紫肉甘薯是指薯块肉色为紫色的一类甘薯[1],由于其块根富含花青素而受到广泛关注。国内外研究表明,紫甘薯花青素具有很好的稳定性和抑菌、保护肝脏、预防肿瘤、保护大脑、改善记忆、防止心血管疾病等重要生理保健功能[2,3,4,5,6,7,8]。在鲜食、天然色素提取、休闲食品加工和保健品开发等方面市场前景广阔[9]。
20世纪90年代初,日本在甘薯种质资源中筛选出花青素含量较高的紫肉甘薯品种山川紫并进行花青素提取和商业化利用[10],在此后的甘薯育种中,日本也把紫肉甘薯育种列为其甘薯育种的主要目标之一[11],并先后选育出农林47、农林54等一系列高花青素甘薯品种。20世纪90年代中后期,我国各育种单位将紫肉甘薯新品种选育作为重要的育种目标,从日本引进山川紫、凌紫等紫肉甘薯品种作为亲本开始紫肉甘薯新品种选育。2002年起我国开始组织全国紫肉甘薯新品种区域试验[12],2004年广紫薯1号和济薯18通过国家甘薯新品种鉴定委员会鉴定,成为我国第一批鉴定命名的紫肉甘薯新品种,经过十多年的发展,先后选育出渝紫263、烟紫薯1号、宁紫薯1号、烟紫薯2号等一系列在生产上广泛应用的新品种,我国紫肉甘薯新品种获得重大突破。
为适应甘薯产业发展和市场需求,2000年莆田市农业科学研究所引进山川紫和日清1号等品种作为亲本,开始紫肉甘薯新品种选育。经过多年努力,以日清1号为母本,台引2号为父本进行人工杂交,育成花青素含量较高、鲜薯产量高、食味品质优的紫肉甘薯新品种莆紫薯3号,2015年通过国家甘薯鉴定委员会鉴定。本研究阐述了莆紫薯3号的选育及主要特征特性,旨在为品种示范推广提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
由于我国甘薯改良遗传背景较为狭窄,因此根据甘薯育种遗传理论选择亲缘、地缘关系较远的亲本进行杂交,母本为日本引进的高花青素甘薯品种日清1号,父本为中国台湾的优质甘薯品种台引2号。
1.2 方法
1.2.1 主要农艺性状调查 参照张允刚等[13]甘薯种质资源描述规范和数据标准,进行甘薯性状调查和记载。
1.2.2 抗病性鉴定 根据2012—2013年度全国甘薯品种试验实施方案要求,在福建省农业科学研究院作物研究所运用室内接种法进行蔓割病抗性鉴定;在广东省农业科学研究院作物研究所和福建省农业科学研究院作物研究所运用室内接种法进行薯瘟病抗性鉴定。
1.2.3 生产力鉴定 2012年和2013年在赣州、龙岩、福州、广州、湛江、莆田和南宁等地设置14点次,田间试验设计采用随机区组排列,3次重复,重复间距1 m,保护行2 m。每小区种植80~100株,试验面积不少于20 m2。2014年在赣州、南宁和龙岩设置3点,采用大区对比试验,2次重复,小区面积167 m2。田间管理按照当地生产习惯进行。
1.2.4 特征特性鉴定及产量形成分析 2017年在福建省莆田市荔城区莆田市农业科学研究所试验地栽插后30、60、90、120、150 d进行调查,3次重复,每次重复调查10株,分析其产量形成特点。调查项目包括蔓长、分枝数、地上部茎叶鲜重、薯块鲜重等。
1.2.5 品质分析 薯块干物率测定采取烘干法。测定方法为：取中等大小薯块（取样不少于300 g）,切成丝,在烘箱中80 ℃烘干至恒重,测定干物率。花青素、粗蛋白、还原糖、可溶性糖等含量由江苏徐州甘薯研究中心和福建省农业科学研究院作物研究所测定。
1.3 数据处理
采用Excel 2003软件和DPS 7.05软件对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 莆紫薯3号的选育
为获得紫肉甘薯新品种,2004年以日清1号为母本,台引2号为父本进行人工杂交收获128粒杂交种子,2005年对杂交种子进行播种并根据田间结薯性、鲜薯产量、薯块食味与干物率等表现进行实生苗初选,中选25个品系（4095, 4096, 4097, ……, 4120）,其中系号4100薯肉紫色,结薯性好,薯块干率较高,食味品质优,2005年进入莆田市农业科学研究所复选圃鉴定,平均鲜薯产量2462.57 kg/666.7 m2,比对照宁紫薯1号增产15.6%;2006年进入初级鉴定圃,平均鲜薯产量1965.36 kg/666.7 m2,比对照宁紫薯1号增产7.2%;2007年进入高级鉴定圃,平均鲜薯产量2168.14 kg/666.7 m2,比对照宁紫薯1号增产11.3%;2008—2011年在莆田市农业科学研究所农作物试验基地、莆田市秀屿区五四农场和莆田市闽华农业开发有限公司基地进行多点试验鉴定,多年多点平均鲜薯产量2300 kg/666.7 m2,比对照品种宁紫薯1号增产8.65%,食味品质优于对照。经多年多点综合鉴定,莆紫薯3号综合表现超过国家食用型紫薯新品种鉴定标准,2012年定名莆紫薯3号参加2012—2013年国家甘薯品种南方特用薯区域试验,2014年参加国家甘薯品种南方特用薯生产试验,2015年通过国家甘薯品种鉴定委员会鉴定（鉴定编号：国品鉴甘薯2015016）。
