马铃薯品种（系）淀粉与产量表现稳定性分析

李 鑫 金光辉 王鹏程 王紫雯

（黑龙江八一农垦大学农学院，163319，黑龙江大庆）

马铃薯是世界四大粮食作物之一，其块茎淀粉含量丰富，含有人体所必需的七类营养物质[1]。随着马铃薯的主粮化，马铃薯逐渐由鲜食型向淀粉加工型转变[2-3]。国内选育的淀粉加工品种中大多数淀粉含量低于15%，严重制约了马铃薯淀粉产业的发展[4]。当前我国的马铃薯淀粉需求量在 100万 t以上，根据2019年中国马铃薯淀粉含量数据统计，我国马铃薯淀粉年产量约45万t，仍有一大部分需要进口。而且我国目前马铃薯淀粉品种淀粉含量较低，不能达到工业发展的标准[5]。

马铃薯淀粉是一类天然高分子化合物，储存着大量能量，形态通常为椭圆形或者卵形[6-7]；与玉米、小麦等其他作物相比，其淀粉性质具有淀粉颗粒大、支链淀粉含量较高、口味温和和无刺激的优点。直链淀粉作为马铃薯淀粉的组成结构之一，其聚合度很高，在很大程度上决定马铃薯淀粉的黏度高低[8-9]。已有研究[10]表明，直链淀粉含量直接影响淀粉的糊化特性及加工品质。此外，马铃薯淀粉分子中含有天然磷酸基团，不含有脂肪酸，可使其形成高透明度的淀粉糊[11-12]。因此，马铃薯淀粉被广泛应用于食品加工、化工、医药、纺织、造纸、饲料等领域[13]。

本试验选用黑龙江垦区2个主栽淀粉加工品种垦薯1号和大西洋，以及21份高淀粉马铃薯品系，通过对不同品种（系）的产量、淀粉含量、淀粉产量及直链淀粉含量进行稳定性分析，筛选高产、稳产、淀粉含量稳定的马铃薯品系，为提高马铃薯生产水平提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

21份马铃薯高世代品系（表1）均来源于黑龙江八一农垦大学马铃薯研究所，以垦薯1号和大西洋为对照，品系鉴定参考《农作物种质资源鉴定技术规程 马铃薯》（NY/T 1303-2007）[14]。马铃薯材料连续 2年（2019-2020年降雨量分别为 675和730mm）种植在黑龙江农垦克山农场，5月初采用人工播种，在播种后出苗前喷施除草剂，苗高约15cm时，采用动力中耕进行追肥覆土，整个生育期喷5～6遍农药预防病虫害，9月20日左右收获。收获后14d内测定淀粉含量及提取淀粉。

表1 马铃薯品种（系）父本、母本及其编码Table 1 Male and female parents and codes of potato varieties (strains)

续表1 Table 1 (continued)

1.2 试验设计

采用随机区组排列，共设 23个处理，3次重复。小区行距90cm，株距25cm，3行区。每个重复间留1m宽区道，周围设保护行。除气候、土壤等生态因子不同外，其他管理根据常规田间措施进行。

1.3 试验方法

采用水比重法[15]测定淀粉含量。并计算淀粉产量，淀粉产量（kg/hm2）=块茎产量（kg/hm2）×块茎淀粉含量（%）[16]。

淀粉的制备：取新鲜的马铃薯2kg，清洗掉马铃薯表面的泥土，削掉薯皮，切块磨成匀浆，用80目筛滤掉薯渣，沉淀后真空抽滤，自然晾干。

参照GB/T 15683-2008[17]测定马铃薯淀粉中直链淀粉含量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016整理数据，运用SPSS 23.0统计分析软件进行描述性分析和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同马铃薯品种（系）产量表现及稳定性分析

2.1.1 马铃薯产量 由表2可知，2019年各品种（系）平均产量为33 414kg/hm2，范围在16 950～49 295kg/hm2之间；2020年平均产量为33 519kg/hm2，范围在18 155～49 983kg/hm2之间，2020年马铃薯平均产量大于 2019年。各品种（系）平均产量变化范围在 17 552～49 639kg/hm2之间；其中品系ND17-164-5产量大于对照品种垦薯 1号，品系ND17-48-26、ND17-115-9、ND17-143-7和 ND17-26-9产量小于垦薯1号，大于大西洋；ND17-147-4、ND17-26-1和ND17-32-21等16份品系产量低于大西洋；其中品系ND17-147-66、ND17-32-21和ND17-147-6相对标准偏差接近或大于0.1，ND17-143-7、ND17-58-11和 ND17-164-5相对标准偏差≤0.01。

