种的产量处于中低水平，每667 m2为713.39～873.76 kg。从各个品种的产量来看，普薯32和赣渝3号的产量较高，适宜在江西富硒土壤种植。

图1 不同甘薯品种产量表现Fig.1 Yield performance of different sweet potato varieties

2.2 不同甘薯品种块根硒含量分析

如图2所示，各供试甘薯品种块根硒含量为0.03～0.14 mg∕kg。在供试品种中广薯87、龙薯9号、福薯7-6、赣薯3号和赣渝3号的硒含量均达到了0.1 mg∕kg以上，其中广薯87该品种硒含量最高，为0.14 mg∕kg，符合中国《中华人民共和国供销合作产业行业标准富硒农产品-薯类》标准（GH∕T 1135—2017）中的值（0.1～1 mg∕kg）。供试品种中普薯32的硒含量最低，仅有0.03 mg∕kg，而广薯87硒含量为0.14 mg∕kg，是普薯32 的4.11 倍。广薯87、龙薯9 号、福薯7-6、赣薯3 号和赣渝3 号等品种的甘薯块根硒含量较高，达到富硒甘薯的硒含量标准。其中广薯87 的硒含量也显著高于其他品种，适合作为富硒甘薯品种在江西富硒地区推广种植。

图2 不同甘薯品种块根硒含量差异Fig.2 Variation in selenium content in tuberous roots of different sweet potato varieties

2.3 不同甘薯品种块根对硒的累积能力聚类分析

对不同品种甘薯块根中硒含量进行系统聚类分析（图3），按照组间联结聚类方法，以平方欧氏距离区间分类，17个甘薯品种可以分为3类 。Ⅰ类甘薯品种硒含量较低，为济薯26、普薯32、未脱毒普薯32、福薯34、赣薯6 号、哈密、赣薯4 号、烟薯25、台农71 和福菜薯23，块根硒含量范围是0.03～0.08 mg∕kg；Ⅱ类甘薯品种硒含量中等偏高，为商薯19、福薯604、龙薯9 号、福薯7-6、赣薯3 号和赣渝3 号，块根硒含量范围是0.09～0.11 mg∕kg；Ⅲ类甘薯品种硒含量最高，为广薯87，块根硒含量是0.14 mg∕kg。说明不同甘薯品种块根对硒的累积能力有明显的的差异，在供试品种中广薯87 块根硒含量最高，其次为龙薯9 号、福薯7-6、赣薯3号和赣渝3号，适宜在富硒土壤种植，可确保甘薯富硒的硒含量达到要求。

图3 不同甘薯品种块根硒含量聚类分析Fig.3 Cluster analysis of selenium content in tuberous roots of different sweet potato varieties

2.4 不同甘薯品种硒富集系数差异分析

甘薯块根的硒富集系数在一定程度上能够反映甘薯块根对土壤硒的吸收积累情况。如图4所示，供试品种的硒富集系数范围为0.06～0.27，最高值约为最低值的4.5倍，差异显著。在所有供试甘薯品种中，普薯32 的富集系数最低，仅0.06；广薯87 的富集系数最高，为0.27。并且所有试验甘薯品种的硒富集系数均小于1，说明供试的17 个甘薯品种块根对硒的吸收积累能力均较弱，均为0.30 以下，但是品种间的硒富集系数差异较为明显。

图4 不同甘薯品种富集系数Fig.4 Enrichment coefficients of different sweet potato varieties

3 讨论

在富硒地区因地制宜发展富硒农业对提升农产品价值具有重要意义，富硒食品因具有抗氧化，提高免疫功能等对人体健康益处的特点，受到越来越多的关注。甘薯在我国食品行业中扮演着重要的角色，前人对影响甘薯硒积累的研究已取得一定进展。杨婧[27]通过研究相同甘薯品种在两个生态区所表现出的生长及其品质差异，发现除了遗传因素外，环境因素如土壤类型、水分和气候条件，也会对甘薯块根中的硒积累产生影响。而本研究表明，在相同栽培和土壤环境条件下，所选的17个甘薯品种的块根硒含量为0.03～0.14 mg∕kg，最高值为最低值的4.18 倍，表现出品种间的显著差异。其中广薯87、龙薯9 号、福薯7-6、赣薯3 号和赣渝3 号等5 个甘薯品种的块根硒含量在0.1 mg∕kg 以上，达到了富硒甘薯的标准，表明同等环境条件下甘薯硒吸收和积累能力因品种而异，这与刘超等[28]的研究结果较为一致。本研究结果启示在生产中可通过选择硒积累较高的甘薯品种来实现富硒土壤甘薯富硒的广泛种植。

此外，本研究中17 个甘薯品种的块根硒富集系数具有显著性差异，其中广薯87 的硒富集系数是普薯32 的4.5 倍，表明不同甘薯品种对块根硒含量富集能力有较大的的影响。聚类分析结果显示，块根硒低积累的甘薯品种有济薯26、普薯32、未脱毒普薯32、福薯34、赣薯6号、哈密、赣薯4号、烟薯25、台农71和福菜薯23，硒中积累的有商薯19、福薯604、龙薯9号、福薯7-6、赣薯3号和赣渝3号，硒高积累的甘薯品种是广薯87，可作为生产中富硒甘薯品种选择的参考。而济薯26、普薯32、未脱毒普薯32、福薯34、赣薯6号、哈密、赣薯4号、烟薯25、台农71和福菜薯23等品种则不适宜作富硒甘薯品种选择。

有研究表明，不同甘薯品种的自然富硒能力不相同[29]，且产量也存在显著差异[30-31]。兰孟焦等[32]通过对江西省南昌县28个甘薯品种资源主要性状进行分析，发现各品种间产量差异显著。本研究结果显示，不同甘薯品种的产量表现为普薯32最高，每667 m2达1 412.43 kg，而哈密最低，每667 m2仅为407.91 kg，两者相差1 004.52 kg；赣渝3号、福薯34、福薯7-6、烟薯25、广薯87以及未脱毒普薯32等6个品种的产量为每667 m21 003.19～1 319.68 kg，可为当前富硒土壤下高产甘薯品种选择提供参考。但产量高并不意味着其甘薯块根硒含量高，富硒能力强，本研究中普薯32 虽然产量最高，但其硒含量仅0.03 mg∕kg，未达到富硒标准，进一步说明甘薯产量与硒积累之间并不呈正相关。因此，发展富硒农业生产，甘薯品种选择应兼顾甘薯块根产量与硒吸收积累特性。

4 结论

本试验条件下，17个供试甘薯品种中普薯32、赣渝3号、福薯34、福薯7-6、烟薯25、广薯87及未脱毒普薯32等7个品种的甘薯块根产量较高；各品种硒含量存在一定差异，变幅为0.03～0.14 mg∕kg，其中广薯87、龙薯9号、福薯7-6、赣薯3号和赣渝3号等5个甘薯品种块根硒含量达到富硒含量标准（0.1～1 mg∕kg）。聚类分析显示，广薯87 是硒高积累品种，为0.14 mg∕kg，其余4 个甘薯品种为硒中高积累品种。同时，块根硒含量高的甘薯品种也具有较高的硒富集系数。总体来看，鲜食型广薯87、赣渝3号与菜用型福薯7-6等甘薯品种在江西富硒土壤中推广种植可协同实现产量与硒积累提升。

致谢：江西省富硒农业研究院委托项目（JXFX21-ZD05、JXFX22-ZD02）同时对本研究给予了资助，谨致谢意！