稀有植物紫肉甘薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］主要性状与影响因子研究

论文摘要

在薯块中大量合成花色苷而使薯肉呈现紫色的一类甘薯称为紫肉甘薯[Ipomoea batatas（L.）Lam.]。紫肉甘薯由于薯块的花色苷色素理化性能好、稳定性高,具有抗氧化活性、预防肿瘤和癌症、防止心血管病等多种生理功能,因此在天然色素提取、鲜食保健、加工功能食品等方面应用前景广阔。但是,由于其价值发现较晚,资源较少,是一种稀有植物,阻碍了紫肉甘薯的研究与开发利用。本文在引进国内外资源的基础上,对紫肉甘薯资源的产量、薯块花色苷含量、熟食品质、薯块干物质含量、最长蔓长、分枝数等主要性状进行了鉴定,研究了薯块花色苷含量在品种和生长期间的变化规律及其与主要性状的相关性,探讨了影响薯块熟食品质的内在因素,摸索了遮阴、施肥、杂交和选择等内外因素对紫肉甘薯主要性状的影响,结果表明:1、对24份紫肉甘薯和25份普通甘薯及南薯88的产量与农艺性状的鉴定和比较结果表明紫肉甘薯群体的藤叶产量、单株分枝数、单株结薯数、干物质含量和淀粉含量与普通甘薯差别不大,但它们具有鲜薯产量特别低、上薯率低、熟食品质差、藤蔓明显较长、薯块色素含量高的独特生物学特征。这些特征使得育种者、生产者不容易重视它们,长此以往,就使其成为一种稀有植物资源。这也是目前紫肉甘薯加工企业原料基地建设困难和鲜食推销较慢的原因。甘薯容易由于自然变异、品种混杂、病毒感染和种薯选择产生的遗传漂变而发生种质退化,因此,如不加以重视,紫肉甘薯这种稀有植物资源有濒危和灭绝的可能。2、通过栽插后20、40、60、80、100、120及140 d调查13个紫肉甘薯品种的花色苷含量、最长蔓长、分枝数、结薯数、茎、叶、块根干物质含量、块根鲜重、块根干重、茎鲜重、茎干重、叶鲜重、叶干重、茎叶鲜重、茎叶干重和分析整株鲜重、整株干重、茎、叶、块根干重占整株干重的百分比等20个经济性状以及花色苷含量变化与其余19个经济性状的变化和10个产量性状日增长量的相关性研究表明:紫肉甘薯块根花色苷含量在生长过程中存在缓慢增加型、波动变化型和曲折上升型3种变化类型,对最长蔓长、分枝数、块根鲜重、块根干重、光合产物的分配等经济性状的发育有不同的生物学响应;品种间的花色苷含量在20 d以后逐渐产生显著差异,在40～100 d完成类型分化,与品种的分枝数、块根鲜重、块根干重、光合产物在块根中的分配比例呈显著负相关,与块根干物质含量、最长蔓长、茎鲜重、茎干重、整株干重及光合产物在叶中的分配比例呈显著正相关;花色苷日增长量与块根干重日增长量呈显著负相关,花色苷积累与块根膨大、干物质积累间存在竞争关系,这种竞争关系在不同品种中得到不同解决。花色苷含量的这些变化及其与主要经济性状有不同的相关关系能很好地解释紫肉甘薯由于花色苷消耗部分光合产物,导致其产量极低的生理机制。3、对3个紫肉甘薯品种进行4种遮阴处理的研究结果表明,遮阴造成光照强度减弱,光合产物减少,紫肉甘薯藤蔓变长,茎变细、结薯数减少,薯块膨大与花色苷合成间矛盾加剧,鲜薯产量减少,花色苷含量虽然有一定提高,但花色苷产量减少。在紫肉甘薯资源保存工作中及四川、重庆等麦-玉-苕多熟制耕作地区的紫肉甘薯生产中,要通过净作、减少种植密度等方法为紫肉甘薯生长创造良好的光照条件。4、通过研究不同肥料种类、不同形态肥料及不同施肥量对紫肉甘薯产景和部分重要农艺性状的影响表明:选择适当形态、种类的肥料及其相适宜的施肥量来改善土壤营养条件,通过影响紫肉甘薯的最长蔓长、茎粗、结薯数、薯块干物质含量来调整光合产物在薯块膨大和色素积累之间的矛盾,是可以在不显著降低花色苷含量的前提下,提高紫肉甘薯鲜薯产量和花色苷产量。5、通过DPS逐步回归分析来研究鲜薯产量、薯块的干物质、花色苷、可溶性糖的含量等因素对13个紫肉甘薯品种薯块熟食品质的影响。结果表明:薯块干物质含量与熟食品质中的水分、质地2项构成指标间呈显著正相关,花色苷含量与熟食品质中的水分、质地2项构成指标间呈显著负相关,而鲜薯产量和可溶性糖含量与食用品质间无显著相关性。质地、水分构成指标又直接和间接地与熟食品质中的风味、纤维、一般评价3项构成指标间呈显著正相关。因此,主要通过对质地和水分构成指标的直接和间接作用,薯块的干物质和花色苷含量是影响紫肉甘薯熟食品质的2个主要因素。因此,花色苷的存在是紫肉甘薯的熟食品质低的重要原因。6、通过对紫肉甘薯资源进行杂交和选择可以在它们的后代中筛选很多紫肉甘薯新材料,这些新紫肉甘薯群体的鲜薯产量仍然较低,而质量性状如最长蔓长和熟食品质能得到显著改善,色素含量变化范围较大,可选择余地较高。通过杂交和选择是可以筛选到鲜薯产量高、色素含量高、熟食品质好、藤蔓较短的紫肉甘薯新个体。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 生物多样性、农作物资源与保护生物学
