“冰淇淋”彩色甘薯雜交新品種的選育

Abstract：Thisstudyaimstoimprovetheefcienthybridbreedingsystemforcoloredsweetpotatoesandbreed\"icecream\"sweet potatovarietisitgeneticsabilityigyels，andgqualityDirectedhrdizationwascardutwitteoloedstotato varietyPurpleLeafcarring the purple genes IbMYB1-3asthe female parentand'Xiangsu99' with favorable cross-ompatibility as the maleparent.From517hybrid plants，104lines withfleshcolorbeing purple mixedwithothercolors wereselected.Further， twoexceptionalnewvaretis，namedXiangfeiNo.1'andXiangeiNo.2'，weresucefullybredfromtheselies.Withasa Yidianhong'astheontrol，arietyomparisontrials，ulti-sitetrails，andproductiontralswerecarredouttoompreeively evaluatetheyields，qualityanddiseaseresistanceof thetwonewvarieties.TheresultsrevealedthatXiangfeiNo.1'andXiangfei No.2'had the fresh tuberyieldsof 27590.4kg/hm² and 30 269.5kg/hm² ，respectively，whichwere 38.7% and 52.2% higher than that ofNanshaYidianhong'Thequalityanalysis indicatedthattheanthocyanicontentin'XiangfeiNo.1'and'XiangfeiNo.2'was 4.77 （20 mg/100g and 15.39mg/100g ，respectively. After cooking， the tubers tasted glutinous and sweet， with a fine texture， a chestnut aroma， andlowcrudefbercontent.ThesensoryscoresofXiangfeiNo.1'andXiangfeiNo.2'increasedby155and175potssptiely comparedwiththatofthecontrol.Bothvarietiesshowedmoderateresstancetosweetpotatobacterialwiltandresistancetoblack spotbutweresuseptibletorootrot，stemrotandscab.Inconclusion，thedirectedhybridizationbasedonIMYB1-3canectively improvethevarietiesofcoloredsweetpotatoes.Thenewlybredvarieties'XiangfeiNo.1'andXiangfeiNo.2'demonstratebothhigh yieldsandhighquality.Thisstudyprovidesnewgermplasmmaterialsandatechnicalrouteforthebredingofoloredsweepotatoes. Key words：colored sweet potato; purple gene; IbMYB1-3; crossbreeding; targeted improvement of variety

中國是世界上甘薯種植面積最大且總產(chǎn)量最高的國家，也是甘薯的主要消費國。據(jù)FAO統(tǒng)計，我國甘薯種植面積超過230萬 hm² ，年均產(chǎn)量達5100萬t[1-3]。在國內(nèi)國際雙循環(huán)市場發(fā)展格局下，甘薯品種的功能化、多樣化和高值化利用是推動產(chǎn)業(yè)鏈升級的重要因素，多元化特色專用型品種的選育與開發(fā)已成為研究熱點[4。紫色甘薯富含花青素、維生素和礦質(zhì)元素等，具有通便、防癌、抗氧化、延緩衰老、降血壓和預(yù)防心血管疾病等保健功能，近年來備受消費者青睞[4-9]

紫色甘薯包含紫心和花紫心等類型。紫心品種如‘山川紫’‘浙紫薯1號’‘南紫薯008’‘徐紫薯8號’等，其薯肉和薯皮均呈較均勻的全紫色。薯塊局部呈紫色的混色品種則統(tǒng)稱為花紫心品種，主要類型包括：（1）中心著色型，如‘廣薯70-9’‘廣薯20’‘南沙一點紅’等，其薯塊合成的花青昔主要集中于薯肉中心部位，薯皮多為紫色或紫紅色；（2）局部隨機著色型，如日本選育的‘夏威夷紫薯’及地方品種‘江永紫暈’等，其花青苷隨機分布于薯肉不同部位，紫色性狀不穩(wěn)定，薯皮呈現(xiàn)紫色、紅色或黃白色；（3）周邊著色型，如‘澳洲紫白’等品種，其花青苷隨機分布于貼近薯皮周邊部位，顏色性狀不穩(wěn)定，薯皮顏色呈紫色或非紫色多態(tài)性表現(xiàn)。

