不同甘薯品種塊根營養(yǎng)品質(zhì)與產(chǎn)量綜合評價

李思明　司成成　劉永華　梁清干　黃婷　朱國鵬

摘 ?要：為篩選適合熱帶地區(qū)種植的甘薯品種，以18份甘薯種質(zhì)資源為研究對象，采用生理生化方法測定塊根主要營養(yǎng)品質(zhì)，通過隸屬函數(shù)與因子分析，綜合評價甘薯塊根營養(yǎng)品質(zhì)特征。結(jié)果表明：不同甘薯品種間產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)指標差異顯著;相關(guān)性分析表明，塊根各營養(yǎng)品質(zhì)組分既相互獨立又相互聯(lián)系，大多數(shù)品質(zhì)指標之間具有一定的相關(guān)性;7個營養(yǎng)品質(zhì)指標轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)經(jīng)因子分析提取3個公因子，被提取的3個公因子累積方差貢獻率達85.51%，3個公因子對7個指標變量貢獻范圍為0.78～0.95，其中影響塊根品質(zhì)的關(guān)鍵因子依次為：可溶性糖、蔗糖、類黃酮、干率組成的公因子1，淀粉、纖維素組成的公因子2，可溶性蛋白組成的公因子3;不同甘薯品種營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價差異達到顯著水平（P<0.05），綜合評價篩選出5個綜合性狀優(yōu)良的品種，分別為‘福建1號‘?？?‘美國番薯‘文昌6‘龍巖2，這些品種可以用于進一步的推廣利用。

關(guān)鍵詞：甘薯;塊根;營養(yǎng)品質(zhì)

中圖分類號：S531 ? ? ?文獻標識碼：A

Comprehensive Evaluation of Nutrient Quality and Yield of Different Sweet Potato Varieties

LI Siming， SI Chengcheng， LIU Yonghua， LIANG Qinggan， HUANG Ting， ZHU Guopeng*

Sweet potato Research Center， Horticulture College of Hainan University / Key Laboratory for Quality Regulation of Tropical Horticultural Crops of Hainan Province， Haikou， Hainan 570228， China

Abstract： In order to select the sweet potato varieties suitable for tropical area， eighteen sweet potato materials were chosen to measure the soluble sugar， sucrose， starch， cellulose， flavonoids， soluble protein contents using the physiological and biochemical assay. With comprehensive evaluation of nutritional quality characteristics of sweet potato roots through membership function and principal factor analysis， the results showed that there were significant differences in yield and nutritional quality indicators of different sweet potato varieties. There was a certain correlation among most nutrient quality indexes. From seven nutrition quality indexes converted data matrix and factor analysis， the cumulative variance contribution of three principal factors extracted was approximately 85.51%. The contribution of three common factors to seven indicator variables ranged from 0.78 to 0.95. The key factors that affected the quality of storage root were common factor 1 composed of soluble sugar， sucrose， flavonoids， and dry content; common factor 2 composed of starch and cellulose; and common factor 3 composed of crude protein. The comprehensive evaluation of nutritional quality showed a significant difference in different sweet potato varieties （P<0.05）. Finally， five varieties with excellent comprehensive traits were selected through comprehensive evaluation， including ‘Fujian 1 ‘Haikou 3‘American sweet potato‘Wenchang 6， and ‘Longyan 6， which would provide key cues for the further promotion and utilization.

Keywords： sweet potato; storage root; nutrient quality

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.015

甘薯[Ipomoea batatas（L.）Lam.]又名紅薯、地瓜等，在世界范圍內(nèi)廣泛栽培，是重要的糧食、工業(yè)原料、飼料、新型能源及保健作物[1]。中國是世界上最大甘薯種植國之一，年種植面積占世界總甘薯種植面積的36.65%，鮮薯產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的63.84%[2]。近年來，隨著人民生活水平的提高和健康飲食意識的增強，人們不僅對鮮食型甘薯的消費需求增加，而且對其營養(yǎng)品質(zhì)如可溶性糖、淀粉、纖維素、類黃酮、可溶性蛋白等關(guān)注度日趨增高。優(yōu)質(zhì)甘薯品種選育，以及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培已成為甘薯研究的兩大主攻方向。海南島地處熱帶北緣，屬熱帶季風(fēng)氣候，是我國唯一與甘薯起源地氣候條件極相似的地區(qū)，也是我國甘薯重要發(fā)源地之一，尤其是在南繁育種上發(fā)揮重要作用。盡管甘薯種植近400年，歷史悠久，但海南甘薯生產(chǎn)因長期缺少科研投入和系統(tǒng)化的研究，其產(chǎn)業(yè)相對落后，存在專屬良種少，主栽的品種單一、退化、混雜等問題。因此，引進篩選適合本地種植的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)甘薯品種，對海南省甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

