淀粉型甘薯‘川薯231’的选育和优势特性鉴定

王 芳，乔 帅，杨松涛，宋 伟，廖安忠，谭文芳

（四川省农业科学院作物研究所/粮油作物绿色种质创新与遗传改良四川省重点实验室，成都 610066）

0 引言

甘薯(Ipomoea batatas)又名红薯、地瓜，是兼食用、饲用以及工业原料的经济类块根作物。甘薯在世界粮食生产中占第7位，广泛种植于世界上100余个国家或地区[1]。中国是世界上最大甘薯生产国，据联合国粮食及农业组织最新统计数据(https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL)，2020年中国（包括台湾、香港）甘薯总种植面积、产量分别占世界的30.4%和54.97%。甘薯具有较强的抗逆性、耐贫瘠性和高产性，长期以来甘薯被认为是发展中国家贫困人口的主要粮食作物。甘薯能够适应于多种气候和农业生态条件，能够利用边际土壤产生比其他主要粮食作物更多的可食用能源，对贫困家庭意义重大[2-3]。甘薯块根富含花青素、β-胡萝卜素、膳食纤维、淀粉、蛋白质等多种营养物质，丰富的营养成分有利于保证人类和动物的营养安全[4-7]，因此，甘薯被认为在解决未来全球粮食安全和营养安全上具有较大的潜力[8-9]。随着农业发展和科技进步，人们从对温饱的需求已经转变为对美好生活品质的追求。鲜食甘薯、甘薯淀粉、甘薯粉丝、甘薯薯干等在食品领域占据重要角色，丰富着人类的餐桌文化[10]。淀粉型甘薯品种应用广泛，既可以食用又可以作为工业原料，具有较大的市场需求，因此培育绿色、优质、高产、抗病的淀粉型甘薯新品种是当下甘薯产业发展的要求，具有重大意义。在国家甘薯产业体系支撑下，优质高效的甘薯新品种材料逐渐涌现，如应用较为广泛的淀粉型和食用型甘薯‘商19’、‘徐薯22’、‘烟薯 25’、‘龙薯 9 号’、‘广薯 72’、‘西成 007’等[11-14]。甘薯是无性繁殖作物，长期种植易被病毒感染而造成品质下降，出现品种退化现象，因此，不断选育具有优良特性的甘薯新品种既是当前育种目标也为创制新一代甘薯品种奠定基础。杂交育种是种质创新最主要的方式，通过外引和创制新的亲本材料，选育具有生产优势的新品种是目前甘薯育种最主要的方法[15]。本研究以具有较优食用品质的淀粉型品种‘西成007’为母本，通过集团杂交的方式获得实生种子，再对实生苗筛选最终获得具有较好食味品质和较高淀粉含量的新品系‘川薯231’，并通过品比试验和西南区新品系联合鉴定‘川薯231’的优势特征以及产量表现。

1 材料与方法

1.1 亲本材料

母本材料为南充市农业科学院育成的淀粉兼食用型品种‘西成 007’，该亲本材料以‘BB18-152’与‘9014-3D’定向杂交选育而成并通过审定，获得川审薯2008002和国品鉴甘薯2010006的审定编号[16]。‘西成007’表现为熟食品质优，结薯整齐集中，高抗黑斑病，耐旱、耐瘠性强和耐储藏的优点。‘西成007’干率为32.81%，淀粉率为22.2%，可溶性糖含量为8.32%，鲜薯含维生素C 37.1 mg/100 g，适宜在全国范围种植[17]。

1.2 选育过程

‘川薯231’（原13-4-59）以‘西成007’为母本经过开放授粉选育而成。2013年进行实生苗培育筛选，2014年二代鉴定，2015—2016年进行品种比较试验，品系13-4-59表现出优异品种潜力，经2017—2018年西南联试试验，确定其最终产量性状，定名为‘川薯231’。通过四川省农业科学院甘薯DUS测试，鉴定为甘薯新品种，在2021年‘川薯231’通过非主要农作物品种登记，登记编号为GPD甘薯(2021)510016。

