崔鵬，趙逸人，姚志鵬，龐林江，陸國(guó)權(quán)

低溫對(duì)甘薯淀粉理化特性及代謝關(guān)鍵基因表達(dá)量的影響

1浙江農(nóng)林大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院，杭州 311300；2山東濱州國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理服務(wù)中心，山東濱州 256600；3浙江農(nóng)林大學(xué)食品與健康學(xué)院，杭州 311300

【目的】淀粉是甘薯塊根的主要組成成分，淀粉理化特性直接決定著甘薯的主要用途；同時(shí)，甘薯是較為典型的喜溫作物，對(duì)儲(chǔ)藏溫度較為敏感。因此，研究低溫對(duì)淀粉理化特性的影響，為甘薯安全儲(chǔ)藏提供參考?！痉椒ā勘狙芯恳浴疅熓?5’和‘商薯19’為試驗(yàn)材料，設(shè)置適溫（13℃，CK）和低溫（4℃）儲(chǔ)藏14 d，分析甘薯塊根淀粉粒徑大小與分布、熱焓特性、糊化特性、吸濕性及膨脹力等特征指標(biāo)的差異?！窘Y(jié)果】不同甘薯品種的直鏈/支鏈淀粉含量存在顯著差異，‘商薯19’的直鏈淀粉含量（31.47%）顯著高于‘煙薯25’（25.86%），支鏈淀粉則完全相反；‘煙薯25’和‘商薯19’的平均粒徑、體積和表面積均分別分布于≤2.50 μm、2.50—5.00 μm和5.00—25.00 μm三個(gè)區(qū)間，低溫脅迫使二者的淀粉顆粒平均粒徑降低，體積和表面積減小，吸濕性和膨脹力降低；‘煙薯25’和‘商薯19’薯塊淀粉在糊化過(guò)程中的起始溫度（T0）、峰值溫度（Tp）和熱晗值（△H）與CK相比均顯著下降，其中，‘煙薯25’的△H變化幅度高于‘商薯19’，表明低溫對(duì)‘煙薯25’淀粉熱特性的影響程度高于‘商薯19’；低溫儲(chǔ)藏條件下，‘煙薯25’和‘商薯19’的最高黏度（PKV）、崩解值（BDV）和回復(fù)值（CSV）均顯著下降，糊化溫度（PT）受低溫的影響不顯著，但品種間差異顯著；低溫下，基因（ADP-葡萄糖焦磷酸化酶）、、（淀粉分支酶）和的表達(dá)量均顯著下降，而（淀粉水解酶）和則顯著上升?！窘Y(jié)論】溫度是影響甘薯淀粉理化品質(zhì)的重要因素，甘薯塊根淀粉理化特性變化與甘薯儲(chǔ)藏溫度密切相關(guān)。