在甘薯品種選育過程中，如何科學(xué)有效地評價其營養(yǎng)品質(zhì)是其中核心環(huán)節(jié)。前人多從生長發(fā)育動態(tài)[3]、田間試驗處理[4-5]和基因型與環(huán)境效應(yīng)[6]等方面研究甘薯塊根營養(yǎng)品質(zhì)特征，分析甘薯塊根中蛋白質(zhì)、碳水化合物等物質(zhì)的含量及其變化。這種單一的評價手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代育種需要，也不夠全面客觀。因此，亟需利用現(xiàn)代先進儀器和數(shù)據(jù)分析手段，建立綜合的分析方法[7-9]，綜合評價甘薯塊根重要營養(yǎng)品質(zhì)特征和差異，為甘薯育種及綜合利用提供技術(shù)支撐。隨著作物評價體系日趨完善，越來越多的作物從因子分析的角度進行綜合評價[10-13]。在甘薯研究上，唐忠厚等[14]利用隸屬函數(shù)與因子分析對30份不同肉色甘薯綜合評價發(fā)現(xiàn)，不同肉色甘薯品種營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價差異顯著。

本研究對18份甘薯品種進行試種栽培試驗，采用常規(guī)生理生化方法測定甘薯塊根主要營養(yǎng)品質(zhì)指標，通過隸屬函數(shù)與因子分析對甘薯營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價，以初步評判適合在海南地區(qū)推廣應(yīng)用的甘薯品種。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

本研究利用海南大學(xué)園藝學(xué)院甘薯研究中心從國內(nèi)外收集的甘薯種質(zhì)資源，在前期試種基礎(chǔ)上遴選出在海南長勢良好、塊根肉色典型、適于鮮食的17份甘薯品種為試料，以‘高系14（海南主栽品種）為對照，進行品種試種栽培試驗。18份甘薯種質(zhì)資源詳見表1。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗設(shè)計 ?田間試驗于2018年在海南省文昌市文城鎮(zhèn)下水村進行，供試土壤為沙壤土，0～20 cm土壤有機質(zhì)含量0.26%，堿解氮25.6 mg/kg，速效磷2.15 mg/kg，速效鉀33.33 mg/kg。每667 m2施復(fù)合肥（N-P-K為10-10-15）50 kg，作為基肥一次性施用。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個品種重復(fù)3次，小區(qū)面積為4.8 m2。大壟雙行定植，壟距1.2 m，壟溝寬60 cm，壟高30 cm，行距40 cm，株距25 cm。于2018年10月定植，2019年3月收獲，定植時間為150 d;一般高產(chǎn)田間栽培管理措施。

1.2.2 ?單株鮮薯重和干率 ?于收獲期測定每小區(qū)鮮薯產(chǎn)量。每小區(qū)選擇外觀無破損、無病蟲害的薯塊約200 g，洗凈、切片，105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干至恒重，稱重，計算干率。

1.2.3 ?營養(yǎng)品質(zhì)指標測定 ?可溶性糖、蔗糖、淀粉含量等[15]采用蒽酮比色法測定;多酚采用Folin-Ciocalteus法[16]測定;類黃酮測定參照陸國權(quán)等[17]方法測定;可溶性蛋白、纖維素測定參照王學(xué)奎[18]的方法測定。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

試驗所得數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件處理，采用SPSS 22.0軟件進行多重比較分析。利用隸屬函數(shù)與因子分析對甘薯營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價。隸屬函數(shù)值計算公式為：

U（X_i）=（X_i?X_imin）/（X_imax?X_imin）

式中，X_i為指標測定值;X_imax和X_imin分別為實驗材料某一指標的最大值和最小值。權(quán)重W_i計算公式為：

W_i=P_i/∑P_i （i=1，2，……n）

式中，P_i為供試材料第i個公因子的貢獻率。綜合評價值計算公式為：

D_i=∑[U（X_i）*W（X_i）]（i=1，2，……n）

式中，D_i為試材用綜合指標評價所得綜合評價值。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同甘薯品種鮮薯產(chǎn)量和薯干產(chǎn)量

由表2可知，‘邁號1‘邁號4‘邁號9‘川山紫‘寧紫薯2塊根產(chǎn)量極顯著高于‘高系14（P<0.01），‘文昌6‘印尼番薯‘邁號5塊根產(chǎn)量顯著高于‘高系14（P<0.05）;‘印尼番薯?‘邁號7‘邁號1‘邁號4‘三角寧‘邁號9‘川山紫‘寧紫薯2薯干產(chǎn)量極顯著高于‘高系14（P<0.01），‘邁號5薯干產(chǎn)量顯著高于‘高系14（P<0.05）。