“冰淇淋”甘薯是一類特色花紫心類鮮食品種的商品名，其中部分品種也叫“一點紅”。該類品種的薯塊橫切面因花青素、胡蘿卜素等營養(yǎng)物質(zhì)的時空特異性積累而呈現(xiàn)類似彩色冰淇淋的多色分層特征，故而得名，近年單價穩(wěn)定在6元/kg以上。20世紀(jì)初，我國育種工作者從自然變異材料中篩選出五彩甘薯種質(zhì)資源‘京變’，其薯肉從內(nèi)向外依次為紫、紅、黃、白、粉紅共5種顏色，為后續(xù)彩色甘薯推廣應(yīng)用提供了代表性“冰淇淋”品種[10]。然而，“冰淇淋”品種多由隨機變異產(chǎn)生，普遍存在產(chǎn)量低、夏薯區(qū)種植品質(zhì)較差等問題，且因彩色性狀的遺傳機理尚不明確，國內(nèi)外鮮有該類品種定向雜交育種改良技術(shù)可供借鑒。

本研究團隊前期從彩色甘薯種質(zhì)資源中克隆到2個調(diào)控莖葉紫色性狀的關(guān)鍵基因IbMYB1-3（GenBank登錄號：OR554531.1）和IbMYB1-4（GenBank登錄號：PP731796.1），經(jīng)鑒定均屬于IbMYB1基因（MYB轉(zhuǎn)錄因子家族成員，核心功能是調(diào)控甘薯塊根中花青素的合成與積累）的新型同源拷貝，這些基因啟動子序列的差異導(dǎo)致了時空表達差異[1I-12]。后續(xù)雜交育種研究表明，IbMYB1-3基因與薯塊彩色性狀的形成緊密相關(guān)，為“冰淇淋”甘薯品種的定向遺傳改良提供了可行思路。基于該類紫色基因資源的發(fā)現(xiàn)與利用，本研究培育了“冰淇淋”系列新株系，從中選育出2個綜合性狀表現(xiàn)突出的新品種‘湘妃1號’‘湘妃2號’，旨在為彩色甘薯品種培育與改良提供資源。

1品種選育過程

1.1遺傳系譜

遺傳系譜如圖1所示，彩色甘薯品種“湘妃1號’‘湘妃2號’的選育采用了‘紫葉’ × ‘湘薯99’雜交組合。母本‘紫葉’為2018年從花卉市場收集的彩色莖葉觀賞型種質(zhì)資源，經(jīng)鑒定表明其攜帶IbMYB1-3基因；父本‘湘薯99’由從‘浙紫薯1號’芽變株系中分離選育，經(jīng)鑒定不攜帶IbMYB1-2和IbMYB1-3基因。

1.2選育過程

2019年冬季，在海南南繁基地以‘紫葉’‘湘薯99’為親本定向雜交獲得一批種子。2020年播種培育517株實生苗，利用分子標(biāo)記鑒定等方法進行實生系圃的早代定向篩選，獲得104份含有IbMYB1-3基因且薯塊呈現(xiàn)“冰淇淋”彩色性狀的單株材料，部分薯塊切面見圖2。按株分別編號（湘YDH1～104），同年利用組培和溫室大棚建立無性繁殖復(fù)選圃。2021—2022年對復(fù)選圃材料進行早代定向篩選鑒定，結(jié)果顯示，多數(shù)株系產(chǎn)量表現(xiàn)尚可，但食味品質(zhì)表現(xiàn)欠佳，經(jīng)綜合評價篩選出湘YDH41、湘YDH70這2個產(chǎn)量與品質(zhì)表現(xiàn)相對優(yōu)良的品系，推薦進入新品種越級選拔程序[13]，并同步開展品系鑒定和品比試驗。2023—2024年，以國內(nèi)市場常見彩色甘薯品種‘南沙一點紅’為對照，在芙蓉區(qū)、永州冷水灘區(qū)、郴州蘇仙區(qū)、衡陽耒陽市和張家界慈利縣完成了區(qū)域性適應(yīng)試驗和生產(chǎn)試驗。基于湘YDH41、湘YDH70品系薯塊的色彩分布與香味特性，加之薯塊紫色斑塊與湘妃竹“淚痕”狀斑紋相似，且“湘”與“香”諧音，故將這2個品系分別命名為‘湘妃1號’‘湘妃2號’。

圖1 ‘湘妃1號’‘湘妃2號’品種選育系譜圖

2 選育結(jié)果

2.1 品種特征

“湘妃1號'為特色鮮食型新品種，生育期 135d 。其莖匍匐生長，蔓長較長；主莖粗壯，呈深紫色，頂端無茸毛，莖節(jié)長度中等，基部分枝約8個；葉片為心形帶齒狀，葉柄細長，葉面綠色，葉背、葉脈、脈基及葉柄均呈紫色；地區(qū)秋季栽培下其花蕾較多；如圖3所示，單株結(jié)薯整齊且較集中，薯拐長度中等，薯塊呈紡錘形，表面有橫淺溝，薯皮呈紫紅色，鮮薯薯肉呈淺黃色，中心有明顯紫色斑塊，熟薯薯肉呈黃色中心嵌紫色，食味粉、糯、甜，質(zhì)地細膩，有板栗香味，粗纖維少，干率約 28%

