不同甘薯品種（系）的比較分析

趙 琳，駱樂談，石 江，余建忠，詹生華

（1.杭州市農業科學研究院，浙江 杭州 310024；2.杭州市淳安縣農業局，浙江 淳安 311700）

甘薯是我國重要的低投入、高產出、耐干旱、耐貧瘠的糧食、飼料和工業原料作物[1～3]。隨著經濟的發展和人們消費習慣的改變，甘薯因具有突出的保健和藥用功能而深受廣大消費者的青睞，栽培面積日益擴大。我國現已成為甘薯栽種面積最大、總產量最高、單產高于世界平均水平的甘薯生產大國。世界各國對甘薯的選育目標略有不同，主要選育方向有觀賞甘薯、抗病蟲害甘薯和適合機械化作業的甘薯等。我國甘薯種質資源豐富，江蘇徐州甘薯研究中心在甘薯種質資源的收集、引進與開發利用上進行了大量工作，并選育出了在甘薯產業中占有主導地位的徐薯18和徐薯24等高淀粉品種，其淀粉含量在15%～20%之間，但仍遠低于國際水平。因此，特色甘薯新品種的開發潛力依然十分巨大。

甘薯屬無性繁殖作物，整個生育期均易感染病毒，甘薯病毒病已成為制約甘薯產量和品質的主要因素[4]。在山東、安徽、北京、江蘇等省（市）的調查結果表明，病毒病造成的甘薯產量損失嚴重時可達50%以上，經濟損失約40億元[5]。甘薯主要靠扦插枝條種植，多種病毒可通過昆蟲和汁液傳播，復合侵染率較高，但截至目前，尚無藥劑可有效防治甘薯病毒病。種苗脫毒是從根本上克服病毒病對甘薯生產為害的關鍵。本研究選取了4個自主選育的甘薯品系和4個杭州地區種植面積較大的品種，同時對浙薯6025的普通苗與脫毒苗進行了比較，全面系統地了解了各甘薯品（系）的特征特性，并從生理生化指標上探討了病毒對甘薯生長發育的影響，旨為脫毒甘薯后續的大面積推廣提供技術支持和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試甘薯品種（系） 有ZH23、H121、ZH1042、ZH152、浙薯75、浙薯6025（普通苗、脫毒苗）、心香和徐薯18（表1）。其中，徐薯18為對照品種，心香為浙江省杭州市臨安區的主栽品種。

浙薯6025脫毒苗的獲得。挑選表皮光滑、正常薯形、大小均勻、無病蟲害和無損傷的浙薯6025薯塊，放置于25～30℃的溫室內進行催芽，7 d后塊莖上的芽開始萌發。當芽叢長至3cm時，切下頂部1～2cm長的芽段，剪去已展開的葉片，放入燒杯中，倒入質量濃度0.1%的洗衣粉溶液進行洗滌，流水沖洗20 min，再用紗布吸干水分，置于超凈工作臺上。在無菌操作臺內采用消毒液進行消毒，倒去消毒液后，再用無菌水漂洗5～6次，然后將芽段放在事先滅菌的濾紙上吸干水分。在超凈工作臺上剪取約1 cm長的幼莖先端，在40倍解剖鏡下切除較大的葉原基，找到位于頂端的莖尖生長點（生長點呈透明扁平的突起），用解剖針切下生長點（長度0.2～0.3 mm，一般帶1～2個葉原基），并挑入裝有培養基的三角瓶中，每瓶接種1個外植體。以MS為基礎培養基，分別添加不同濃度的蔗糖、NAA和6-BA等配制成不同的培養基，接種已剝離的甘薯莖尖，而后置于無污染的培養室中，在溫度25～28℃、相對濕度50%~70%條件下進行培養。在培養過程中，觀察并記載莖尖的生長情況，及時剔除被污染的材料。當苗長至6～7片葉時，采用電鏡、分子生物學和DAS-ELISA相結合的“三重”檢測法進行脫毒檢測，將鑒定為脫毒苗的種苗用于快繁生產。