2.2 ?不同甘薯品種塊根的營養(yǎng)品質(zhì)比較

從表3可知，供試的不同甘薯品種塊根營養(yǎng)品質(zhì)指標含量均有一定差異。在可溶性糖含量方面，‘福建1號和‘儋州1號塊根可溶性糖含量極顯著高于‘高系14（P<0.01）;在蔗糖含量方面，‘福建1號塊根蔗糖含量極顯著高于‘高系14（P<0.01）;在淀粉含量上，‘邁號7‘邁號1‘邁號4‘龍巖2‘美國番薯塊根淀粉含量高于對照品種，但未達顯著水平（P<0.01）;在纖維素含量方面，‘京薯6‘川山紫‘寧紫薯2塊根纖維素含量極顯著低于‘高系14（P<0.01）;在類黃酮含量上，‘儋州1號‘文昌6‘福建1號‘三角寧‘邁號9‘川山紫‘寧紫薯2塊根類黃酮含量極顯著高于‘高系14（P<0.01）;在可溶性蛋白含量上，‘?？?‘三角寧‘龍巖2‘美國番薯塊根可溶性蛋白含量極顯著高于‘高系14（P<0.01）;在干率方面，‘邁號7‘邁號1‘邁號4‘三角寧‘龍巖2塊根干率極顯著高于‘高系14（P<0.01）。

2.3 ?不同甘薯品種塊根品質(zhì)指標相關(guān)性分析

由表4可知，可溶性糖與蔗糖、類黃酮呈極顯著正相關(guān)，與干率呈極顯著負相關(guān)（P<0.01）;蔗糖與類黃酮呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與干率呈顯著負相關(guān)（P<0.05）;類黃酮與干率呈極顯著負相關(guān)（P<0.01）;淀粉與纖維素、干率呈正相關(guān)，但差異不顯著。相關(guān)性分析結(jié)果表明，塊根各營養(yǎng)品質(zhì)組分既相互獨立又相互聯(lián)系，大多數(shù)品質(zhì)指標之間具有一定的相關(guān)性。

2.4 ?不同甘薯品種塊根營養(yǎng)品質(zhì)指標因子分析和綜合評價

由表5不同甘薯品種塊根營養(yǎng)品質(zhì)指標經(jīng)因子分析結(jié)果可知，7個品質(zhì)指標經(jīng)因子分析后提取3個公因子，3個公因子的貢獻率分別為46.97%、22.16%、16.38%，累計貢獻率達85.51%，即3個公因子所含信息占總體信息的85.51%，3個公因子對7個指標變量貢獻范圍為0.78～0.95。由于因子載荷反應(yīng)了變量與公因子的相關(guān)性，絕對值越大，相關(guān)的密切程度越高。因此，公因子1中起主要貢獻的指標為可溶性糖、蔗糖、類黃酮、干率，方差貢獻率和權(quán)重系數(shù)分別為46.97%、0.549，在3個公因子中最大;公因子2中起主要貢獻的指標為淀粉、纖維素，方差貢獻率和權(quán)重系數(shù)分別為22.16%、0.259;公因子3中起主要貢獻的指標為可溶性蛋白，方差貢獻率和權(quán)重系數(shù)分別為16.38%、0.192。結(jié)果表明，因子分析可以將多個變量歸入代表性公因子當(dāng)中去，從而降低變量數(shù)，獲得影響甘薯塊根營養(yǎng)品質(zhì)主要因子。

利用公式計算各因子的隸屬函數(shù)值以及權(quán)重，再利用綜合評價公式計算出綜合評價值D，以D值的大小反映供試甘薯材料塊根營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價高低。本研究中不同甘薯品種營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價差異顯著（P<0.05）。由圖1可知，‘福建1號‘?？?‘美國番薯‘文昌6‘龍巖2綜合評價D值高于‘高系14，綜合評價D值分別比對照高37.00%、24.32%、14.14%、6.65%、6.24%。

3 ?討論

陸國權(quán)[19]研究了全國不同地區(qū)450多份甘薯種質(zhì)資源，認為甘薯主要品質(zhì)性狀與基因型顯著相關(guān);Tumwegamire等[20]研究90份東非甘薯資源發(fā)現(xiàn)，不同種質(zhì)資源之間塊根營養(yǎng)品質(zhì)含量差異顯著。甘薯作為旋花科塊根類作物，其遺傳背景比較復(fù)雜。蘇一鈞等[21]利用SSR分子標記技術(shù)對我國303份甘薯地方種質(zhì)資源進行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，303份地方種材料遺傳距離為0.028～0.947，遺傳多樣性比較豐富;李強等[22]利

