不结球白菜新品种‘海青3 号’的选育及营养品质分析

高 璐,朱红芳,陈艳莲,奚丹丹,朱玉英,李晓锋*

(1 上海市农业科学院设施园艺研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海 201106;2上海湾区高新技术产业开发区农业农村服务中心,上海 200120)

不结球白菜(Brassic campestrisssp.chinensisMakino)又名青菜、小白菜,为长江中下游地区复种面积最大的蔬菜作物,可周年种植[1-2]。 秋冬季是青菜生长的最适季节,在此期间种植的青菜生长势强,经霜打后品质更佳,口感酥糯、风味浓郁,广受人们喜爱,因此选育优质、耐寒、适宜秋冬季栽培的青菜品种一直是育种工作者的主要目标之一。 上海地区青菜的种植主要以青梗、绿叶的上海青类型为主,民间素有“三天不吃青、两眼冒金星”的俗语[3],可见上海人民对上海青的喜爱程度。

不结球白菜含有丰富的矿物质、蛋白质等营养物质,为人体正常的生理活动提供非常重要的营养元素[4]。 不结球白菜的营养品质指标主要指氨基酸、可溶性蛋白、还原型抗坏血酸、可溶性糖、纤维素和硝态氮等含量,这些指标受到遗传因素以及环境的共同控制。 不结球白菜为鲜食性蔬菜,提高干物质和可溶性蛋白等有机物含量以及降低纤维素含量是不结球白菜高品质育种的主要目标之一[5]。 营养品质指标能够为品质育种提供新的方法[6],目前此方法已应用于蔬菜[7]、果树[8]、花卉[9]等园艺作物。

近年来,秋冬季市场对以‘苏州青’为代表的叶色深绿、口感酥糯、风味浓郁的“太湖菜”类型的青菜需求越来越大,上海秋冬季的种植面积也在逐年增加,但目前生产上应用的品种多为‘苏州青’常规品种,兼具上海青与‘苏州青’特点的杂交品种相对较少。 本研究以兼具上海青和‘苏州青’特点的青菜为育种目标,选育优质、耐寒、抗病青菜新组合,并对其主要营养品质指标进行分析,以期应用于实际生产。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试不结球白菜材料为上海市农业科学院经多年杂交、自交分离筛选获得的自交不亲和系材料612和118-600,以及从国内收集并经过杂交和自交选育的优良自交系;对照品种(CK)为‘苏州青’。

1.2 选育方法

1.2.1 亲本选育过程

亲本612 的选育过程:2010 年以上海市农业科学院育成的不结球白菜品种‘新矮青’为母本,以‘苏州青’为父本进行杂交,采用单株系统选择法从其杂交后代中选出10 株叶色深绿、株高较矮的植株,再通过低温春化处理使其抽薹开花获得自交一代,并于2011 年后对每一代自交后代进行抗病性和综合园艺性状的田间鉴定,选择抗病毒病和霜霉病、叶片深绿色、有光泽、叶卵圆形、叶柄色泽浓绿、扁平、株型较矮、束腰性好的植株继续进行单株自交,每一代均结合苗期人工复合抗病性鉴定,主要是抗霜霉病和病毒病,经连续6 代的自交选育,于2015 年获得了自交不亲和系612。 该自交不亲和系兼具上海青与‘苏州青’的特点,花期亲和指数为0.02,蕾期亲和指数为7.3。

亲本118-600 的选育过程:2013 年对引进的江苏南通市如东县的不结球白菜农家品种进行单株自交留种,并对其自交后代进行抗病性和综合园艺性状的田间鉴定,选育过程中每一代均选择株型较矮、抗病毒病和霜霉病、叶片深绿色、阔椭圆形、叶柄色泽较绿、束腰性较好的植株继续进行单株自交,并每一代结合苗期人工复合抗病性鉴定,主要是抗霜霉病和病毒病,通过连续6 代单株自交,于2018 年选育获得了自交不亲和系118-600。 该自交不亲和系具有‘苏州青’的特点,花期亲和指数为0.12,蕾期亲和指数为7.6。