1.3 性状鉴定及测定方法

鲜薯收获7天内进行干率测定。取中等大小薯块6～8个（薯块重不少于300 g）切成丝，统计鲜薯质量，于80℃烘至恒重，再称取烘干后的质量，计算烘干后的干重占鲜薯质量的百分比值即为干率[式(1)]，每次测定至少保证3次重复。薯干产量以鲜薯产量乘以干率计算得到。淀粉率由薯块干率计算而得[式(2)][18]。淀粉产量以甘薯鲜重乘以淀粉率计算得到。β-胡萝卜素、可溶性糖含量、还原性糖、粗蛋白含量参照国家标准方法。

式中，y为淀粉率，x为干率。

1.4 盐处理方法

剪取约5 cm甘薯茎段播种于小盆中，置于温室生长至两叶期开始进行氯化钠处理，试验组每4天浇1次100 mmol/L NaCl溶液，每次浇50 mL，对照组浇等量的水，每组处理设置4个生物学平行，处理1个月后进行表型拍照、生物量统计和Na+测定。植物生长条件为白天温度28℃、夜晚24℃，湿度70%，光照时间13 h、黑暗11 h。植物样品经过处理后放于80℃烘干至恒重，称取干重，钠离子测定方法按照GB 5009.268—2016测定。

1.5 数据分析

采用Excel进行数据统计分析和作图。

2 特征特性

2.1 农业性状

‘川薯231’为淀粉型品种，生育期约145天，属于中熟品种。植株生长习性为匍匐型，中长蔓，平均分支3～5个。叶片形状为无裂三角形，茎顶芽无花青苷显色，顶端无绒毛，叶色为中等绿色。‘川薯231’薯块为纺锤形，商品性较好，薯皮为浅红色，薯肉表现浅黄色，薯块的萌发数量多，萌芽性整齐，且结薯集中整齐，结薯性好。

大部分甘薯在北纬23°以北不能自然开花，但在海南省短日照区域可以正常开花[19]。甘薯自交不亲和，定向杂交败育现象比较普遍，这为杂交育种增加了很大的难度，选育具有开花性好、组配能力强的亲本有助于提高结实率和育种效率。‘川薯231’在海南2017—2020年的开花习性统计结果如表1所示，‘川薯231’平均每株开花192～262朵，杂交可以正常结实，结实率为20%～33%，可作为杂交的优势亲本。

2.2 产量表现

为了明确‘川薯231’的产量性状，2017—2018年进行了西南联合试验，分别在成都、南充、绵阳、万州、合川、贵州6个点统计‘川薯231’和对照品种‘徐薯22’的鲜薯产量、薯干产量、淀粉产量和干率，统计结果如表2所示。‘川薯231’鲜薯产量2年的平均产量约为33.8 t/hm2。在2017年，‘川薯231’干率为35.62%，显著高于对照‘徐薯22’，增幅达30.9%，达到极显著差异，此外相较‘徐薯22’‘，川薯231’的鲜薯产量增加7.3%，淀粉产量增加20.5%，薯干产量增加17.4%。在2018年‘川薯231’的薯干产量、淀粉产量和干率均明显高于对照‘徐薯22’，鲜薯产量与对照差异不显著。

表2 ‘川薯231’在西南地区的产量特性

2.3 抗性

‘川薯231’抗病鉴定委托江苏徐州甘薯研究中心完成。甘薯黑斑病以室内针刺接种法鉴定[20]；根腐病和茎线虫病采用田间自然诱发鉴定法[21]；甘薯薯瘟病和蔓割病采用人工接种鉴定法。每种鉴定方法设置3次重复和相应对照，病情指数分为抗病(R)、中抗(MR)、感病(S)、高感(HS)4个等级。黑斑病是四川甘薯生产中主要病害，抗病鉴定结果（表3）显示，‘川薯231’表现出抗蔓割病，并对黑斑病和根腐病表现为中抗，表明‘川薯231’具有较好的抗病特征[22]。

