不結球白菜新品種‘海青3 號’的選育及營養品質分析

高 璐,朱紅芳,陳艷蓮,奚丹丹,朱玉英,李曉鋒*

(1 上海市農業科學院設施園藝研究所,上海市設施園藝技術重點實驗室,上海 201106;2上海灣區高新技術產業開發區農業農村服務中心,上海 200120)

不結球白菜(Brassic campestrisssp.chinensisMakino)又名青菜、小白菜,為長江中下游地區復種面積最大的蔬菜作物,可周年種植[1-2]。 秋冬季是青菜生長的最適季節,在此期間種植的青菜生長勢強,經霜打后品質更佳,口感酥糯、風味濃郁,廣受人們喜愛,因此選育優質、耐寒、適宜秋冬季栽培的青菜品種一直是育種工作者的主要目標之一。 上海地區青菜的種植主要以青梗、綠葉的上海青類型為主,民間素有“三天不吃青、兩眼冒金星”的俗語[3],可見上海人民對上海青的喜愛程度。

不結球白菜含有豐富的礦物質、蛋白質等營養物質,為人體正常的生理活動提供非常重要的營養元素[4]。 不結球白菜的營養品質指標主要指氨基酸、可溶性蛋白、還原型抗壞血酸、可溶性糖、纖維素和硝態氮等含量,這些指標受到遺傳因素以及環境的共同控制。 不結球白菜為鮮食性蔬菜,提高干物質和可溶性蛋白等有機物含量以及降低纖維素含量是不結球白菜高品質育種的主要目標之一[5]。 營養品質指標能夠為品質育種提供新的方法[6],目前此方法已應用于蔬菜[7]、果樹[8]、花卉[9]等園藝作物。

近年來,秋冬季市場對以‘蘇州青’為代表的葉色深綠、口感酥糯、風味濃郁的“太湖菜”類型的青菜需求越來越大,上海秋冬季的種植面積也在逐年增加,但目前生產上應用的品種多為‘蘇州青’常規品種,兼具上海青與‘蘇州青’特點的雜交品種相對較少。 本研究以兼具上海青和‘蘇州青’特點的青菜為育種目標,選育優質、耐寒、抗病青菜新組合,并對其主要營養品質指標進行分析,以期應用于實際生產。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試不結球白菜材料為上海市農業科學院經多年雜交、自交分離篩選獲得的自交不親和系材料612和118-600,以及從國內收集并經過雜交和自交選育的優良自交系;對照品種(CK)為‘蘇州青’。

1.2 選育方法

1.2.1 親本選育過程

親本612 的選育過程:2010 年以上海市農業科學院育成的不結球白菜品種‘新矮青’為母本,以‘蘇州青’為父本進行雜交,采用單株系統選擇法從其雜交后代中選出10 株葉色深綠、株高較矮的植株,再通過低溫春化處理使其抽薹開花獲得自交一代,并于2011 年后對每一代自交后代進行抗病性和綜合園藝性狀的田間鑒定,選擇抗病毒病和霜霉病、葉片深綠色、有光澤、葉卵圓形、葉柄色澤濃綠、扁平、株型較矮、束腰性好的植株繼續進行單株自交,每一代均結合苗期人工復合抗病性鑒定,主要是抗霜霉病和病毒病,經連續6 代的自交選育,于2015 年獲得了自交不親和系612。 該自交不親和系兼具上海青與‘蘇州青’的特點,花期親和指數為0.02,蕾期親和指數為7.3。

親本118-600 的選育過程:2013 年對引進的江蘇南通市如東縣的不結球白菜農家品種進行單株自交留種,并對其自交后代進行抗病性和綜合園藝性狀的田間鑒定,選育過程中每一代均選擇株型較矮、抗病毒病和霜霉病、葉片深綠色、闊橢圓形、葉柄色澤較綠、束腰性較好的植株繼續進行單株自交,并每一代結合苗期人工復合抗病性鑒定,主要是抗霜霉病和病毒病,通過連續6 代單株自交,于2018 年選育獲得了自交不親和系118-600。 該自交不親和系具有‘蘇州青’的特點,花期親和指數為0.12,蕾期親和指數為7.6。

