高產優質紫甘薯品種的篩選

房增國

摘要：為篩選高產優質的紫甘薯品種，通過田間試驗分析比較了當前農業生產中18個主流紫甘薯品種的產量、花青素含量、硒元素含量。結果表明，不同品種紫甘薯的薯塊產量、產量構成、花青素含量、硒元素含量均有較大差異。薯塊產量的變幅為12 168～30 693 kg/hm2，薯塊產量及商品薯率較高的品種為徐紫22-1、煙紫2、即紫2、紫A2、煙紫1；花青素含量的變化范圍為16.1～733.3 mg/kg干質量；硒元素含量的變化范圍為0.045～0.225 mg/kg干質量。在本試驗條件下篩選出的高產優質紫甘薯品種為即紫2。

關鍵詞：紫甘薯；品種；產量；花青素；硒

中圖分類號： S531.02文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0136-03

紫甘薯（Ipomoea batatas L.）是甘薯中具有獨特遺傳性狀和經濟價值的特色品種，皮、肉均呈紫紅色，不僅富含礦物質、蛋白質、食用纖維、維生素，也含有豐富的花青素[1-2]?；ㄇ嗨責o毒、無特殊氣味，顏色隨pH值而變化，含有多種營養，并具有藥理、保健功能[3-4]。紫甘薯富含抗癌物質硒元素，具有天然抗氧化、清除自由基等生理活性。近年來，紫甘薯作為一種優質天然保健食品而倍受青睞。我國引種紫甘薯較晚，但目前已擁有較為豐富的紫甘薯資源。1995年以來，我國對紫甘薯的一系列研究主要集中于品種或品系選育[5]、栽培技術[6]、花青素的提取與測定方法等方面[7-10]，而關于高產、富含花青素及硒元素的紫甘薯種質資源篩選的研究鮮有報道。以生產中主栽的18個紫甘薯品種為研究對象，分析其產量、產量構成、花青素及硒元素含量的品種間差異，旨在篩選高產優質及富硒的紫甘薯種質資源，為農業生產中紫甘薯種質資源的合理利用提供依據。

1材料與方法

1.1試驗地點及供試材料

試驗于山東省即墨市豐城鎮東龍灣頭村進行，該村地處膠東半島東南部，地貌以丘陵山地為主，年平均氣溫12.1 ℃，年平均降水量776.7 mm，年平均無霜期244 d，年有效積溫 1 700～2 000 ℃。供試土壤為棕壤土，0～20 cm耕層土壤基礎肥力為：有機質12.6 g/kg、堿解氮53.7 mg/kg、速效磷194 mg/kg、速效鉀68.2 mg/kg、pH值6.6（水土比5 ∶1）。供試的18個紫甘薯品種為：徐紫13-1、徐紫22-1、日照紫、山川紫、凌紫、紫A0、煙紫2、美國黑、寧紫P-8、即紫2、寧紫1、濟黑1、紫A4、渝紫263、紫A2、徐紫S20-1、鄭紫1、煙紫1。

1.2試驗設計

試驗共設18個處理（品種），每個處理設3次重復，試驗地施用復合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%）450 kg/hm2，作為基肥一次性施入，并翻地、起壟。壟高0.30 m、寬0.75 m，小區面積為 22.5 m2（4.5 m×5.0 m），將密度控制為6萬株/hm2。試驗統一育苗，選取大小基本一致的薯苗于5月21日栽插，并于10月20日收獲。

1.3測定項目及計算方法

收獲時按試驗小區全部收獲，折算成單位面積產量，同時計算單株薯塊數、商品薯率（50 g以上單薯占總質量的比率）。選取有代表性的薯塊并洗凈晾干，一部分用于花青素、水分含量的測定；另一部分切成粒狀，采用四分法選取200 g，于105 ℃殺青、65 ℃烘干，粉碎后用于硒含量的測定。

采用原子熒光分光光度法測定硒含量。準確稱取烘干磨碎樣品0.5～1.0 g（精確至0.000 1 g）并置于150 mL三角瓶中，加入8 mL濃硝酸（優級純）、2 mL雙氧水，蓋上表面皿，于180 ℃加熱消解至清亮，如不透明則繼續補加雙氧水直至溶液澄清透明，取下冷卻并用超純水轉移定容至50 mL，搖勻待測[11]。