表1 試驗甘薯品種的親本材料和選育單位Table 1 Sweet potato materials for trial

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗在杭州市農業科學研究院臨安區板橋基地進行。設9個甘薯品種（系）處理，隨機區組排列，3次重復。小區面積15.1m2，甘薯行距0.8 m，株距0.3 m，種植密度41 667株/hm2。5月10日剪苗（保留4節），采用2節斜插入土壤、2節留于地上的方法移栽。移栽前，施商品有機肥7 500 kg/hm2和三元復合肥（N、P2O5和K2O含量均為15%，下同）750 kg/hm2做基肥；移栽后30 d和60 d左右（視生長情況），各追施1次三元復合肥600 kg/hm2；其他中耕、除草和病蟲害防治工作同常規大田。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 植物學性狀。生長中期（8月中旬），觀察葉片的葉形、葉色、莖色等植物學性狀。

1.2.2.2 農藝性狀。分別于移栽后30、60、90、120和150 d挖根考種，每次每小區隨機選取5株，測定蔓長、主莖粗、葉片數、分枝數、結薯數、單株產量和地上部鮮重。

1.2.2.3 葉片光合生理性狀。選取植株功能葉（從基部向上數第5葉或第6葉），采用便攜式LI-6400光合儀測定葉片的葉綠素熒光參數、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度[13]。所有指標均重復測定3～5次，取平均值。

1.2.2.4 塊根性狀和產量。10月11日收獲，觀察薯形以及薯皮和薯肉的顏色；全小區實收測產（鮮薯產量），并測定營養品質指標。其中，甘薯干物質含量測定參照GB 5009.3—2016[6]，淀粉含量測定參照GB 5009.9—2016[7]，可溶性總糖含量測定參照GB 5009.8—2016[8]，還原糖含量測定參照GB 5009.7—2016[9]，蛋白質含量測定參照GB/T 5009.5—2016[10]，維生素C含量測定參照GB 5009.86—2016[11]，β-胡蘿卜素含量測定參照GB 5009.83—2016[12]。

2 結果與分析

2.1 不同甘薯品種（系）的植物學性狀

除CK外，其他甘薯品種（系）的植物學性狀差異較小，但其生長習性、葉形和頂芽形狀等指標與CK差異較大（表2）。在生長習性上，徐薯18為匍匐型，其他品種（系）均為半直立型；在葉形上，徐薯18為三角形，其他品種（系）以裂葉為主，也有心形葉；在頂芽形狀上，徐薯18為凸形，其他品種（系）均為凹形。

表2 不同甘薯品種（系）的植物學性狀Table 2 Botanical characters of different sweet potato varieties（lines）

2.2 不同甘薯品種（系）的農藝性狀

ZH23在移栽后120 d時，主莖粗、分枝數、地上部鮮重和結薯數均達到最大值；移栽后150 d時，單株產量雖然增至最大值，但僅較移栽后120 d時增加了0.02 kg（表3）。說明該品種在移栽后120～150 d期間生長緩慢，為了提早上市，可選擇在移栽后120 d時收獲。

H121在移栽后120 d時，蔓長、地上部鮮重、結薯數和單株產量均達到最大值；移栽后150 d時，以上指標值均有所下降。說明該品系不耐儲存，適宜在移栽后120 d時收獲。

ZH1042在移栽后90 d時，地上部鮮重和結薯數達到最大值；移栽后150 d時，單株產量達到最大值。說明該品種移栽后90 d時雖然結薯量最多，但干物質積累較少；隨著種植時間的延長，產量增加。如果想提早上市，可在移栽后90 d時收獲；如果想獲得大薯，可在移栽后150 d時收獲。具體收獲時間可根據南北方市場需求而定。

浙薯75在移栽后90 d時，主莖粗、葉片數、分枝數、地上部鮮重和結薯數均達到最大值；移栽后150 d時，單株產量達到最大值。該品種的農藝性狀表現與ZH1042類似，所以，我們可以根據南方喜小薯、北方喜大薯的特點，來確定是移栽后90 d收獲還是移栽后150 d收獲。

ZH152在移栽后120 d時，蔓長、地上部鮮重、結薯數和單株產量均達到最大值。說明該品系適宜在移栽后120 d時收獲。

浙薯6025脫毒苗在移栽后90 d時，結薯數最多；

移栽后120 d時，蔓長、主莖粗和分枝數均達到最大值；移栽后150 d時，葉片數、地上部鮮重和單株產量均達到最大值。雖然移栽后120 d較90 d時結薯數減少了0.2個/株，但單株產量增加了210 g，因此，建議根據市場需求在移栽后120 d時收獲小薯或150 d時收獲大薯。

表3 不同時期供試品種（系）甘薯的農藝性狀Table 3 Agronomic traits of sweet potato varieties（lines） in different periods