1.2.2 雜交組合‘海青3 號’的選育

2018 年利用自交不親和系612 和118-600 配制雜交組合,于當年秋冬季進行田間比較試驗;2019—2020 年,在上海市奉賢、金山、青浦等區進行多點品比試驗。 ‘海青3 號’選育經過見圖1,該品種于2021年通過上海市非主要農作物品種認定,認定編號為滬農品認蔬果(2021)第016 號。

圖1 ‘海青3 號’的選育過程Fig.1 Breeding process of ‘Haiqing 3’

1.3 抗病性鑒定

2019 年對該組合進行抗病毒病和霜霉病的苗期人工接種鑒定,并同步進行田間抗病性鑒定。 室內鑒定在防蟲溫室中進行,每份材料50 株,3 次重復,先接種霜霉病菌,再接種病毒病菌,接種霜霉病菌7 d 后調查發病情況,接種病毒病菌35 d 后調查發病情況,以‘蘇州青’為對照,計算平均病情指數。 利用田間自然資源,對霜霉病和病毒病進行田間鑒定,每個小區隨機調查50 株,3 次重復,進行統計分析[2]。

1.4 主要營養品質指標的測定

2021 年秋,在上海市農業科學院莊行試驗站對該組合進行營養品質指標測定。 將不結球白菜的種子播于105 孔育苗盤中,常規管理,待幼苗長至14 d 時統一移栽。 移栽時,在已平整好的畦面上,按行距×株距為20 cm×15 cm 種植,常規水肥及病蟲害管理,每份材料100 株,3 次重復,于移栽后第7 天、第14天、第21 天、第28 天和第35 天進行取樣,每次取9 株。 采用蘇州科銘生物技術有限公司的測試盒,對該組合的氨基酸、可溶性蛋白、還原型抗壞血酸、可溶性糖、纖維素和植物硝態氮含量等營養品質指標進行測定[10-11]。

2 結果與分析

2.1 ‘海青3 號’的特征特性

該品種植株直立生長,矮箕類型,生長勢強,葉深綠色,寬橢圓形,葉面光滑,葉柄寬、綠色(圖2),抗病毒病和霜霉病,秋冬季栽培生長速度快,發病率低,播種后25—40 d 均可采收;成熟植株高18 cm,開展度30 cm,最大葉長18 cm、寬15 cm,葉柄上寬2.0 cm、下寬5.5 cm、厚1.0 cm,定植35 d 時的平均單株質量為393.3 g。

圖2 ‘海青3 號’單株(左)及田間生長情況(右)Fig.2 Individual plant(left) and field growth of ‘Haiqing 3’(right)

2.2 ‘海青3 號’的抗病性

2019 年對該組合進行抗病毒病和霜霉病的苗期人工接種鑒定,并同步進行田間抗病性鑒定。 結果表明:‘海青3 號’抗霜霉病和病毒病,平均病情指數分別為5.6 和7.3;而對照‘蘇州青’的霜霉病、病毒病平均病情指數分別為12.6 和22.1(感病),兩者差異顯著(表1)。 田間自然抗病性鑒定結果也表明,‘海青3號’對霜霉病、病毒病均具有較強的抗性,與室內苗期人工接種鑒定結果基本一致(表2)。

表1 ‘海青3 號’苗期人工抗病性鑒定結果Table 1 Iidentification results of artificial disease resistance of ‘Haiqing 3’ at seedling stage

表2 ‘海青3 號’田間抗病鑒定結果Table 2 Identification results of disease resistance of ‘Haiqing 3’ in the field

2.3 ‘海青3 號’的產量

2018—2019 年分批在上海市農業科學院試驗場進行品比試驗,定植40 d 后采收測得‘海青3 號’每年平均產量為40 658.5 kg∕hm2,‘蘇州青’每年平均產量為34 762.51 kg∕hm2,‘海青3 號’比‘蘇州青’平均增產17.0%左右(表3)。

