史瑞翔，李博雯，孙圣卿，吴晓红，王竞红
（东北林业大学园林学院，黑龙江 哈尔滨 150040）
马铃薯（Solanum tuberosumL.）块茎富含多种营养成分，诸如淀粉、蛋白质、脂肪、还原糖、多种维生素以及矿物质[1,2]。随着功能农业的兴起，人们开始更多地关注功能农产品，对马铃薯的研究重点从吃饱发展到能提供更高的营养保健价值[3,4]，因而富含高花青素含量的彩色马铃薯成为马铃薯产业研究的热点。马铃薯薯肉颜色与块茎所含的花青素、类胡萝卜素含量相关，花青素含量的不同使其呈现红色、紫色和橙色等[5,6]。花青素是天然水溶性色素，具有提高人体免疫力、预防疾病发生、提高抗氧化能力等重要作用[7,8]，与人类健康紧密相关。彩色马铃薯已成为天然色素和抗氧化剂的重要来源，已广泛应用于食品业、医药业、饲料行业等多个领域[9-11]，引起了研究者更多的关注。
目前有关彩色马铃薯的研究报道主要集中在几个方面，诸如组成成分测定[5,12]、相关基因表达[13]、引种比较评价[14,15]以及遗传图谱构建[16]等。花青素特有的缺电子结构特征，会受到活性氧负离子和自由电子的攻击，导致其不稳定，易发生降解[17]。因此，彩色马铃薯收获后花青素含量、组分结构及相关基因表达调控会发生明显变化。李倩[18]比较分析了不同贮藏条件下马铃薯花青素含量的变化，指出在不同贮藏温度下花青素含量都降低，且不同温度间花青素含量下降比例差异不显著；
李洁雅等[19]测定了不同贮藏期间彩色马铃薯花青素的含量、组分，并分析了相关基因的表达，指出花青素总含量、相关基因表达量随着贮藏时间的延长都表现降低，花青素组分也减少，但没有明晰不同贮藏条件下花青素的变化趋势。
为筛选优质高产、耐贮藏的彩色马铃薯品种，进而明确短期贮藏下花青素含量的变化趋势，本研究以不同薯皮薯肉颜色的马铃薯为材料，‘大同里外黄’为对照，对其产量性状、品质性状比较分析，并测定短期贮藏下花青素含量，旨在拓宽彩色马铃薯种质资源，为彩色马铃薯种质资源的筛选、评价、利用等提供研究基础。同时，也为彩色马铃薯合理贮藏条件的选择提供科学依据。
1.1 试验材料
马铃薯材料包括‘大同里外黄’（CK）、‘荷兰14号’‘E3’‘民丰红’‘青薯9号’‘黑金刚’‘川引2号’‘永丰3号’‘475’‘476’‘后旗红’以及‘红颜’，由山西蓬勃农业科技股份有限公司提供，‘大同里外黄’在当地表现良好，选其作为对照材料。试验采用单因素随机区组设计，每个小区长6 m、宽4 m，播种行距80 cm，株距30 cm，每一品种（系）设置3次重复。2021年5月10日播种，9月下旬成熟后分期收获。
1.2 试验地概况
试验于大同市左云县马铃薯种植基地进行，左云县位于山西省北部，无霜期95～130 d，昼夜温差大，日照充足，试验地地势平坦，土壤肥沃，是山西省马铃薯的传统种植区。
1.3 试验方法
1.3.1 产量性状测定
收获时按小区全部收获，将小区产量换算为公顷产量。同时，从每一种植小区选取马铃薯5株，用于测定产量构成因子的各个指标（单株产量、单株结薯数、单薯平均鲜重、商品薯率），其中商品薯率为单株内单个马铃薯块茎重量大于75 g的块茎总重量与单株产量的比值。
1.3.2 品质性状测定
马铃薯收获时，于每小区挑选10株马铃薯，筛选出10个大小一致、薯形规则的块茎，分成两部分，各5个块茎。一部分用于品质性状测定，另一部分贮藏于4℃的恒温箱（无光照，湿度为80%左右），贮藏0，30和60 d时测定马铃薯块茎中花青素含量。马铃薯品质指标（干物质含量、淀粉含量、还原糖含量、蛋白质含量、维生素C含量）的测定参照《马铃薯试验研究方法》[20]。采用柠檬酸—磷酸氢二钠缓冲液法测定花青素含量[21]。
1.3.3 数据处理
