菊芋新品種蘭芋1號(hào)的選育

呂世奇 寇一翾 曾 軍 楊 彬 趙長(zhǎng)明

（蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州 730000）

菊芋又名洋姜、鬼子姜，是菊科向日葵屬的一年生草本植物，起源于北美，隨后經(jīng)歐洲傳入我國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)為我國(guó)傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)醬菜原料。菊芋生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，耐旱、耐寒、耐鹽堿、耐貧瘠，生長(zhǎng)迅速、生物量大，地上部莖葉營(yíng)養(yǎng)豐富可作為家畜的飼料，地下塊莖產(chǎn)量高并且富含水溶性膳食纖維菊糖。隨著人們認(rèn)識(shí)的加深，菊芋從傳統(tǒng)的主要應(yīng)用于制作醬菜到現(xiàn)在發(fā)展為良好的資源性食品（隆小華 等，2005；劉祖昕和謝光輝，2012；呂世奇 等，2014），同時(shí)菊糖經(jīng)水解后還可以用來(lái)發(fā)酵生產(chǎn)生物乙醇，菊芋塊莖乙醇轉(zhuǎn)化效率高，正常情況下每噸塊莖可生產(chǎn)乙醇80～110 L，且轉(zhuǎn)化技術(shù)也比較成熟，可作為良好的非糧生物質(zhì)原料（賈敬敦 等，2014；寇一翾 等，2014）。菊芋種植范圍廣，全世界可分為歐洲、北美和亞洲三大主要的栽培區(qū)，其種質(zhì)資源數(shù)量龐大，為菊芋的遺傳改良提供了良好的基礎(chǔ)（Kou et al.，2014）。由于菊芋以依賴塊莖的無(wú)性繁殖方式為主，有性生殖存在嚴(yán)重的障礙，且呈現(xiàn)出高度的自交不親和性，其種子萌發(fā)率低，且當(dāng)年萌發(fā)的幼苗很難產(chǎn)生塊莖（Kays &Nottingham，2007），嚴(yán)重限制了菊芋新品種選育工作的開展，致使菊芋優(yōu)良栽培品種匱乏。蘭州大學(xué)趙長(zhǎng)明課題組從已收集的國(guó)內(nèi)外優(yōu)良的菊芋種質(zhì)資源中，系統(tǒng)地開展了菊芋人工雜交育種工作，由于菊芋種子自然條件下較難萌發(fā)，且由種子萌發(fā)產(chǎn)生的幼苗當(dāng)年很難產(chǎn)生塊莖，所以結(jié)合組培擴(kuò)繁技術(shù)和田間表現(xiàn)從后代中篩選出優(yōu)良品系蘭芋1號(hào)。目前蘭芋1號(hào)已在甘肅中東部地區(qū)大規(guī)模推廣種植，累積推廣面積1 000 hm2，并成為西北地區(qū)菊芋的優(yōu)良主栽品種。

1 選育過(guò)程

蘭芋1號(hào)是以蘭州大學(xué)趙長(zhǎng)明課題組從吉林收集的優(yōu)良野生種質(zhì)LZJ040為母本，通過(guò)收獲其自然結(jié)實(shí)的種子（46粒），并結(jié)合組培擴(kuò)繁和田間產(chǎn)量表現(xiàn)選育得到的優(yōu)良品種。由于菊芋自然結(jié)實(shí)率整體較低（＜25%），自然條件下種子萌發(fā)困難，且萌發(fā)的植株當(dāng)年很難產(chǎn)生塊莖，為了獲得實(shí)生植株的塊莖，2008年LZJ040種子收獲后于當(dāng)年12月15日應(yīng)用MS培養(yǎng)基進(jìn)行組培萌發(fā)和擴(kuò)繁，共擴(kuò)繁得到15株幼苗，將擴(kuò)繁得到的幼苗移入含5 kg營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)（以草炭土、蛭石和珍珠巖等體積混合）、直徑為18 cm、高25 cm的塑料盆中，放入溫室培養(yǎng)，翌年5月植株長(zhǎng)至30 cm左右時(shí)進(jìn)行大田移栽，年底即獲得實(shí)生植株的塊莖。

