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。

耐低温糖化马铃薯资源筛选与评价

通过研究马铃薯低温糖化相关基因StInvInh2、StvacINV的相对表达量、低温糖化生理生化指标、炸片色泽亨特系数,综合评价不同马铃薯材料的抗低温糖化能力。结果表明,马铃薯在4℃低温贮藏30 d后,StInvInh2相对表达量与酸性转化酶活性、还原糖含量均呈极显著正相关;块茎中的还原糖含量、酸性转化酶活性与炸片色泽亨特系数L^(*)、a^(*)、b^(*)间均呈极显著相关,StInvInh2相对表达量与炸片色泽亨特系数L^(*)、a^(*)均存在极显著相关性,而StvacINV相对表达量与炸片色泽亨特系数L^(*)、a^(*)、b^(*)相关性不明显。马铃薯低温贮藏后遗传多样性丰富,其中以还原糖含量、酸性转化酶活性、StInvInh2相对表达量、亨特系数a^(*)这4个指标变异系数较大,含丰富的遗传信息,而主成分分析中前5个特征向量分别为还原糖含量、StvacINV相对表达量、亨特系数b^(*)、蔗糖含量、亨特系数a^(*),可作为马铃薯资源低温贮藏后差异分析的主要因子。另外,对47份资源的聚类分析结果表明,第Ⅲ类共16份马铃薯资源的耐低温糖化能力明显优于其他4类,包括优于目前油炸加工专用型马铃薯品种大西洋、snodon,因此可作为下一步油炸加工型马铃薯品种的更新和品种储备。

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。

马铃薯贮藏块茎低温糖化研究进展——(Ⅰ)生理生化机理

马铃薯低温贮藏造成还原糖积累是影响块茎加工品质最重要的因素,有关低温糖化机理一直是马铃薯品质改良研究的热点。本文总结了马铃薯基因型、环境因子、ABA和生物膜组成变化对还原糖积累的影响,重点从生理生化水平上探讨了块茎碳水化合物代谢路径变化与还原糖积累的关系,为抑制还原糖含量改良块茎品质打下了理论基础。

马铃薯块茎“低温糖化”机理的研究及进展

马铃薯块茎“低温糖化”机理的研究及进展陈芳胡小松（中国农业大学食品学院北京１０００９４）马铃薯（ＳｏｌａｎｕｍｔｕｂｅｒｏｓｕｍＬ．）为茄科茄属多年生草本块茎植物，是一种分布广泛、适应性强、产量高、营养丰富的宜粮、宜菜、宜饲、宜做工业原料等具有多种用...

马铃薯种质创新与抗“低温糖化”育种

从三个方面综述了当前马铃薯抗“低温糖化”种质资源的研究和利用情况：一、引种和种质资源评定是加工品种选育的首要工作。二、杂交育种是获得抗“低温糖化”炸片加工型品种的主要方法。三、通过基因工程丰富马铃薯抗“低温糖化”的基因资源。

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。

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。

加工用马铃薯“低温糖化”机制的研究

以克新１号马铃薯品种为材料，对贮藏期间块茎的碳水化合物、相关酶活性及造粉体膜结构的变化进行研究。结果发现：与１０℃贮藏相比，４℃贮藏条件下，还原糖和总糖的含量显著增加，造成“低温糖化”现象，引起马铃薯炸片色泽变深；碳水化合物代谢过程中有关的淀粉酶、淀粉磷酸化酶及转化酶活性更高，更有利于淀粉向还原糖的转化；造粉体膜结构的完整性在贮藏过程中发生变化，电导率更高，膜的破坏更为明显。

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。

研究揭示马铃薯低温糖化的分子机制

近日，从华中农业大学获悉，该校园艺林学学院马铃薯科研团队在马铃薯加工品质改良研究方面取得新进展，研究人员首次发现能够精细调控马铃薯蔗糖转化酶活性的蛋白质复合体。该成果在线发表在《植物生理学》杂志上。 据介绍，马铃薯块茎的低温糖化现象严重影响油炸加工产品的品质，同时还会生成对人体有害的丙烯酰胺，控制低温糖化一直是马铃薯品质改良的重点和难点。该研究首次发现马铃薯中存在由蔗糖转化酶、转化酶抑制蛋白和SNRK1激酶组成的蛋白质复合体，级联式地调节马铃薯块茎在低温贮藏条件下的转化酶活性。而SNRK1α亚基的磷酸化使其β亚基失去功能，从而激活了转化酶抑制蛋白，使转化酶不能降解蔗糖，因此减少了低温下马铃薯还原糖的积累。

西南大学在马铃薯低温糖化抗性机制研究方面取得新进展

2021年4月12日,《Horticulture Research》在线发表了西南大学农学与生物科技学院薯类团队题为"StRAP2.3,an ERF-VII transcription factor,directly activates StInvInh2 to enhance cold-induced sweetening resistance in potato"的研究论文。该研究揭示了StRAP2.3-StInvInh2调控低温糖化抗性模型.