试验数据应用Microsoft excel 2007计算马铃薯产量因子、各品质指标含量的平均值，以及最大值、最小值与变异系数，对测定的相关指标利用SPSS 20软件进行方差分析、显著性分析和相关性分析。采用模糊数学隶属函数综合评价马铃薯的产量性状、品质指标。马铃薯的淀粉含量、维生素C含量、蛋白质含量、干物质含量与综合品质指标呈正相关，利用公式X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）计算隶属值；
与综合营养品质呈负相关的还原糖含量，采用公式X（μ）=1-[（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）]。公式中X表示不同马铃薯品种某一指标的测定值，该指标测定值中的最小值用Xmin表示，最大值用Xmax表示。通过计算，将马铃薯品种各个指标隶属值累加后取平均值。平均隶属值越高，表明其综合性状越好。
2.1 不同彩色马铃薯产量比较
不同彩色马铃薯品种（系）产量变化为11 958～33 558 kg/hm2，平均值为20 287 kg/hm2，其中‘民丰红’产量显著高于对照‘大同里外黄’（CK），较CK增产48.82%，增产幅度最大。‘川引2号’‘红颜’‘475’‘476’产量显著低于对照‘大同里外黄’（CK）。‘476’产量最低，较对照产量降低46.97%，与‘476’相比，‘民丰红’增产180.63%（表1）。
表1 不同彩色马铃薯品种（系）产量Table 1 Yield of different color potato varieties(lines)
2.2 不同彩色马铃薯产量构成比较
对不同彩色马铃薯的单株结薯数、单薯平均鲜重、单株产量及商品薯率分析发现，参试材料单株结薯数均值为5.53个/株，变异系数为38.60%，‘后旗红’的单株结薯数最多，为11.67个/株，‘荷兰14号’最少，显著低于对照‘大同里外黄’（CK）；
单薯平均鲜重均值为0.17 kg，变异系数为37.00%，各品种（系）与对照之间差异不显著。
不同彩色马铃薯的单株产量均值为0.79 kg/株，变异系数为26.32%，‘大同里外黄’（CK）的单株产量最高，为1.58 kg/株，除‘民丰红’外，其他彩色马铃薯的单株产量均显著低于对照，‘475’最低，为0.28 kg/株；
12个马铃薯的商品薯率介于43.47%～100%，均值为80.00%，变异系数最小为14.00%，‘荷兰14号’的商品薯率为100%，显著高于‘后旗红’‘475’，‘后旗红’最低为43.47%（表2）。
表2 不同彩色马铃薯品种（系）产量构成因子Table 2 Yield components of different color potato varieties(lines)
2.3 不同彩色马铃薯产量及其构成因子相关性分析
分析彩色马铃薯平均产量、产量构成因素间的相关性。结果表明，单株结薯数与单株产量呈极显著正相关（P＜0.01），相关系数r为0.635；
单株结薯数与商品薯率呈极显著负相关（P＜0.01），相关系数r为-0.582；
单薯平均鲜重与单株结薯数呈显著负相关（P＜0.05），相关系数r为-0.352（表3）。
表3 不同彩色马铃薯品种（系）产量与产量构成的相关性Table 3 Correlation of yield and yield components in different color potato varieties(lines)
2.4 不同彩色马铃薯品质性状比较
对彩色马铃薯的品质性状分析发现，马铃薯干物质平均含量为21.32%，变异系数为14.30%，‘民丰红’含量最高，达30.03%，显著高于除对照‘大同里外黄’（CK）、‘永丰3号’外的其他品种（系），‘476’含量最低，为13.81%；
淀粉平均含量为14.10%，变异系数为30.28%，对照‘大同里外黄’（CK）的淀粉含量最高，为22.03%，显著高于‘E3’‘红颜’‘黑金刚’及‘476’，‘476’含量最低为7.98%。
