甘薯保健功能和育种研究进展
2024-12-01牟彬邱博妍王中原张胜利韩忠才孙静徐飞
摘要:本文对甘薯的形态特征和农艺性状进行了较为详细的描述,针对甘薯的功能研究进展、品种现状和育种研究进展进行了综述,并对甘薯的研究和发展前景进行了展望,以期为甘薯的进一步研究提供相关的理论依据和文献支持。
关键词:甘薯;育种研究;综述
甘薯(Ipomoea.batatas(L.)Lam.),别名地瓜、红苕、番薯、金薯、山芋、白薯、红薯、红山芋,是旋花科(Convolvulaceae)、甘薯属(Ipomoea)、甘薯组(Sectionbatatas)一年生或多年生的蔓生植物[1-2]。甘薯为缠绕草质藤本植物,地下块茎顶端通常有多个分枝,分枝末端膨大形成卵球形块茎。茎为左旋且茎基部有刺。叶片为单叶互生,叶片性状为阔心脏形,叶片顶端急尖,叶片基部为心形,被长柔毛,尤其以叶片背面较多,叶柄长5~8 cm,叶片基部有刺。甘薯的雄花花序为穗状花序,单生,长约15 cm,雄花无梗或有极短的梗,一般情况下为单生,少有2~4朵簇生,整齐排列于花序轴上。花期在初夏时期。甘薯原产于墨西哥及厄瓜多尔一带的热带美洲地区,16世纪末传入我国[3-5]。
甘薯既是传统主食,也是主要的经济作物。甘薯的产量较高、繁殖能力强、适应性和用途比较广泛、耐旱性强,收获指数较高,是我国第
四大粮食作物。由于甘薯块根中淀粉含量较高,与马铃薯、玉米、水稻、小麦、木薯、大麦并称为世界七大粮食作物,并与马铃薯、木薯合称为世界三大薯类作物[6-8]。甘薯还富含花青苷、多酚类物质、类胡萝卜素、类黄酮、膳食纤维等多种营养物质,具有抗癌、抗氧化、降低血糖血脂和增强免疫力等多种药用价值,被称为抗癌食物[9-11]。
菜用甘薯同属于旋花科,又称蔬菜型甘薯,是指食用其茎叶生长点以下12~16 cm的幼嫩茎叶部位为主的甘薯,主要有茎尖型、叶柄型和兼用型三种类型。其适应性较强,茎叶很少受植物病虫的危害,农药使用极少或者不使用农药。但是菜用甘薯与传统甘薯之间也存在一定差异,菜用甘薯主要食用地上部分的茎尖部位。菜用甘薯属于无性繁殖作物,再生能力较强,茎叶比较粗壮,茎叶较光滑,无绒毛或少有绒毛,无花色苷显色,绿色较艳,纤维少,口感好,营养丰富,口感清甜,可以荤素炒食、热凉蒸煮、做汤等[12-13]。
1 甘薯的营养价值和保健功能
1.1 甘薯的营养价值
菜用甘薯素有“蔬菜皇后”“长寿菜”等美誉,其茎叶营养价值高于普通甘薯块根,其中膳食纤维、蛋白质、脂肪含量比普通甘薯块根高3倍左右,茎叶中除了含有Ca、Fe、P、胡萝卜素和18种氨基酸外,还富含多酚、绿原酸、异绿原酸和咖啡酸等抗氧化物质,因此具有抗氧化活性、抗癌、抗衰老、降血脂、降胆固醇和提高免疫力等保健作用[14-18]。
Villareal等[19]的研究表明菜用甘薯茎叶中胡萝卜素、蛋白质和维生素B2的含量比菠菜、甘蓝空心菜、莴苣等叶菜类蔬菜高,维生素C的含量比莴苣和苋菜高,草酸含量比苋菜和菠菜的低。朱天文等[20]的研究表明,在菜用甘薯与其他常见叶用蔬菜的营养成分比较中菜用甘薯茎叶中铁、蛋白质、维生素B2的含量最高。中国预防医学院将菜用甘薯茎叶部分与胡萝卜、菠菜、韭菜、芹菜、南瓜、番茄等十几种常见蔬菜进行比较,结果表明,胡萝卜素、蛋白质、脂肪、维生素B1、B2、维生素C、碳水化合物、钙、磷、铁、纤维素、烟酸和热量在菜用甘薯茎叶中均居第一。欧行奇等[21]的研究表明,与多种常用蔬菜进行含量比较,菜用甘薯茎叶中人体必需氨基酸含量和总量均居第一。通过上述的研究,可以看出叶用甘薯的营养元素含量较高,对人体大有益处。