表2 马铃薯品种（系）产量Table 2 Yield of potato varieties (strains) kg/hm2

2.1.2 产量稳定性分析 由表3可知，马铃薯品种（系）产量环境（年份）区组内差异不显著，品种（系）间差异极显著，在不同环境（年份）与品种（系）间存在极显著的互作现象，结果表明不同品种（系）在不同年份表现不同。

表3 马铃薯品种（系）产量稳定性分析Table 3 Analysis of yield stability of potato varieties (strains)

2.2 不同马铃薯品种（系）淀粉含量及稳定性分析

2.2.1 各年份淀粉含量 由图1可知，2019年的淀粉含量在16.02%～20.77%之间，平均17.67%，品系ND17-164-5淀粉含量最低，品系ND17-147-6淀粉含量最高；2020年的淀粉含量在13.38%～18.56%之间，平均16.47%，品系ND17-48-11淀粉含量最低，品系ND17-147-73淀粉含量最高，2019年平均淀粉含量高于2020年。

图1 马铃薯品种（系）各年份淀粉含量Fig.1 The starch contents of potato varieties (strains) in each year

2.2.2 平均淀粉含量分析 由表4得知，马铃薯品种（系）2年平均淀粉含量变化范围在 13.17%～19.66%之间；ND17-147-6和ND17-147-73等6个品系淀粉含量高于垦薯 1号，ND17-143-13和ND17-147-4等5个品系淀粉含量低于垦薯1号，高于大西洋；ND17-25-21、ND17-143-7等10个品系淀粉含量低于大西洋；其中品系 ND17-48-26、ND17-48-11、ND17-12-2相对标准偏差大于0.10，ND17-147-66、ND17-26-1、ND17-44-21、大西洋、ND17-6-25、ND17-25-21相对标准偏差≤0.01，品种（系）淀粉含量稳定性强。

表4 马铃薯品种（系）平均淀粉含量分析Table 4 Analysis of average starch contents of potato varieties (strains)

续表4 Table 4 (continued)

2.2.3 淀粉含量稳定性分析 由表5可知，马铃薯品种（系）淀粉含量在环境（年份）区组内差异不显著，品种（系）间差异极显著，且与不同环境（年份）存在极显著的互作现象。

表5 马铃薯品种（系）淀粉含量稳定性分析Table 5 Stability analysis of starch contents in potato varieties (strains)

2.3 不同马铃薯品种（系）淀粉产量表现及稳定性分析

2.3.1 淀粉产量表现 根据表6可知，马铃薯品种（系）2019年淀粉产量变化范围在 3084.97～8872.73kg/hm2之间，平均淀粉产量为5834.77kg/hm2，垦薯1号的淀粉产量最高，ND17-147-73淀粉产量最低；2020年淀粉产量变化范围在 1717.02～8711.90kg/hm2之间，平均淀粉产量为5345.87kg/hm2；垦薯1号淀粉产量最高，ND17-12-2淀粉产量最低；ND17-115-9、ND17-48-26等5个品系的淀粉产量小于垦薯1号，大于大西洋；ND17-32-21、D17-26-1、D17-143-13等 16个品系的淀粉产量小于大西洋；其中品系 ND17-147-6、ND17-32-21、ND17-143-13、ND17-147-66、ND17-147-73、ND17-48-26、ND17-12-2相对标准偏差＞0.10；品系ND17-25-21相对标准偏差最小。

表6 马铃薯品种（系）淀粉产量表现Table 6 Starch yield performance of potato varieties (strains) kg/hm2

2.3.2 淀粉产量稳定性分析 由表7可知，马铃薯品种（系）淀粉产量在环境（年份）区组内差异不显著，品种（系）间差异极显著，且与不同环境（年份）存在极显著的互作现象。

表7 马铃薯品种（系）淀粉产量稳定性分析Table 7 Analysis of starch yield stability of potato varieties (strains)

2.4 不同马铃薯品种（系）直链淀粉含量及稳定性分析

2.4.1 各年份直链淀粉含量 通过图2可知，2019年的直链淀粉含量在15.19%～21.28%之间，平均为18.80%，ND17-164-5含量最低，ND17-6-25最高；2020年的直链淀粉含量在11.23%～20.58%之间，平均含量为 18.52%，ND17-164-5含量最低，ND17-147-54含量最高，2019年的平均直链淀粉含量高于2020年。