1.2.2 杂交组合‘海青3 号’的选育

2018 年利用自交不亲和系612 和118-600 配制杂交组合,于当年秋冬季进行田间比较试验;2019—2020 年,在上海市奉贤、金山、青浦等区进行多点品比试验。 ‘海青3 号’选育经过见图1,该品种于2021年通过上海市非主要农作物品种认定,认定编号为沪农品认蔬果(2021)第016 号。

图1 ‘海青3 号’的选育过程Fig.1 Breeding process of ‘Haiqing 3’

1.3 抗病性鉴定

2019 年对该组合进行抗病毒病和霜霉病的苗期人工接种鉴定,并同步进行田间抗病性鉴定。 室内鉴定在防虫温室中进行,每份材料50 株,3 次重复,先接种霜霉病菌,再接种病毒病菌,接种霜霉病菌7 d 后调查发病情况,接种病毒病菌35 d 后调查发病情况,以‘苏州青’为对照,计算平均病情指数。 利用田间自然资源,对霜霉病和病毒病进行田间鉴定,每个小区随机调查50 株,3 次重复,进行统计分析[2]。

1.4 主要营养品质指标的测定

2021 年秋,在上海市农业科学院庄行试验站对该组合进行营养品质指标测定。 将不结球白菜的种子播于105 孔育苗盘中,常规管理,待幼苗长至14 d 时统一移栽。 移栽时,在已平整好的畦面上,按行距×株距为20 cm×15 cm 种植,常规水肥及病虫害管理,每份材料100 株,3 次重复,于移栽后第7 天、第14天、第21 天、第28 天和第35 天进行取样,每次取9 株。 采用苏州科铭生物技术有限公司的测试盒,对该组合的氨基酸、可溶性蛋白、还原型抗坏血酸、可溶性糖、纤维素和植物硝态氮含量等营养品质指标进行测定[10-11]。

2 结果与分析

2.1 ‘海青3 号’的特征特性

该品种植株直立生长,矮箕类型,生长势强,叶深绿色,宽椭圆形,叶面光滑,叶柄宽、绿色(图2),抗病毒病和霜霉病,秋冬季栽培生长速度快,发病率低,播种后25—40 d 均可采收;成熟植株高18 cm,开展度30 cm,最大叶长18 cm、宽15 cm,叶柄上宽2.0 cm、下宽5.5 cm、厚1.0 cm,定植35 d 时的平均单株质量为393.3 g。

图2 ‘海青3 号’单株(左)及田间生长情况(右)Fig.2 Individual plant(left) and field growth of ‘Haiqing 3’(right)

2.2 ‘海青3 号’的抗病性

2019 年对该组合进行抗病毒病和霜霉病的苗期人工接种鉴定,并同步进行田间抗病性鉴定。 结果表明:‘海青3 号’抗霜霉病和病毒病,平均病情指数分别为5.6 和7.3;而对照‘苏州青’的霜霉病、病毒病平均病情指数分别为12.6 和22.1(感病),两者差异显著(表1)。 田间自然抗病性鉴定结果也表明,‘海青3号’对霜霉病、病毒病均具有较强的抗性,与室内苗期人工接种鉴定结果基本一致(表2)。

表1 ‘海青3 号’苗期人工抗病性鉴定结果Table 1 Iidentification results of artificial disease resistance of ‘Haiqing 3’ at seedling stage

表2 ‘海青3 号’田间抗病鉴定结果Table 2 Identification results of disease resistance of ‘Haiqing 3’ in the field

