10個葉菜型甘薯品種莖尖性狀的分析與評價

李靜，傅玉凡，黃雨，王璐璐，李佳欣，冉海榕

西南大學 生命科學學院/重慶市甘薯工程技術(shù)研究中心，重慶 400715

甘薯藤蔓不僅生物產(chǎn)量高，而且營養(yǎng)豐富和飼用價值高，是重慶、四川等地生豬、山羊、奶牛等畜牧家禽的重要飼料來源[1]．甘薯藤蔓頂部及其以下10～15 cm節(jié)段稱為莖尖，重慶、四川等西南薯區(qū)又俗稱為苕尖．質(zhì)地鮮嫩、無苦澀味、適口性好的莖尖是重慶、四川、湖北、福建等南方地區(qū)市民喜愛的傳統(tǒng)蔬菜，這類莖尖用于食用的甘薯品種稱為葉菜型甘薯品種[2]，其品種的選育越來越受到甘薯育種學家的重視．葉菜型品種的產(chǎn)業(yè)化利用已經(jīng)成為西南薯區(qū)、南方薯區(qū)甘薯產(chǎn)業(yè)的重要方向之一[3]．甘薯莖葉營養(yǎng)組成、功能成分及其生理機能的研究一直是近期甘薯研究的熱點之一[4-9]．如Sun等[10]報道來自國內(nèi)的商薯19、徐薯22、渝紫薯7號等40個甘薯品種葉片的粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、碳水化合物和灰分的含量每100 g分別介于16.69～31.08 g，9.5～14.26 g，2.08～5.28 g，42.03～61.36 g，7.39～14.66 g之間，富含K，P，Ca，Mg，F(xiàn)e，Mn和Cu等礦質(zhì)元素，并且這些品種葉片的多酚含量與其抗氧化能力呈極顯著正相關(guān)(p<0.0001)．再如紫肉甘薯品種渝紫薯7號不僅塊根產(chǎn)量和色素含量高以及熟食口感好[11]，而且其莖葉因多酚、黃酮種類豐富、含量高，具有很好的離體抗氧化活性和細胞內(nèi)活性氧抑制等生理功能[12-13]，是一個薯、蔓均可加工成功能食品的優(yōu)質(zhì)品種[14]，可實現(xiàn)塊根、藤蔓的綜合利用，提高單位面積的種植效益．

與淀粉型、食用型、紫薯型甘薯品種的研究相比較，有關(guān)葉菜型品種栽培[14-16]、育種[17-18]的研究起步較晚，進展較慢．本文首次系統(tǒng)報道了10個葉菜型品種莖尖性狀的分析和評價研究結(jié)果，以期為葉菜型品種育種與栽培的進一步研究提供參考．

1 材料與方法

1.1 供試材料

以2019年全國葉菜型新品種聯(lián)合鑒定重慶點試驗中的EC15(Y1)，廣菜薯7號(Y2)、桂薯菜14-7(Y3)、湘菜薯3號(Y4)、薯綠2號(Y5)、海大7798(Y6)、阜菜薯13-14(Y7)、黔菜薯2號(Y8)、福薯25(Y9)和福薯7-6(Y10)10個品種為供試材料．

1.2 田間試驗設(shè)計及其概況

田間鑒定試驗采取完全隨機區(qū)組排列小區(qū)，3次重復．每小區(qū)面積4.2 m2，種植6行，行距30 cm，株距20 cm，90株/小區(qū)．2019年6月20日栽插，7月20日首次采收莖尖，其后每間隔10 d再次采收，共采收6次，于9月8日結(jié)束．

1.3 取樣與測定

計數(shù)每個小區(qū)的藤蔓基部分枝數(shù)后采摘莖尖并稱量(莖尖總質(zhì)量)，再充分混勻采得的莖尖，隨機取標準的莖尖(長度15 cm，葉片、葉柄和莖完整)7株，用剪刀將單個莖尖的葉片、葉柄和莖分離，測定每片葉片的最大長度與最大寬度、葉柄長度，稱量單個莖尖葉片、葉柄和莖的總質(zhì)量．

