王 芳，喬 帥，楊松濤，宋 偉，廖安忠，譚文芳

（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/糧油作物綠色種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610066）

0 引言

甘薯(Ipomoea batatas)又名紅薯、地瓜，是兼食用、飼用以及工業(yè)原料的經(jīng)濟(jì)類塊根作物。甘薯在世界糧食生產(chǎn)中占第7位，廣泛種植于世界上100余個(gè)國家或地區(qū)[1]。中國是世界上最大甘薯生產(chǎn)國，據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL)，2020年中國（包括臺(tái)灣、香港）甘薯總種植面積、產(chǎn)量分別占世界的30.4%和54.97%。甘薯具有較強(qiáng)的抗逆性、耐貧瘠性和高產(chǎn)性，長(zhǎng)期以來甘薯被認(rèn)為是發(fā)展中國家貧困人口的主要糧食作物。甘薯能夠適應(yīng)于多種氣候和農(nóng)業(yè)生態(tài)條件，能夠利用邊際土壤產(chǎn)生比其他主要糧食作物更多的可食用能源，對(duì)貧困家庭意義重大[2-3]。甘薯塊根富含花青素、β-胡蘿卜素、膳食纖維、淀粉、蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)物質(zhì)，豐富的營養(yǎng)成分有利于保證人類和動(dòng)物的營養(yǎng)安全[4-7]，因此，甘薯被認(rèn)為在解決未來全球糧食安全和營養(yǎng)安全上具有較大的潛力[8-9]。隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展和科技進(jìn)步，人們從對(duì)溫飽的需求已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)美好生活品質(zhì)的追求。鮮食甘薯、甘薯淀粉、甘薯粉絲、甘薯薯干等在食品領(lǐng)域占據(jù)重要角色，豐富著人類的餐桌文化[10]。淀粉型甘薯品種應(yīng)用廣泛，既可以食用又可以作為工業(yè)原料，具有較大的市場(chǎng)需求，因此培育綠色、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病的淀粉型甘薯新品種是當(dāng)下甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，具有重大意義。在國家甘薯產(chǎn)業(yè)體系支撐下，優(yōu)質(zhì)高效的甘薯新品種材料逐漸涌現(xiàn)，如應(yīng)用較為廣泛的淀粉型和食用型甘薯‘商19’、‘徐薯22’、‘煙薯 25’、‘龍薯 9 號(hào)’、‘廣薯 72’、‘西成 007’等[11-14]。甘薯是無性繁殖作物，長(zhǎng)期種植易被病毒感染而造成品質(zhì)下降，出現(xiàn)品種退化現(xiàn)象，因此，不斷選育具有優(yōu)良特性的甘薯新品種既是當(dāng)前育種目標(biāo)也為創(chuàng)制新一代甘薯品種奠定基礎(chǔ)。雜交育種是種質(zhì)創(chuàng)新最主要的方式，通過外引和創(chuàng)制新的親本材料，選育具有生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的新品種是目前甘薯育種最主要的方法[15]。本研究以具有較優(yōu)食用品質(zhì)的淀粉型品種‘西成007’為母本，通過集團(tuán)雜交的方式獲得實(shí)生種子，再對(duì)實(shí)生苗篩選最終獲得具有較好食味品質(zhì)和較高淀粉含量的新品系‘川薯231’，并通過品比試驗(yàn)和西南區(qū)新品系聯(lián)合鑒定‘川薯231’的優(yōu)勢(shì)特征以及產(chǎn)量表現(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 親本材料

母本材料為南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的淀粉兼食用型品種‘西成 007’，該親本材料以‘BB18-152’與‘9014-3D’定向雜交選育而成并通過審定，獲得川審薯2008002和國品鑒甘薯2010006的審定編號(hào)[16]。‘西成007’表現(xiàn)為熟食品質(zhì)優(yōu)，結(jié)薯整齊集中，高抗黑斑病，耐旱、耐瘠性強(qiáng)和耐儲(chǔ)藏的優(yōu)點(diǎn)?！鞒?07’干率為32.81%，淀粉率為22.2%，可溶性糖含量為8.32%，鮮薯含維生素C 37.1 mg/100 g，適宜在全國范圍種植[17]。

1.2 選育過程

‘川薯231’（原13-4-59）以‘西成007’為母本經(jīng)過開放授粉選育而成。2013年進(jìn)行實(shí)生苗培育篩選，2014年二代鑒定，2015—2016年進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，品系13-4-59表現(xiàn)出優(yōu)異品種潛力，經(jīng)2017—2018年西南聯(lián)試試驗(yàn)，確定其最終產(chǎn)量性狀，定名為‘川薯231’。通過四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯DUS測(cè)試，鑒定為甘薯新品種，在2021年‘川薯231’通過非主要農(nóng)作物品種登記，登記編號(hào)為GPD甘薯(2021)510016。

