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(duì)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(píng)價(jià)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(biāo)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(dú)立又相互聯(lián)系，大多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)之間具有一定的相關(guān)性;7個(gè)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)經(jīng)因子分析提取3個(gè)公因子，被提取的3個(gè)公因子累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)85.51%，3個(gè)公因子對(duì)7個(gè)指標(biāo)變量貢獻(xiàn)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(píng)價(jià)差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），綜合評(píng)價(jià)篩選出5個(gè)綜合性狀優(yōu)良的品種，分別為‘福建1號(hào)‘?？?‘美國番薯‘文昌6‘龍巖2，這些品種可以用于進(jìn)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(hào)：S531 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shí)的增強(qiáng)，人們不僅對(duì)鮮食型甘薯的消費(fèi)需求增加，而且對(duì)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(duì)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(jìn)篩選適合本地種植的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)甘薯品種，對(duì)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(píng)價(jià)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(dòng)態(tài)[3]、田間試驗(yàn)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(píng)價(jià)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(jìn)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)體系日趨完善，越來越多的作物從因子分析的角度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[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(duì)30份不同肉色甘薯綜合評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，不同肉色甘薯品種營養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)差異顯著。

本研究對(duì)18份甘薯品種進(jìn)行試種栽培試驗(yàn)，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(biāo)，通過隸屬函數(shù)與因子分析對(duì)甘薯營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以初步評(píng)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(shì)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(duì)照，進(jìn)行品種試種栽培試驗(yàn)。18份甘薯種質(zhì)資源詳見表1。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì) ?田間試驗(yàn)于2018年在海南省文昌市文城鎮(zhèn)下水村進(jìn)行，供試土壤為沙壤土，0～20 cm土壤有機(jī)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(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)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(shí)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(jì)算干率。

1.2.3 ?營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)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(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件處理，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行多重比較分析。利用隸屬函數(shù)與因子分析對(duì)甘薯營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為：

U（X_i）=（X_i?X_imin）/（X_imax?X_imin）

式中，X_i為指標(biāo)測定值;X_imax和X_imin分別為實(shí)驗(yàn)材料某一指標(biāo)的最大值和最小值。權(quán)重W_i計(jì)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(gè)公因子的貢獻(xiàn)率。綜合評(píng)價(jià)值計(jì)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(biāo)評(píng)價(jià)所得綜合評(píng)價(jià)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(hào)1‘邁號(hào)4‘邁號(hào)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(hào)5塊根產(chǎn)量顯著高于‘高系14（P<0.05）;‘印尼番薯?‘邁號(hào)7‘邁號(hào)1‘邁號(hào)4‘三角寧‘邁號(hào)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(hào)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(biāo)含量均有一定差異。在可溶性糖含量方面，‘福建1號(hào)和‘儋州1號(hào)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(hào)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(hào)7‘邁號(hào)1‘邁號(hào)4‘龍巖2‘美國番薯塊根淀粉含量高于對(duì)照品種，但未達(dá)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(hào)‘文昌6‘福建1號(hào)‘三角寧‘邁號(hào)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(hào)7‘邁號(hào)1‘邁號(hào)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(biāo)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(fù)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(fù)相關(guān)（P<0.05）;類黃酮與干率呈極顯著負(fù)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(dú)立又相互聯(lián)系，大多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)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(biāo)因子分析和綜合評(píng)價(jià)

由表5不同甘薯品種塊根營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)經(jīng)因子分析結(jié)果可知，7個(gè)品質(zhì)指標(biāo)經(jīng)因子分析后提取3個(gè)公因子，3個(gè)公因子的貢獻(xiàn)率分別為46.97%、22.16%、16.38%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85.51%，即3個(gè)公因子所含信息占總體信息的85.51%，3個(gè)公因子對(duì)7個(gè)指標(biāo)變量貢獻(xiàn)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(duì)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(xiàn)的指標(biāo)為可溶性糖、蔗糖、類黃酮、干率，方差貢獻(xiàn)率和權(quán)重系數(shù)分別為46.97%、0.549，在3個(gè)公因子中最大;公因子2中起主要貢獻(xiàn)的指標(biāo)為淀粉、纖維素，方差貢獻(xiàn)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(xiàn)的指標(biāo)為可溶性蛋白，方差貢獻(xiàn)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(gè)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(jì)算各因子的隸屬函數(shù)值以及權(quán)重，再利用綜合評(píng)價(jià)公式計(jì)算出綜合評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)高低。本研究中不同甘薯品種營養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)差異顯著（P<0.05）。由圖1可知，‘福建1號(hào)‘?？?‘美國番薯‘文昌6‘龍巖2綜合評(píng)價(jià)D值高于‘高系14，綜合評(píng)價(jià)D值分別比對(duì)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(rèn)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(biāo)記技術(shù)對(duì)我國303份甘薯地方種質(zhì)資源進(jìn)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(qiáng)等[22]利

用ISSR標(biāo)記，對(duì)中國62份甘薯種質(zhì)資源主要親本的遺傳多樣性進(jìn)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(biāo)記技術(shù)對(duì)從國內(nèi)外收集的30份甘薯種質(zhì)資源進(jìn)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(yàn)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(píng)價(jià)的難度。

作物品質(zhì)性狀是由多個(gè)因素共同組成的綜合而復(fù)雜的概念，單憑某一個(gè)或幾個(gè)指標(biāo)優(yōu)良很難在不同品種之間進(jìn)行比較，同時(shí)，各指標(biāo)對(duì)品質(zhì)既有單方面作用，又有多指標(biāo)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(jì)分析方法對(duì)不同作物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[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(biāo)含量變化及分析比較上[5，19]，對(duì)于營養(yǎng)品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià)的研究較少。另外，不同營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的計(jì)量單位或衡量標(biāo)準(zhǔn)不同，數(shù)據(jù)量綱也不一致，不便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析。因此，本研究利用隸屬函數(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)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(gè)因子都具有一定的統(tǒng)計(jì)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(gè)指標(biāo)，利用因子分析將這7個(gè)指標(biāo)綜合成3個(gè)公因子，3個(gè)公因子累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為85.51%，即3個(gè)因子所含信息占總體信息的85.51%，且3個(gè)公因子彼此之間相互獨(dú)立，從而達(dá)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(biāo)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(dú)立又相互聯(lián)系，大多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)之間具有一定的相關(guān)性。利用隸屬函數(shù)對(duì)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，7個(gè)品質(zhì)指標(biāo)經(jīng)因子分析，提出3個(gè)公因子，3個(gè)公因子的貢獻(xiàn)率分別為46.97%、22.16%、16.38%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)85.51%，即3個(gè)因子所含信息占總體信息的85.51%，3個(gè)公因子對(duì)7個(gè)指標(biāo)變量貢獻(xiàn)范圍為0.78～0.95。本研究中不同甘薯品種綜合評(píng)價(jià)差異顯著（P<0.05）。綜合評(píng)價(jià)篩選出‘福建1號(hào)‘海口3‘美國番薯‘文昌6‘龍巖2等5個(gè)性狀優(yōu)良的品種。綜合評(píng)價(jià)較高的5個(gè)品種中，除三角寧在海南省海口市有一定的種植面積以外，其余4個(gè)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(xiàng)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(fèi)（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(píng)價(jià)及栽培生理。*通信作者（Corresponding author）：朱國鵬（ZHU Guopeng），E-mail：guopengzhu@163.com。