甘薯；低溫脅迫；淀粉；理化特性；基因

0 引言

【研究意義】甘薯（L.）是我國(guó)第四大糧食作物，中國(guó)是世界甘薯產(chǎn)量最高的國(guó)家，聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年我國(guó)甘薯總產(chǎn)量占世界的57%[1]。甘薯以塊根為收獲物，新鮮薯塊含水量高，呼吸旺盛，且收獲后通常經(jīng)過(guò)合理貯藏延遲銷售以增加農(nóng)民收入。作為起源于熱帶的薯類作物，甘薯抗寒能力較弱，對(duì)儲(chǔ)藏溫度較為敏感。淀粉是甘薯塊根的主要組成部分，占其干物質(zhì)量的50%—80%[2-3]，淀粉理化特性直接決定著甘薯塊根的主要用途[4]。目前我國(guó)甘薯儲(chǔ)藏多采用冷庫(kù)和地窖等方式，呼吸作用使淀粉等碳水化合物在儲(chǔ)藏過(guò)程中被大量消耗，其物理特性在呼吸過(guò)程中改變較大。因此，研究低溫與淀粉物理特性的關(guān)系對(duì)甘薯合理儲(chǔ)藏具有重大意義。【前人研究進(jìn)展】研究表明，甘薯直鏈淀粉含量和膨脹勢(shì)等對(duì)面條品質(zhì)影響顯著[5]。甘薯淀粉的理化特性雖然受遺傳因素控制[6]，但外界環(huán)境、栽培及貯藏方式的影響同樣比較重要[7-9]，如唐忠厚等[10]研究結(jié)果顯示，鉀元素缺乏改變了甘薯塊根淀粉組分及粒徑大小，影響甘薯塊根淀粉的糊化特性、熱特性等理化指標(biāo)。一般認(rèn)為，甘薯的最適宜儲(chǔ)藏溫度為12—15℃，低溫儲(chǔ)藏可降低甘薯呼吸速率，但貯藏時(shí)間會(huì)縮短[11]。Li等[12]研究表明4℃儲(chǔ)藏28 d可促進(jìn)甘薯糖化，相似的表型及特征也出現(xiàn)在葡萄[13]及枇杷[14]中。江凌峰等[15]研究結(jié)果顯示低溫貯藏條件下（4℃），甘薯直鏈淀粉含量有所增加，淀粉溶解度和膨脹勢(shì)下降，-淀粉酶在淀粉降解過(guò)程中起主導(dǎo)作用。（ADP-葡萄糖焦磷酸化酶a）、、（淀粉分支酶I）和被認(rèn)為是影響淀粉代謝的關(guān)鍵酶基因[16]，AGPase是淀粉合成的限速酶，被沉默后，會(huì)導(dǎo)致淀粉中直鏈淀粉的含量顯著增加，（淀粉水解酶）和可將淀粉水解為可溶性糖類?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】低溫脅迫造成的冷害會(huì)導(dǎo)致甘薯生理生化特性發(fā)生變化，甚至腐爛霉變，嚴(yán)重影響甘薯品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前對(duì)于甘薯低溫的研究主要集中于抵御脅迫和安全儲(chǔ)藏技術(shù)層面，而低溫脅迫對(duì)淀粉組成成分、粒徑分布、熱焓值以及RVA特性等理化性質(zhì)的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以‘煙薯25’和‘商薯19’為試驗(yàn)材料，設(shè)置適溫（13℃）和低溫（4℃）儲(chǔ)藏14 d，分別測(cè)定淀粉的理化特性；同時(shí)利用qRT-PCR手段，檢測(cè)低溫下淀粉合成代謝關(guān)鍵基因的表達(dá)量變化，為甘薯低溫下合理儲(chǔ)藏提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2021年在浙江農(nóng)林大學(xué)平山大棚試驗(yàn)基地進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)材料及處理

本研究選取‘煙薯25’（鮮食型）和‘商薯19’（淀粉型）兩個(gè)甘薯品種，均于2021年4月在浙江農(nóng)林大學(xué)平山大棚試驗(yàn)基地統(tǒng)一常規(guī)種植。經(jīng)120 d后收獲，隨機(jī)選取大小基本一致，無(wú)病害病斑薯塊，存放于13℃（對(duì)照，CK）和4℃（低溫low temperature，LT），濕度保持一致，均為80%。儲(chǔ)藏14 d后，分別測(cè)定不同儲(chǔ)藏溫度下甘薯塊根的淀粉組分、理化性質(zhì)及合成代謝關(guān)鍵基因的表達(dá)量，試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 淀粉主要化學(xué)組分 直鏈淀粉含量測(cè)定參照唐忠厚等[17]的方法；支鏈淀粉含量測(cè)定參照徐錫明等[18]的方法。

1.2.2 淀粉粒徑大小與分布 采用激光衍射粒度分析儀（Micromeritics，美國(guó)），參照唐忠厚等[10]的方法，測(cè)定淀粉粒級(jí)分布及粒徑大小，每個(gè)樣品3次重復(fù)。

1.2.3 淀粉熱焓分析 熱焓分析采用差示掃描量熱分析儀（Mettler Toledo）測(cè)定。參考唐忠厚等[10]的方法，測(cè)定吸熱曲線上的起始溫度（onset temperature，T0）、峰值溫度（peak temperature，TP）、終止溫度（conclusion temperature，Tc）和熱焓變化（enthalpy of transition，ΔH）。

1.2.4 RVA特性測(cè)定 RVA特性測(cè)定利用Tech-master RVA儀（Perten），參考唐忠厚等[8]的方法。測(cè)定指標(biāo)包括最高黏度（PKV）、熱漿黏度（HPV）、最終黏度（CPV）、崩解值（BDV）、回復(fù)值（CSV）和糊化溫度（PT）等。

1.2.5 吸濕性測(cè)定 參考唐忠厚等[10]的方法，淀粉樣品過(guò)100目篩測(cè)定吸濕性。

1.2.6 膨脹力測(cè)定 參照RASPER方法[18]并加以改進(jìn)，以每g淀粉所占體積（mL·g-1）表示淀粉的膨脹力。

1.2.7 qRT-PCR檢測(cè)基因表達(dá)量 稱取‘煙薯25’和‘商薯19’兩個(gè)品種的甘薯塊根0.1 g（試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理同1.1，3次重復(fù)），放入液氮中速凍，后迅速磨成甘薯粉末。提取各品種的RNA（RNAprep Pure總RNA提取試劑盒，天根），經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得cDNA。利用qRT-PCR方法分析、、、、和在低溫下的表達(dá)差異。引物信息見(jiàn)表1。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Microsoft Excel 2016和SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析與處理數(shù)據(jù)，Origin 2018作圖。

