马铃薯块茎低温糖化研究进展及展望

为减少马铃薯采收后病虫害、块茎萌发等造成的损失,通常将马铃薯置于2~5℃低温环境贮存,但随马铃薯块茎贮存时间推移,葡萄糖、果糖等还原糖积累过多,发生“低温糖化”(Cold-induced sweetening,CIS)。过高含量的还原糖与游离氨基酸在高温油炸过程中发生化学反应,产生褐色、味苦的物质,严重影响马铃薯加工质量。因此,控制马铃薯低温糖化是马铃薯加工产业链高效运转的关键。综述总结前人研究进展,从低温条件下淀粉-糖代谢响应和马铃薯块茎微观结构变化两个方面,解释低温糖化现象成因,概括马铃薯品种、贮藏条件、植物激素因素对低温糖化的影响,并从分子育种和外源施加植物激素两个方面对调控马铃薯低温糖化提出建议及展望。

马铃薯低温糖化形成机理及其调控因素研究进展

马铃薯(Solanum tuberosum L.)块茎在低温贮藏过程中引发的低温糖化现象,即低温刺激淀粉向糖的转化导致还原糖累积,严重影响马铃薯的油炸加工品质。该文系统阐述马铃薯的低温糖化问题及发生机理,重点从生理生化角度讨论低温条件下淀粉与糖的转化过程,解释淀粉酶、液泡酸性转化酶等关键酶的作用机制,以及液泡膜糖转运蛋白在蔗糖向液泡转运中的关键作用,创新性提出改善低温糖化的几个可能研究方向,以期为合理规避低温糖化对油炸加工品质的影响提供理论基础,为开发高效控制低温糖化技术提供参考。

利用ihpRNA介导的基因沉默培育抗冷糖化马铃薯

为培育抗冷糖化的转基因马铃薯材料,克隆了368 bp的马铃薯酸性转化酶(AcInv)基因3′端非翻译区(3′UTR)和281 bp的马铃薯VP1-ABI3-like protein基因的第一内含子,构建了内含子连接的马铃薯AcInv基因3′UTR的发夹型RNA(ihpRNA)载体pBIV;采用微束激光穿刺技术转化马铃薯品种,得到了149个转基因株系,其中139个转基因株系在低温贮藏35 d时块茎还原糖含量低于亲本材料。RT-PCR分析表明还原糖含量降低的转基因植株中检测不到AcInv基因mRNA的积累。本研究结果表明以3′UTR作为RNAi载体的干涉片段可以有效地抑制靶标基因mRNA的积累,通过对AcInv沉默可获得抗低温糖化的马铃薯育种材料。

赤霉素处理对马铃薯块茎低温糖化的效果

马铃薯块茎低温糖化现象除了直接受到淀粉和糖代谢相关酶如淀粉酶、酸性转化酶的活性影响外,也可能间接受到赤霉素和脱落酸等植物激素的调控。以马铃薯品种‘大西洋’块茎为试验材料,采用50 mmo L GA_3处理12 h后置于低温((4±0.5)℃)和室温((22±1)℃)条件下贮藏10 d,测定薯块的炸片色泽、还原糖含量、淀粉酶和酸性转化酶活性,研究赤霉素对马铃薯块茎低温糖化的影响。结果表明,GA_3处理使马铃薯块茎的炸片色泽加深,还原糖含量增加121.1%;同时,GA_3处理提高了淀粉酶的活性,而对酸性转化酶的活性没有影响。由此表明,GA_3可能通过提高马铃薯块茎淀粉酶的活性而使还原糖积累,从而导致炸片色泽加深即增强了低温糖化现象。

