云南专用型紫甘薯新品种的筛选

李明福， 张云琼， 李鹏林， 杜 燕， 徐宁生

(1.玉溪农业职业技术学院， 云南 玉溪 653106； 2.中国人民财产保险公司 云南省分公司， 云南 昆明 650200； 3.云南省农业科学院 经济作物研究所， 云南 昆明 650200； 4.农业农村部 云贵高原马铃薯与油菜科学观测实验站， 云南 昆明 650200)

0 引言

【研究意义】花青素是植物中广泛存在的一种水溶性天然色素，参与植株的生长发育、生物与非生物胁迫应答等生理活动[1]。甘薯薯块积累大量花青素时呈紫色，即紫甘薯。紫甘薯富含花青素，除具有普通甘薯的生理保健功能外，其清除体内自由基、恢复肝功能、预防癌症和修复脑损伤等作用更加突出。随着紫甘薯种植面积逐年扩大，已成为甘薯产业的新亮点[2]。中国紫甘薯种植面积约18.5万hm2，四川、云南和江西的种植面积约占40%[3]。云南常年种植甘薯超6.66万hm2[4]，其中，紫甘薯种植面积约0.67万hm2，约占甘薯总面积的10%。云南紫甘薯种植产业主要靠色素加工企业支撑。花青素含量较高的紫甘薯提取色素效率高，加工生产的紫薯粉色度深，从而降低加工紫薯自发粉成本。随着市场竞争加剧，寻求高产和高花青素含量的紫甘薯品种成为紫甘薯加工企业的强烈需求。因此，开展新紫甘薯品种的筛选研究，对促进云南紫甘薯产业的稳定发展具有现实意义。【前人研究进展】有关紫甘薯花青素含量的品种筛选试验前人做了大量研究，赵冬兰等[5]对紫A-7、烟665、紫A-6和紫A-4等8种紫甘薯资源原花青素相对含量进行了比较；朱璞等[6]对绫紫、徐紫薯3号、徐038008、浙大09-3、浙大09-41、浙大03081、安苏08-20、大青08-36和山川紫的薯块产量、花青素含量及食味进行了比较；夏家平等[7]比较分析了济黑薯1号、漯紫薯1号、商077-1、泰中11、烟薯0747和宁紫薯1号的产量、熟食味和花青素含量；房增国[8]比较了徐紫22-1、烟紫2、即紫2、紫A2和烟紫1等18个紫甘薯品种的产量、花青素和硒含量。【研究切入点】目前，关于紫甘薯品种筛选试验研究主要集中在优良亲本组配和多级多代试验筛选等方面，有关从花青素含量和食用品质评价等方面筛选适宜云南种植的优质紫甘薯品种研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】以济黑2号、徐紫薯5号和紫罗兰等7个紫甘薯品种为研究对象，采用大田试验，从农艺性状、口感品质、花青素含量和产量等方面综合筛选出适于鲜食或色素提取的紫甘薯新品种，以期为解决云南地区色素加工主栽品种产量低和效益不高等问题提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

收集济黑2号、徐紫薯5号、紫罗兰、云紫1号、云紫2号、15302和徐紫薯8号共7个紫甘薯品种，其中，济黑2号、徐紫薯5号、紫罗兰和徐紫薯8号由省外引进，云紫1号和云紫2号来自云南新平，15302由云南省农业科学院引进。三元复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)购自贵州西洋实业有限公司，毒辛购自江苏宝灵化工股份有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验于2021年5月20日在玉溪农业职业技术学院试验基地进行，采用随机区组试验设计，以7个紫甘薯品种为研究对象，共设7个处理，每处理3次重复。用单垄单行斜插栽培，小区面积10 m2，垄距1 m，株距0.25～0.30 m，栽薯苗2 500株/667m2，每小区37株。复合肥50 kg/667m2、毒辛5 kg/667m2于起垄前一次性施入。薯苗移栽后每天下午浇水1次，连续浇水1周，保证薯苗成活后进行黑膜覆盖栽培，于前期和中期对垄沟人工除草2次。

1.2.2 指标测定

1) 农艺性状。在紫甘薯生长中后期对各品种生长势进行观察记录；参照甘薯种质资源描述规范和数据标准[9]，于2021年11月15日测定植株生长习性、顶芽叶色和顶芽形状等指标。测定干物率、薯块产量、花青素产量和淀粉产量[10]。

2) 口感品质。用蒸熟法对各品种进行口感品质检测，香味按特香、香、较香、微香和无香分别计4分、3分、2分、1分和0分；甜味按特甜、甜、较甜、微甜和无甜分别计4分、3分、2分、1分和0分；糯粘度按特糯、糯、较糯、微糯和无糯分别计4分、3分、2分、1分和0分；

3) 花青素测定。采用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液提取法提取花青素[11]。精确称取鲜甘薯1～2 g，切成细丁放入研钵中，并加20 mL柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液(pH 3.0)研磨破碎，于室温静置2 h，将上部含有色素的缓冲液移至100 mL容量瓶，用缓冲液定容至100 mL。用JH722N可见光分光光度计测量525 nm处的OD值，并换算为花青素含量。