圖2雜交子代中冰淇淋彩色甘薯品系薯塊橫切面

圖3‘湘妃1號’的結(jié)薯表現(xiàn)與薯塊表型性狀（A：單株結(jié)薯情況；B：完整鮮薯；C：鮮薯縱切面；D：鮮薯橫切面）

‘湘妃2號'為特色鮮食型新品種，生育期 135d_? 0其莖匍匐生長，蔓長中等；莖粗中等，呈紫色，頂端無茸毛，莖節(jié)長度中等，基部分枝約8個；葉片為心形帶齒狀，葉柄細長，葉面正反面、葉脈、葉柄均呈綠色，脈基、柄基呈紫色；地區(qū)秋季栽培下不現(xiàn)蕾；如圖4所示，單株結(jié)薯整齊且較集中，薯拐長度短，薯塊呈紡錘形，薯皮較粗糙，呈紫紅色，鮮薯薯肉呈白色，中心有明顯紫色斑塊，熟薯薯肉為白色中鑲嵌紫色，食味糯、甜，質(zhì)地細膩，有板栗香味，無粗纖維，干率約 25% 。

圖4‘湘妃2號’的結(jié)薯表現(xiàn)與薯塊表型性狀（A：單株結(jié)薯情況；B：鮮薯表型性狀；C：鮮薯縱切面；D：熟薯縱切面）

2.2 產(chǎn)量表現(xiàn)

2.2.1品比試驗 2021—2022年，在試驗基地進行品系比較試驗，對照為‘南沙一點紅’，采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積20.2m² ，種植密度48000株 /hm² ，5月下旬栽插，10月上旬收獲，全生育期135d左右。測產(chǎn)結(jié)果如下：‘湘妃1號’鮮薯年均產(chǎn)量為 27590.4kg/hm² 較對照品種（ 19885.8kg/hm² ）增產(chǎn) 38.7% ；‘湘妃2號’鮮薯年均產(chǎn)量為 30269.5kg/hm² ，較對照增產(chǎn)52.2% 。

2.2.2多點鑒定試驗2023—2024年在市、永州市、郴州市、衡陽市和張家界市連續(xù)2a進行多點鑒定，試驗設(shè)計同2.2.1。測產(chǎn)結(jié)果如下：‘湘妃1號’2a鮮薯平均產(chǎn)量分別為25543.5、 22960.5kg/hm² ，較對照品種分別增產(chǎn) 50.0% 和 45.8% ；‘湘妃2號’2a鮮薯平均產(chǎn)量分別為27319.5、 24528kg/hm² ，較對照品種分別增產(chǎn) 60.4% 和 55.8% 。

2.2.3生產(chǎn)試驗2023—2024年在市、湘潭市、岳陽市連續(xù)2a進行生產(chǎn)試驗，單個品種種植面積0.4hm² ，種植密度52500株 /hm² ，對照為‘南沙一點紅'。測產(chǎn)結(jié)果如下：‘湘妃1號’2a鮮薯平均產(chǎn)量分別為28947.5、 26109.5kg/hm² ，分別較對照增產(chǎn)40.0% 、 44.1% ；‘湘妃2號’2a鮮薯平均產(chǎn)量分別為 30422.5，28695.5kg/hm² ，分別較對照增產(chǎn) 46.1% ）58.4% 。

2.3 品質(zhì)表現(xiàn)

2個品種鮮薯品質(zhì)性狀測定結(jié)果如下：（1）‘湘妃1號'，胡蘿卜素 9.89mg/100g ，花青素 4.77mg/100g 粗蛋白 4.26% ，維生素 C27.16mg/100g ，還原糖13.24% ，可溶性糖 5.18% ，熟薯食味綜合評分85.5分，較對照品種高15.5分；（2）‘湘妃2號’，胡蘿卜素1.17mg/100g ，花青素 15.39mg/100g ，粗蛋白 5.57% 維生素 C36.58mg/100g ，還原糖 15.64% ，可溶性糖6.85% ，熟薯食味綜合評分87.5分，較對照品種高17.5分。

2.4 抗病表現(xiàn)

湘妃1號'抗黑斑病，中抗線蟲病，中抗薯瘟病，感根腐病，感蔓割病，感瘡痂病，耐貯藏。‘湘妃2號

抗黑斑病，中抗薯瘟病，高感根腐病，感莖線蟲病，感蔓割病，感瘡痂病，較耐貯藏。

3 栽培技術(shù)