冷诱导液液萃取-分散固相萃取净化-超高效液相色谱-串联质谱法同时测定鸡蛋中白僵菌素和4种恩镰孢菌素残留

新型生物毒素白僵菌素(BEA)和恩镰孢菌素(ENNs)是由镰刀菌种产生的有毒代谢产物,主要污染谷物及其制品,会威胁人类健康,因此受到人们越来越多的关注。该工作建立了冷诱导液液萃取-分散固相萃取净化-超高效液相色谱-串联质谱法(CI-LLE-DSPE-UPLC-MS/MS)同时测定鸡蛋中白僵菌素和4种恩镰孢菌素残留的分析方法。以乙腈-水-乙酸(79∶20∶1,v/v/v)为提取溶剂,采用冷诱导液液萃取与分散固相萃取净化相结合的方法进行样品处理,同时,对影响待测物提取与净化效率的提取溶剂、冷冻萃取温度与时间、净化剂用量等因素和色谱条件进行了优化。样品经20 mL提取液涡旋提取20 min,放入-40℃冰箱静置30 min后,取2 mL上层溶液经70 mg C18粉末净化,离心,上清液于40℃浓缩至近干,残留物用1 mL 80%(v/v)乙腈水溶液溶解,进样分析。以乙腈与5 mmol/L甲酸铵溶液作为流动相进行梯度洗脱,经ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.7μm)分离,采用ESI^(+)电离,在多反应监测模式下采集,白僵菌素采用稳定同位素内标法定量,4种恩镰孢菌素采用基质匹配曲线外标法定量。结果表明,5种待测物在0.1~50.0μg/L范围内线性关系良好,相关系数(r^(2))为0.9983~0.9997,该方法的检出限(LOD)为0.05~0.15μg/kg,定量限(LOQ)为0.20~0.50μg/kg。以阴性鸡蛋样品为基质,在低、中、高3个浓度水平(0.5、5.0、25.0μg/kg)下进行加标试验考察方法的准确度与精密度,各待测物的平均回收率为81.1%~106%,相对标准偏差(RSD)为0.27%~9.79%。采用所建立的方法对农村散养鸡蛋与市售鸡蛋进行检测,结果表明,BEA在散养鸡蛋的检出率为30.4%,4种ENNs均未被检出。该方法灵敏度高,稳定性好,回收率高,定量准确,简单易操作,适用于禽蛋食品中白僵菌素与恩镰孢菌素的同时快速测定。

马铃薯低温糖化机制及影响因素研究

马铃薯作为一种重要的加工作物,其加工食品薯片和薯条已经风靡全球,但马铃薯在低温贮藏过程中淀粉转化为还原糖,导致还原糖含量升高,油炸加工时生成一种带有苦味的褐色物质,严重影响马铃薯的加工品质。近年来,马铃薯低温糖化机制的研究取得了很大的进展,人们对影响马铃薯低温糖化的因素也有了比较系统的认识。本文在前人的研究基础上,结合近年的一些新的研究与发现,从碳水化合物代谢、生物膜通透性、马铃薯品种(基因型)、淀粉粒结构等方面进行了分析与总结,进一步探讨了低温糖化的调控机制和影响因素,为马铃薯加工品质改良提供理论依据和技术途径,对于品种选育和改良具有重要的应用价值。

冷诱导液液萃取-分散固相萃取净化-高效液相色谱法同时测定禽蛋中斑蝥黄和苏丹红

建立了冷诱导液液萃取-分散固相萃取净化-高效液相色谱法同时测定禽蛋中斑蝥黄和苏丹红的检测方法。样品经过乙腈涡旋振荡提取,-40℃冷冻诱导分层,高速离心后,取全部上清液氮吹浓缩,最后经C18粉末净化后采用高效液相色谱分析。色谱柱采用C18柱,流动相为乙腈-水,等度洗脱,测定波长为487nm、514nm和472nm。结果表明,5种待测物在0.1~10μg/mL范围内,线性关系良好,相关系数均大于0.9999,方法检出限为0.0119~0.0321 mg/kg,定量限为0.0398~0.107 mg/kg,平均加标回收率为80.2%~92.2%,相对标准偏差(RSD)为1.71%~6.61%。鸡蛋和鸭蛋两种基质的提取效果无明显差异。本方法前处理简便,提取效率高,净化效果好,适合于禽蛋中斑蝥黄和苏丹红的测定。

