6個甘薯品種干物質積累與分配特性的研究

程鵬 田歡 王佳佳 李靜 黃雨 王璐璐 陳曉玲 傅玉凡

摘 ?要??以高干型（渝薯1號和渝薯27）、中干型（渝蘇303、渝蘇8號和渝薯99）和低干型（潮薯1號）甘薯為研究對象，考察移栽15、30、60、90、120 d后干物質積累和分配的特性及其與主要農藝性狀的相關性。結果表明：與中、低干型品種比較，高干型品種前期（15～60 d）干物質積累多，增速快，地上部干物質分配比例高，在中期（60～90 d）地上部干物質增長速度達到最高值為2.31?g/（plant·d），生長前、中期凈同化率較高，最高達12.018?g/（m²·d）。各時期生物總干產均與葉片干物質積累呈極顯著正相關，而與各部位干物質分配比例沒有相關性，塊根干產與塊根干物質分配比例在60 d前呈顯著或極顯著正相關。高干型品種中期莖葉穩健生長，干物質向塊根轉移早，后期（90～120 d）葉面積和葉片干產不衰減，這些特點有利于品種高產。本研究為甘薯品質育種和產業化開發提供了依據。

關鍵詞 ?甘薯;干物質;積累與分配;凈同化率;農藝性狀;相關性中圖分類號??S531??????文獻標識碼??A

Study on Characteristics of Dry Matter Accumulation and Partition of Six Ipomoea batatas（L.）Lam.?Varieties

CHENG Peng¹， TIAN Huan¹， WANG Jiajia¹， LI Jing¹， HUANG Yu¹， WANG Lulu¹， CHEN Xiaoling^2*，FU Yufan^1*

1. School of Life Science， Southwest University?/ Chongqing Engineering Research Center for Sweetpotato， Southwest University， Chongqing?400715， China; 2. Institute of Crop Sciences， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing?100081， China

Abstract ?Based onIpomoea batatas（L.）?Lam.?with higher （Yushu No.1， Yushu No.27）， middle?（Yusu No.303， Yusu No.8， Yushu No.99） and lower?（Chaoshu No.1） dry matter （DM） content in storage roots， the characteristics of DM accumulation and partition and the correlations with major agronomic traits were studied at 15， 30， 60， 90， 120 d after transplanting.?The results indicated varieties with higher?DM content?in storage roots， compared with the other two types， could accumulate much more DM?during the earlier period （15-60 d）?with higher?increasing rates and ratios of DM partition in aerial parts.?The maximum increasing rate of aerial parts was up to 2.31 g/（plant·d）?during 60-90 d. The maximum net assimilation rate was up to 12.018 g/（m²·d）?during?the earlier and middle periods.?DM?yield per plant revealed an extremely significant positive correlation with DM?accumulation?of blades while that revealed no significant correlation with ratios of DM?partition?in each part during all periods.?DM?yield of storage roots revealed a significantly?or extremely significant positive correlation with ratios of DM?partition in storage roots before 60?d.?High DM content varieties had the characteristics?contributed?of DM partition?early in storage roots，?stable growth of aerial parts during the middle period，?and?non-decreasing leaf area and dry yield during the later period， which leading to higher yield.?The research would lay a solid foundation for sweetpotato quality breeding and industrialization.

Keywords ?sweetpotato?[Ipomoea batatas（L.）?Lam.]; dry matter; accumulation and partition; net assimilation rate; agronomic traits; correlation

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.09.005

甘薯[Ipomoea batatas（L.）?Lam.]各部位含有豐富的蛋白質、礦物質、胡蘿卜素、花色苷、膳食纖維、維生素、酚酸、類黃酮等營養成分和功能物質，塊根還含有大量淀粉和可溶性糖，是世界上重要的糧食、飼料和工業原料用作物和新興能源作物^[1-3]，產業化市場前景廣闊^[4-5]。塊根的干物質含量是甘薯重要的經濟性狀之一^[6-7]，與其營養成分種類、食用口感、加工適應性與利用方向等密切相關，受栽培水平、地點、年份、土壤、病蟲害與氣候等因素的影響，但主要取決于品種的基因組成，鮮基可在13.6%～48.2%變化^[8]。依塊根干物質含量的高低，甘薯有高干型（干物質含量≥32%）、中干型（28%≤干物質含量<32%）和低干型（干物質含量<28%）三類^[9]。

