(山西省農(nóng)業(yè)科學院高寒區(qū)作物研究所, 山西 大同 037008)
山西省開展馬鈴薯品種的收集、引進和育種研究已有70多年的歷史。多年來,山西省的育種研究一直以高產(chǎn)、抗病為主要目標,選育出了一系列優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的適應本省氣候和土壤特點的鮮食型馬鈴薯新品種,如晉薯7號、晉薯14號、晉薯16號等。這些品種在全省范圍內(nèi)得到了大面積的推廣應用,很受歡迎,對推進全省的脫貧致富工作起到了積極作用。近年來,馬鈴薯的市場需求和消費結構發(fā)生了很大的變化,馬鈴薯加工業(yè)迅速興起, 急需專用加工型馬鈴薯品種。淀粉加工是馬鈴薯加工的重要內(nèi)容,以馬鈴薯淀粉為原料生產(chǎn)的化工產(chǎn)品已廣泛應用于食品、輕工業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等行業(yè),然而市場上適宜山西省種植的淀粉加工型馬鈴薯品種非常匱乏,引進的品種退化快、適應性差,成本高,無法滿足加工企業(yè)對原料的需要,嚴重影響了淀粉加工業(yè)的發(fā)展。
培育高淀粉含量的專用加工型馬鈴薯的主要難點在于淀粉含量與晚熟性呈顯著正相關,但與產(chǎn)量一般呈負相關[1],且高淀粉品種的塊莖大都為中等或小薯,針對以上問題,各育種單位選用淀粉含量較高的中晚熟品種和適宜本區(qū)域生長的大塊莖品種作親本,選育出一批淀粉含量在18%以上的品種,主要有克新12號、內(nèi)薯7號、隴薯3號、青薯2號、蒙薯9 號、寧薯8號和寧薯4號等[2]。這些品種有各自適宜的高淀粉生態(tài)區(qū),引進山西省后抗性差,退化快,淀粉含量大都達不到18%。山西省農(nóng)業(yè)科學院高寒區(qū)作物研究所于20世紀70、80年代選育出晉薯2號和晉薯8號2個高淀粉品種,然而,由于病毒逐年積累,品質(zhì)退化嚴重,產(chǎn)量和淀粉含量越來越低,已經(jīng)不適宜于加工。為此,本課題組于2006年制定了以培育適宜淀粉加工的高淀粉含量的馬鈴薯品種的目標,通過10年的定向系統(tǒng)選擇,選育出兼顧鮮食及淀粉加工的中晚熟型馬鈴薯新品種——晉薯28號。
母本0209-6屬高淀粉材料,由本課題組于2006年用引進材料烏91-9-16和994067-38雜交選育而成。烏91-9-16是高淀粉抗病晚熟材料,淀粉含量大于19%;994067-38是國際馬鈴薯中心引進材料,抗病晚熟,薯形好。0209-6的特征特性:株型直立,株高約60 cm,分枝中等,莖綠色帶紫斑;花冠紫色,可結實;塊莖圓形,黃皮淡黃肉,芽眼深淺中等,淀粉含量19%以上;生育期110 d左右,中抗晚疫病,抗花葉病毒。
父本004-4是淀粉含量中等、抗病、高產(chǎn)的晚熟材料,由山西省農(nóng)科院高寒所于1999年用阿爾法和晉薯11號雜交選育而成。阿爾法是淀粉含量16%左右的加工品種,晉薯11號是抗病高產(chǎn)大塊莖品種。004-4的特征特性:株型直立,株高約80 cm,分枝較多;花冠白色,結實性強。塊莖扁圓,薯塊大而整齊,黃皮淡黃肉,淀粉含量17%左右;生育期120 d左右,較抗晚疫病,高產(chǎn)。
2006年正式開始雜交育種工作,試驗地設于大同市東王莊,選擇親本圃中的0209-6作母本、004-4作父本雜交,雜交工作在7月的清晨和傍晚進行,此時段氣候涼爽濕潤,容易坐果。2006年共獲得0209-6×004-4組合雜交種子5 g。
2007年培育實生苗。4月初,取該組合2 g實生種子催芽,1周后發(fā)芽率達3%~5%時播種。待1個月左右長出3~4片幼葉移植于網(wǎng)棚內(nèi)。6月中旬,將約1 000株實生苗定植于田間。通過對地上部長勢和抗性的觀察,收獲時結合地下部產(chǎn)量和性狀,選擇單株,收獲后測淀粉含量。2007年共播種25個組合,入選單株共1 500個,0209-6×004-4組合編號定為0720,入選單株90個。