2 結(jié)果

2.1 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉主要化學(xué)組分的影響

甘薯淀粉主要由直鏈和支鏈淀粉組成。由表2可知，不同甘薯品種的直鏈/支鏈、氮、磷和總脂肪含量存在顯著差異，‘商薯19’的直鏈淀粉含量（31.47%）顯著高于‘煙薯25’（25.86%），支鏈淀粉則完全相反（＜0.05）。低溫儲(chǔ)藏下兩個(gè)甘薯品種的直鏈/支鏈含量相較于對(duì)照均略有下降，未達(dá)顯著水平，品種間達(dá)到顯著差異（＜0.05）。而氮、磷和總脂肪含量在低溫儲(chǔ)藏條件下則顯著上升，處理間和品種間均達(dá)到顯著差異（＜0.05）。

表1 引物信息

表2 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉主要組分含量的影響

不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（＜0.05）。下同 Different lowercase letters indicate significant difference (＜0.05). The same as below

2.2 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉粒徑大小及分布的影響

2.2.1 甘薯塊根淀粉粒徑與體積分布比較分析 淀粉粒大小、粒徑分布等是影響淀粉功能特性的重要因素之一。由表3可以看出，‘煙薯25’和‘商薯19’的平均粒徑及體積均分布于≤2.50 μm、2.50—5.00 μm和5.00—25.00 μm三個(gè)區(qū)間，其中80%以上都處于5.00—25.00 μm。在低溫儲(chǔ)藏條件下（4℃），‘煙薯25’甘薯品種平均粒徑≤2.50 μm的百分比顯著減少，而‘商薯19’的顯著增加（＜0.05），增加了3.18%，兩個(gè)品種平均粒徑2.50—5.00 μm的百分比均有所增加，其中‘商薯19’達(dá)顯著水平（＜0.05），增加了2.36%；低溫下‘煙薯25’平均粒徑在5.00—25.00 μm的百分比顯著增加（＜0.05），而‘商薯19’則顯著減少（＜0.05），減少幅度為5.54%。由此推斷，‘商薯19’的淀粉粒徑大小及體積分布受低溫影響的程度高于‘煙薯25’。

表3 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉粒徑及其體積分布的影響

2.2.2 甘薯塊根淀粉粒徑與表面積分布比較分析 兩個(gè)甘薯品種的平均粒徑及表面積分布于≤2.50 μm、2.50—5.00 μm和5.00—25.00 μm三個(gè)區(qū)間，其中50%以上都≤2.50 μm。在低溫儲(chǔ)藏條件下（4℃），‘煙薯25’和‘商薯19’平均粒徑及表面積的百分比相較于對(duì)照（13℃）均無(wú)顯著性差異，但品種間存在顯著性差異（＜0.05）。除5.00—25.00 μm外，‘煙薯25’另外兩個(gè)區(qū)間的百分比均顯著小于‘商薯19’?！?.50 μm范圍內(nèi)，‘煙薯25’在4℃儲(chǔ)藏下的平均粒徑顯著增加，‘商薯19’顯著減少（＜0.05）；2.50—5.00 μm范圍內(nèi)，‘煙薯25’和‘商薯19’的平均粒徑均顯著降低（＜0.05）；5.00—25.00 μm范圍內(nèi)，‘煙薯25’在低溫儲(chǔ)藏下的平均粒徑顯著降低（＜0.05），而‘商薯19’則顯著增加（表4）。

表4 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉粒徑及其表面積分布的影響

2.3 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉熱焓特性的影響

由表5可知，低溫處理（4℃）下，‘煙薯25’和‘商薯19’薯塊淀粉在糊化過(guò)程中的起始溫度（T0）、峰值溫度（Tp）和熱晗值（△H）與CK相比均顯著下降（＜0.05），應(yīng)該與淀粉組分變化有一定關(guān)聯(lián)；其中‘煙薯25’的△H高于‘商薯19’，表明低溫對(duì)‘煙薯25’淀粉熱特性的影響高于‘商薯19’；‘商薯19’的Tp在13℃和4℃下均高于‘煙薯25’，但未達(dá)顯著性差異；‘商薯19’的熱焓值△H低于‘煙薯25’，起始溫度T0則表現(xiàn)相反，表明‘商薯19’的熱穩(wěn)定性較好；最終溫度Tc受低溫影響較小，與CK相比未存在顯著差異。