1.4 性狀數(shù)據(jù)的處理與評價

1.4.1 性狀及其加減符號標簽法判別

本文以單個莖尖為單位的性狀包括：莖尖質(zhì)量(T1)，葉片總質(zhì)量(T2)，葉柄總質(zhì)量(T3)，莖總質(zhì)量(T4)，葉片或葉柄或節(jié)間數(shù)(T5)，葉片總長(T6)與總寬(T7)，葉片大小(長度×寬度，簡單類比光合面積)之和(T8)，葉柄總長(T9)； 葉片質(zhì)量平均值(T10=T2/T5)，葉柄質(zhì)量平均值(T11=T3/T5)，節(jié)間質(zhì)量平均值(T12=T4/T5)，葉片長度平均值(T13=T6/T5)，葉片寬度平均值(T14=T7/T5)，葉片大小平均值(T15=T8/T5)，葉柄長度平均值(T16=T9/T5)，節(jié)間長度平均值(T17=15/T5，15是莖尖取樣長度為15 cm)，葉片(T18=T2/T1×100)和葉柄(T19=T3/T1×100)以及莖(T20=T4/T1×100)分別占莖尖質(zhì)量的比例．以試驗小區(qū)為測定單位的性狀包括基部分枝數(shù)/單株(T21)和莖尖產(chǎn)量．

為了直觀判別性狀數(shù)值在品種間的變化趨勢，在把每個葉菜型品種每個性狀6個采收期的值進行平均(A品種內(nèi))的基礎(chǔ)上，再把10個品種進行平均，得到品種間平均值(A品種間)．根據(jù)(A品種內(nèi)-A品種間)/A品種間的增減幅度對性狀進行加減符號標簽法判別：性狀值增減幅度R≤5%，評價標注為“0”； 5%20%，評價標注為“+++”或“---”．

1.4.2 性狀間的相關(guān)性

采用SPSS 16.0分析莖尖產(chǎn)量和莖尖質(zhì)量(T1)與其余20個性狀之間的Person相關(guān)系數(shù)．

1.4.3 性狀的權(quán)重值、隸屬函數(shù)值和各品種隸屬函數(shù)權(quán)重綜合評價得分

計算每個采收時期21個性狀在品種間的變異系數(shù)，分析每個性狀變異系數(shù)在21個性狀變異系數(shù)總和中的權(quán)重值Wj，每個品種每個性狀的隸屬函數(shù)值Uij和每個品種隸屬函數(shù)權(quán)重綜合評價得分Di[19-20]．

其中，

Wj=Cj/∑Cjj=1，2，3，…，21

(1)

式中，Wj為第j個性狀的權(quán)重值，Cj為第j個性狀在品種間的變異系數(shù)．

Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)i=1，2，3，…，10，j=1，2，3，…，21

(2)

式中，Uij為第i個品種的第j個性狀的隸屬函數(shù)值，Xij為第i品種的第j個性狀的值，Xjmin，Xjmax分別為第j個性狀在10個品種里的最小值和最大值．

Di=∑(Wj×Uij)i=1，2，3，…，10，j=1，2，3，…，21

(3)

式中，Di為第i個品種的隸屬函數(shù)權(quán)重綜合評價得分值．

1.4.4 性狀的主成分分析和各品種在主成分上的綜合評價得分

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對每個采收時期10個品種的21個性狀進行主成分分析，并計算每個品種在主成分上的綜合評價得分Yi．

Yi=∑(Fip×Eip)i=1，2，3，…，10，p=1，2，3，4

(4)

式中，Yi為主成分分析法得到的第i個品種性狀的主成分綜合評價得分，F(xiàn)ip為第i個品種第p個主成分(>1)的得分值，Eip為第p個主成分的方差貢獻率[21]．