1.3 性狀鑒定及測(cè)定方法

鮮薯收獲7天內(nèi)進(jìn)行干率測(cè)定。取中等大小薯塊6～8個(gè)（薯塊重不少于300 g）切成絲，統(tǒng)計(jì)鮮薯質(zhì)量，于80℃烘至恒重，再稱取烘干后的質(zhì)量，計(jì)算烘干后的干重占鮮薯質(zhì)量的百分比值即為干率[式(1)]，每次測(cè)定至少保證3次重復(fù)。薯干產(chǎn)量以鮮薯產(chǎn)量乘以干率計(jì)算得到。淀粉率由薯塊干率計(jì)算而得[式(2)][18]。淀粉產(chǎn)量以甘薯鮮重乘以淀粉率計(jì)算得到。β-胡蘿卜素、可溶性糖含量、還原性糖、粗蛋白含量參照國家標(biāo)準(zhǔn)方法。

式中，y為淀粉率，x為干率。

1.4 鹽處理方法

剪取約5 cm甘薯莖段播種于小盆中，置于溫室生長(zhǎng)至兩葉期開始進(jìn)行氯化鈉處理，試驗(yàn)組每4天澆1次100 mmol/L NaCl溶液，每次澆50 mL，對(duì)照組澆等量的水，每組處理設(shè)置4個(gè)生物學(xué)平行，處理1個(gè)月后進(jìn)行表型拍照、生物量統(tǒng)計(jì)和Na+測(cè)定。植物生長(zhǎng)條件為白天溫度28℃、夜晚24℃，濕度70%，光照時(shí)間13 h、黑暗11 h。植物樣品經(jīng)過處理后放于80℃烘干至恒重，稱取干重，鈉離子測(cè)定方法按照GB 5009.268—2016測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2 特征特性

2.1 農(nóng)業(yè)性狀

‘川薯231’為淀粉型品種，生育期約145天，屬于中熟品種。植株生長(zhǎng)習(xí)性為匍匐型，中長(zhǎng)蔓，平均分支3～5個(gè)。葉片形狀為無裂三角形，莖頂芽無花青苷顯色，頂端無絨毛，葉色為中等綠色?！ㄊ?31’薯塊為紡錘形，商品性較好，薯皮為淺紅色，薯肉表現(xiàn)淺黃色，薯塊的萌發(fā)數(shù)量多，萌芽性整齊，且結(jié)薯集中整齊，結(jié)薯性好。

大部分甘薯在北緯23°以北不能自然開花，但在海南省短日照區(qū)域可以正常開花[19]。甘薯自交不親和，定向雜交敗育現(xiàn)象比較普遍，這為雜交育種增加了很大的難度，選育具有開花性好、組配能力強(qiáng)的親本有助于提高結(jié)實(shí)率和育種效率。‘川薯231’在海南2017—2020年的開花習(xí)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，‘川薯231’平均每株開花192～262朵，雜交可以正常結(jié)實(shí)，結(jié)實(shí)率為20%～33%，可作為雜交的優(yōu)勢(shì)親本。

2.2 產(chǎn)量表現(xiàn)

為了明確‘川薯231’的產(chǎn)量性狀，2017—2018年進(jìn)行了西南聯(lián)合試驗(yàn)，分別在成都、南充、綿陽、萬州、合川、貴州6個(gè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)‘川薯231’和對(duì)照品種‘徐薯22’的鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量和干率，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示?！ㄊ?31’鮮薯產(chǎn)量2年的平均產(chǎn)量約為33.8 t/hm2。在2017年，‘川薯231’干率為35.62%，顯著高于對(duì)照‘徐薯22’，增幅達(dá)30.9%，達(dá)到極顯著差異，此外相較‘徐薯22’‘，川薯231’的鮮薯產(chǎn)量增加7.3%，淀粉產(chǎn)量增加20.5%，薯干產(chǎn)量增加17.4%。在2018年‘川薯231’的薯干產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量和干率均明顯高于對(duì)照‘徐薯22’，鮮薯產(chǎn)量與對(duì)照差異不顯著。

表2 ‘川薯231’在西南地區(qū)的產(chǎn)量特性

2.3 抗性

‘川薯231’抗病鑒定委托江蘇徐州甘薯研究中心完成。甘薯黑斑病以室內(nèi)針刺接種法鑒定[20]；根腐病和莖線蟲病采用田間自然誘發(fā)鑒定法[21]；甘薯薯瘟病和蔓割病采用人工接種鑒定法。每種鑒定方法設(shè)置3次重復(fù)和相應(yīng)對(duì)照，病情指數(shù)分為抗病(R)、中抗(MR)、感病(S)、高感(HS)4個(gè)等級(jí)。黑斑病是四川甘薯生產(chǎn)中主要病害，抗病鑒定結(jié)果（表3）顯示，‘川薯231’表現(xiàn)出抗蔓割病，并對(duì)黑斑病和根腐病表現(xiàn)為中抗，表明‘川薯231’具有較好的抗病特征[22]。

表3 ‘川薯231’抗病性鑒定

2.4 品質(zhì)