2.4 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉RVA特性的影響

由表6可知，‘煙薯25’的最高黏度（PKV）、最低黏度（HPV）、崩解值（BDV）和最終黏度（CPV）顯著高于‘商薯19’，但回復(fù)值（CSV）與糊化溫度（PT）低于‘商薯19’，該結(jié)果可能與其直鏈淀粉含量及淀粉粒徑大小相關(guān)；低溫脅迫下，‘商薯19’的PKV最低，PT最高，與淀粉DSC分析結(jié)果相一致；溫度對(duì)PT的影響不顯著，但品種間差異顯著（＜0.05），表明二者更多受基因型控制，其他外界因素影響較小。對(duì)比CK儲(chǔ)藏條件，低溫脅迫使‘煙薯25’和‘商薯19’的PKV、BDV和CSV均顯著下降（＜0.05），‘煙薯25’的CPV顯著上升，‘商薯19’則表現(xiàn)相反。

表5 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉DSC特征參數(shù)的影響

表6 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉RVA特征參數(shù)的影響

2.5 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉吸濕性的影響

由圖1所示，適溫儲(chǔ)藏條件下（13℃），‘煙薯5’和‘商薯19’的淀粉吸濕性無(wú)顯著差異，而低溫儲(chǔ)藏下（4℃），二者的淀粉吸濕性均有顯著性下降，其中‘煙薯25’顯著高于‘商薯19’（＜0.05），這可能是由于溫度降低減小了淀粉的溶解力，從而使淀粉的吸濕性降低。

2.6 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉膨脹力的影響

適溫儲(chǔ)藏條件下（13℃），‘煙薯25’和‘商薯19’的淀粉膨脹力無(wú)顯著性差異，低溫脅迫下（4℃），二者的淀粉膨脹力均有不同程度的上升，其中‘煙薯25’上升幅度較大，達(dá)到35.13 mL·g-1，與對(duì)照相比差異顯著，且顯著高于‘商薯19’（＜0.05），而‘商薯19’在兩個(gè)儲(chǔ)藏溫度下未達(dá)到顯著性差異（圖2）。

不同字母表示在0.05水平上差異顯著。下同

圖2 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉膨脹力的影響

2.7 低溫對(duì)甘薯塊根淀粉代謝關(guān)鍵基因表達(dá)量的影響

目前，關(guān)于淀粉合成代謝的關(guān)鍵酶正在被越來(lái)越多人關(guān)注。如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉分支酶（starch branching enzyme，SBE）和淀粉水解酶（分為-amylase和-amylase）。低溫儲(chǔ)藏條件下（4℃），（圖3-A）、（圖3-B）、（圖3-C）和（圖3-D）的表達(dá)量均顯著下降（＜0.05），且‘煙薯25’的下降幅度高于‘商薯19’，而（圖3-E）和（圖3-F）則顯著上調(diào)（＜0.05），‘煙薯25’的（圖3-E）表達(dá)量相較于CK升高了14.8倍，這可能是由于‘煙薯25’是典型的鮮食品種，低溫促進(jìn)了淀粉水解，使淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖，從而抵御低溫脅迫引起的氧化損傷。

3 討論

3.1 低溫影響甘薯淀粉組分和粒徑分布

甘薯是一種富含膳食纖維的淀粉類塊根作物，但甘薯怕冷，溫度過(guò)低時(shí)易受凍，形成硬心，因此，儲(chǔ)藏溫度對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)及特性的影響較大。雖然目前已有資料中尚未查詢到有關(guān)低溫對(duì)甘薯淀粉組分和理化性質(zhì)影響的報(bào)道，但小麥淀粉研究表明，低溫導(dǎo)致的水分遷移和冰晶形成會(huì)使面團(tuán)黏度增大且延展性變差[19]；低溫處理也會(huì)增加面團(tuán)中受損淀粉的數(shù)量[20]，因此，低溫處理可能會(huì)導(dǎo)致甘薯淀粉顆粒結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而影響甘薯的食味及加工品質(zhì)。