3.1 適宜種植區(qū)域

‘湘妃1號’‘湘妃2號’等冰淇淋彩色甘薯雜交品種適宜在省鮮食甘薯主產(chǎn)區(qū)（、永州、郴州、衡陽、張家界等）及類似生態(tài)區(qū)種植。該類品種薯塊彩色性狀的形成受低溫條件誘導(dǎo)，在南方冬薯種植區(qū)或高海拔山區(qū)種植時，若結(jié)薯期間晝夜溫差較大且夜溫低于 26°C ，鮮薯品質(zhì)表現(xiàn)更優(yōu)。因此，宜在滿足彩色性狀形成栽培條件的區(qū)域種植或移栽。

3.2 栽培技術(shù)要點

3.2.1栽培方式高壟栽培，作壟時施人 750kg/hm² 三元復(fù)合肥（ N-P₂O₅-K₂O=16-9-20， ，同時增施900kg/hm² 鈣鎂磷肥，可在很大程度上提高夏薯種植區(qū)鮮薯的色澤品質(zhì)。

3.2.2移栽時間與密度春薯于4月下旬至5月上旬栽插，密度為 54000～60000 株 /hm² ；夏薯于5月中下旬至6月上旬栽插，密度為 51000～54000 株 /hm² ：秋薯于7月下旬至8月上旬前栽插，密度為 60000～ 75 000株 /hm² 。

3.2.3田間管理移栽后加強大田管理，及時中耕、除草，注重病蟲草害防控，整個生長期內(nèi)避免翻蔓。3.2.4采摘留種9月中上旬至霜凍天氣發(fā)生前，根據(jù)市場行情和產(chǎn)量情況分批次及時采收上市，推薦以秋薯留種。

4討論與結(jié)論

紫色甘薯因其富含花青素等物質(zhì)，兼具營養(yǎng)保健功能與獨特感官品質(zhì)，在功能型甘薯品種選育中具有重要價值。現(xiàn)代甘薯育種中花青素呈色品種的選育最早可追溯至藤蔓呈紫色的種質(zhì)資源[14-15]，我國選育的‘福菜薯23’‘紫花葉’等系列甘薯品種，其親本均源于攜帶紫色藤蔓性狀的野生或地方種質(zhì)資源。

紫心甘薯品種的遺傳性狀屬顯性遺傳且表現(xiàn)穩(wěn)定，其種質(zhì)發(fā)掘與利用工作具有系統(tǒng)性和延續(xù)性。日本學(xué)者最早于20世紀(jì)80年代開展薯塊全紫品種的選育，成功培育出‘山川紫’‘綾紫’等標(biāo)志性品種[5]，并克隆獲得紫心甘薯的主調(diào)控因子IbMYB1-2，該基因驅(qū)動甘薯薯塊特異性表達IbMYB1基因，致使花青素在薯塊中大量積累[16-17]。IbMYB1-2是甘薯中早期被克隆且實現(xiàn)廣泛應(yīng)用的紫色基因資源，其利用推動了我國紫色甘薯品種的選育進程，具有里程碑意義，但也帶來了品種同質(zhì)化嚴(yán)重等問題[18-26]，急需選育多樣化種質(zhì)資源。

研究表明，花紫心甘薯品種的發(fā)現(xiàn)可能早于紫心甘薯品種。我國1984年出版的《全國甘薯品種資源目錄》收錄了56份薯塊呈不完全紫色的甘薯品種資源，其中部分品種于1949年之前選育，但因品質(zhì)性狀不穩(wěn)定和商品性差等局限而未能大規(guī)模推廣[27]。當(dāng)前市場主流品種‘夏威夷紫薯’‘一點紅’‘澳洲紫白’等均源自自然變異材料，其遺傳規(guī)律并未完全遵循孟德爾遺傳定律，且紫色性狀本身存在不穩(wěn)定性，因此尚未建立完善的花紫心性狀定向遺傳改良技術(shù)體系。

本研究基于“冰淇淋”彩色甘薯薯塊紫色性狀與藤蔓紫色基因IbMYB1-3的關(guān)聯(lián)性，開發(fā)了1套針對花紫心品種的定向遺傳改良育種技術(shù)體系，在以‘紫葉’為親本的定向雜交群體中，其子代薯肉呈花紫心表型的占比約為 20% 。此外，種質(zhì)資源基因分析表明，并非所有的“冰淇淋”品種均攜帶紫色基因IbMYB1-3，可見這一遺傳性狀的復(fù)雜性。因此，筆者推測，IbMYB1-3可能僅是培育紫色甘薯品種的一個顯性基因，應(yīng)該還存在其他未知的關(guān)鍵基因主導(dǎo)薯塊花紫心表型性狀的形成，有待進一步研究。

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（責(zé)任編輯：彭靜瀾）