2010～2011年在蘭州大學(xué)榆中校區(qū)植物種質(zhì)資源圃和民勤治沙實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，2012～2013年分別在甘肅省的榆中、靖遠(yuǎn)、民勤、臨洮和慶陽(yáng)5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域試驗(yàn)，生產(chǎn)試驗(yàn)于2013年在榆中、靖遠(yuǎn)、民勤、臨洮和慶陽(yáng)5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行，2014年通過(guò)甘肅省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)認(rèn)定（甘認(rèn)菜2014038），定名為蘭芋1號(hào)。蘭芋1號(hào)較其母本LZJ040生長(zhǎng)期更長(zhǎng)，但花序較少，且不結(jié)種子，降低了有性生殖的資源分配，分枝較少，適合密植，塊莖薯形好，產(chǎn)量高。

2 選育結(jié)果

2.1 品種比較試驗(yàn)

2010～2011年分別在甘肅榆中和民勤進(jìn)行品種比較試驗(yàn)（表1），以定芋1號(hào)為對(duì)照，露地栽培，小區(qū)面積45 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，株距40 cm，行距60 cm，3月下旬栽培，10月下旬待地上部干枯后收獲。蘭芋1號(hào)田間表現(xiàn)出較好的豐產(chǎn)性、耐旱性，榆中地區(qū)兩年平均產(chǎn)量為5 527.2 kg·（667 m2）-1，較對(duì)照定芋 1號(hào)增產(chǎn) 51.20%；在民勤地區(qū)的干旱條件下，蘭芋1號(hào)兩年平均產(chǎn)量為 4 310.1 kg·（667 m2）-1，較定芋 1號(hào)增產(chǎn)98.66%。

表1 蘭芋1號(hào)品種比較試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果

2.2 區(qū)域試驗(yàn)

2012～2013年參加甘肅省共10點(diǎn)次的多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)，包括榆中、靖遠(yuǎn)、民勤、臨洮和慶陽(yáng)5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)（表2），以定芋1號(hào)為對(duì)照，露地栽培，小區(qū)面積45 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，株距40 cm，行距60 cm，3月下旬栽培，10月下旬待地上部干枯后收獲。蘭芋1號(hào)兩年10點(diǎn)次試驗(yàn)產(chǎn)量在3 681.0～5 826.0 kg·（667 m2）-1之間，平均產(chǎn)量為4 389.6 kg·（667 m2）-1，較統(tǒng)一對(duì)照定芋1號(hào)增產(chǎn)50.59%，表現(xiàn)出較好的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)特性。

2.3 生產(chǎn)試驗(yàn)

2013年蘭芋1號(hào)參加甘肅省5點(diǎn)次生產(chǎn)試驗(yàn)（表3），包括榆中、靖遠(yuǎn)、民勤、臨洮和慶陽(yáng)5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，累計(jì)試驗(yàn)面積為12 000 m2，栽培措施同區(qū)域試驗(yàn)。蘭芋1號(hào)多點(diǎn)平均產(chǎn)量為4 373 kg·（667 m2）-1，較統(tǒng)一對(duì)照定芋1號(hào)增產(chǎn)39.15%，各點(diǎn)增產(chǎn)均達(dá)到顯著或極顯著水平。

表2 蘭芋1號(hào)區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果

表3 蘭芋1號(hào)生產(chǎn)試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果

2.4 品質(zhì)

委托甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測(cè)試中心，于2013年11月對(duì)蘭芋1號(hào)的塊莖品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定（表4）。其中蘭芋1號(hào)干物質(zhì)、總糖和菊糖的含量顯著高于對(duì)照定芋1號(hào)，還原糖含量極顯著低于對(duì)照。在反映菊芋塊莖品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)干物質(zhì)含量和菊糖含量上，蘭芋1號(hào)顯著高于對(duì)照定芋1號(hào)。

表4 蘭芋1號(hào)塊莖品質(zhì)指標(biāo)