2 結(jié)果與分析

2.1 21個性狀品種間平均值及各品種的加減符號標簽法判別

根據(jù)與品種間平均值的增減及其程度對每個品種21個性狀進行的加減符號標簽法判別結(jié)果見表1．從表1可以看出，品種Y3和Y7葉片方面性狀的“+”標簽符號較多，而葉柄與莖方面性狀的“-”標鑒符號較多，說明其葉片方面的性狀表現(xiàn)突出，明顯特點是葉片的數(shù)量較多，葉片質(zhì)量平均值最輕，葉片大小之和最大，葉柄與莖質(zhì)量較輕，葉柄與莖長度較短，屬于“葉型葉菜品種”； 品種Y8和Y10葉片和葉柄方面性狀的“+”標簽符號較多，葉柄性狀表現(xiàn)突出，如葉片質(zhì)量平均值、葉柄長度與質(zhì)量的平均值、總長、總質(zhì)量的數(shù)值和葉柄在莖尖質(zhì)量中的比例均較高，分枝少，屬于“柄型葉菜品種”； 品種Y4和Y9葉片、葉柄部位性狀的“-”標簽符號較多、莖部位性狀的“+”標簽符號較多，葉柄性狀表現(xiàn)較弱，莖性狀表現(xiàn)突出，如葉片總質(zhì)量和葉片大小之和的數(shù)值、葉柄平均長度與平均質(zhì)量、總長與總質(zhì)量的數(shù)值和葉柄在莖尖質(zhì)量中的比例均較低，莖在莖尖質(zhì)量中的比例較高，屬于“莖型葉菜品種”； Y1和Y6基部分枝數(shù)性狀突出，其余多數(shù)性狀表現(xiàn)居于中間類型，屬于“分枝型葉菜品種”； 品種Y2和Y5的表現(xiàn)處于前述類型的交叉，其中Y2多數(shù)性狀表現(xiàn)偏向莖型品種 Y4和Y9，Y5多數(shù)性狀表現(xiàn)偏向分枝型品種Y1和Y6，屬于“交叉型葉菜品種”．

2.2 21個性狀的方差分析

品種與采收期二因素方差分析的結(jié)果表明(數(shù)據(jù)略)，采收期和品種均對莖尖產(chǎn)量和21個性狀有極顯著效應．采收期因素對莖尖產(chǎn)量和莖總質(zhì)量(T4)、葉片大小之和(T8)、節(jié)間質(zhì)量(T12)、基部分枝數(shù)(T21)4個性狀起主導效應，品種因素對其余17個性狀起主導效應，其中采收期因素對莖尖產(chǎn)量、基部分枝數(shù)的效應值(F值)遠大于品種因素的效應值，品種因素對葉柄平均質(zhì)量及葉柄總質(zhì)量、葉柄平均長度和葉柄總長度以及葉片(或葉柄或節(jié)間)數(shù)的效應值遠大于采收期因素的效應值．除了莖尖產(chǎn)量、葉柄總長(T9)、基部分枝數(shù)(T21)不存在品種與采收期互作效應以外，其余性狀均存在顯著或極顯著互作效應，但效應值較小．

2.3 莖尖產(chǎn)量、莖尖質(zhì)量與其他性狀的相關(guān)性

每個采收時期品種間的莖尖產(chǎn)量與T1至T21性狀相關(guān)性均無統(tǒng)計學意義，但是莖尖產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的基部分枝數(shù)和莖尖質(zhì)量之乘積(種植密度因素在本研究中是固定的)呈正相關(guān)，其中采收期1，4，5，6的相關(guān)系數(shù)分別為0.98，0.65，0.83，0.71，達到統(tǒng)計學意義．

每個采收時期品種間的莖尖質(zhì)量(T1)與品種間葉片總質(zhì)量(T2)、葉柄總質(zhì)量(T3)、葉柄總長(T9)、葉柄占莖尖質(zhì)量的比例(T19)呈顯著或極顯著正相關(guān)，與莖占莖尖質(zhì)量的比例(T20)呈顯著或極顯著負相關(guān)(表2)．在絕大多數(shù)采收時期，品種間莖尖質(zhì)量(T1)與品種葉片平均質(zhì)量(T10)、葉柄的平均質(zhì)量(T11)和它們的平均長度(T13，T16)呈顯著或極顯著正相關(guān)，而與基部分枝數(shù)(T21)呈顯著負相關(guān)(表2)．

表2 與莖尖質(zhì)量(T1)顯著或極顯著相關(guān)的性狀及其相關(guān)系數(shù)

由于葉柄長度性狀(該性狀的測定容易操作)與莖尖質(zhì)量存在顯著正相關(guān)性，因此，進一步對葉柄總長(T9)和平均長度(T16)與其他性狀的相關(guān)性進行了分析．結(jié)果表明：葉柄長度不僅與葉柄質(zhì)量(T3，T11)及葉柄占莖尖質(zhì)量比例(T19)呈極顯著正相關(guān)，而且與葉片質(zhì)量平均值(T10)、節(jié)間質(zhì)量平均值(T12)、葉片長度平均值(T13)與寬度平均值(T14)及其葉片大小平均值(T15)呈顯著或極顯著正相關(guān)，與莖占莖尖質(zhì)量比例(T20)呈顯著或極顯著負相關(guān)(表3和表4)．