彩色马铃薯蛋白质平均含量为1.31%，变异系数为16.77%，‘黑金刚’含量最高，为1.70%，显著高于对照‘大同里外黄’（CK），‘后旗红’含量最低为0.83%，显著低于对照；
还原糖平均含量为0.15%，‘川引2 号’含量最高，为0.48%，‘青薯9号’含量最低，仅为0.02%，对照‘大同里外黄’（CK）的含量显著高于除‘E3’‘川引2号’‘红颜’‘黑金刚’外的其他参试材料；
12个彩色马铃薯维生素C 含量为 8.34～24.71 mg/100 g，‘永丰 3 号’的维生素C 含量最高，为24.71 mg/100 g，显著高于对照‘大同里外黄’（CK），‘荷兰 14 号’‘475’‘黑金刚’‘476’的维生素C 含量显著低于对照，且‘黑金刚’含量最低，为8.34 mg/100 g（表4）。
表4 不同彩色马铃薯品种（系）品质性状Table 4 Quality traits of different color potato varieties(lines)
2.5 不同彩色马铃薯品质性状相关性
对马铃薯品质性状间相关性进行分析（表5）。结果表明，干物质含量与淀粉含量呈极显著正相关（P＜0.01），相关系数r为0.794；
蛋白质含量与维生素C 含量呈显著负相关（P＜0.05），相关系数r为-0.407；
其他品质指标间无显著相关性。
表5 不同彩色马铃薯品种（系）品质性状相关性分析Table 5 Correlation of quality traits in different colored potato varieties(lines)
2.6 不同彩色马铃薯产量及品质指标隶属函数值综合评价
马铃薯产量因子、品质指标间相互联系，有一定的相关性，不能通过单一指标对其进行综合评价。为此，采用隶属函数对不同彩色马铃薯品种（系）综合评价，其中隶属函数平均值越高，表明综合性状越好。经分析，‘民丰红’综合性状最好，其次是‘大同里外黄’‘永丰3号’‘青薯9号’和‘476’的综合性状最差（表6）。
表6 不同彩色马铃薯品种（系）隶属函数值Table 6 Membership function values of different color potato varieties(lines)
2.7 不同贮藏时期彩色马铃薯花青素含量差异
对彩色马铃薯的花青素含量分析发现，贮藏0 d时，所有参试材料花青素的平均含量为28.36 mg/100 g，变异系数为42.67%，含量为19.92～52.13 mg/100 g。‘E3’‘后旗红’‘475’‘黑金刚’‘476’含量显著高于对照‘大同里外黄’（CK），其中‘475’的含量最高，为52.13 mg/100 g。
彩色马铃薯30 d贮藏后，花青素含量为14.46～47.44 mg/100 g，平均含量为22.87 mg/100 g，‘后旗红’‘475’‘黑金刚’‘476’含量显著高于对照‘大同里外黄’（CK）；
60 d贮藏后，花青素含量为13.69～31.10 mg/100 g，‘民丰红’‘475’‘黑金刚’‘476’含量显著高于对照，且‘黑金刚’含量最高，‘E3’‘红颜’的含量显著低于对照，‘E3’含量最低，为13.69 mg/100 g。
与0 d 相比，30 d 贮藏后，12 个马铃薯品种（系）的花青素含量均下降。60 d贮藏后，与30 d相比，7 个马铃薯品种（系）花青素含量降低，5 个品种含量升高，但均低于收获初期0 d的含量。贮藏期间，‘民丰红’花青素含量降幅最少，‘476’降幅最高（表7）。
表7 不同贮藏时期彩色马铃薯品种（系）花青素含量Table 7 Anthocyanin content of color potato varieties(lines)in different storage periods