响应面法优化产低温生淀粉糖化酶发酵培养基

在单因素实验确定显著因素的基础上,采用响应面法优化气单胞菌(Aeromonas sp.)RS01的发酵培养基。单因素实验确定碳源玉米生淀粉浓度为40g/L,氮源牛肉膏的浓度为12g/L,氯化钠的浓度为3g/L。响应面法优化得到玉米生淀粉、牛肉膏、氯化钠3个显著因素的最佳浓度分别为43.21g/L、12.01g/L、3.21g/L,此条件下低温生淀粉糖化酶酶活达到98.42U/mL,比优化前提高了51.67U/mL,与模型预测值100.32U/mL基本吻合。牛肉膏与NaCl交互作用不显著,玉米生淀粉与NaCl、玉米生淀粉与牛肉膏交互作用显著。

华中农大研究揭示马铃薯低温糖化的分子机制

近日,记者从华中农业大学获悉,该校园艺林学学院马铃薯科研团队在马铃薯加工品质改良研究方面取得新进展,研究人员首次发现能够精细调控马铃薯蔗糖转化酶活性的蛋白质复合体。该成果在线发表在《植物生理学》杂志上。据介绍,马铃薯块茎的低温糖化现象严重影响油炸加工产品的品质,同时还会生成对人体有害的丙烯酰胺,控制低温糖化一直是马铃薯品质改良的重点和难点。

华中农大研究揭示马铃薯低温糖化的分子机制

近日，记者从华中农业大学获悉，该校园艺林学学院马铃薯科研团队在马铃薯加工品质改良研究方面取得新进展，研究人员首次发现能够精细调控马铃薯蔗糖转化酶活性的蛋白质复合体。该成果在线发表在《植物生理学》杂志上。

华中农大研究揭示马铃薯低温糖化的分子机制

华中农业大学园艺林学学院马铃薯科研团队在马铃薯加工品质改良研究方面取得新进展,研究人员首次发现能够精细调控马铃薯蔗糖转化酶活性的蛋白质复合体。该成果在线发表在《植物生理学》杂志上。

糖化低温生物发酵生产软梨果醋工艺探讨

以青海贵德特产的软梨为原料,利用糖化低温发酵生成酒精度5%—8%的果酒后,再经重复发酵制成软梨果醋.通过在软梨汁中添加果胶酶,淀粉酶和糖化酶进行酶解处理,解决了软梨汁中果胶不利于发酵和原料利用率低的问题,添加适量增香酵母和乳酸菌进行发酵,增加了软梨果醋中酯类和不挥发酸的含量,使制得的软梨果醋风味纯正,并具有特有的软梨香、脂香和水果香.

烟草液泡转化酶抑制子基因调控马铃薯块茎低温还原糖累积的研究

【目的】克隆烟草液泡转化酶抑制子基因,并在马铃薯中表达,从而抑制低温贮藏块茎还原糖积累,提高马铃薯加工品质。【方法】通过RT-PCR法分离Nt-VIF全长cDNA,转化马铃薯植株,PCR、Northern杂交和Southern杂交检测转基因植株,转基因植株块茎在低温和常温条件下贮藏30d,分析转化酶活性与还原糖含量。【结果】克隆到Nt-VIF全长cDNA,35S调控下正向的Nt-VIF基因cDNA已经成功转入鄂马铃薯3号(E3)植株。转基因植株块茎在4℃和20℃贮藏30d表明,VI活性受温度调节,高温贮藏块茎的VI活性显著低于低温贮藏的块茎,且高温条件下转基因块茎与对照无显著差异,而低温条件下转基因块茎的VI活性与对照相比下降幅度为22.7%(株系A-3)～78.1%(株系A-31)。转基因块茎还原糖(RS)含量在高温贮藏条件下与对照差异亦不明显,而低温贮藏条件下RS含量下降幅度为20%(株系A-17)～80.5%(株系A-30)。进一步分析还表明,转基因块茎低温贮藏其液泡转化酶活性与还原糖含量呈显著正直线相关(RS=0.289VI+0.0736)。【结论】Nt-VIF基因的表达显著抑制了马铃薯液泡转化酶活性,导致还原糖积累降低。