甘薯干物質積累與分配的研究現狀較為樂觀。Austin等^[10]研究了種植密度對3個甘薯品種3個時間點干物質積累與分配的影響。Bourke^[11]研究了4個甘薯品種栽后的生長情況及收獲時性狀之間的相關性。Mclaurin等^[12]研究了4個高產甘薯品種生長期間葉片對產量的影響。Walker等^[13]研究了2個甘薯品種施加不同氮肥后干物質積累與分配情況。傅玉凡等^[14]對9個甘薯品種栽后5個時期塊根的淀粉含量進行了研究。Siqinbatu等^[15]研究了土壤濕度和CO₂濃度對甘薯干物質積累和分配的影響。黃詠梅等^[16]研究了淀粉型和非淀粉型甘薯品種干物質積累與分配的差異。柴沙沙等^[17]研究了高、低產甘薯干物質的積累動態。Zhang等^[18]研究了甘薯在水分脅迫下干物質積累與分配的動態。本文研究了高干、中干、低干共6個甘薯品種不同生長期干物質積累與分配的差異及其與主要農藝性狀的相關性，以期為甘薯品種的選育和高產栽培提供科學依據。

1??材料與方法

1.1材料

供試材料如表1所示，參照周全盧等^[9]的分類依據，將其分為3類。

1.2方法

1.2.1 ?田間設置??2016年5月20日在重慶市合川區渭沱鎮西南大學農場移栽供試材料，壟作，壟長3.5 m，壟寬0.8 m，每壟栽插15株，株距0.2 m，每品種6壟，每6壟為一個小區，栽插密度53?600株/hm²，試驗地光照、土壤肥力和管理措施條件保持一致。

1.2.2 ?測定??大田栽插后15、30、60、90、120 d分期采樣。采樣時，舍棄邊株^[19]，緊鄰的3株為1次重復，測定最長蔓長（The length of the longest stem， LS）、基部分枝數（Branch number of plant base， BN）、莖粗（The diameter of stem， DS）、葉面積（打孔稱重法測定^[20]）、單株結薯數（The storage roots number per plant， RN）和各部位鮮重，重復3次。烘干法測定葉片、葉柄、莖、蒂、根的干物含量（Dry matter content in storage roots， RC）。

1.3 數據處理

干物質增長速度[g/（plant·d）]=

凈同化率[g/（m²·d）]?=

式中，p₁、p₂分別表示某部位前后2次的干物質量，d₁、d₂分別表示前后2次的栽后時間;w₁、w₂分別表示前后2次的生物干產，s₁、s₂分別表示前后2次的葉面積。30?d的增長速度和凈同化率均以15?d的數據為基準計算。所有數據均利用Excel?2013軟件和SPSS?22.0軟件進行統計分析。

2??結果與分析

2.1干物質積累與分配的動態及其品種間差異

6個品種各生長期干物質積累與分配情況如圖1所示，高干型品種各個時期生物干產的積累量比中、低干型品種都高，120 d收獲時，高干型品種生物干產平均值為327.19 g/株，比中干型品種高出88.11%，比低干型品種高出28.35%。

各品種干物質分配比例總體表現為莖葉分配由高到低，塊根分配由低到高，薯蒂分配變化不大。高干型品種前期莖葉干物質分配比例最高，中、后期開始低于中干型品種，轉向塊根的分配加大。低干型品種前期塊根分配比例低，中期仍然有60%以上分配給地上部分。120 d時，3類品種的干物質分配方式大致相當。整個生長期間，高干型品種的單株葉面積一直較高，而低干型在120?d才達到相對較高水平（表2）。

2.26個甘薯品種各部位干物質增長速度及凈同化率

2.2.1 ?地上部干物質增長速度??6個甘薯品種地上部干物質增長速度見表3。高干型品種生長前、中期地上部干物質增長速度均最高，60～90?d最高達到2.31 g/（株·d），且保持不減趨勢，中、低干型品種前期增速不如高干型品種，而且60～90?d干物質積累出現負增長。生長后期，高干型品種地上部干物質積累出現負增長，中干型品種又開始恢復性增加干物質。

2.2.2??地下部干物質增長速度??6個甘薯品種地下部干物質增長速度見表4。生長前期，干物質積累增速較低，品種間差異不明顯。生長中期高干型品種塊根干物質積累較早，增長速度較快，持續時間長，低干型品種后期增速雖然較大，但持續時間相對短，中干型品種沒有顯著的增速階段。薯蒂的干物質積累較為穩定。