2008年,株系選種圃共種植1 500個單株,其中0720組合90個,每個單株播種5株,間比法設計,以當時主栽品種晉薯14號作為對照。0720組合中選出生長勢強、抗晚疫病,薯形好、產(chǎn)量高于對照的株系16個,收獲后用比重法測定淀粉含量,測得第16個單株,即0720-16淀粉含量為20%左右。
2009年,0720-16進入品種鑒定圃。鑒定圃設于大同市東王莊,共160個品系。0720-16田間表現(xiàn)高產(chǎn)、抗花葉卷葉病毒,抗晚疫病,生長勢強。
2010—2012年,參加品種比較試驗,試驗田設于大同市東王莊,共25個中晚熟品種參試。0720-16田間表現(xiàn)生長勢旺盛,抗病抗逆,產(chǎn)量穩(wěn)定,退化慢。于2012年向山西省種子管理站申請參加下年度的山西省中晚熟組區(qū)域試驗。
2013—2014年,參加山西省中晚熟組區(qū)域試驗,試驗點分別設在大同、長治、呂梁、臨汾和忻州市, 0720-16表現(xiàn)產(chǎn)量穩(wěn)定,適應性強,在各個試驗點的產(chǎn)量均高于對照品種,增產(chǎn)幅度在1.4%~24%之間。2014年收獲后,送樣本到農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心進行品質(zhì)分析檢測。
2015年,參加山西省生產(chǎn)試驗,試驗點分別設在大同、長治、呂梁、臨汾和忻州市, 8個試驗點全部增產(chǎn),增產(chǎn)幅度在8.6%~23.2%之間。由于綜合性狀表現(xiàn)良好,同年通過田間鑒定。2015年12月通過山西省農(nóng)作物品種審定委員會審定,正式命名為晉薯28號。
晉薯28號馬鈴薯屬中晚熟種,從出苗到收獲110 d左右,株型直立,莖稈粗壯,生長勢強。株高80 cm左右,莖綠色帶紫斑,葉色濃綠,花冠紫色。塊莖扁圓,淡黃皮淡黃肉,表皮中等光滑,芽眼淺,結薯集中,單株結薯4~5個,商品薯率80%以上。
如前所述,2009年參加品質(zhì)鑒定試驗,小區(qū)面積8.5 m2,每小區(qū)播種50株,以當?shù)刂髟愿弋a(chǎn)品種晉薯14號作對照,間比法設計,2次重復。平均產(chǎn)量24 000 kg/hm2,比鄰近對照增產(chǎn)14.5%,比平均對照增產(chǎn)15.3%。
2010—2012年參加品種比較試驗,小區(qū)面積17 m2,每小區(qū)播種100株,隨機區(qū)組設計,3次重復。2010年,對照為晉薯14號,0720-16平均產(chǎn)量(22 200±45)kg/hm2,比對照增產(chǎn)13.0%。2011年,對照晉薯16號為高產(chǎn)新推品種,由于連作,0720-16產(chǎn)量略有下降,平均產(chǎn)量(19 500±60)kg/hm2,比對照增產(chǎn)9.0%。 2012年平均產(chǎn)量(23 100±30)kg/hm2,比對照晉薯16號增產(chǎn)5.9%。
2013—2014年參加山西省馬鈴薯中晚熟區(qū)區(qū)域試驗,小區(qū)面積20 m2,隨機區(qū)組設計,對照為晉薯16號,3次重復,全區(qū)收獲計產(chǎn)。因為異地種植, 病蟲害減輕,生活力提高,所以2013年承試點平均產(chǎn)量達31 125 kg/hm2,比對照晉薯16號增產(chǎn)13.0%,2014年承試點平均產(chǎn)量34 260 kg/hm2,比對照晉薯16號增產(chǎn)12.0%。2年平均產(chǎn)量30 885 kg/hm2,比對照晉薯16號增產(chǎn)12.5%,試驗點共14個,增產(chǎn)點14個,增產(chǎn)點比例100%。