采用pH值示差法測定花青素含量。選取洗凈晾干的紫甘薯樣品，采用四分法切碎混勻，放入組織搗碎機內搗碎。準確稱取2 g（精確至0.001 g）搗碎樣品于具塞離心管中，加入20 mL提取劑（1%HCl ∶乙醇=40 ∶60，V/V），超聲提取 15 min。提取完畢后放入離心機，以10 000 r/min離心 10 min，得到澄清的上清液。準確量取上清液2 mL，定容至20 mL，分別將pH值調為1.0、4.5，采用分光光度法比色測定[10]。

花青素含量（mg/100 g鮮質量）=ΔD×DV×VF×M/（ε×m）×100 000。

式中：ΔD表示DpH1.0-DpH4.5；DV表示稀釋體積，為20 mL；VF表示稀釋倍數，為10；m表示樣品質量，為2 g；100 000表示單位換算；D表示總吸光度；ε表示消光系數，取26 900 L/（mol·cm）；M為花青素分子質量，取449.2 g/mol。

花青素含量的最終結果以干質量表示：含量（mg/kg干質量）=含量（mg/100 g鮮質量）/紫甘薯出干率（%）×10。

1.4統計方法

采用Excel 2003、SAS軟件對試驗數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1不同品種紫甘薯的薯塊產量差異

不同品種紫甘薯地上部、薯塊鮮質量差異均較大。18個紫甘薯品種的地上部鮮質量變化范圍為15 540～54 461 kg/hm2，平均值為34 080 kg/hm2，其中濟黑1品種最高，而最低的紫A2品種僅為濟黑1品種的28.5%，且大部分品種間差異顯著。18個紫甘薯品種的薯塊鮮質量變化范圍為12 168～30 693 kg/hm2，平均值為18 425 kg/hm2，其中徐紫22-1的鮮薯產量最高，而最低的徐紫S20-1僅為徐紫22-1 的39.6%，且部分品種間差異顯著（表1）。商品薯鮮質量的品種間變化趨勢與薯塊鮮質量的變化趨勢基本一致。

紫甘薯莖葉生長與塊根膨大間的關系可用地上部鮮質量與薯塊鮮質量的比值（T/R比值）來表示。T/R比值越小，表明同化產物分配于薯塊越多；反之，則表明甘薯同化產物分配于地上部莖葉越多。18個紫甘薯品種的T/R值變化范圍為0.79～3.41，平均值為1.99，其中紫A2的T/R值最小，徐紫13-1的T/R值最大，后者是前者的4.32倍。T/R值大于20的紫甘薯品種還有日照紫、山川紫、凌紫、紫A0、寧紫P-8、寧紫1、濟黑1、紫A4、徐紫S20-1。可見T/R值大于2.0的紫甘薯品種，其薯塊產量均小于18個品種的平均值。

2.2不同品種紫甘薯的產量構成差異

不同品種紫甘薯的單株薯塊數、單株商品薯塊數、單株薯塊質量、單薯質量、商品薯率等產量構成指標的差異均相對較小，僅部分品種間差異顯著。單株薯塊數大多為2.0～3.0個，平均為2.5個，其中煙紫1、渝紫263、徐紫22-1、寧紫1、紫A0較多，濟黑1、煙紫2較少，與大部分品種均存在顯著差異。單株商品薯塊數以徐紫22-1、煙紫1、山川紫、凌紫、渝紫263、紫A2表現較好。單株薯塊質量最大的徐紫22-1為511.6 g/株，最小的徐紫S20-1僅為202.8 g/株，多數品種集中于250.0～300.0 g/株，其中徐紫13-1、日照紫、山川紫、凌紫、紫A0、寧紫P-8、寧紫1、濟黑1、紫A4、渝紫263、紫A2、鄭紫1的單株薯塊質量相差不大，但與其他品種相比差異顯著。單薯質量最大的煙紫2為195.2 g/個，濟黑1品種次之，單薯質量最小的美國黑品種僅為84.3 g/個。18個紫甘薯品種中，商品薯率平均值為78.6%，其中最高的徐紫22-1為920%，最低的紫A0為59.3%，后者僅為前者的645%，只有少數品種間存在顯著差異（表2）。