1.2 甘薯的保健功能
甘薯嫩茎叶不仅食用价值高,而且还有较高的药用保健价值。甘薯嫩茎叶中的成分可以润滑关节,使心血管壁保持弹性;可促进肠胃的蠕动,从而润滑消化道;可净化血液,提高人体排毒的能力;可清除人体内的有害自由基,促进雌激素分泌,延缓衰老。此外,茎叶提取液能有效抑制细菌和病毒的繁殖。刘连瑞等的研究表明,菜用甘薯茎尖不仅能够抑制肿瘤的生长,还能预防白血病的发生[22]。郭怀龙等[23]的研究发现,菜用甘薯茎尖对动脉硬化能够有效地预防,且其中富含的多酚化合物能够有效抑制艾滋病的发生。林金源等[24]的研究表明,菜用甘薯嫩茎叶具有止血、修复肝损伤、抑制胆固醇、抗高血压等作用。
2 甘薯品种选育及其研究现状
2.1 国外育种研究进展
日本较早开始进行甘薯品种的选育,并且育成了菜用甘薯品种‘关东109’‘翠王’和紫心甘薯品种‘川山紫’,叶柄产量较高的品种‘农林48号’。韩国育成了绿色和紫色茎尖菜用甘薯品种[25-26]。南非国家认为甘薯具有解决饥饿和营养不良问题的潜力,其研究人员根据本国的国情进行了抗干旱的育种研究[27]。
2.2 国内育种研究进展
我国从20世纪90年代开始重视甘薯品种的选育,一些育种单位采用杂交、系谱法等方法,选育出一批菜用型甘薯新品种或品系。我国华东、华南地区对叶用甘薯的需求较大,研究成果较多,选育出了福薯 7-6、台农68、广菜薯系列,以及宁菜薯系列等品种[28]。
3 展望
甘薯作为世界第七大作物,是重要的粮食和工业原材料。因其产量高、抗性好、营养价值高,在我国得到大面积的推广种植。近年来,叶用甘薯的栽培面积稳步增加,但是同时也面临着一些问题。由于叶用甘薯主要以鲜食为主,所以不耐存储,且不适合长距离运输,这就需要不断提高存储能力和耐存储甘薯育种研究。同时在育种过程中,应该注重耐运输的品种研究,从根本上解决生产上面临的困境。其次,由于叶用甘薯采摘过程中用工量较多,劳动强度大,这就要求科研人员在育种过程中注重机械化生产,选育出适宜于机械化采摘的菜薯品种。
参考文献
[1] 张嘉欣,张嘉琪,李育军,黎仲恒,陈景益,植石灿.甘薯营养与加工研究进展[J].长江蔬菜,2019,(02):31-34.
[2] Isobe, Sachiko, Kenta Shirasawa, and Hideki Hirakawa. Challenges to genome sequence dissection in sweetpotato[J].Breeding Science, (2017): 35-40.
[3] 中国科学院编辑委员会. 中国植物志[M]. 北京: 科学出版社, 2010.
[4] 甘薯的起源[J].种子世界,1991,(02):28.
[5] 张倩,韩永华,李宗芸,孙健英.甘薯的起源与进化研究进展[J].江苏师范大学学报(自然科学版),2023,41(02):35-39+2.
[6] 房伯平,张雄坚,陈景益.我国甘薯种植资源研究的历史与现状[J].广东农业科学,2004(增刊):3-5.