表3 ‘海青3 號’與‘蘇州青’的產量比較Table 3 Yield comparison between ‘Haiqing 3’ and ‘Suzhou Qing’

2019—2020 年,在上海市金山、奉賢、青浦等區進行多點秋冬季栽培試驗。 各試驗點秋冬季定植后40 d 采收測得‘海青3 號’每年平均產量為41 581.7 kg∕hm2,‘蘇州青’每年平均產量為35 302.9 kg∕hm2,‘海青3 號’比‘蘇州青’平均增產17.7%左右(表4)。

表4 ‘海青3 號’與‘蘇州青’郊區多點試驗產量比較Table 4 Yield comparison of ‘Haiqing 3’and ‘Suzhou Qing’ in multiple suburban trials

2.4 主要營養品質的測定與分析

研究表明,蔬菜中氨基酸含量越高,品質越好[12]。 如圖3A 所示,‘海青3 號’氨基酸含量為393.97—1 805.20 μg∕g,‘蘇州青’氨基酸含量為558.97—1 362.54 μg∕g,二者變化趨勢一致,在第7—28 天逐漸下降,第28—35 天上升。 ‘海青3 號’與‘蘇州青’的氨基酸含量在第7 天、第14 天、第28 天存在顯著差異。

可溶性蛋白作為植物體內重要的滲透調節物質,在植物代謝過程中起到一定的調節作用[13]。 如圖3B 所示,‘海青3 號’可溶性蛋白含量為19.30—43.39 mg∕g,‘蘇州青’可溶性蛋白含量為17.86—38.78 mg∕g,二者變化趨勢一致,呈先下降后上升再下降最后上升的趨勢。 ‘海青3 號’與‘蘇州青’的氨基酸含量在第21 天和第35 天有顯著差異。

還原性抗壞血酸又稱維生素C,有抗氧化、增強身體免疫力和預防癌癥等生理功能[14]。 如圖3C 所示,‘海青3 號’還原性抗壞血酸含量為82.23—154.39 μg∕g,‘蘇州青’還原性抗壞血酸含量為70.57—154.47 μg∕g,二者變化趨勢較一致,呈逐漸下降的趨勢。

蔬菜干物質的積累量可通過測定可溶性糖含量獲得[14]。 如圖3D 所示,‘海青3 號’可溶性糖含量為1.30—4.37 mg∕g,‘蘇州青’可溶性糖含量為1.47—3.72 mg∕g,二者變化趨勢一致,在第7—28 天變化緩慢,第18—35 天加速上升,二者的可溶性糖含量在生長期間無顯著差異。

纖維素能夠促進人體腸胃蠕動,增強人體免疫力。 如圖3E 所示,‘海青3 號’纖維素含量為3.22—12.15 mg∕g,‘蘇州青’纖維素含量為3.49—32.15 mg∕g,二者變化趨勢一致,呈先上升后下降再上升的趨勢。 但‘海青3 號’纖維素含量變化幅度較平穩,而‘蘇州青’纖維素含量在第7—28 天變化緩慢,第18—35 天加速上升。 二者纖維素含量在第35 天存在顯著差異。

蔬菜中N 元素的主要存在形式為硝態氮(NO-3∕NO-2),硝態氮含量在一定程度上影響不結球白菜的營養品質[15]。 如圖3F 所示,‘海青3 號’硝態氮含量為51.13—335.74 mg∕kg,‘蘇州青’硝態氮含量為17.73—358.68 mg∕kg,‘海青3 號’硝態氮含量呈先上升后下降再上升的趨勢,在第14 天達到最高值335.74 mg∕kg,‘蘇州青’纖維素含量呈逐漸下降的趨勢,二者硝態氮含量在第28 天存在顯著差異。