用ISSR標記，對中國62份甘薯種質(zhì)資源主要親本的遺傳多樣性進行研究，結(jié)果表明，中國甘薯主要親本遺傳距離為0.158～0.924，遺傳差異較大，遺傳多樣性較豐富。本課題組前期利用SSR分子標記技術(shù)對從國內(nèi)外收集的30份甘薯種質(zhì)資源進行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，30份甘薯遺傳距離為0.42～0.96，供試甘薯品種之間遺傳多樣性豐富，遺傳差異較大[23]。而本試驗選取的18份甘薯品種在栽培條件一致的情況下，不同甘薯種質(zhì)資源營養(yǎng)品質(zhì)性狀差異明顯，因此，充分反映其遺傳背景有明顯差異，遺傳背景差異引起的營養(yǎng)品質(zhì)性狀變異幅度大，增加甘薯綜合評價的難度。

作物品質(zhì)性狀是由多個因素共同組成的綜合而復(fù)雜的概念，單憑某一個或幾個指標優(yōu)良很難在不同品種之間進行比較，同時，各指標對品質(zhì)既有單方面作用，又有多指標間的交互作用，因此需要綜合考慮各方面的因素。已有不少研究利用不同的統(tǒng)計分析方法對不同作物進行綜合評價[10-14，24-26]。甘薯是重要的地下塊根類作物，其塊根主要營養(yǎng)品質(zhì)性狀包括碳水化合物類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素類物質(zhì)、花青素、胡蘿卜素、多酚類物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)、礦物質(zhì)等營養(yǎng)組分含量，已有研究多數(shù)集中在這些營養(yǎng)品質(zhì)指標含量變化及分析比較上[5，19]，對于營養(yǎng)品質(zhì)性狀綜合評價的研究較少。另外，不同營養(yǎng)品質(zhì)指標的計量單位或衡量標準不同，數(shù)據(jù)量綱也不一致，不便于進行數(shù)據(jù)的分析。因此，本研究利用隸屬函數(shù)對原始數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)經(jīng)旋轉(zhuǎn)后各因子中的載荷值趨于兩極分化，使各個因子都具有一定的統(tǒng)計學(xué)意義與生物學(xué)意義。本研究分析了與甘薯塊根營養(yǎng)品質(zhì)密切相關(guān)的7個指標，利用因子分析將這7個指標綜合成3個公因子，3個公因子累計方差貢獻率為85.51%，即3個因子所含信息占總體信息的85.51%，且3個公因子彼此之間相互獨立，從而達到減少變量數(shù)目的目的。

由以上分析可知，不同供試甘薯品種塊根產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)指標差異顯著。相關(guān)性分析結(jié)果表明，塊根各營養(yǎng)品質(zhì)組分既相互獨立又相互聯(lián)系，大多數(shù)品質(zhì)指標之間具有一定的相關(guān)性。利用隸屬函數(shù)對營養(yǎng)品質(zhì)指標進行轉(zhuǎn)化，7個品質(zhì)指標經(jīng)因子分析，提出3個公因子，3個公因子的貢獻率分別為46.97%、22.16%、16.38%，累積貢獻率達85.51%，即3個因子所含信息占總體信息的85.51%，3個公因子對7個指標變量貢獻范圍為0.78～0.95。本研究中不同甘薯品種綜合評價差異顯著（P<0.05）。綜合評價篩選出‘福建1號‘?？?‘美國番薯‘文昌6‘龍巖2等5個性狀優(yōu)良的品種。綜合評價較高的5個品種中，除三角寧在海南省?？谑杏幸欢ǖ姆N植面積以外，其余4個品種在海南地區(qū)并未推廣，這可能與品種結(jié)薯特性、口感以及當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣有一定的關(guān)系。

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責(zé)任編輯：白 ?凈

收稿日期 ?2020-01-02;修回日期 ?2020-03-25

基金項目 ?海南甘薯主要病毒鑒定及主栽品種高效脫毒技術(shù)體系研究（No. S100006019003036）;海南大學(xué)世界一流學(xué)科建設(shè)經(jīng)費（No. RZZX201910）。

作者簡介 ?李思明（1990—），男，碩士研究生，研究方向：甘薯種質(zhì)資源評價及栽培生理。*通信作者（Corresponding author）：朱國鵬（ZHU Guopeng），E-mail：guopengzhu@163.com。