2015年參加山西省生產(chǎn)試驗,小區(qū)面積150 m2,對照為晉薯16號,隨機區(qū)組排列,2次重復,全區(qū)收獲計產(chǎn)。平均產(chǎn)量30 720kg/hm2,比對照晉薯16號增產(chǎn)14.8%,試驗點8個,增產(chǎn)點8個,增產(chǎn)點比例100%。
2014年12月經(jīng)農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(北京)檢測,塊莖干物質(zhì)含量27.9%,淀粉含量19.8%,維生素C含量12.7 mg/100 g鮮薯,還原糖含量0.34%,粗蛋白含量2.44%。當?shù)刂髟云贩N晉薯16號干物質(zhì)含量22.3%,淀粉含量16.57%,還原糖0.45%,粗蛋白2.35%。與晉薯16號相比,晉薯28號薯塊干物質(zhì)及淀粉含量高,還原糖含量低,食味好,適宜鮮食和淀粉加工。
2012年進行田間鑒定,晚疫病發(fā)病率25%,病情指數(shù)11%;花葉病病株為22%,病情指數(shù)9.5%,病級均為1級。對照晉薯16號的發(fā)病情況是:晚疫病發(fā)病率30%,病情指數(shù)14%,花葉病病株為25%,病情指數(shù)10%,與對照相比,晉薯28號較抗晚疫病和花葉病毒。田間未發(fā)現(xiàn)環(huán)腐病和黑脛病。
高淀粉馬鈴薯品種的淀粉含量應在18%以上。淀粉屬于數(shù)量遺傳,親本的淀粉含量和后代淀粉含量之間呈顯著的正相關,且能較穩(wěn)定地遺傳。梁德霖等于1982—1990年的系統(tǒng)研究表明,選擇淀粉含量在16.5%以上的親本雜交,可以篩選出淀粉含量達20%以上的高淀粉品種[3]。因此在選育高淀粉品種時,應選擇淀粉含量高的品種或品系作為雜交親本之一。許多研究還表明,高淀粉往往與低產(chǎn)和小塊莖伴隨發(fā)生,所以應以高淀粉品種與豐產(chǎn)但淀粉含量中等的品種雜交,以便篩選出高淀粉大塊莖后代。劉淑華等的研究發(fā)現(xiàn),在選育過程中,應結合早期鑒定,如果能在實生苗世代準確而有效地進行高淀粉材科的鑒定和篩選,必然會大大加快育種的進程[4]。晉薯28號是選擇高淀粉品系與高產(chǎn)抗病大塊莖品系做親本雜交而成,通過對雜交后代群體進行早期鑒定,在實生苗世代測得該組合淀粉含量高于其他組合,無性一代(單株)淀粉含量比其他組合高1.5%~3.0%,0720-16達到20%以上,且抗逆性強,單株重量高于對照,在早代就確定是苗頭性高淀粉品系,直接進入鑒定圃。晉薯28號淀粉含量高,商品薯率比高淀粉品種晉薯2號高10%以上,適宜鮮食和淀粉加工。
馬鈴薯高淀粉品種選育是以種質(zhì)資源為基礎的,現(xiàn)有的資源已反復利用,遺傳基因狹窄,增加了育種難度。只有擴大現(xiàn)有馬鈴薯育種親本材料的遺傳背景,豐富種質(zhì)資源庫,才能培育出優(yōu)良高淀粉新品種。近緣野生種和2 n配子材料具有高淀粉、高干物質(zhì)、抗病性強等特性[5],在今后的育種工作中,嘗試將這些材料運用于高淀粉品種選育中,結合育種新技術,解決雜交親和力差、坐果率低等問題,將會加速專用馬鈴薯育種進程。
參考文獻:
[1]唐洪明.馬鈴薯高淀粉育種[J].馬鈴薯雜志,1988,2(2):109-113.
[2]李世峰,隋啟君.云南高淀粉馬鈴薯品種產(chǎn)業(yè)化前景[J].云南農(nóng)業(yè)科技,2006(增刊):118-119.
[3]梁德霖.馬鈴薯高淀粉品種的選育[J].華北農(nóng)學報,1995,10(2):30-33.
[4]劉淑華.馬鈴薯高淀粉育種初世代比重相關性分析和測選方法的研究[J].馬鈴薯雜志,1989,3(3):139-143.
[5]張麗莉,宿飛飛,陳伊里,等.我國馬鈴薯種質(zhì)資源研究現(xiàn)狀與育種方法[J].中國馬鈴薯,2007,21(4):223-226.