浙薯6025普通苗在移栽后90 d時，主莖粗、結薯數和分枝數均達到最大值；移栽后150 d時，蔓長、葉片數、地上部鮮重和單株產量均達到最大值。說明該品種適宜在移栽后90 d時收獲小薯，在移栽后150 d時收獲大薯。與其脫毒苗相比，浙薯6025的普通苗在移栽后30～150 d時，各項指標值均較低。

心香在移栽后90 d時，主莖粗、葉片數、分枝數和結薯數均達到最大值；在移栽后150 d時，蔓長、地上部鮮重和單株產量均達到最大值。由于南方地區需求以小薯為主，且該品種在臨安區的銷售模式已經成熟，因此，收獲時間多推薦在移栽后90 d左右。

徐薯18的各項指標基本呈隨播種時間延長而增大的趨勢，結薯數和單株產量的最大值均出現在移栽后150 d時。說明該品種適宜在移栽后150 d時收獲。

綜上分析可以看出，參試甘薯品種（系）適宜的收獲天數為移栽后90～150d。其中，適宜在移栽后90d收獲的品種中，浙薯75的結薯數最多，浙薯6025普通苗的單株產量最高；適宜在移栽后120 d收獲的品種中，ZH152的結薯數最多，浙薯6025脫毒苗的單株產量最高；適宜在移栽后150 d收獲的品種中，浙薯6025脫毒苗的結薯數和單株產量均最高。因此，若收獲小薯，可選擇種植浙薯6025普通苗和浙薯75；若收獲中大甘薯，可選擇種植ZH152和浙薯6025脫毒苗。從浙薯6025普通苗與脫毒苗的農藝性狀對比可以發現，病毒病會導致甘薯農藝性狀變差。

2.3 不同甘薯品種（系）的葉綠素熒光參數

葉綠素熒光參數是反映植物葉片生理狀態的重要指標，通過檢測葉綠素熒光的變化可以了解逆境對植物生理狀態的影響。Fv/Fm是PSⅡ最大光化學量子產量，反映PSⅡ反應中心內稟光能轉換效率或稱最大PSⅡ的光能轉換效率。非脅迫條件下，該參數的變化極小，不受物種和生長條件的影響；脅迫條件下，該參數明顯下降。

ZH152的Fv/Fm最高，ZH1042的Fv/Fm最低；浙薯6025脫毒苗的Fv/Fm＞浙薯6025普通苗（表4）。說明參試甘薯中，ZH152的PSⅡ反應中心內光能轉換效率最高，ZH1042最低；浙薯6025脫毒苗較普通苗光能轉換效率高。

表4 不同甘薯品種（系）的葉綠素熒光參數Table 4 Chlorophyll fluorescence parameter Fv/Fm of different sweet potato varieties（lines）

2.4 不同甘薯品種（系）的營養品質比較

飲食中具有抗癌作用的營養物質有抗壞血酸（維生素C）、β-胡蘿卜素和葉酸，其中，β-胡蘿卜素和維生素C的抗氧化作用有助于抵抗氧化應激對遺傳物質脫氧核糖核酸（DNA）的損傷，從而發揮抗癌作用。

品質測定結果（表5）顯示，大多數試驗甘薯均同時含有抗壞血酸（維生素C）、β-胡蘿卜素和葉酸，其中，ZH1042的干物質含量最高，ZH152的淀粉含量最高，心香的可溶性總糖含量最高，H121的還原糖含量最高，ZH23的蛋白質含量最高，浙薯6025（脫毒苗）的維生素C和β-胡蘿卜素含量最高。浙薯6025脫毒苗的維生素C和β-胡蘿卜素含量分別是普通苗的10.6倍和2.9倍，說明甘薯感染病毒后，營養品質會嚴重下降，尤其是維生素C和β-胡蘿卜素含量下降明顯。

2.5 不同甘薯品種（系）的塊根性狀和產量比較

不同甘薯品種（系）的塊根性狀差異較大，皮色有白色、淺黃色、淺紅色和中等紅色，肉色有白色、淺黃色、中等黃色和中等橘紅色，薯形相對一致且多為紡錘型（表6）。浙薯6025脫毒苗產量最高，其次是浙薯75和ZH152，三者差異達極顯著水平，且均極顯著＞CK；ZH1042的產量與CK相當；其他品種產量均極顯著＜CK。浙薯6025脫毒苗的產量較普通苗提高了39.60%，說明甘薯感染病毒后產量會明顯降低。