[7] Fan W,Wang H,Wu Y,et al.H+-pyrophosphatase Ib VP1 promotes efficient iron use insweet potato〔Ipomoea batatas(L.)Lam.〕[J].Plant Biotechnol J,2017,15(6):698-712.
[8] Ren Z,He S,Zhao N,et al.A sucrose non-fermenting-1-related protein kinase-1 gene,Ib Sn RK1,improves starch content,composition,granule size,degree of crystallinityand gelatinization in transgenic sweetpotato[J].Plant Biotechnol J,2018:1-12.
[9] Luo C L,Zhou Q,Yang Z W,et al.Evaluation of structure and bioprotective activity ofkey high molecular weight acylated anthocyanin compounds isolated from the purplesweet potato(Ipomoea batatas L.cultivar Eshu No.8)[J].Food Chem,2018,241:23-31.
[10] Tanaka M,Ishiguro K,Oki T,et al.Functional components in sweetpotato and theirgenetic improvement[J].Breed Sci,2017,67(1):52-61.
[11] Katayama K,Kitahara K,Sakai T,et al.Resistant and Digestible Starch Contents in SweetPotato Cultivars and Lines[J].Journal of Applied Glycoscience,2011,58(2):53-59.
[12] 田一汝,解备涛,段文学,等.菜用甘薯品种评价及营养品质分析[J].山东农业科学,2024,56(04):36-45.
[13] 沈梦兰,庞林江,陆国权,等.甘薯叶菜的营养保健及贮藏保鲜技术研究进展[J].食品工业,2019,40(05):270-274.
[14] 王庆南,戎新祥,赵荷娟,等.菜用甘薯研究进展及开发利用前景[J].金陵科技学院报,2003,19(1):20-23.
[15] 杜连起,赵永光,李润.甘薯茎尖营养成分分析及评价[J].中国农学通报,2006(6):99-101.
[16] 欧行奇,茹振钢,刘明久.高产优质蔬菜型甘薯新品种百薯1号特征特性及栽培技术[J].河南农业科学,2002(5):8-9.
[17] 杨月欣,王光正,潘兴昌.中国食物成分表.2002[M].北京:北京大学医学出版社,2002.
[18] 叶小利,李学刚,李坤培.紫色甘薯多糖对荷瘤小鼠抗肿瘤活性的影响[J].西南师范大学学报:自然科学版,2005,30(2):332-336.
[19] Villareal R L.,Tsou S C.Sweet potato tips as Vegetable[J].Hort Science,1979,(14):39,46.
[20] 朱天文.菜用甘薯的特性、配套栽培和加工技术[J].安徽农业科学,2004,32(6):1176-1178.
[21] 欧行奇,茹振钢,刘明久.高产优质蔬菜型甘薯新品种百薯1号特征特性及栽培技术[J].河南农业科学,2002(5):8-9.
[22] 周日秀.菜用甘薯新品系评价及生理调控研究[D].湖南农业大学,2019.
[23] 郭怀龙. 蔬菜皇后-甘薯嫩叶[J].中国检验检疫,2007(9):61.
[24] 林金源,李辉,高青松.甘薯叶水萃取物之抗突变性[J].食用科学(台湾),1993,20(3):301-310.
[25] 曹清河,刘义峰,李强,张安,杨光峰.菜用甘薯国内外研究现状及展望[J].中国蔬菜,2007(10):41-43.
[26] Komaki K.New sweet potato cultivar Elegant[J].Summer Buil.Natl.Agric.Res.Cent,1997(27):29-116.
[27] Laurie, S.M.; Bairu, M.W.; Laurie, R.N. Analysis of the Nutritional Composition and Drought Tolerance Traits of Sweet Potato: Selection Criteria for Breeding Lines[J]. Plants 2022, 11, 1804.
[28] 陈胜勇,李观康,何霭如,余小丽,靳静晨,汪云,陈傲.南方地区菜用型甘薯品种选育的研究进展[J].中国农村小康科
技.2010,(10):33-36