以18個品種紫甘薯的各項指標平均值為參考標準，篩選出薯塊產量、商品率較高的品種為徐紫22-1、煙紫2、即紫2、紫A2、煙紫1。

2.3不同品種紫甘薯的花青素及硒含量差異

不同品種紫甘薯的花青素含量見表3，品種間差異較大，多數達到顯著差異水平，平均含量為231.7 mg/kg?；ㄇ嗨睾孔罡咂贩N的寧紫1為733.3 mg/kg，含量較高品種的還有鄭紫1、紫A2、煙紫1、凌紫、渝紫263、即紫2，花青素含量最低的徐紫22-1品種僅為16.1 mg/kg，是寧紫1含量的2.2%，含量較低的還有徐紫S20-1、紫A0、日照紫、山川紫，均顯著低于其他品種。

不同品種紫甘薯薯塊的硒含量平均值為0.129 mg/kg（表3），各品種均達到國家標準GB 13105—1991《食品中硒限量衛生標準》規定的糧食類≤0.3 mg/kg的要求?？梢姡煌贩N紫甘薯在吸收累積土壤本底硒，即非外源硒方面均存在顯著基因型差異。

從18個品種紫甘薯中篩選出薯塊花青素含量高、易富集非外源硒的品種有凌紫、即紫2、紫A4，在本試驗條件下篩選出的高產優質紫甘薯品種為即紫2。

3討論

紫甘薯薯塊產量、商品薯率的高低直接影響其經濟效益。若僅用來提取花青素，該品種花青素含量越高則產量越高、經濟效益越好，不用考慮單薯質量等因素。若作為鮮食食品，不僅要充分考慮營養成分，還應關注薯塊的外形美觀度、單薯質量等諸多因素。相同種植條件下，不同品種紫甘薯薯塊產量、產量構成間的差異在很大程度上由其遺傳特性決定，種植者應結合其最終用途選擇適宜的紫甘薯品種。

供試的18個紫甘薯品種中，鮮薯產量差異較大，其中徐紫22-1、煙紫1產量顯著高于其他品種，美國黑、徐紫S20-1等品種產量較低。地上部鮮質量的變化趨勢與薯塊產量有很大不同，濟黑1、徐紫13-1的地上部生物量較高，且顯著高于其他品種，紫A2、美國黑、渝紫263、鄭紫1的產量較低，顯著低于其他品種。綜合薯塊產量、地上部產量可知，較大的地上部生物量是紫甘薯薯塊高產量的有力保證，可產生更多光合產物轉運到薯塊，但莖葉鮮質量與塊根鮮質量的比值（T/R比值）過大、過小均不利于薯塊產量的形成。如徐紫13-1品種的T/R比值過大，源大庫小，光合產物未能有效轉運到薯塊，這可能是其產量低的主要原因。

紫甘薯不僅含有普通甘薯具有的營養物質[12]，還富含花青素成分[13]，如酰基化的矢車菊色素、芍藥色素等，其穩定性較好[14]。花青素屬于天然色素，具有安全、無毒、資源豐富、易提取等優點，在食品、化妝、醫藥等領域有著巨大應用潛力[15]。孫榮琴等研究認為，不同品種紫甘薯薯塊的花青素含量差異顯著[9]，這與本研究結果相一致，但相同品種紫甘薯薯塊的花青素含量測定結果有較大差異，可能是由種植環境、花青素的提取及測定方法不同而造成的。陳洪國在對桂花的研究中表明，不同品種桂花的花青素含量高低與品種色澤的深淺變化相一致[16]。據筆者對薯塊肉色的觀察可知，紫甘薯并無類似規律，18個品種紫甘薯的紫色深淺均與花青素含量無顯著相關性。

關于不同品種作物間累積硒能力的基因型差異已有研究報道。李志玉等在富硒土壤上種植了不同品種春大豆，其植株、籽粒的硒積累量存在顯著差異[17]。杜前進等研究發現，不同基因型水稻品種的成熟期糙米、谷殼、莖稈硒含量差異很大，各品種具有不同的富硒能力[18]。劉保健等研究認為，紫番薯是否富硒與土壤硒含量無明顯線形關系，而與其品種直接相關[19]。本研究結果也表明，在非外源硒（土壤本底硒含量）情況下，不同品種紫甘薯薯塊吸收累積硒的能力存在顯著基因型差異。可見紫甘薯在利用非外源硒方面與其品種有密切關系，因此可選用相應的高累積量品種進行栽培，以便進一步挖掘其生物潛力，這對于充分發揮紫甘薯花青素和硒的應用價值、促進人體健康等具有重要意義。