表3 ‘川薯231’抗病性鉴定

2.4 品质

为进一步明确‘川薯231’的品质特性，参考国家标准方法测定了该品种的干率、淀粉率、粗蛋白含量、还原性糖、可溶性糖含量和β-胡萝卜素含量。结果如表4所示，‘川薯231’干率为38.1%，淀粉率为23.01%，可溶性糖含量为5.82 g/100 g，鲜薯粗蛋白含量为2.08 g/100 g。相较于亲本‘西成007’，‘川薯231’具有更高的干率和淀粉率，可作为能源型甘薯应用于生产。

表4 ‘川薯231’品质鉴定

2.5 生长特性

‘川薯231’在幼苗生长阶段表现出生长速度较快和生物量明显比同时期的其他甘薯幼苗大的表型。在氯化钠处理后‘川薯231’仍然具有明显的生物量优势（图1～2）。‘川薯231’在正常处理条件下茎节快速生长，节间较长，株高优势明显，100 mmol/L氯化钠处理后仍然具有较大的生物量。地上部分生物量统计结果显示，‘川薯231’在盐处理后生物量明显大于‘川薯228’。钠离子含量测定结果显示，‘川薯231’单位质量的钠离子含量显著低于‘川薯228’，进而表现出钠离子耐受的表型。综上，‘川薯231’在苗期具有较快的生长速度和较大的生物量，表现出一定的耐盐优势。

图1 不同甘薯栽培种盐胁迫处理生物量统计

图2 盐胁迫下‘川薯231’的表型和生理指标检测

3 栽培技术要点

选择薯身光滑、无病虫害、大小均匀的薯块作为种薯进行育苗。一般在2月下旬—3月上旬播种，采用双膜拱棚育苗，苗床施足底肥，出苗后加强苗期管理。5月下旬—6月上旬可对垄面进行喷雾除草，使用浓度为1500 g/hm2的乙草胺进行土壤表面封闭，再剪苗栽插，种植密度约45000～60000株/hm2。封垄前结合中耕除草进行培垄，全生育期不翻苗。‘川薯231’适宜种植于四川省、重庆市和贵州省，适合夏季种植。

4 结论与讨论

甘薯在曾经是一代人的救命粮食，如今又在乡村振兴上发挥重要作用[23]，未来甘薯仍然会在人类粮食安全和营养安全上占据重要地位。中国是世界第一大甘薯生产国，在国家甘薯产业的支撑下，甘薯产业蓬勃发展，新的甘薯育种技术不断突破[24-25]。为了应对不确定的极端气候条件和解决全球粮食安全和营养安全问题，近年来，育种家们一直致力于培育高产、优质、高效、抗逆的甘薯新品种。‘川薯231’是按照淀粉型品种选育要求，选育出的具有高淀粉、高产和抗病性好特性的新品种。此外，‘川薯231’还具备萌芽性好、生长速度快的特征。‘川薯231’萌芽性齐整和萌芽数量多且苗床长势强这一特性提高了育苗效率，不仅可以减少种薯消耗，减少苗床肥水用量，减少除草成本，还可以提早栽插15天左右，延长大田生长期，增加产量，提高经济效益。‘川薯231’在幼苗阶段生长速度快，其较大的生物量有利于规避环境胁迫带来的危害，如在幼苗生长初期出现极端气候条件（干旱和洪涝等），从而降低减产风险。

根据西南联试2年的试验结果和其生长特性调查，四川省农业科学院作物研究所育成的‘川薯231’是一个优质、高产并具有多种抗病特性的新淀粉型甘薯品种，其薯型好、产量稳定、萌芽性好、生长势强，具有较好的市场前景，可作为优势亲本培育具有更加优质、高效、抗逆的新材料。淀粉是甘薯块根的主要成分，甘薯淀粉广泛应用于食品工业中，淀粉的糊、老化以及凝胶特性、直链/支链淀粉含量等与淀粉加工特性息息相关[26-27]，‘川薯231’作为一个高淀粉型品种，它的淀粉品质和特性可作为未来的研究重点，为应用于淀粉加工产业奠定基础。此外，‘川薯231’在抗逆性上，如干旱、水淹胁迫等方面是否具有抗逆性需要进一步通过研究明确。