高产优质紫甘薯品种的筛选

房增国

摘要：为筛选高产优质的紫甘薯品种，通过田间试验分析比较了当前农业生产中18个主流紫甘薯品种的产量、花青素含量、硒元素含量。结果表明，不同品种紫甘薯的薯块产量、产量构成、花青素含量、硒元素含量均有较大差异。薯块产量的变幅为12 168～30 693 kg/hm2，薯块产量及商品薯率较高的品种为徐紫22-1、烟紫2、即紫2、紫A2、烟紫1；花青素含量的变化范围为16.1～733.3 mg/kg干质量；硒元素含量的变化范围为0.045～0.225 mg/kg干质量。在本试验条件下筛选出的高产优质紫甘薯品种为即紫2。

关键词：紫甘薯；品种；产量；花青素；硒

中图分类号： S531.02文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0136-03

紫甘薯（Ipomoea batatas L.）是甘薯中具有独特遗传性状和经济价值的特色品种，皮、肉均呈紫红色，不仅富含矿物质、蛋白质、食用纤维、维生素，也含有丰富的花青素[1-2]。花青素无毒、无特殊气味，颜色随pH值而变化，含有多种营养，并具有药理、保健功能[3-4]。紫甘薯富含抗癌物质硒元素，具有天然抗氧化、清除自由基等生理活性。近年来，紫甘薯作为一种优质天然保健食品而倍受青睐。我国引种紫甘薯较晚，但目前已拥有较为丰富的紫甘薯资源。1995年以来，我国对紫甘薯的一系列研究主要集中于品种或品系选育[5]、栽培技术[6]、花青素的提取与测定方法等方面[7-10]，而关于高产、富含花青素及硒元素的紫甘薯种质资源筛选的研究鲜有报道。以生产中主栽的18个紫甘薯品种为研究对象，分析其产量、产量构成、花青素及硒元素含量的品种间差异，旨在筛选高产优质及富硒的紫甘薯种质资源，为农业生产中紫甘薯种质资源的合理利用提供依据。

1材料与方法

1.1试验地点及供试材料

试验于山东省即墨市丰城镇东龙湾头村进行，该村地处胶东半岛东南部，地貌以丘陵山地为主，年平均气温12.1 ℃，年平均降水量776.7 mm，年平均无霜期244 d，年有效积温 1 700～2 000 ℃。供试土壤为棕壤土，0～20 cm耕层土壤基础肥力为：有机质12.6 g/kg、碱解氮53.7 mg/kg、速效磷194 mg/kg、速效钾68.2 mg/kg、pH值6.6（水土比5 ∶1）。供试的18个紫甘薯品种为：徐紫13-1、徐紫22-1、日照紫、山川紫、凌紫、紫A0、烟紫2、美国黑、宁紫P-8、即紫2、宁紫1、济黑1、紫A4、渝紫263、紫A2、徐紫S20-1、郑紫1、烟紫1。

1.2试验设计

试验共设18个处理（品种），每个处理设3次重复，试验地施用复合肥（N、P2O5、K2O含量均为15%）450 kg/hm2，作为基肥一次性施入，并翻地、起垄。垄高0.30 m、宽0.75 m，小区面积为 22.5 m2（4.5 m×5.0 m），将密度控制为6万株/hm2。试验统一育苗，选取大小基本一致的薯苗于5月21日栽插，并于10月20日收获。

1.3测定项目及计算方法

收获时按试验小区全部收获，折算成单位面积产量，同时计算单株薯块数、商品薯率（50 g以上单薯占总质量的比率）。选取有代表性的薯块并洗净晾干，一部分用于花青素、水分含量的测定；另一部分切成粒状，采用四分法选取200 g，于105 ℃杀青、65 ℃烘干，粉碎后用于硒含量的测定。

采用原子荧光分光光度法测定硒含量。准确称取烘干磨碎样品0.5～1.0 g（精确至0.000 1 g）并置于150 mL三角瓶中，加入8 mL浓硝酸（优级纯）、2 mL双氧水，盖上表面皿，于180 ℃加热消解至清亮，如不透明则继续补加双氧水直至溶液澄清透明，取下冷却并用超纯水转移定容至50 mL，摇匀待测[11]。