圖3 ‘海青3 號’營養品質指標隨栽培時間的變化趨勢Fig.3 Variation trend of nutritional quality indexes of ‘Haiqing 3’ with planting time

2021 年秋,在上海市農業科學院莊行試驗站對該品種進行主要營養品質指標的測定(表5),結果表明:在移栽后第35 天,‘海青3 號’的可溶性蛋白含量為43.39 mg∕g,比‘蘇州青’高11.89%,差異顯著;‘海青3 號’的纖維素含量為7.39 mg∕g,比‘蘇州青’低77.01%,差異顯著;‘海青3 號’的氨基酸、還原型抗壞血酸、可溶性糖和硝態氮含量均比‘蘇州青’高。

表5 ‘海青3 號’栽培第35 天的營養指標測定結果Table 5 Determination results of nutritional indexes of ‘Haiqing 3’ on the 35th day of planting

2.5 主要栽培技術要點

秋冬季節栽培,上海地區‘海青3 號’適宜播種期為8 月中旬至10 月上旬,可直播作原地小青菜或育苗后移栽栽培。 直播栽培時,每公頃播種量約5 kg;移栽栽培時,育苗苗床每公頃播種量約10 kg,可移栽大田8—10 hm2。

播種前畦面澆足水,播種后表面覆蓋遮陽網保持充足的土壤含水量,以利出苗。 直播栽培時,播種后15 d 左右間小苗上市,間苗間距5 cm,25 d 左右第二次間苗上市,間苗間距10—15 cm,30 d 后作小青菜分批間苗采收上市;移栽栽培時,苗齡25—30 d 移栽,其中,秋季栽培苗齡以25 d 為宜,冬季栽培苗齡以30 d為宜,株行距均為15—20 cm,其中,秋季栽培株行距均為20 cm,冬季栽培株行距均為15 cm。

整個生長期間,肥水管理以促為主,保持水分充足,肥料以基肥為主,追肥1—2 次。

3 結論與討論

蔬菜品質評價指標可分為形態指標和理化指標,形態指標主要指植株形狀、大小、長短、粗細等;理化指標包括各種營養成分,如氨基酸、蛋白質、可溶性糖、纖維素等[4]。 本研究通過收集國內青菜種質資源,結合本課題組的材料進行雜交、自交純化,根據形態指標和理化指標進行選育,并結合人工苗圃以及田間自然生長條件進行抗病性和綜合農藝性狀的篩選和鑒定獲得了雜交一代新品種‘海青3 號’。 該品種適宜秋冬季栽培,生長勢強,葉深綠色,寬橢圓形,葉面光滑,葉柄寬、綠色,抗病毒病和霜霉病,炒食酥糯,口感風味佳,商品性狀優良,具有較大的市場推廣潛力。

劉智琛等[12]研究表明,對小白菜及菜心增施鉬肥不僅能提高其產量,還能顯著增加其還原性糖、可溶性蛋白及維生素C 含量,顯著降低硝酸鹽含量。 營養品質指標受遺傳因素影響,粗纖維、有機酸和維生素C 等營養品質指標遺傳力較高,可在早期世代進行選擇,而可溶性糖和可溶性蛋白等營養品質指標遺傳力較低,宜在高代進行選擇[5]。 環境條件對營養品質指標尤其是可溶性糖含量影響較大,在本研究中,‘蘇州青’可溶性糖含量在第7—28 天變化平穩而在第35 天加速上升,因此創造良好栽培條件是提高不結球白菜品質不可忽視的因素[5,16]。 本研究以兼具上海青和‘蘇州青’特點的青菜品種為育種目標,營養品質指標評價表明:在移栽35 d 內,‘海青3 號’與‘蘇州青’的主要營養指標相差不明顯,‘海青3 號’略高于‘蘇州青’,且變化趨勢較一致;在移栽第35 天時,‘海青3 號’可溶性蛋白含量較‘蘇州青’高,纖維素含量較‘蘇州青’低。 該品種可在上海及長江中下游其他地區秋冬季栽培。