4) 可溶性糖测定。紫甘薯洗净，抹干表皮水分，去皮，切成细丁，每处理称取3个样品100 g放入瓷坩锅中研细，用不锈钢勺子压取0.5～1.0 mL汁液待测。取纯净水1～2滴放入折光仪，用WZS 50手持式折射仪测得其折光率为0.5%。取紫薯液1～2滴于折光仪斜面测得相应折光率。通过查对22℃室温所测的折光率对应的可溶性糖百分率校正值得到紫甘薯的可溶性糖百分率。

1.3 数据统计与分析

采用DPS 16.05对试验数据进行统计分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 不同紫甘薯品种的生长势

由表1可知，各品种紫甘薯的生长势存在一定差异。植株生长习性：济黑2号、徐紫薯5号、云紫1号和15302为半直立型，紫罗兰、云紫2号和徐紫薯8号为匍匐型；顶芽叶色：除徐紫薯5号、云紫1号和徐紫薯8号为紫色及紫罗兰为浅绿色外，其余品种均为绿色；顶芽形状：各品种均为凹形；叶裂片：徐紫薯5号和15302为无裂心形，其余品种均为三裂三角形；叶正主脉、侧脉色：各品种均为绿色；叶背主脉色：除济黑2号和徐紫薯8号分别为紫色和浅紫色外，其余品种均为绿色；叶背侧脉色：除徐紫薯8号为紫色外，其余品种均为绿色；茎芽端绒毛：徐紫薯5号和云紫1号较多，济黑2号、紫罗兰和徐紫薯8号少，云紫2号和15302极少；茎色：除徐紫薯5号和徐紫薯8号为紫色外，其余品种均为绿色；现蕾开花：除济黑2号、紫罗兰和云紫1号3个品种开花外，其余品种均不开花。综合看，各品种的形态特征差别明显，可用于区分和辨别品种。

表1 不同紫甘薯品种的地上部茎叶特征

2.2 不同紫甘薯品种的农艺性状及产量

从表2看出，各品种紫甘薯的农艺性状及产量存在较大差别。济黑2号、徐紫薯5号、紫罗兰、云紫1号、云紫2号、徐紫薯8号和15302的茎长分别为191.67 cm、101.00 cm、218.67 cm、152.00 cm、312.00 cm、180.00 cm和229.73 cm，以云紫2号最长，达312.00 cm，徐紫薯5号最短，为101.00 cm；茎粗分别为1.93 cm、3.17 cm、2.03 cm、2.51 cm、3.33 cm、3.03 cm和2.35 cm，以云紫2号最粗，达3.33 cm，济黑2号最细，为1.93 cm；茎基部分枝分别为4.33个、8.67个、11.00个、7.73个、3.33个、5.93个和6.53个，以紫罗兰最多，达11.00个，云紫2号最少，仅3.33个。茎叶重：徐紫薯8号>济黑2号>云紫2号>紫罗兰>15302>云紫1号>徐紫薯5号；薯块重：徐紫薯8号>云紫2号>云紫1号>15302>紫罗兰>徐紫薯5号>济黑2号；薯块产量：徐紫薯8号>云紫2号>云紫1号>紫罗兰>15302>徐紫薯5号>济黑2号；淀粉产量：云紫2号>云紫1号>徐紫薯8号>15302>紫罗兰>徐紫薯5号>济黑2号；花青素产量：徐紫薯8号>济黑2号>云紫1号>云紫2号>紫罗兰>15302>徐紫薯5号。从块根与茎叶比值看，云紫1号最高，达2.19，表明该品种营养物质输送到块根比率最高；济黑2号最低，为0.53，表明该品种的营养物质转化率最低。

表2 不同紫甘薯品种的农艺性状与产量

2.3 不同紫甘薯品种薯块的基本特征

由表3可知，不同紫甘薯品种薯块的基本特征存在一定差异。形状：徐紫薯5号为极短纺锤形，紫罗兰和15302为纺锤形，其余品种均为柱形；芽眼深浅：济黑2号和徐紫薯8号为深，其余品种为浅；薯皮光滑度：紫罗兰、云紫2号和15302为光滑，济黑2号和云紫1号为粗糙，徐紫薯5号和徐紫薯8号中等；薯块整齐度：除济黑2号为较整齐外，其余品种均为整齐；薯块缺陷：除徐紫薯5号、徐紫薯8号和15302有浅条沟外，其余品种均无条沟；皮色：济黑2号和云紫2号为紫黑色，徐紫薯8号为深紫色，15302为紫红色，其余品种为紫色；皮层色：济黑2号、云紫1号、云紫2号和徐紫薯8号为深紫色，其余品种为紫色；肉色：济黑2号为紫黑色，15302为紫红色，徐紫薯5号和紫罗兰号为紫色，云紫1号、云紫2号和徐紫薯8号为深紫色。