采用pH值示差法测定花青素含量。选取洗净晾干的紫甘薯样品，采用四分法切碎混匀，放入组织捣碎机内捣碎。准确称取2 g（精确至0.001 g）捣碎样品于具塞离心管中，加入20 mL提取剂（1%HCl ∶乙醇=40 ∶60，V/V），超声提取 15 min。提取完毕后放入离心机，以10 000 r/min离心 10 min，得到澄清的上清液。准确量取上清液2 mL，定容至20 mL，分别将pH值调为1.0、4.5，采用分光光度法比色测定[10]。

花青素含量（mg/100 g鲜质量）=ΔD×DV×VF×M/（ε×m）×100 000。

式中：ΔD表示DpH1.0-DpH4.5；DV表示稀释体积，为20 mL；VF表示稀释倍数，为10；m表示样品质量，为2 g；100 000表示单位换算；D表示总吸光度；ε表示消光系数，取26 900 L/（mol·cm）；M为花青素分子质量，取449.2 g/mol。

花青素含量的最终结果以干质量表示：含量（mg/kg干质量）=含量（mg/100 g鲜质量）/紫甘薯出干率（%）×10。

1.4统计方法

采用Excel 2003、SAS软件对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同品种紫甘薯的薯块产量差异

不同品种紫甘薯地上部、薯块鲜质量差异均较大。18个紫甘薯品种的地上部鲜质量变化范围为15 540～54 461 kg/hm2，平均值为34 080 kg/hm2，其中济黑1品种最高，而最低的紫A2品种仅为济黑1品种的28.5%，且大部分品种间差异显著。18个紫甘薯品种的薯块鲜质量变化范围为12 168～30 693 kg/hm2，平均值为18 425 kg/hm2，其中徐紫22-1的鲜薯产量最高，而最低的徐紫S20-1仅为徐紫22-1 的39.6%，且部分品种间差异显著（表1）。商品薯鲜质量的品种间变化趋势与薯块鲜质量的变化趋势基本一致。

紫甘薯茎叶生长与块根膨大间的关系可用地上部鲜质量与薯块鲜质量的比值（T/R比值）来表示。T/R比值越小，表明同化产物分配于薯块越多；反之，则表明甘薯同化产物分配于地上部茎叶越多。18个紫甘薯品种的T/R值变化范围为0.79～3.41，平均值为1.99，其中紫A2的T/R值最小，徐紫13-1的T/R值最大，后者是前者的4.32倍。T/R值大于20的紫甘薯品种还有日照紫、山川紫、凌紫、紫A0、宁紫P-8、宁紫1、济黑1、紫A4、徐紫S20-1。可见T/R值大于2.0的紫甘薯品种，其薯块产量均小于18个品种的平均值。

2.2不同品种紫甘薯的产量构成差异

不同品种紫甘薯的单株薯块数、单株商品薯块数、单株薯块质量、单薯质量、商品薯率等产量构成指标的差异均相对较小，仅部分品种间差异显著。单株薯块数大多为2.0～3.0个，平均为2.5个，其中烟紫1、渝紫263、徐紫22-1、宁紫1、紫A0较多，济黑1、烟紫2较少，与大部分品种均存在显著差异。单株商品薯块数以徐紫22-1、烟紫1、山川紫、凌紫、渝紫263、紫A2表现较好。单株薯块质量最大的徐紫22-1为511.6 g/株，最小的徐紫S20-1仅为202.8 g/株，多数品种集中于250.0～300.0 g/株，其中徐紫13-1、日照紫、山川紫、凌紫、紫A0、宁紫P-8、宁紫1、济黑1、紫A4、渝紫263、紫A2、郑紫1的单株薯块质量相差不大，但与其他品种相比差异显著。单薯质量最大的烟紫2为195.2 g/个，济黑1品种次之，单薯质量最小的美国黑品种仅为84.3 g/个。18个紫甘薯品种中，商品薯率平均值为78.6%，其中最高的徐紫22-1为920%，最低的紫A0为59.3%，后者仅为前者的645%，只有少数品种间存在显著差异（表2）。

