謝忠清,張亞萍,馬金慧,唐桃霞,王致和
(1.甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術研究院,甘肅武威 733006;2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所,蘭州 730000)
甜葉菊(Stevia rebaudianaBertoni)又名甜菊、甜茶、甜草、蜜菊等,原產(chǎn)于南美洲,為亞熱帶多年生宿根系菊科植物[1-2]。是一種新型糖料作物,以其干葉為原料,經(jīng)提取、精制而得的食品添加劑甜菊糖苷(Steviol glycosides),甜度約為蔗糖的150~300 倍,但熱量僅為蔗糖的三百分之一[3],是一種高甜度、低熱能、味質好、安全無毒的新型天然甜味劑,被譽為“世界第三糖源”[4],廣泛應用于食品、飲料、醫(yī)藥等行業(yè)領域[4]。我國產(chǎn)品遠銷歐美及東南亞等許多國家,發(fā)展前景廣闊。
甜菊糖苷是多組分糖苷的混合物,糖苷組分及含量決定混合物的甜度和口感。目前已知的甜葉菊中的甜菊糖苷含有13種組分[4],甜菊糖苷的甜度和口感取決于各組分的種類和含量,基于目前對甜菊糖苷組分含量和作用的認識,將總甜菊糖苷(TSG)、RA(萊鮑迪苷,Rebaudioside A)、RC(萊鮑迪苷,Rebaudioside C)、STV(蛇菊苷,Stevioside)、RD(萊鮑迪苷,Rebaudioside D)、RM(萊鮑迪苷,Rebaudioside M)含量作為甜葉菊葉片品質的主要指標[5]。研究表明,RA 苷的甜度為蔗糖350~450 倍,且味質好,口感最接近于蔗糖,同時,原料中RA苷含量較高,生產(chǎn)成本較低,歐美市場主要需求高RA 苷含量的甜菊糖產(chǎn)品,因而RA苷含量高的甜葉菊原料備受青睞[6-8],我國及世界各地區(qū)高RA苷含量甜葉菊新品種的種植面積將進一步擴大。
甘肅河西地區(qū)自2005 年在肅州區(qū)引進種植甜葉菊以來的10 多年時間,甜葉菊種植基地從無到有,種植面積發(fā)展10萬hm2,生產(chǎn)區(qū)域擴大到臨澤縣、涼州區(qū)的20多個鄉(xiāng)鎮(zhèn),種植戶達到3萬余戶,形成了上壩、總寨、鴨暖、蓼泉、下雙等10 多個千畝甜菊生產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn),基地建設規(guī)模已初步形成,逐步形成了“龍頭企業(yè)+專業(yè)合作社+農(nóng)戶”的發(fā)展模式[9]。甜葉菊作為新興特色產(chǎn)業(yè),雖經(jīng)近幾年的種植已形成一定的規(guī)模,但是在發(fā)展過程中還存在一些困難和急需解決的問題,特別是種子問題,主要由安徽、江西等地的客商提供,種子質量參差不齊,芽率不高,近年調運的種苗由于運輸距離較遠,成本過高,成活率較低,一定程度制約了甜葉菊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為適應市場對甜葉菊品種的需求,需大力開展高RA 苷含量的甜葉菊新品種(系)選育。因此,我們從2014年開始引進國內(nèi)種質資源,利用無性繁殖和有性雜交手段,選育出抗逆性強,干葉最高產(chǎn)量6 000 kg/hm2以上,平均5 250 kg/hm2以上,RA 苷含量高于60%的新品系‘GTJ-101’,適宜于甘肅河西地區(qū)種植,并開展短日照制種技術研究,探索影響甜葉菊種子在河西地區(qū)自然成熟的因子,實現(xiàn)了我省甜葉菊種子的自給,現(xiàn)將結果報告如下。