2.2 形态特征
莆紫薯3号属食用型紫薯,株型短蔓半直立,萌芽性较好,叶片心形带齿,顶叶、成叶均为绿色,叶脉紫色,茎绿带紫色;收获前及生长期调查,蔓长平均1.65 m,蔓长120 d左右不再显著增加;单株分枝数6~13条;茎粗平均0.62 cm;节间长度中等;平均单株结薯5.1个;大中薯（单个薯重量大于100 g）率85.5%。薯块纺锤形,薯皮紫红色,薯肉紫带白色;结薯较集中,薯块大小较整齐,较耐贮;薯块蒸熟食味好。
2.3 品质分析
表1 莆紫薯3号品质Tab. 1 Nutrient content of Puzishu 3 |
| 品种 Variety | 薯块 干率 Dry root/% | 粗蛋白Crude protein /% | 花青素含量Anthocyan /[mg·(100 g)-1] | 可溶 性糖Soluble sugar/% | 还原糖Reducing sugar /% | 食味Taste value/point |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 莆紫薯3号Puzishu 3 | 27.73 | 4.99 | 9.7 | 22.05 | 7.41 | 75.4 |
| 宁紫薯1号Ningzishu 1(CK) | 25.85 | 4.04 | 14.3 | 18.66 | 9.41 | 70.0 |
2.4 抗病性鉴定
蔓割病和薯瘟病是福建省甘薯区重要的2种病害,2012—2013年国家区试抗病综合评价,莆紫薯3号中抗蔓割病,中感薯瘟Ⅰ型,感薯瘟Ⅱ型（表2）。田间自然诱发鉴定抗疮痂病。因薯瘟病抗性较差,适合在非薯瘟地区种植。
表2 莆紫薯3号抗病鉴定结果Tab. 2 Resistance of Puzishu 3 |
| 品种 Variety | 年份 Year | 抗性等级Resistant grade | ||
|---|---|---|---|---|
| 蔓割病 Fusarium wilt | 薯瘟Ⅰ型 Rolsionia solanacearum Ⅰ | 薯瘟Ⅱ型 Rolsionia solanacearum Ⅱ | ||
| 莆紫薯3号Puzishu 3 | 2012 | R | MS | S |
| 2013 | MR | MS | S | |
| 宁紫薯1号Ningzishu 1(CK) | 2012 | HR | HS | S |
| 2013 | R | HS | S | |
Note: R: Resistance; MR: Moderate resistance; HR: High resistance; MS: Medium susceptibility; S: Susceptibility; HS: High susceptibility. | |
注：R：抗;MR：中抗;HR：高抗;MS：中感;S：感;HS：高感。 |
2.5 生产力鉴定
表3 莆紫薯3号产量表现Tab. 3 Yield of Puzishu 3 |
| 地点 Site | 年份 Yield | 鲜薯产量Fresh root/[kg·(666.7 m2) -1] | 薯干产量Dry root/[kg·(666.7 m2)-1] | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 莆紫薯3号Puzishu 3 | 宁紫薯1号 Ningzishu 1 (CK) | 增产率 Increasing rate/% | 莆紫薯3号Puzishu 3 | 宁紫薯1号 Ningzishu 1 (CK) | 增产率 Increasing rate/% | ||
| 赣州 | 2012 | 2220.00** | 1435.80 | 55.31 | 672.44** | 358.35 | 87.65 |
| 2013 | 1607.27** | 1863.53 | -13.75 | 479.27 | 489.33 | -2.06 | |
| 龙岩 | 2012 | 1905.95** | 1660.27 | 14.80 | 541.86** | 458.90 | 18.08 |
| 2013 | 2105.07** | 1674.60 | 25.71 | 596.13** | 461.53 | 29.16 | |