以18个品种紫甘薯的各项指标平均值为参考标准，筛选出薯块产量、商品率较高的品种为徐紫22-1、烟紫2、即紫2、紫A2、烟紫1。

2.3不同品种紫甘薯的花青素及硒含量差异

不同品种紫甘薯的花青素含量见表3，品种间差异较大，多数达到显著差异水平，平均含量为231.7 mg/kg。花青素含量最高品种的宁紫1为733.3 mg/kg，含量较高品种的还有郑紫1、紫A2、烟紫1、凌紫、渝紫263、即紫2，花青素含量最低的徐紫22-1品种仅为16.1 mg/kg，是宁紫1含量的2.2%，含量较低的还有徐紫S20-1、紫A0、日照紫、山川紫，均显著低于其他品种。

不同品种紫甘薯薯块的硒含量平均值为0.129 mg/kg（表3），各品种均达到国家标准GB 13105—1991《食品中硒限量卫生标准》规定的粮食类≤0.3 mg/kg的要求。可见，不同品种紫甘薯在吸收累积土壤本底硒，即非外源硒方面均存在显著基因型差异。

从18个品种紫甘薯中筛选出薯块花青素含量高、易富集非外源硒的品种有凌紫、即紫2、紫A4，在本试验条件下筛选出的高产优质紫甘薯品种为即紫2。

3讨论

紫甘薯薯块产量、商品薯率的高低直接影响其经济效益。若仅用来提取花青素，该品种花青素含量越高则产量越高、经济效益越好，不用考虑单薯质量等因素。若作为鲜食食品，不仅要充分考虑营养成分，还应关注薯块的外形美观度、单薯质量等诸多因素。相同种植条件下，不同品种紫甘薯薯块产量、产量构成间的差异在很大程度上由其遗传特性决定，种植者应结合其最终用途选择适宜的紫甘薯品种。

供试的18个紫甘薯品种中，鲜薯产量差异较大，其中徐紫22-1、烟紫1产量显著高于其他品种，美国黑、徐紫S20-1等品种产量较低。地上部鲜质量的变化趋势与薯块产量有很大不同，济黑1、徐紫13-1的地上部生物量较高，且显著高于其他品种，紫A2、美国黑、渝紫263、郑紫1的产量较低，显著低于其他品种。综合薯块产量、地上部产量可知，较大的地上部生物量是紫甘薯薯块高产量的有力保证，可产生更多光合产物转运到薯块，但茎叶鲜质量与块根鲜质量的比值（T/R比值）过大、过小均不利于薯块产量的形成。如徐紫13-1品种的T/R比值过大，源大库小，光合产物未能有效转运到薯块，这可能是其产量低的主要原因。

紫甘薯不仅含有普通甘薯具有的营养物质[12]，还富含花青素成分[13]，如酰基化的矢车菊色素、芍药色素等，其稳定性较好[14]。花青素属于天然色素，具有安全、无毒、资源丰富、易提取等优点，在食品、化妆、医药等领域有着巨大应用潜力[15]。孙荣琴等研究认为，不同品种紫甘薯薯块的花青素含量差异显著[9]，这与本研究结果相一致，但相同品种紫甘薯薯块的花青素含量测定结果有较大差异，可能是由种植环境、花青素的提取及测定方法不同而造成的。陈洪国在对桂花的研究中表明，不同品种桂花的花青素含量高低与品种色泽的深浅变化相一致[16]。据笔者对薯块肉色的观察可知，紫甘薯并无类似规律，18个品种紫甘薯的紫色深浅均与花青素含量无显著相关性。

关于不同品种作物间累积硒能力的基因型差异已有研究报道。李志玉等在富硒土壤上种植了不同品种春大豆，其植株、籽粒的硒积累量存在显著差异[17]。杜前进等研究发现，不同基因型水稻品种的成熟期糙米、谷壳、茎秆硒含量差异很大，各品种具有不同的富硒能力[18]。刘保健等研究认为，紫番薯是否富硒与土壤硒含量无明显线形关系，而与其品种直接相关[19]。本研究结果也表明，在非外源硒（土壤本底硒含量）情况下，不同品种紫甘薯薯块吸收累积硒的能力存在显著基因型差异。可见紫甘薯在利用非外源硒方面与其品种有密切关系，因此可选用相应的高累积量品种进行栽培，以便进一步挖掘其生物潜力，这对于充分发挥紫甘薯花青素和硒的应用价值、促进人体健康等具有重要意义。