• 1.1 生物多样性的概念及其价值
• 1.2 生物多样性的丧失
• 1.3 保护生物学的诞生
• 1.4 生物多样性与保护生物学的关系
• 1.5 保护生物学的学科结构
• 1.6 遗传多样性
• 2 甘薯资源的生物学及其价值
• 2.1 甘薯的名称
• 2.2 甘薯器官的组成
• 2.3 甘薯主要形态特征
• 2.4 甘薯的主要性状
• 2.5 甘薯生长发育
• 2.6 普通甘薯主要化学成分及其价值
• 3 甘薯的生产与利用概况
• 4 稀有植物紫肉甘薯
• 4.1 紫肉甘薯的概念及其植物分类学地位
• 4.2 紫肉甘薯的花色苷
• 4.3 紫肉甘薯色素的理化性质
• 4.4 紫肉甘薯的生理保健功能
• 4.5 紫肉甘薯资源的利用方向
• 4.6 紫肉甘薯研究与利用的现状
• 4.7 稀有植物紫肉甘薯的资源现状
• 5 研究目的意义及主要研究内容
• 5.1 研究目的意义
• 5.2 主要研究内容
• 第二章 紫肉甘薯主要性状的鉴定及其与普通甘薯的比较
• 1 引进和自育紫肉甘薯资源
• 1.1 引进国内紫肉甘薯品种
• 1.2 引进日本紫肉甘薯品种
• 1.3 西南大学自育紫肉甘薯品种
• 2 有关甘薯资源主要性状的概念及其测定标准
• 3 紫肉甘薯资源主要经济性状的鉴定
• 3.1 材料
• 3.2 方法
• 3.3 结果与分析
• 4 紫肉甘薯资源主要性状与普通甘薯资源的差异
• 4.1 材料
• 4.2 方法
• 4.3 结果与分析
• 4.4 讨论
• 5 本章小结
• 第三章 紫肉甘薯花色苷含量的变化规律及其与主要性状的相关性
• 1 材料与方法
• 1.1 供试紫肉甘薯品种
• 1.2 田间设计与调查
• 1.3 块根室内测定与分析
• 1.4 数据处理与分析
• 2 结果与分析
• 2.1 花色苷含量的变化规律
• 2.2 花色苷含量变化与主要经济性状的相关分析
• 3 讨论
• 3.1 薯块生长过程中花色苷含量变化的生理类型
• 3.2 薯块花色苷含量变化与主要性状的关系
• 3.3 花色苷积累与薯块膨大的关系
• 4 本章小结
• 第四章 遮阴对紫肉甘薯主要性状的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 遮荫对紫肉甘薯鲜薯产量的影响
• 2.2 遮荫对紫肉甘薯花色苷含量的影响
• 2.3 遮荫对紫肉甘薯花色苷产量的影响
• 2.4 遮阴对最长蔓长、分枝数、茎粗、结薯数、薯块烘干率的影响
• 3 讨论
• 4 本章小结
• 第五章 施肥对紫肉甘薯主要性状的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同种类和形态肥料对紫肉甘薯主要性状的影响
• 2.2 不同施肥量对紫肉甘薯主要性状的影响
• 3 讨论
• 4 本章小结
• 第六章 影响紫肉甘薯薯块熟食品质的主要因素
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 熟食品质及相关性状的鉴定结果
• 2.2 薯块产量、干物质、花色苷和可溶性糖含量对熟食品质的影响
• 2.3 薯块产量、干物质、花色苷、可溶性糖含量对构成指标的影响
• 2.4 熟食品质与其构成指标间的相关性
• 2.5 水份、质地构成指标与其它构成指标间的相关性
• 3 讨论
• 3.1 结论
• 3.2 熟食品质与构成指标的关系
• 3.3 花色苷含量对熟食品质的影响
• 3.4 干物质含量对熟食品质的影响
• 3.5 可溶性糖含量对熟食品质的影响
• 3.6 鲜薯产量对熟食品质的影响
• 4 本章小结
• 第七章 杂交和选择对紫肉甘薯主要性状的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 紫肉甘薯资源作为杂交亲本的结籽率
• 2.2 杂交所得种籽的紫肉甘薯实生苗选择
• 2.3 杂交后代选择的紫肉甘薯品种的性状表现
• 3 本章小结
• 第八章 结论与讨论
• 参考文献
• 博士生期间的主要科研成果
• 致谢