2.6 不同甘薯品種（系）的葉片光合生理性狀比較

對部分性狀優良的甘薯品種（系）進行了葉片光合生理性狀的測定，發現不同甘薯品種（系）的葉片光合生理性狀差異較大（圖1～3）。

凈光合速率是指光合作用產生的糖類減去呼吸作用消耗的糖類（即凈光合作用產生的糖類）的速率。葉片凈光合速率＞0，植物積累有機物；凈光合速率=0，植物不能生長；凈光合速率＜0，植物不能生長，長期處于這種狀態時植物會死亡。當光合有效輻射≤2 000 μmol/（m2·s） 時，浙薯 75 的凈光合速率最大值〔6.43 μmol/（m2·s）〕 最高，其次是浙薯 6025 普通苗〔5.93 μmol/（m2·s）〕；ZH1042、ZH152 和浙薯6025脫毒苗的凈光合速率均隨光合有效輻射的增大呈逐漸增加趨勢，且均未達到最大值，說明其耐受的光合有效輻射值高于 2 000 μmol/（m2·s）；徐薯 18 的凈光合速率隨著光合有效輻射的增大呈波動上升趨勢。可以看出，浙薯75和浙薯6025普通苗對光照強度較為敏感，在較低的光合有效輻射下凈光合速率即可達到最大值；而其他品種（系）可耐受更高的光照強度。

表5 不同甘薯品種（系）的營養品質Table 5 Nutrition quality of different sweet potato varieties（lines）

表6 不同甘薯品種（系）的塊根性狀和產量Table 6 Tuberous characters and yield of different sweet potato varieties（lines）

圖1 不同甘薯品種（系）的凈光合速率Fig.1 Net photosynthetic rate of different sweet potato varieties（lines）

浙薯6025普通苗和浙薯75的氣孔導度隨光合有效輻射的增大呈先上升后降低的趨勢，且變化幅度較大；ZH1042的氣孔導度在光合有效輻射超過50 μmol/（m2·s） 后開始緩慢上升；ZH152、浙薯6025脫毒苗和徐薯18的氣孔導度在試驗光合有效輻射范圍內變化幅度均較小。

隨著光合有效輻射的增加，6個甘薯品種（系）的胞間CO2濃度總體均呈下降趨勢；ZH1042、徐薯18、浙薯6025脫毒苗和ZH152的蒸騰速率逐漸上升，浙薯75和浙薯6025普通苗的蒸騰速率呈先上升后降低再緩慢上升的變化趨勢且受光照影響波動較大（圖4）。氣孔導度越大，進入細胞的CO2就越多，而細胞間的CO2濃度越少，證明參與光合作用反應掉的CO2越多，凈光合速率就越大，蒸騰速率也越大。從浙薯75和浙薯6025普通苗的氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率變化也可以看出，二者對光照強度較為敏感。

圖2 不同甘薯品種（系）的氣孔導度Fig.2 Stomatal conductance of different sweet potato varieties（lines）

圖3 不同甘薯品種（系）的胞間CO2濃度Fig.3 Intercellular CO2concentration of different sweet potato varieties（lines）

圖4 不同甘薯品種（系）的蒸騰速率Fig.4 Transpiration rate of different sweet potato varieties（lines）

3 結論與討論

通過對9個不同品種（系）甘薯的特征特性進行比較分析，系統了解了4個自主選育甘薯品系的生長特性以及脫毒甘薯的優勢。結果表明：ZH23適宜在移栽后120 d收獲，在所有參試品種中蛋白質含量最高，但產量（18 258.28 kg/hm）2過低；H121適宜在移栽后120 d收獲，在所有參試品種中還原糖含量最高，但產量（18 894.04kg/hm）2偏低，也不耐儲存；ZH1042適宜在移栽后90 d或150 d收獲，在所有參試品種中葉綠素熒光參數Fv/Fm最低，干物質含量最高，產量（21 635.76 kg/hm）2高于ZH23和H121，適宜存儲運輸；ZH152適宜在移栽后120 d后收獲，在所有參試品種中葉綠素熒光參數Fv/Fm和淀粉含量均最高，產量（22 357.62 kg/hm）2高于其他3個自主選育品系。浙薯6025脫毒苗的綜合農藝性狀、光能轉化效率、維生素C含量、β-胡蘿卜素含量和產量均優于浙薯6025普通苗，說明種苗脫毒處理對甘薯提質增產意義重大，應大力推廣應用。