選育過程如圖1 所示。2014年引進甜葉菊種質資源30個,按照產(chǎn)量高、總苷含量高、RA 苷含量高、抗逆性強和適應性廣的育種目標,通過對種質的適應性、植株的株型、葉型、分枝特性、產(chǎn)量指標、RA 苷和總糖苷等綜合性狀等優(yōu)良特性進行篩選鑒定,選出獲得較好的純系‘甘引1 號’(無性繁殖苗)和‘甘引4號’(無性繁殖苗),10月20日,分別將‘甘引1號’和‘甘引4號’的母根移植于日光溫室越冬。
2015年3月下旬進行扦插繁殖,5月2日移栽,移栽地選擇在建好的拱形棚內(nèi),覆膜前的土地準備工作與甜葉菊大田種植相同。選用140 cm寬的黑膜,膜幅寬150 cm,膜間距40 cm,平均行距37.5 cm,株距18 cm,公頃保苗株數(shù)14萬株~15萬株。移栽時分別將2 個不同的甜葉菊親本株系按行相間定植在同一塊田間,以利于甜葉菊相互雜交。7 月1 日甜葉菊出現(xiàn)15 對真葉,株高約30 cm 時進行遮光處理。處理的方法是,每天下午后6時用農(nóng)用黑色塑料布或其它遮光物遮光,在次日早晨8時揭去遮光物,使甜葉菊植株每天見光小于10 h,7月20日現(xiàn)蕾時停止遮光處理,連續(xù)處理20 d,9月15日采收種子,獲得‘GTJ-1’F1代雜交種。
圖1 甜葉菊新品系GTJ-101的選育流程圖Fig.1 The selection process of the new stevia line GTJ-101
2016年3月10日,用‘GTJ-1’F1代雜交種育苗,5月5日,試驗田移栽,8月20日,選擇單株,并對RA 苷、總苷有效成分檢測,間隔10 d,再次對較好的單株進行RA 苷、總苷有效成分檢測,獲得優(yōu)良株系‘GTJ-101’,9月10日收獲,將‘GTJ-101’的母根移植于日光溫室越冬,并進行多次扦插,擴大繁殖株系。
2017 年進行田間鑒定試驗,2017 年5 月5 日移栽到試驗田,采用甜葉菊大田生產(chǎn)管理方式進行,對RA苷、總苷有效成分檢測及穩(wěn)定性評價,將‘GTJ-101’的無性系全部母根移植于日光溫室越冬,繼續(xù)進行多次扦插繁殖單株無性系。
2018—2019年連續(xù)2年對‘GTJ-101’進行品種比較試驗,并在甘肅酒泉、張掖進行示范生產(chǎn),對產(chǎn)量、RA苷、總苷有效成分進行測定及穩(wěn)定性評價,并請有關專家對主要性狀進行評價。
由表1 和表2 可知,‘GTJ-101’品系2017—2019 連續(xù)3 年的干葉平均產(chǎn)量達6 241.24 kg/hm2,較對照‘譜星1 號’平均增產(chǎn)5.69%;RA 苷含量為12.17%,對照‘譜星1 號’RA 苷含量為9.02%,較對照增加3.15 個百分點,總苷含量為19.22%,RA苷/總苷含量為63.32%,分別較對照‘譜星1號’增加4.14和3.51個百分點,大幅提高了產(chǎn)品含量和生產(chǎn)加工價值。
表1 2017—2019 年GTJ-101 品系與對照品種產(chǎn)量比較Table 1 Yield comparison between GTJ-101 and the control variety during 2017 to 2019
表2 2017—2019 年GTZ-101 品系與對照品種糖苷含量比較Table 2 The comparison of glycoside content between GTJ-101 and the control variety for the means across 2017 to 2019
2017—2019年連續(xù)3年對‘GTJ-101’品系糖苷含量、品質性狀、干葉產(chǎn)量等性狀進行監(jiān)測分析,并進行穩(wěn)定性綜合評價,結果表明,‘GTJ-101’品系連續(xù)3 年RA 苷/總苷含量均高于60%,干葉產(chǎn)量均高于5 250 kg/hm2,蕾期集中在9月中旬,品質及農(nóng)藝性狀均較穩(wěn)定。