2.5 抗病性

2013年7～9月委托甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，對(duì)蘭芋1號(hào)田間自然發(fā)病情況進(jìn)行鑒定，未發(fā)現(xiàn)有菊芋白粉病、莖腐病等病害發(fā)生；與對(duì)照定芋1號(hào)相比，蘭芋1號(hào)對(duì)根腐病表現(xiàn)出較高的抗性，病情指數(shù)為5.0，顯著低于對(duì)照（35.0）。

3 品種特征特性

蘭芋1號(hào)是通過(guò)對(duì)LZJ040自然結(jié)實(shí)種子的收獲并結(jié)合組培擴(kuò)繁和田間產(chǎn)量表現(xiàn)篩選獲得的優(yōu)良品種，從出苗到收獲約160 d（天），屬于晚熟品種，9月中下旬為盛花期，花期持續(xù)時(shí)間較短，約15 d（天）左右，花序較少，不結(jié)種子。株型緊湊，株高230～250 cm，莖基部直徑15～20 mm，主莖數(shù)通常為1，莖稈直立，淺紫色，表面密布白色短糙毛，分枝較少，適合密植；葉片顏色為綠色，每株葉片數(shù)110～125片，葉片形狀近心形，葉長(zhǎng)150 mm，葉寬110 mm，葉緣呈深裂鋸齒狀；花序?yàn)轭^狀花序，數(shù)量較少，一般少于5個(gè)，花序四周舌狀花為無(wú)性花，一般12～15朵，中間部分管狀花為兩性花，聚藥雄蕊，結(jié)實(shí)率為0；塊莖顏色呈淺棕色，生長(zhǎng)集中，形狀規(guī)則，大小均勻，芽眼紫色、無(wú)明顯的芽眼外突，單株約有80%以上的塊莖質(zhì)量為50～60 g，最大塊莖質(zhì)量為80 g左右，單株產(chǎn)量達(dá)1.7 kg以上。塊莖質(zhì)地緊密，干物質(zhì)含量較高，占鮮質(zhì)量的28%左右，粗蛋白含量為84.9 g·kg-1，粗脂肪4.23 g·kg-1，總糖650.8 g·kg-1，還原糖11.3 g·kg-1，菊糖 639.5 g·kg-1，粗纖維 25.70 g·kg-1。蘭芋1號(hào)的優(yōu)勢(shì)在于生育期長(zhǎng)、開花少、不結(jié)種子、花期持續(xù)時(shí)間短，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程基本為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，塊莖產(chǎn)量高、大小均勻且集中，每667 m2產(chǎn)量可達(dá)3 300 kg以上。成熟后地下莖與塊莖容易脫離，利于機(jī)械化采收和后期的加工利用，且塊莖的干物質(zhì)和菊糖含量較高。植株對(duì)干旱、鹽堿等不良環(huán)境有很好的適應(yīng)能力，對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，整個(gè)生育期內(nèi)不需要進(jìn)行專門的病蟲害防治，適合在甘肅中東部干旱、半干旱地區(qū)及同類地區(qū)大規(guī)模推廣種植。

4 栽培技術(shù)要點(diǎn)

蘭芋1號(hào)在甘肅中東部干旱、半干旱地區(qū)及同類地區(qū)均可大規(guī)模推廣種植，對(duì)土地要求不嚴(yán)格，耕地及一般邊際性土地均可種植。播種前土壤深翻30 cm，耙平，露地栽培，秋播在11月上旬土地封凍前，春播在翌年3月中下旬土地解凍后，選取大小20～30 g、具有1～2個(gè)芽眼、無(wú)腐爛的塊莖作種進(jìn)行播種，播深10～15 cm，每667 m2種植密度為3 000～3 500 株；播前每667 m2基施農(nóng)家肥 2 000 kg、P2055～6 kg、純N 2.5～3.0 kg；苗期適當(dāng)除草；以10月底和11月初收獲的塊莖品質(zhì)最佳；收獲后塊莖窖藏時(shí)，應(yīng)保持干燥通風(fēng)的環(huán)境，埋藏深度不超過(guò)1.5 m，覆土30～50 cm厚，壓實(shí)土層。

賈敬敦，馬隆龍，蔣丹平，葛毅強(qiáng)．2014．生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略．北京：化學(xué)工業(yè)出版社：255-261．

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