| 福州 | 2012 | 1997.43** | 2442.79 | -18.23 | 603.42 | 618.51 | -2.44 |
| 2013 | 1403.47** | 1645.60 | -14.71 | 407.87 | 414.73 | -1.65 | |
| 广州 | 2012 | 3161.60** | 2157.60 | 46.54 | 850.47** | 537.24 | 58.30 |
| 2013 | 2362.00* | 2178.67 | 8.41 | 542.27 | 559.33 | -3.05 | |
| 湛江 | 2012 | 1295.00** | 1773.50 | -27.00 | 363.90** | 475.30 | -23.44 |
| 2013 | 1560.67** | 1805.33 | -13.55 | 421.33 | 412.00 | 2.26 | |
| 莆田 | 2012 | — | — | — | — | — | — |
| 2013 | 2655.20** | 2370.13 | 12.03 | 742.13** | 650.20 | 14.14 | |
| 南宁 | 2012 | 2062.18 | 1998.85 | 3.17 | 620.07 | 498.11 | 4.12 |
| 2013 | 2510.33** | 2019.80 | 24.29 | 569.36** | 529.13 | 17.19 | |
| 平均 | — | 2068.09* | 1923.61 | 7.51 | 567.97** | 496.70 | 14.35 |
Note: ** indicate extremely significant difference (P<0.01); * indicate significant difference (P<0.05). | |
注：**表示差异极显著（P<0.01）,*表示差异显著（P<0.05）。 |
表4 莆紫薯3号鲜薯产量Tab. 4 Fresh root yield of Puzishu 3 |
| 品种 Variety | 龙岩 Longyan | 赣州 Ganzhou | 南宁 Nanning | 鲜薯产量 Fresh root/[kg·(666.7 m2)-1] | 增产率 Increasing rate/% |
|---|---|---|---|---|---|
| 莆紫薯3号Puzishu 3 | 2093.54** | 1533.13** | 2348.63** | 1991.76** | 17.25 |
| 宁紫薯1号Ningzishu 1(CK) | 1716.77 | 1252.63 | 2186.67 | 1718.69 | — |
Note: ** indicate extremely significant difference (P<0.01). | |
注：**表示差异极显著（P<0.01）。 |
鲜薯和薯干丰产性适应性分析表明（表5）,莆紫薯3号不仅具有较高的鲜薯和薯干产量水平,而且表现较好的丰产性和较广的适应性。
表5 莆紫薯3号丰产性与稳定性分析Tab. 5 Analysis of yielding ability and adaptability of Puzishu 3 |
| 项目 Item | 品种 Variety | 丰产性参数 High yield parameter | 稳定性参数 Stability parameter | 综合评价 Comprehensive evaluation | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 产量Yield | 效应Effect | 方差Variance | 变异度Variability | |||
| 鲜薯Fresh root | 莆紫薯3号Puzishu 3 | 103.41 | 7.105 | 58.594 | 7.402 | 好 |
| 宁紫薯1号Ningzishu 1(CK) | 96.19 | -0.117 | 117.155 | 11.253 | 较好 | |
| 薯干Dry root | 莆紫薯3号Puzishu 3 | 28.40 | 0.716 | 5.936 | 8.579 | 较好 |
| 宁紫薯1号Ningzishu 1(CK) | 24.84 | -2.847 | 4.495 | 8.537 | 一般 | |
2.6 莆紫薯3号产量形成特点