图2 马铃薯品种（系）各年份直链淀粉含量Fig.2 The amylose contents of potato varieties (strains) in each year

2.4.2 平均直链淀粉含量分析 由表8得知，马铃薯品种（系）平均直链淀粉含量变化范围在13.21%～21.30%之间，ND17-6-25、ND17-147-54、ND17-147-6等 7个品系平均淀粉含量高于垦薯 1号；ND17-25-21和ND17-147-4等6个马铃薯品系平均直链淀粉含量低于垦薯 1号，高于大西洋；ND17-147-66、ND17-32-21等5个品系平均直链淀粉含量低于大西洋。品系ND17-48-11、ND17-164-5相对标准偏差系数大于0.10；ND17-32-21、垦薯1号、ND17-6-25、ND17-147-4相对标准偏差≤0.01，品种（系）自身直链淀粉含量稳定性强。

表8 马铃薯品种（系）平均直链淀粉含量分析Table 8 Analysis of average amylose contents of potato varieties (strains)

续表8 Table 8 (continued)

2.4.3 直链淀粉含量稳定性分析 由表9可知，马铃薯品种（系）直链淀粉含量在环境（年份）区组内差异不显著，品种（系）间差异极显著，且与不同环境（年份）存在极显著的互作现象。

表9 马铃薯品种（系）直链淀粉含量稳定性分析Table 9 Stability analysis of amylose content in potato strains

3 讨论

马铃薯淀粉在马铃薯加工产业中一直占比很大，因此选育高产、稳产、优质的马铃薯品种一直是马铃薯育种目标。马铃薯块茎产量受环境与基因型互作的影响较大[18]；马铃薯淀粉含量除了受遗传因素影响，还受自然界环境因素（光照、水分、温度、土壤状况等）以及栽培因素（肥力状况、杂草影响、病虫危害等）的影响[19-20]；马铃薯的淀粉产量决定于马铃薯块茎产量与淀粉含量的乘积，所以马铃薯的淀粉产量也受环境与基因的影响[21]；本研究中马铃薯块茎产量年际表现有差异，表明块茎产量易受环境因素影响，这与王榛[19]研究结果一致；本研究中马铃薯品种（系）2019年平均淀粉含量高于 2020年，但各品种（系）年间变异系数大多较小，表明马铃薯淀粉含量的高低主要决定于品种（系）本身的特性，其次是环境因素，这与梁晶[22]研究结果一致。马铃薯在块茎形成、淀粉积累期间，气候因素对淀粉品质有较大影响[23]。本研究中2020年平均淀粉含量低于2019年，2019年黑龙江农垦克山农场的降雨量较2020年少55mm，2年间降雨量的差异对马铃薯淀粉含量的积累有直接影响，这与姚玉璧等[24]研究结果一致；我国淀粉加工型马铃薯品种淀粉含量一般要求16%以上[25]，本研究中21份马铃薯品种（系）中有19份均符合淀粉加工要求。有研究[26-27]表明，马铃薯淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，直链与支链淀粉含量比例的高低在一定范围内决定淀粉的食用品质与加工品质，直链淀粉含量与淀粉的黏性、凝胶能力、回生老化程度等存在密切的关系；本研究中，各马铃薯品系直链淀粉含量均比较低，加工性能好。

4 结论

参试材料的块茎产量、淀粉含量、淀粉产量及直链淀粉含量在不同环境（年份）与品种（系）间存在极显著的互作现象（P＜0.01）、环境（年份）区组内差异不显著（P＞0.05）、品种（系）间差异极显著（P＜0.01），块茎产量、淀粉含量、淀粉产量及直链淀粉含量间存在着环境（年份）与基因型互作的关系，但基因型影响效应大于环境因素；通过与垦薯1号和大西洋对比，筛选出产量高于垦薯1号的品系1份，低于垦薯1号大于大西洋的品系4份，产量稳定性好的品系3份；淀粉含量≥16%的品系19份，淀粉含量稳定性强的品系5份；淀粉产量小于垦薯1号大于大西洋的品系5份，淀粉产量稳定性强的品系1份；供试品系的直链淀粉含量均较低，有良好的淀粉加工性能。综上所述，筛选出高产、稳产、高淀粉含量和高淀粉产量的无性系材料 4份，分别为 ND17-115-9、ND17-48-26、ND17-147-4和ND17-26-9。