表3 與葉柄總長度(T9)顯著或極顯著相關(guān)的性狀及其相關(guān)系數(shù)

表4 與葉柄平均長度(T16)顯著或極顯著相關(guān)的性狀及其相關(guān)系數(shù)

2.4 21個性狀的權(quán)重值及各品種隸屬函數(shù)權(quán)重綜合評價Di值

每個采收時期21個性狀在品種間變異系數(shù)的權(quán)重值分析結(jié)果表明，無論哪一個采收時期，葉柄相關(guān)的葉柄平均質(zhì)量(T11)和總質(zhì)量(T3)、葉柄平均長度(T16)3個性狀的權(quán)重值都較高，均排在21個性狀的前3位，三者權(quán)重值累計高于0.23以上，表明葉柄性狀在品種間差異大．葉片的平均長度(T13)、葉片占莖尖質(zhì)量比例(T18)、莖總質(zhì)量(T4)或葉片的總寬度(T7)權(quán)重值相對較低，權(quán)重值累計低于0.069，表明這些性狀在品種間的變化較小(表5)．

每個采收時期每個品種在21個性狀上的隸屬函數(shù)權(quán)重綜合評價Di值及其品種間排序結(jié)果見表6．無論哪一個采收期，品種Y8和Y10的Di值均較大，多居于品種間第1或第2位，而品種Y9和Y2的Di值均較小，多居于品種間的第9位或第10位．就6個采收期Di值的平均值而言，品種Y8，Y10，Y7分別排在第1，2和3位，品種Y5，Y9和Y2分別排在第8，9和10位．

表5 6個采收時期莖尖部分性狀品種間變異系數(shù)的權(quán)重值

表6 各品種隸屬函數(shù)權(quán)重綜合評價Di值及品種間排序

2.5 21個性狀的主成分分析及各品種的主成分綜合評價Yi值

表7列出了21個性狀中主成分特征向量值絕對值較大的性狀．

析出的主成分因子在不同的采收期有差異，如主成分1在采收期1主要集中在葉片的總寬度(T7)、葉片大小之和(T8)和節(jié)間平均質(zhì)量(T12)上，采收期2主要集中在葉柄的平均長度(T16)和總長度(T9)上，采收期3主要集中在節(jié)間平均長度(T17)和節(jié)間平均質(zhì)量(T12)上，采收期4主要集中在葉柄總質(zhì)量(T3)和葉柄平均質(zhì)量(T11)以及節(jié)間平均質(zhì)量(T12)上，采收期5主要集中在葉柄占莖尖質(zhì)量比例(T19)上，采收期6主要集中在葉柄平均長度(T16)、葉片大小之和(T8)和葉片平均寬度(T14)上．

不同品種在不同采收期以及不同主成分上的得分不一樣(數(shù)據(jù)略)．例如就主成分1而言，品種Y8和Y10在每個采收期均得到高于其他品種的正值，而品種Y3和Y5在采收期1，Y2和Y9在采收期2以及Y2和Y5在采收期3，4，5，6分別得到絕對值較大的負值，其余品種在各個采收期主成分1上的得分介于上述正負值之間．就主成分2而言，品種Y7在6個采收期的主成分2上的正值得分比其他品種頻率較多、數(shù)值較高，而Y2，Y5和Y9在采收期1，Y4和Y9在采收期2，3，4，Y2，Y4和Y5在采收期5以及Y2和Y4在采收期6得到絕對值相對最大的負值．

表7 各主成分中特征向量值絕對值(E)較大的性狀

表8列出了各個采收期10個品種在主成分上的綜合評價得分及其在品種間的排序．Y8，Y10處于第1或2位的排序較多，而Y2和Y5處于第9或10位的排序較多．就6個采收期Yi的平均值而言，品種Y8，Y10，Y7分別排在第1，2和3位，品種Y9，Y5和Y2分別排在第8，9和10位．