2.2.3 ?凈同化率及其品種間差異??凈同化率的研究結果見表5。在生長前、中期，高干型品種的凈同化率平均值就一直高于中、低干型品種，尤其在60～90?d期間，高干型品種最高凈同化率達到12.018 g/（m²·d），表明高干型品種生長前、中期干物質同化能力較高。

2.3干物質積累與分配同農藝性狀的相關性

相關性分析結果見表6。30 d時生物總干產與莖干產和莖粗呈顯著正相關，到90 d時與最長蔓長呈顯著正相關，120 d與塊根干物質含量呈顯著正相關。每個時期的生物總干產均與葉片干產呈極顯著正相關，中、后期與塊根干產呈顯著或極顯著正相關，與各個部位的干物質分配比例沒有顯著相關性。

生長前期塊根干產與塊根干物質分配比例呈顯著或極顯著正相關。中、后期與莖葉干產呈顯著或極顯著正相關。塊根干產與莖葉干物質分配比例沒有顯著相關性。

塊根干物質含量與分配比例在中、后期主要與葉片干產和農藝性狀有較高相關性。

3 ?討論

植物的生產過程實際上是光合作用制造有機物的過程，作物目標產量的高低還取決于干物質向目標器官分配的多少^[21-23]。干物質積累及其分配是甘薯品質育種與栽培的重要研究內容，源流庫學說是干物質積累與分配研究的理論基石^[24]。光合產物的多少和分配不僅受外部環境因素影響，還受自身遺傳特性、生長發育等因素制約^[25]。

3.1甘薯“源”“庫”的構建及其干物質積累

“源”在甘薯作物中主要是指地上部葉片，葉柄和莖也能進行部分光合作用。“庫”則主要是地下部塊根，是甘薯干物質積累和貯存的主要場所，是經濟產量形成的器官，莖葉也可以臨時貯藏光合產物，葉柄和莖是源庫聯系和光合產物向下轉運的通道。潘瑞熾等^[26]認為作物產量既取決于“源”的光合物質生產能力又取決于“庫”的大小和“庫”的強度，較大的“庫”容和“庫”強度可促進光合物質“源”的生產與運轉，進而實現高產。因此6個品種移栽后，在同等環境條件下，高干型品種凈同化率高，莖葉早生快發，塊根形成較早、較多，源庫的建立優于中、低干型品種。

3.2甘薯“源”“庫”的演變及其干物質分配

本研究的高干型品種單株葉面積始終處于較高水平，在生長前、中期，地上部的干產持續增加，有益于光合面積的保持，而中、低干型品種單株葉面積相對較小，且在中期時地上部特別是葉片的干重出現負增長，不利于光合機能的保持。甘薯塊根干物質分配比例在60 d時高于同期其他品種，較早地實現光合產物的卸載和轉運^[27]，完成薯蔓并長期，進入塊根膨大期。因此6個品種移栽后，相比而言，高干型品種更快地完成了早期莖葉生長中心，中期薯蔓生長中心，爭取了較長的塊根膨大生長期，這不僅利于源庫之間協調，還提高了經濟產量。

3.3甘薯干物質積累、分配、農藝性狀的相關性

甘薯塊根干物質含量^[8]顯著影響到甘薯收獲時的生物總干產和塊根干產。生物總干產與地上各部位干物質分配比例的相關性隨著生長進程而逐漸減弱，總體呈現負相關趨勢，在中、后期開始則與塊根干產有越來越強的影響，總體呈現正相關趨勢，這是因為甘薯的生長中心由地上部逐漸轉移到地下部塊根。塊根干產是甘薯淀粉產業關注的最重要的經濟性狀，它與生長中、后期地上部干產均有顯著相關性，與地上各部位干物質分配比例總體表現為非顯著負相關，這表明積累的干物質較早向塊根轉移是高干型品種選育和干物質高產的重要生理特性。

塊根干物質分配比例在前期與塊根干產顯著正相關，后期不顯著，總體上與地上各部位的分配比例呈負相關。6個品種生長動態分析表明，前期葉片和莖的生長可以促進積累的干物質較早向地下部轉移。生物總干產、塊根干物質積累與農藝性狀的顯著相關性主要存在于中、后期，變化趨勢也是由于生長中心轉移的緣由。

綜上所述，高干型品種生長前期莖葉早生快發，中期穩健生長，干物質向快根轉移時間早，同時具備較高的塊根干物質含量、葉面積和凈同化率，這些特性決定了高干型品種的干物質高產。

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