实现高产是马铃薯品种筛选、新品种培育的一个重要指标。本试验测定并比较了12 个马铃薯品种（系）的产量以及产量因子，结果表明，在相同的栽培条件下，各品种（系）间产量变化为11 958～33 558 kg/hm2，‘民丰红’产量最高，且显著高于对照‘大同里外黄’。单株产量与单薯平均鲜重、单株结薯数、商品薯率等相关，单株产量不变，单薯平均鲜重与单株结薯数呈负相关，即单株结薯数越多，单株平均鲜重越小。李晋田等[22]对3个马铃薯新品系及其亲本分析评价，结果表明单株产量与单株结薯数呈极显著正相关。齐海英等[23]研究表明马铃薯的单株结薯数与商品薯率呈极显著负相关，均与本试验结果一致。
近年来，随着马铃薯主粮化进程的推进，以及功能农业的快速发展，对马铃薯的要求由追求温饱转向追求较高的营养和品质[24]。干物质、淀粉、蛋白质、维生素C、还原糖等性状是评价马铃薯品质的主要指标[25]，其中，干物质、淀粉、还原糖的含量又与其加工品质密切相关。本试验测定了12 个马铃薯的品质性状，干物质含量的变异系数最小，还原糖含量的变异系数最大。马铃薯干物质含量为13.81%～30.03%，淀粉含量为7.98%～22.03%，干物质含量高且淀粉含量高的材料能用于马铃薯全粉加工[26]。马铃薯块茎中淀粉含量与干物质含量密切相关，淀粉在马铃薯块茎内的干物质组分中占60%～80%[27]，李晋田等[22]、吴琪滢等[28]研究了不同马铃薯材料品质指标相关性，结果均表明，淀粉含量与干物质含量呈极显著正相关，与本试验结果一致。本试验中还原糖含量为0.02%～0.48%，介于刘媛等[29]的研究结果之间，用于炸片的马铃薯材料还原糖含量需低于0.4%，在0.10%～0.33%时炸片的色泽及口味最佳[26]，可依据不同种植目的选择彩色马铃薯材料。同时，马铃薯块茎品质指标含量是受多基因控制的复杂遗传性状，除与参试材料本身的基因型有关外，也受种植地气候、土壤条件、栽培技术等众多因素的影响，同一品种（系）马铃薯品质指标在不同种植区会出现明显差异[30]。
马铃薯中花青素由多种生物类黄酮组成，具有抗氧化、抗衰老、抗癌等功效。花青素含量也是判断马铃薯品质的一个重要指标[1]。本试验测定了贮藏0、30、60 d 的马铃薯花青素含量，并分析了不同贮藏时期花青素含量的变化趋势，结果表明，贮藏0 d 花青素含量为19.92～52.13 mg/100 g，高于黎礼谦等[31]研究结果，而低于李洁雅等[19]、姜超[32]的研究结果。12 个马铃薯花青素含量随着贮藏时间的增加含量降低，这一变化趋势与李倩[18]、李洁雅等[19]研究结果相符。本试验筛选出花青素含量较高的马铃薯品种‘475’，以及短期贮藏后，花青素含量降幅最小的品种‘民丰红’，可为高含量花青素马铃薯品种的选育提供试验材料以及研究基础。
马铃薯的产量性状、品质指标受多个因素的影响，不能通过单一指标对马铃薯进行综合评价。模糊隶属函数法是广泛应用于各种领域的综合分析方法，可避免由单一指标分析带来的不全面性。本试验采用隶属函数法对参试马铃薯品种（系）的产量性状和品质指标进行了综合评价，‘民丰红’的综合性状最优，其次是对照‘大同里外黄’‘永丰3 号’与‘青薯9 号’，最差是‘476’。吴琪滢等[28]、王丹等[33]、李守强等[34]利用隶属函数综合评价法筛选出最佳的马铃薯品种，并对供试材料进行分类。目前，对马铃薯性状指标的综合评价还没有统一的方法，为使马铃薯评价体系更加完善，应建立一套标准化的评价方法及评价标准。同时，在筛选优质马铃薯品种时，由于品种间差异以及气候条件、土壤条件、栽培技术等的影响，应增加应试材料，开展多年多点试验，使试验结果更准确可靠。
12 个彩色马铃薯品种（系）中，‘民丰红’综合性状最优，其次是‘永丰3号’‘青薯9号’，‘475’的花青素含量最高。可依据种植要求以及品种的性状表现，选择最佳的马铃薯品种（系）。
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