Yi與Di的品種間排序基本一致．

表8 各品種在主成分上的綜合評價得分Yi及品種間排序

3 討論與結(jié)論

葉菜型甘薯莖尖因再生能力強，一個生長季節(jié)里可多次采摘，從而實現(xiàn)高產(chǎn)和高效[3]．多次采摘形成的莖尖總產(chǎn)量是采摘期平均產(chǎn)量與莖尖再生系數(shù)兩因素之積[22]，而采摘期平均產(chǎn)量的構(gòu)成因素包括基部分枝數(shù)、莖尖質(zhì)量和種植密度．到目前為止，有關(guān)莖尖葉片、葉柄和莖形態(tài)與質(zhì)量及其結(jié)構(gòu)、分枝再生能力及其品種間的差異[17，23]和這些差異對莖尖質(zhì)量乃至莖尖產(chǎn)量影響的研究較少．

本文10個品種21個性狀的加減符號法判別、隸屬函數(shù)及主成分得分的高低排序較為一致，品種Y3和Y7屬于“葉型葉菜品種”，Y8和Y10屬于“柄型葉菜品種”，Y4和Y9屬于“莖型葉菜品種”，Y1，Y6屬于“分枝型葉菜品種”，Y2和Y5屬于“交叉型葉菜品種”．

本試驗中，10個品種的種植密度、采摘次數(shù)相同，因此莖尖產(chǎn)量(采摘期平均產(chǎn)量)的構(gòu)成因素為基部分枝數(shù)與莖尖質(zhì)量．相關(guān)性的分析結(jié)果顯示莖尖產(chǎn)量與基部分枝數(shù)和莖尖質(zhì)量之乘積顯著正相關(guān)，但與任何單個構(gòu)成因素不相關(guān)，或許是因為莖尖質(zhì)量與基部分枝數(shù)呈顯著負相關(guān)有關(guān)，性狀變異方差的分析結(jié)果顯示基部分枝數(shù)受采收期主導，莖尖質(zhì)量受品種主導．

就品種間而言，與莖尖質(zhì)量呈顯著與極顯著正相關(guān)的性狀包括葉片的總質(zhì)量(T2)和平均質(zhì)量(T10)及平均長度(T13)、葉柄的總質(zhì)量(T3)與平均質(zhì)量(T11)、葉柄的總長(T9)和平均長度(T16)、葉柄占莖尖質(zhì)量的比例(T19)，呈顯著負相關(guān)的性狀為莖占莖尖質(zhì)量的比例(T20)．21個性狀的變異系數(shù)權(quán)重值分析顯示，無論哪個采收時期，性狀權(quán)重值排在前3位的性狀均為葉柄相關(guān)的葉柄平均質(zhì)量(T11)和總質(zhì)量(T3)、葉柄平均長度(T16)，說明這3個性狀在品種間的差異較大．

對葉柄總長度(T9)和平均長度(T16)與其他性狀的進一步相關(guān)性進行分析表明，葉柄長度不僅與葉柄質(zhì)量(T3，T11)及葉柄占莖尖質(zhì)量比例(T19)呈極顯著正相關(guān)，而且與葉片平均質(zhì)量(T10)、節(jié)間平均質(zhì)量(T12)、葉片平均長度(T13)與平均寬度(T14)及其葉片大小的平均值(T15)呈顯著或極顯著正相關(guān)，與莖占莖尖質(zhì)量比例(T20)呈顯著或極顯著負相關(guān)．表明葉柄的長短與葉片的空間形態(tài)布局合理與否、莖尖整體生長良好與否密切相關(guān)．本文中Y10，Y8葉柄方面性狀表現(xiàn)突出，葉片平均質(zhì)量高； 品種Y9，Y2葉柄性狀表現(xiàn)較弱，莖性狀表現(xiàn)突出，葉片總質(zhì)量和葉片大小之和的數(shù)值均較低，而莖在莖尖質(zhì)量中的比例較高，通過莖支撐植株獲取更多光合產(chǎn)物．

本文研究結(jié)果初步表明，由于葉柄支撐著莖尖葉片群體的空間分布，葉柄的長短、個數(shù)的多少及其健壯程度影響葉片的多少、長寬、質(zhì)量以及葉片群體對光、熱、水等資源的利用，可能是影響莖尖質(zhì)量及產(chǎn)量的重要器官，值得進一步關(guān)注和深入研究．