2.3 ‘海青3 号’的产量

2018—2019 年分批在上海市农业科学院试验场进行品比试验,定植40 d 后采收测得‘海青3 号’每年平均产量为40 658.5 kg∕hm2,‘苏州青’每年平均产量为34 762.51 kg∕hm2,‘海青3 号’比‘苏州青’平均增产17.0%左右(表3)。

表3 ‘海青3 号’与‘苏州青’的产量比较Table 3 Yield comparison between ‘Haiqing 3’ and ‘Suzhou Qing’

2019—2020 年,在上海市金山、奉贤、青浦等区进行多点秋冬季栽培试验。 各试验点秋冬季定植后40 d 采收测得‘海青3 号’每年平均产量为41 581.7 kg∕hm2,‘苏州青’每年平均产量为35 302.9 kg∕hm2,‘海青3 号’比‘苏州青’平均增产17.7%左右(表4)。

表4 ‘海青3 号’与‘苏州青’郊区多点试验产量比较Table 4 Yield comparison of ‘Haiqing 3’and ‘Suzhou Qing’ in multiple suburban trials

2.4 主要营养品质的测定与分析

研究表明,蔬菜中氨基酸含量越高,品质越好[12]。 如图3A 所示,‘海青3 号’氨基酸含量为393.97—1 805.20 μg∕g,‘苏州青’氨基酸含量为558.97—1 362.54 μg∕g,二者变化趋势一致,在第7—28 天逐渐下降,第28—35 天上升。 ‘海青3 号’与‘苏州青’的氨基酸含量在第7 天、第14 天、第28 天存在显著差异。

可溶性蛋白作为植物体内重要的渗透调节物质,在植物代谢过程中起到一定的调节作用[13]。 如图3B 所示,‘海青3 号’可溶性蛋白含量为19.30—43.39 mg∕g,‘苏州青’可溶性蛋白含量为17.86—38.78 mg∕g,二者变化趋势一致,呈先下降后上升再下降最后上升的趋势。 ‘海青3 号’与‘苏州青’的氨基酸含量在第21 天和第35 天有显著差异。

还原性抗坏血酸又称维生素C,有抗氧化、增强身体免疫力和预防癌症等生理功能[14]。 如图3C 所示,‘海青3 号’还原性抗坏血酸含量为82.23—154.39 μg∕g,‘苏州青’还原性抗坏血酸含量为70.57—154.47 μg∕g,二者变化趋势较一致,呈逐渐下降的趋势。

蔬菜干物质的积累量可通过测定可溶性糖含量获得[14]。 如图3D 所示,‘海青3 号’可溶性糖含量为1.30—4.37 mg∕g,‘苏州青’可溶性糖含量为1.47—3.72 mg∕g,二者变化趋势一致,在第7—28 天变化缓慢,第18—35 天加速上升,二者的可溶性糖含量在生长期间无显著差异。

纤维素能够促进人体肠胃蠕动,增强人体免疫力。 如图3E 所示,‘海青3 号’纤维素含量为3.22—12.15 mg∕g,‘苏州青’纤维素含量为3.49—32.15 mg∕g,二者变化趋势一致,呈先上升后下降再上升的趋势。 但‘海青3 号’纤维素含量变化幅度较平稳,而‘苏州青’纤维素含量在第7—28 天变化缓慢,第18—35 天加速上升。 二者纤维素含量在第35 天存在显著差异。

蔬菜中N 元素的主要存在形式为硝态氮(NO-3∕NO-2),硝态氮含量在一定程度上影响不结球白菜的营养品质[15]。 如图3F 所示,‘海青3 号’硝态氮含量为51.13—335.74 mg∕kg,‘苏州青’硝态氮含量为17.73—358.68 mg∕kg,‘海青3 号’硝态氮含量呈先上升后下降再上升的趋势,在第14 天达到最高值335.74 mg∕kg,‘苏州青’纤维素含量呈逐渐下降的趋势,二者硝态氮含量在第28 天存在显著差异。