4结论

18个品种紫甘薯的薯块产量差异较大，变幅为12 168～30 693 kg/hm2，其中薯块产量及商品薯率较高的品种有徐紫22-1、烟紫2、即紫2、紫A2、烟紫1。18个品种紫甘薯的花青素含量差异较大，其变化范围为16.1～733.3 mg/kg干质量。花青素含量高、易富集非外源硒的紫甘薯品种为凌紫、即紫2、紫A4。在本试验条件下筛选出的高产优质紫甘薯品种为即紫2。

参考文献：

[1]Kong J M，Chia L S，Goh N K，et al. Analysis and biological activities of anthocyanins[J]. Phytochemistry，2003，64（5）：923-933.

[2]陆国权，黄华宏，何腾弟. 甘薯维生素C和胡萝卜素含量的基因型、环境及基因型与环境互作效应的分析[J]. 中国农业科学，2002，35（5）：482-486.

[3]王关林，岳静，李洪艳，等. 甘薯花青素的提取及其抑菌效果分析[J]. 中国农业科学，2005，38（11）：2321-2326.

[4]韩海华，梁名志，王丽，等. 花青素的研究进展及其应用[J]. 茶叶，2011，37（4）：217-220.

[5]王建玲，林祖军，孙妮娜，等. 提高紫甘薯新品种选育效率的途径[J]. 黑龙江农业科学，2014（7）：10-12.

[6]张晓申，王慧瑜，李晓青，等. 紫薯产量比较试验及高产栽培技术[J]. 陕西农业科学，2010，56（5）：214-215.

[7]毛建霏，周虹，雷绍荣，等. 高效液相色谱法测定紫甘薯花青素含量[J]. 西南农业学报，2012，25（1）：123-127.

[8]孙健，王洪云，钮福祥，等. 不同品种紫甘薯花青素含量及抗氧化活性差异[J]. 江苏农业科学，2013，41（12）：323-324.

[9]孙荣琴，郭华春. 七个紫甘薯品种块根花色苷含量的比较[J]. 作物杂志，2008（6）：56-59.

[10]廉玉姬，夏霖，林光哲. 紫色马铃薯Bora Valley花青素的提取与含量的测定[J]. 临沂师范学院学报，2009，31（6）：85-88.

[11]苟体忠，唐文华，张文华，等. 氢化物发生-原子荧光光谱法测定植物样品中的硒[J]. 光谱学与光谱分析，2012，32（5）：1401-1404.

[12]陆漱韵，刘庆昌，李帷基. 甘薯育种学[M]. 北京：中国农业出版社，1998：19-72.

[13]Cevallos C A，Cisneros Z L. Stability of anthocyanin-based aqueous extracts of Andean purple corn and red-fleshed sweet potato compared to synthetic and natural colorants[J]. Food Chemistry，2004，86：69-77.

[14]Goda Y，Shimizu T，Kato Y，et al. Two acylated anthocyanins from purple sweet potato[J]. Phytochemistry，1997，44（1）：183-186.

[15]桑林，谢庆华，李月秀，等. 特色马铃薯有色物质的提取及相关性能的研究[J]. 西南农业学报，2005，18（3）：334-336.

[16]陈洪国. 桂花开花进程中花瓣色素、可溶性糖和蛋白质含量的变化[J]. 武汉植物学研究，2006，24（3）：231-234.

[17]李志玉，郭庆元，徐巧珍，等. 不同大豆品种积累硒的特性及基因型差异[J]. 植物营养与肥料学报，2000，6（2）：207-213.

[18]杜前进，张永发，曾 宾，等. 海南富硒地区水稻富硒品种的筛选[J]. 中国土壤与肥料，2009（1）：46-49.

[19]刘保健，潘巨忠. 富硒紫番薯的研究[J]. 现代农业科技，2006（9）：7-8.