4結論

18個品種紫甘薯的薯塊產量差異較大，變幅為12 168～30 693 kg/hm2，其中薯塊產量及商品薯率較高的品種有徐紫22-1、煙紫2、即紫2、紫A2、煙紫1。18個品種紫甘薯的花青素含量差異較大，其變化范圍為16.1～733.3 mg/kg干質量。花青素含量高、易富集非外源硒的紫甘薯品種為凌紫、即紫2、紫A4。在本試驗條件下篩選出的高產優質紫甘薯品種為即紫2。

參考文獻：

[1]Kong J M，Chia L S，Goh N K，et al. Analysis and biological activities of anthocyanins[J]. Phytochemistry，2003，64（5）：923-933.

[2]陸國權，黃華宏，何騰弟. 甘薯維生素C和胡蘿卜素含量的基因型、環境及基因型與環境互作效應的分析[J]. 中國農業科學，2002，35（5）：482-486.

[3]王關林，岳靜，李洪艷，等. 甘薯花青素的提取及其抑菌效果分析[J]. 中國農業科學，2005，38（11）：2321-2326.

[4]韓海華，梁名志，王麗，等. 花青素的研究進展及其應用[J]. 茶葉，2011，37（4）：217-220.

[5]王建玲，林祖軍，孫妮娜，等. 提高紫甘薯新品種選育效率的途徑[J]. 黑龍江農業科學，2014（7）：10-12.

[6]張曉申，王慧瑜，李曉青，等. 紫薯產量比較試驗及高產栽培技術[J]. 陜西農業科學，2010，56（5）：214-215.

[7]毛建霏，周虹，雷紹榮，等. 高效液相色譜法測定紫甘薯花青素含量[J]. 西南農業學報，2012，25（1）：123-127.

[8]孫健，王洪云，鈕福祥，等. 不同品種紫甘薯花青素含量及抗氧化活性差異[J]. 江蘇農業科學，2013，41（12）：323-324.

[9]孫榮琴，郭華春. 七個紫甘薯品種塊根花色苷含量的比較[J]. 作物雜志，2008（6）：56-59.

[10]廉玉姬，夏霖，林光哲. 紫色馬鈴薯Bora Valley花青素的提取與含量的測定[J]. 臨沂師范學院學報，2009，31（6）：85-88.

[11]茍體忠，唐文華，張文華，等. 氫化物發生-原子熒光光譜法測定植物樣品中的硒[J]. 光譜學與光譜分析，2012，32（5）：1401-1404.

[12]陸漱韻，劉慶昌，李帷基. 甘薯育種學[M]. 北京：中國農業出版社，1998：19-72.

[13]Cevallos C A，Cisneros Z L. Stability of anthocyanin-based aqueous extracts of Andean purple corn and red-fleshed sweet potato compared to synthetic and natural colorants[J]. Food Chemistry，2004，86：69-77.

[14]Goda Y，Shimizu T，Kato Y，et al. Two acylated anthocyanins from purple sweet potato[J]. Phytochemistry，1997，44（1）：183-186.

[15]桑林，謝慶華，李月秀，等. 特色馬鈴薯有色物質的提取及相關性能的研究[J]. 西南農業學報，2005，18（3）：334-336.

[16]陳洪國. 桂花開花進程中花瓣色素、可溶性糖和蛋白質含量的變化[J]. 武漢植物學研究，2006，24（3）：231-234.

[17]李志玉，郭慶元，徐巧珍，等. 不同大豆品種積累硒的特性及基因型差異[J]. 植物營養與肥料學報，2000，6（2）：207-213.

[18]杜前進，張永發，曾 賓，等. 海南富硒地區水稻富硒品種的篩選[J]. 中國土壤與肥料，2009（1）：46-49.

[19]劉保健，潘巨忠. 富硒紫番薯的研究[J]. 現代農業科技，2006（9）：7-8.