2.6.1 莆紫薯3号茎叶生长动态 甘薯地上部与地下部密切相关,地上部茎叶生长对地下部块根的发育和产量形成具有重要作用[17]。从图1可以看出,30~60 d期间莆紫薯3号和对照宁紫薯1号茎叶生长速度均最快,日增长量分别可达5.3、6.0 g/株,莆紫薯3号生长速度较对照慢;60 d以后2个品种生长速度均减缓,60~90 d和90~120 d期间莆紫薯3号茎叶日增长量分别为3.7、2.0 g/株,均高于对照;100 d左右莆紫薯3号茎叶产量开始高于宁紫薯1号。120 d以后随着温度的降低,基部叶片开始出现黄化、脱落等,莆紫薯3号茎叶生长速度继续减缓,但120~150 d日增长量仍可达到0.7 g/株,对照茎叶产量开始逐渐下降。这说明生长后期,莆紫薯3号茎叶不容易早衰,总的生长态势优于对照宁紫薯1号,这也是莆紫薯3号容易获得高产的重要原因之一。
2.6.2 莆紫薯3号块根增长动态 由图2可知,栽后30 d,莆紫薯3号和对照宁紫薯1号均未结薯,30 d以后,薯块开始形成并进入快速增长期。30~60 d期间,莆紫薯3号薯块日增长量为4.7 g/株,低于对照的6.0 g/株;60~90 d期间莆紫薯3号和对照薯块膨大速度均最快,莆紫薯3号增长速度高于对照,日增长量分别为7.0 g/株和6.7 g/株;90~120 d增长速度开始减缓,莆紫薯3号日增长量为4.3 g/株,高于对照的2.7 g/株,110 d左右莆紫薯3号单株薯重开始高于对照;120~ 150 d莆紫薯3号薯块日增长量为2.3 g/株,而对照为1.0 g/株。这说明莆紫薯3号结薯较晚,但块根膨大速度快,加上后期茎叶不早衰,容易获得较高的鲜薯产量。
2.6.3 莆紫薯3号T/R值变化 T/R值是茎叶产量与薯块鲜重的比值,又称蔓/薯比值,表示甘薯地上部和地下生长的动态变化,它是光合产物分配状况及其源库协调与否的标志,植株在正常生长情况下的T/R曲线是一条从大到小的急剧变化过程,T/R值下降愈快,说明同化产物向下转运愈早,块根的形成与膨大就愈快[18],当T/R=1时,地上部和地下部生长相同,即达到平衡点。甘薯生长过程中达到平衡点的时间与品种、环境等因素有关[18]。陈选阳等[19,20]研究指出淀粉型品种金山208与对照金山57在80~90 d出现平衡点,红心品种金山630与对照龙岩7-3在100 d左右出现平衡点。陈海洲等[21]研究中,金薯3号与对照金山57在80~90 d左右出现平衡点。紫肉甘薯一般地上部长势旺盛,薯块膨胀较晚,且鲜薯产量一般较普通甘薯低,平衡点出现的时间比较晚。本试验中,栽后30 d,莆紫薯3号主要是完成地上部茎叶的迅速生长,为后期提高块根产量提供基础,30 d以后开始块根开始膨胀,这时由于块根产量较低,T/R值较大,60 d以后随着块根膨大速度的加快,T/R值开始出现逐渐降低（图3）,60~90 d 下降速度最快,120 d左右莆紫薯3号达到平衡点,对照宁紫薯1号100 d左右达到平衡点,且莆紫薯3号T/R值始终大于对照,说明莆紫薯3号熟期较晚,生育期较长,其块根产量的基础是高生物产量。
2.7 高产栽培技术要点
2.7.1 种植范围 莆紫薯3号抗旱耐瘠,但耐涝性较差,应选择地势较高、排水良好的田块进行种植。
2.7.2 培育壮苗 壮苗是甘薯实现高产的基础,莆紫薯3号一般要求百株苗重达到1 kg以上,以利于栽植后早生快发。
2.7.3 适时早栽,合理密植 适时早栽可以延长甘薯的生育期,促进块根形成早和营养物质的积累。根据莆紫薯3号品种特性,夏薯一般在6月下旬前种植,种植密度为3000~3500株/666.7 m2;秋薯在8月中旬前种植,种植密度为3500~4500株/666.7 m2。
2.7.4 控制薯瘟病 莆紫薯3号薯瘟病抗性较差,因此应在无薯瘟病区种植。
2.7.5 肥水管理 莆紫薯3号每666.7 m2施纯氮8~12 kg,N:P:K=1:0.7:1.5,基肥:追肥=1:1。为保证获得高产,干旱时及时灌水,雨季应注意排水防涝。
2.7.6 生育期 莆紫薯3号生育期较长,在无霜期较长的地区应保证150 d以上的生长期。
3 讨论
莆紫薯3号T/R值平衡点出现较迟,生长期较长,因此生产上宜早栽晚收。该品种作为春薯栽培较夏秋薯栽培好,在无霜期较长的地区应保证150 d以上的生长期,以利于该品种的后期物质转移,提高鲜薯产量。同时莆紫薯3号对薯瘟病抗性较差,因此应选择在非薯瘟病地区进行种植。
关于紫肉甘薯品种的改良,由于我国自主育成的甘薯品种大多与胜利百号和南瑞苕血缘相 近[24],遗传背景较为狭窄,品种改良难度大。莆紫薯3号的选育符合当前甘薯产业发展需求,是我国紫肉甘薯品种改良的重要成果,其选育过程也再次证明了选择亲缘关系较远的亲本有利于品种改良。