表3 不同紫甘薯品种薯块的基本特征

2.4 不同紫甘薯品种薯块的口感品质

从表4看出，不同紫甘薯品种的口感不同。干物率：云紫2号(35.1%)>济黑2号(33.8%)>云紫1号(32.7%)>徐紫薯5号(32.4%)>紫罗兰(29.7%)>15302(28.5%)>徐紫薯8号(28.3%)；花青素：济黑2号(132.2 mg/100g)>徐紫薯8号(94.4 mg/100g)>云紫1号(57.9 mg/100g)>紫罗兰(44.8 mg/100g)>云紫2号(35.1 mg/100g)>徐紫薯5号(31.4 mg/100g)>15302(27.6 mg/100g)；可溶性糖：徐紫薯8号(17.8%)>紫罗兰(16.3%)>济黑2号(14.6%)>徐紫薯5号(14.3%)>15302(12.2%)>云紫1号=云紫2号(11.5%)。香味以徐紫薯5号和15302得分最高，均为3分；甜味以15302得分最高，为3分；糯粘度以云紫1号、云紫2号和徐紫薯8号得分最高，均为3分。从综合口感得分看，徐紫薯5号、徐紫薯8号和15302较高，分别为7分、7分和8分，表明该品种紫甘薯的口感较好，适合鲜食；紫罗兰、云紫1号和云紫2号适中，分别为6分、5分和6分，可作为鲜食或加工品种；济黑2号最低，为2分，口感差，可作为加工品种。

表4 不同紫甘薯品种薯块的口感品质

2.5 薯块品质特性的相关性

通过对花青素与综合口感得分、甜味分数与校正可溶性糖、可溶性糖与花青素、花青素与块根产量和干物率与花青素进行相关性分析得出，可溶性糖与花青素、花青素与块根产量和干物率与花青素无明显相关性；由图1和图2可知，花青素与综合口感得分呈负相关(y=-0.045 6x+8.360 9，R2=0.866 6)；甜味分数与校正可溶性糖呈正相关(y=2.892 3x+3.228 4，R2=0.702 2)。结合表4可知，花青素的涩味对紫甘薯食味影响较大，熟食味较好的15302与徐紫薯5号花青素含量均较低，而徐紫薯8号和紫罗兰在花青素含量较高的条件下，仍保持较高的可溶性糖含量(17.8%和16.3%)。表明，花青素含量高的紫甘薯品种可用于加工提取色素和加工紫薯粉的综合效率较高；花青素含量较高且熟食味好的品种，鲜食消费效率较高。

图1 花青素与综合口感得分的线性相关性

图2 甜味分数与校正可溶性糖的线性相关性

3 讨论

花青素含量是紫甘薯的核心指标，食味与花青素含量一般呈显著负相关。花青素虽有利于人体健康，但其具有涩味，对紫甘薯食味有负面影响[12-13]。因此，以鲜食为主的紫甘薯要求花青素含量不能太高，如徐紫薯5号和15302口感较好。但用于加工提取色素的紫甘薯则要求花青素含量越高越好，如济黑2号。研究结果表明，参试品种花青素含量与干物质含量和块根产量无明显相关性，表明，可作进一步研究筛选干物质含量适中、产量适中而花青素含量较高的紫甘薯品种；可溶性糖含量与花青素含量无明显相关性，与唐忠厚等[14]的研究结果有差异。通常情况下，马铃薯的可溶性糖含量低，其花青素含量也低；紫甘薯的可溶性糖含量高，其花青素含量也高。表明，花青素与可溶性糖的关系较为复杂，不一定是呈正相关或负相关。

栽培措施不仅可以提高紫甘薯产量，还可以提高其花青素含量[15-16]。如徐紫薯5号的转化率(1.76)较高，但其地上部与地下部的产量均较低，可通过增加施肥量来提高产量；济黑2号的花青素含量最高(132.2 mg/100g)，为很多色素加工企业青睐，但其产量低(1 568.78 kg/667m2)。依据试验结果，可通过以下方法解决，一是用徐紫薯8号替代，其单位面积的花青素产量(3.49 kg/667m2)远高于济黑2号(2.07 kg/667m2)，二是由于济黑2号块根/茎叶的比值偏低(0.53)，可通过控徒长改善其营养物质转化率低的问题，促进营养物质转移，从而提高其产量。研究仅测定1年的试验结果，今后仍需开展大量试验深入研究，为紫甘薯的生产指导提供理论依据。

4 结论

从农艺性状、口感品质、花青素含量和产量等方面对紫甘薯品种进行筛选，结果表明，徐紫薯5号(31.4 mg/100g，7分)和15302(27.6 mg/100g，8分)花青素含量较低，综合口感得分较高，适于鲜食；紫罗兰(44.8 mg/100g，6分)、云紫1号(57.9 mg/100g，5分)和云紫2号(35.1 mg/100g，6分)花青素含量和综合口感得分适中，可用于鲜食或加工提取色素；济黑2号(132.2 mg/100g，2.07 kg/667m2，2分)花青素含量较高，但其产量低，综合口感得分最低；徐紫薯8号(94.4 mg/100g，3.49 kg/667m2，7分)花青素含量和产量较高，综合口感得分较高，在实际生产中可替代济黑2号用于加工提取色素。