‘GTJ-101’品系為多年生草本植物,是產(chǎn)量高和總苷、RA 苷含量高的甜葉菊新品系,株高85~110 cm,株形為紡錘形,分枝向上伸長與主莖呈銳角,中下部分枝長,分枝能力強,一級分枝25 個以上,主莖粗約0.9~1.5 cm,莖的中部半木質化,基部木質化,上部柔嫩,一級分枝長30~60 cm,莖為淺綠色,圓形,密生白色短茸毛;根系淺,須根系,根系長15~28 cm;單葉對生,無葉柄,葉片廣披針形,葉基部窄,葉緣基部有淺鋸齒,中部以上鋸齒深,葉片厚,葉色深綠,三出葉脈,葉片大,葉長9~12 cm。該品種適應性強,病害少,扦插生根萌發(fā)能力很強,易于扦插擴繁。
花序為頭狀花序,兩性花,總苞筒狀,總苞綠色,5~6片,近等長,背面被短柔毛,一個總苞中有4~6個小花集生;小花花冠白色,5裂,喇叭口狀外展,基部聯(lián)合成筒狀,呈淡紫色或白色,花托平坦,禿凈,開花順序自上而下,由內(nèi)向外呈螺旋狀開放,各分枝的開花順序與主莖一致;小花有雄蕊5枚,全著藥,花絲分離,著生于花托,花藥位于柱頭下方,圍繞花柱著生,為聚藥雄蕊;雌蕊1枚,由2個心皮構成,下位子房,1室1胚珠,花柱細長,開花后,柱頭從花藥筒頂端小口伸出,呈“Y”型張開。
生產(chǎn)植株平均密度約15 萬株/hm2,平均干葉產(chǎn)量約6 240 kg/hm2,干葉品質性狀為RA 苷平均含量12.17%,總苷平均含量19.22%,RA/總苷含量平均63.32%,口感好,綜合抗性強。
當日平均氣溫穩(wěn)定在15℃左右,地溫達到10℃以上,幼苗長至5~8 對真葉(10~15 cm),甜葉菊即可起苗移栽。河西地區(qū)一般于4月下旬至5月中旬移栽定植。定植前施用基肥,以有機肥為主,每公頃大田施用腐熟的廄肥37 500 kg 或腐熟的餅肥750~1 125 kg,同時施以45%的硫酸鉀型三元復合肥675 kg,撒施均勻后旋耕耙平。平整耙壓后覆膜,采用140 cm黑色地膜,膜面寬120 cm,膜間距40 cm。有滴灌條件的,可一次性將滴灌帶鋪入,即一膜兩管4 行定植。定植時行株距為37.5 cm×18 cm,定植密度14.25 萬株/hm2~16.5 萬株/hm2。
移栽后要及時澆足定根水,15~20 d 后澆緩苗水。苗期喜溫怕澇,灌水量要少,促苗早發(fā),進入7—8 月隨生長速度加快,要縮短灌水問隔,每10 d 左右澆水1 次,全生育期灌水7~8 次。當株高達到30~35 cm 左右要及時摘去主莖頂端1~2 cm,抑制主莖生長,促使側枝早萌快發(fā)加速生長,實現(xiàn)高產(chǎn)目標。根據(jù)甜葉菊需肥規(guī)律,6 月中旬為甜葉菊營養(yǎng)生長第一階段,施尿素75~112.5 kg/hm2。7 月中旬過后氣溫升高,甜葉菊進入快速營養(yǎng)生長階段,莖葉旺長期,植株根系生長較發(fā)達,吸肥能力強,此階段肥水應充足,施尿素150~225 kg/hm2,配合增施磷鉀復合肥,并葉面噴施0.2%磷酸二氫鉀與0.5%尿素混合液作葉面肥;9 月份甜葉菊進入生殖生長階段,最佳收獲期在植株始蕾前10 d,約9月10日前后。
甜葉菊的糖苷是決定其品質的內(nèi)在因素,總糖苷和RA 苷含量是評價甜葉菊品種質量好壞的重要指標[10-11]。‘GTJ-101’具有RA 苷含量高、整齊度好、利于集中收獲等特點。該品系RA 苷平均含量可達12.17%,RA 苷/總苷為63.32%,平均干葉產(chǎn)量達6 241.24 kg/hm2,且適應能力強,綜合抗性好,是目前國內(nèi)甜葉菊生產(chǎn)中一個兼品質及農(nóng)藝等綜合性狀優(yōu)良的甜葉菊新品系,尤其適宜甘肅省河西地區(qū)種植。