图3 ‘海青3 号’营养品质指标随栽培时间的变化趋势Fig.3 Variation trend of nutritional quality indexes of ‘Haiqing 3’ with planting time

2021 年秋,在上海市农业科学院庄行试验站对该品种进行主要营养品质指标的测定(表5),结果表明:在移栽后第35 天,‘海青3 号’的可溶性蛋白含量为43.39 mg∕g,比‘苏州青’高11.89%,差异显著;‘海青3 号’的纤维素含量为7.39 mg∕g,比‘苏州青’低77.01%,差异显著;‘海青3 号’的氨基酸、还原型抗坏血酸、可溶性糖和硝态氮含量均比‘苏州青’高。

表5 ‘海青3 号’栽培第35 天的营养指标测定结果Table 5 Determination results of nutritional indexes of ‘Haiqing 3’ on the 35th day of planting

2.5 主要栽培技术要点

秋冬季节栽培,上海地区‘海青3 号’适宜播种期为8 月中旬至10 月上旬,可直播作原地小青菜或育苗后移栽栽培。 直播栽培时,每公顷播种量约5 kg;移栽栽培时,育苗苗床每公顷播种量约10 kg,可移栽大田8—10 hm2。

播种前畦面浇足水,播种后表面覆盖遮阳网保持充足的土壤含水量,以利出苗。 直播栽培时,播种后15 d 左右间小苗上市,间苗间距5 cm,25 d 左右第二次间苗上市,间苗间距10—15 cm,30 d 后作小青菜分批间苗采收上市;移栽栽培时,苗龄25—30 d 移栽,其中,秋季栽培苗龄以25 d 为宜,冬季栽培苗龄以30 d为宜,株行距均为15—20 cm,其中,秋季栽培株行距均为20 cm,冬季栽培株行距均为15 cm。

整个生长期间,肥水管理以促为主,保持水分充足,肥料以基肥为主,追肥1—2 次。

3 结论与讨论

蔬菜品质评价指标可分为形态指标和理化指标,形态指标主要指植株形状、大小、长短、粗细等;理化指标包括各种营养成分,如氨基酸、蛋白质、可溶性糖、纤维素等[4]。 本研究通过收集国内青菜种质资源,结合本课题组的材料进行杂交、自交纯化,根据形态指标和理化指标进行选育,并结合人工苗圃以及田间自然生长条件进行抗病性和综合农艺性状的筛选和鉴定获得了杂交一代新品种‘海青3 号’。 该品种适宜秋冬季栽培,生长势强,叶深绿色,宽椭圆形,叶面光滑,叶柄宽、绿色,抗病毒病和霜霉病,炒食酥糯,口感风味佳,商品性状优良,具有较大的市场推广潜力。

刘智琛等[12]研究表明,对小白菜及菜心增施钼肥不仅能提高其产量,还能显著增加其还原性糖、可溶性蛋白及维生素C 含量,显著降低硝酸盐含量。 营养品质指标受遗传因素影响,粗纤维、有机酸和维生素C 等营养品质指标遗传力较高,可在早期世代进行选择,而可溶性糖和可溶性蛋白等营养品质指标遗传力较低,宜在高代进行选择[5]。 环境条件对营养品质指标尤其是可溶性糖含量影响较大,在本研究中,‘苏州青’可溶性糖含量在第7—28 天变化平稳而在第35 天加速上升,因此创造良好栽培条件是提高不结球白菜品质不可忽视的因素[5,16]。 本研究以兼具上海青和‘苏州青’特点的青菜品种为育种目标,营养品质指标评价表明:在移栽35 d 内,‘海青3 号’与‘苏州青’的主要营养指标相差不明显,‘海青3 号’略高于‘苏州青’,且变化趋势较一致;在移栽第35 天时,‘海青3 号’可溶性蛋白含量较‘苏州青’高,纤维素含量较‘苏州青’低。 该品种可在上海及长江中下游其他地区秋冬季栽培。