為進(jìn)一步明確‘川薯231’的品質(zhì)特性，參考國家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定了該品種的干率、淀粉率、粗蛋白含量、還原性糖、可溶性糖含量和β-胡蘿卜素含量。結(jié)果如表4所示，‘川薯231’干率為38.1%，淀粉率為23.01%，可溶性糖含量為5.82 g/100 g，鮮薯粗蛋白含量為2.08 g/100 g。相較于親本‘西成007’，‘川薯231’具有更高的干率和淀粉率，可作為能源型甘薯應(yīng)用于生產(chǎn)。

表4 ‘川薯231’品質(zhì)鑒定

2.5 生長(zhǎng)特性

‘川薯231’在幼苗生長(zhǎng)階段表現(xiàn)出生長(zhǎng)速度較快和生物量明顯比同時(shí)期的其他甘薯幼苗大的表型。在氯化鈉處理后‘川薯231’仍然具有明顯的生物量?jī)?yōu)勢(shì)（圖1～2）?！ㄊ?31’在正常處理?xiàng)l件下莖節(jié)快速生長(zhǎng)，節(jié)間較長(zhǎng)，株高優(yōu)勢(shì)明顯，100 mmol/L氯化鈉處理后仍然具有較大的生物量。地上部分生物量統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，‘川薯231’在鹽處理后生物量明顯大于‘川薯228’。鈉離子含量測(cè)定結(jié)果顯示，‘川薯231’單位質(zhì)量的鈉離子含量顯著低于‘川薯228’，進(jìn)而表現(xiàn)出鈉離子耐受的表型。綜上，‘川薯231’在苗期具有較快的生長(zhǎng)速度和較大的生物量，表現(xiàn)出一定的耐鹽優(yōu)勢(shì)。

圖1 不同甘薯栽培種鹽脅迫處理生物量統(tǒng)計(jì)

圖2 鹽脅迫下‘川薯231’的表型和生理指標(biāo)檢測(cè)

3 栽培技術(shù)要點(diǎn)

選擇薯身光滑、無病蟲害、大小均勻的薯塊作為種薯進(jìn)行育苗。一般在2月下旬—3月上旬播種，采用雙膜拱棚育苗，苗床施足底肥，出苗后加強(qiáng)苗期管理。5月下旬—6月上旬可對(duì)壟面進(jìn)行噴霧除草，使用濃度為1500 g/hm2的乙草胺進(jìn)行土壤表面封閉，再剪苗栽插，種植密度約45000～60000株/hm2。封壟前結(jié)合中耕除草進(jìn)行培壟，全生育期不翻苗?！ㄊ?31’適宜種植于四川省、重慶市和貴州省，適合夏季種植。

4 結(jié)論與討論

甘薯在曾經(jīng)是一代人的救命糧食，如今又在鄉(xiāng)村振興上發(fā)揮重要作用[23]，未來甘薯仍然會(huì)在人類糧食安全和營養(yǎng)安全上占據(jù)重要地位。中國是世界第一大甘薯生產(chǎn)國，在國家甘薯產(chǎn)業(yè)的支撐下，甘薯產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，新的甘薯育種技術(shù)不斷突破[24-25]。為了應(yīng)對(duì)不確定的極端氣候條件和解決全球糧食安全和營養(yǎng)安全問題，近年來，育種家們一直致力于培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、抗逆的甘薯新品種?！ㄊ?31’是按照淀粉型品種選育要求，選育出的具有高淀粉、高產(chǎn)和抗病性好特性的新品種。此外，‘川薯231’還具備萌芽性好、生長(zhǎng)速度快的特征?！ㄊ?31’萌芽性齊整和萌芽數(shù)量多且苗床長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)這一特性提高了育苗效率，不僅可以減少種薯消耗，減少苗床肥水用量，減少除草成本，還可以提早栽插15天左右，延長(zhǎng)大田生長(zhǎng)期，增加產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益?！ㄊ?31’在幼苗階段生長(zhǎng)速度快，其較大的生物量有利于規(guī)避環(huán)境脅迫帶來的危害，如在幼苗生長(zhǎng)初期出現(xiàn)極端氣候條件（干旱和洪澇等），從而降低減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)西南聯(lián)試2年的試驗(yàn)結(jié)果和其生長(zhǎng)特性調(diào)查，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所育成的‘川薯231’是一個(gè)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)并具有多種抗病特性的新淀粉型甘薯品種，其薯型好、產(chǎn)量穩(wěn)定、萌芽性好、生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，具有較好的市場(chǎng)前景，可作為優(yōu)勢(shì)親本培育具有更加優(yōu)質(zhì)、高效、抗逆的新材料。淀粉是甘薯塊根的主要成分，甘薯淀粉廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，淀粉的糊、老化以及凝膠特性、直鏈/支鏈淀粉含量等與淀粉加工特性息息相關(guān)[26-27]，‘川薯231’作為一個(gè)高淀粉型品種，它的淀粉品質(zhì)和特性可作為未來的研究重點(diǎn)，為應(yīng)用于淀粉加工產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)。此外，‘川薯231’在抗逆性上，如干旱、水淹脅迫等方面是否具有抗逆性需要進(jìn)一步通過研究明確。