影响马铃薯块茎低温糖化的植物激素相关基因的表达

对低温贮藏5 d的低温糖化不敏感品种‘华薯三号’和敏感品种‘中薯五号’马铃薯块茎进行转录组测序,通过对差异表达基因的生物信息学分析,获得与植物激素相关的差异表达基因,其中6个与植物激素合成或信号转导有关的差异表达基因与糖分解代谢密切相关。结果表明:KOox2和GA3ox1是马铃薯块茎中赤霉素合成的关键酶基因,赤霉素可刺激淀粉酶和转化酶活性,加剧块茎还原糖的积累,是马铃薯低温糖化的正调控因子;ANT和AIL6属于参与乙烯响应的AP2转录因子家族;BRI1和BKI1是油菜素内酯信号通路中的转录因子,两者互作共同拮抗14–3–3蛋白质活性;ANT、AIL6、BRI1和BKI1这4个转录因子通过负调控转化酶基因的表达而影响还原糖的产生,是马铃薯低温糖化的负调控因子。

马铃薯抗低温糖化育种研究进展

马铃薯块茎储藏期间的低温环境可导致块茎的糖化,进而影响马铃薯炸片和炸条品质,培育抗低温糖化的马铃薯品种对于改良种质资源有着重要的意义。然而,低温糖化产生的生理学机制是一个很复杂的过程,近年国内外研究者在马铃薯低温糖化育种上取得了很大的成就,具体包括在低温糖化生理研究机制方面、育种材料的改良方面、传统育种和基因工程育种等方面,本文对这些显著成就进行综述,希望为马铃薯抗低温糖化育种提供参考。

马铃薯块茎低温糖化分子遗传学研究进展

薯片和薯条是风靡全球的马铃薯加工食品,但低温糖化长期困扰着马铃薯加工产业的发展。块茎的低温糖化是一个复杂的数量性状,分子遗传学的发展使得马铃薯数量性状的遗传定位得以实施。近年来,马铃薯低温糖化的遗传研究也取得了不错的进展,包括马铃薯遗传图谱构建和低温糖化相关性状的QTL定位,不同代谢途径上的候选基因的标记与低温糖化QTL共定位,这些研究成果将为进一步明确马铃薯低温糖化机制以及利用遗传定位候选基因标记构建马铃薯低温糖化分子标记辅助选择体系奠定基础。

马铃薯淀粉酶StBAM9互作蛋白的鉴定及其互作机制分析

本实验室前期研究表明β-淀粉酶9(StBAM9)在马铃薯抗低温糖化中具有重要作用,但其并无β-淀粉酶活性。为了研究StBAM9在马铃薯抗低温糖化中的功能机制,我们构建了低温贮藏后块茎cDNA酵母双杂交文库,并以StBAM9蛋白为诱饵,对其进行了互作蛋白的筛选和分析,结果显示分别以全长StBAM9和截去转运肽的StBAM9为诱饵筛选到的候选互作蛋白中有12个是共有的。酵母双杂交结果显示有4个蛋白(StDUF842、StTPR01660、StTPR22129和StTPR45174)与StBAM9互作。进一步通过谷胱甘肽-S-转移酶融合蛋白沉降技术验证表明,其中的2个蛋白StTPR01660和StTPR4517与StBAM9互作。双分子荧光互补结果显示只有StTPR01660与StBAM9互作于淀粉粒上,而StTPR01660自身定位于细胞质。因此,我们推测StBAM9可能通过从细胞质中招募StTPR01660到淀粉粒上发挥淀粉降解的功能。

马铃薯抗青枯病和低温糖化体细胞杂种的鉴定

ACC-1-1和ACC-1-2再生株系由来自马铃薯二倍体栽培种(Solanum tuberosum)品系AC142-01(2n=2x=24)和二倍体野生种S.chacoense的一个无性系C9701(2n=2x=24)经原生质体融合获得,经鉴定为体细胞杂种。流式细胞仪分析和染色体计数显示,ACC-1-1为混倍体,ACC-1-2为八倍体。两个株系均能正常开花但花粉活力较低。花粉母细胞减数分裂观察显示,两个系在减数分裂各个时期均出现广泛的异常染色体行为,可能是花粉活力低的原因。青枯病接种鉴定表明,ACC-1-2对青枯病表现为高抗,而ACC-1-1表现为中感,同时这两个株系均具有"低温糖化"抗性,证明体细胞融合加上适当选择可以有效聚合有性杂交不亲和双亲的优良性状。