甘薯的淀粉顆粒大多呈多邊形或圓形，部分呈橢圓和鈴鐺狀，主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成[10]，另外含有少量氮、磷和總脂肪。本研究中，‘商薯19’的直鏈淀粉含量顯著高于‘煙薯25’，支鏈淀粉則完全相反，這可能由于‘商薯19’屬淀粉型品種，重點(diǎn)用于工業(yè)生產(chǎn)中的淀粉生產(chǎn)和加工，需要的淀粉結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，直鏈淀粉含量較高，分支數(shù)少；而‘煙薯25’屬鮮食型品種，需分支數(shù)較多，可使食味甜糯，質(zhì)地變軟，因此淀粉組分和結(jié)構(gòu)特性決定了二者的用途?！疅熓?5’和‘商薯19’的平均粒徑及體積與表面積分布于3個(gè)區(qū)間，這與唐忠厚等[10]的結(jié)果一致，但與史春余等[21]劃分不一致，這可能與測(cè)定方法不同有關(guān)，需進(jìn)一步驗(yàn)證分析。

3.2 低溫影響甘薯淀粉理化特性

淀粉糊化是其高溫溶脹、分裂形成均勻糊狀溶液的物理特性，淀粉熱焓值變化是評(píng)價(jià)淀粉膨潤(rùn)度的重要指標(biāo)，淀粉熱焓值變化減少，膨潤(rùn)度增加[10]。本研究結(jié)果顯示，低溫儲(chǔ)藏條件下，‘煙薯25’的△H降低了0.31 J·g-1，‘商薯19’降低了0.24 J·g-1，由此可見(jiàn)，低溫提升了二者的淀粉膨潤(rùn)度。淀粉黏滯特性（RVA）特征值是反映淀粉糊化特性的另一重要指標(biāo)。本研究中，支鏈淀粉含量高的甘薯品種（‘煙薯25’），最高黏度較大，崩解值高，糊化溫度較低，這與PYCIA等[22]的研究結(jié)果一致。低溫顯著降低了兩個(gè)試驗(yàn)品種的PKV和BDV，且‘煙薯25’的降低程度高于‘商薯19’，表明‘煙薯25’的淀粉RVA特性受低溫影響更顯著，由此推斷，‘煙薯25’對(duì)低溫的抗性可能低于‘商薯19’。另外，本研究中低溫儲(chǔ)藏下（4℃），二者的淀粉吸濕性相較于CK（13℃）均有顯著性下降，這可能是由于低溫使淀粉顆粒形成懸浮液，當(dāng)被加熱到一定溫度時(shí)，淀粉顆粒開(kāi)始不可逆地劇烈膨脹，淀粉溶解力提升[10]。

圖3 低溫對(duì)淀粉合成代謝酶基因相對(duì)表達(dá)量的影響

3.3 低溫影響甘薯淀粉合成代謝關(guān)鍵基因的表達(dá)

直鏈和支鏈淀粉的合成由一系列酶催化參與，首先在ADP-葡萄糖磷酸焦磷酸化酶（AGPase）的催化下，葡萄糖-1-磷酸（G1P）和ATP生成直鏈和支鏈淀粉合成的共同前體ADP-Glc，從而為淀粉鏈的延伸提供糖基。支鏈淀粉延伸主要由淀粉分支酶（starch branching enzyme，SBE）參與，將淀粉糖引入分支，最后形成淀粉粒。而淀粉水解主要由淀粉水解酶（分為-amylase和-amylase）參與，最終轉(zhuǎn)化為可溶性糖[23-26]。

糖不僅僅作為植物體主要能量物質(zhì)，而且承擔(dān)著抗氧化、清除植物體內(nèi)ROS的任務(wù)，可溶性糖還是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，糖的積累可穩(wěn)定細(xì)胞滲透壓，保護(hù)細(xì)胞膜[27]?！疤鞘强寡趸瘎边@一概念已經(jīng)被越來(lái)越多的研究者所認(rèn)同[28-30]。SPERDOULI和MOUSTAKAS[31]報(bào)道高濃度可溶性糖有利于擬南芥葉片抵御干旱脅迫下的細(xì)胞過(guò)氧化損傷，CUI等[32]的蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)研究結(jié)果表明，低溫脅迫下，甘薯中大部分蛋白、初生和次生代謝物都集中于糖化通路，且均呈上調(diào)表達(dá)。本研究中，低溫儲(chǔ)藏條件下，淀粉向可溶性糖方向轉(zhuǎn)化趨勢(shì)增強(qiáng)，反向減弱，表明低溫促進(jìn)了淀粉水解，使淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖，促進(jìn)其糖化，從而抵御低溫過(guò)氧化脅迫損傷。

4 結(jié)論

低溫脅迫對(duì)甘薯塊根淀粉組分及其品質(zhì)理化特性產(chǎn)生較大影響，改變了淀粉粒徑分布并導(dǎo)致淀粉吸濕性和糊化過(guò)程中熱穩(wěn)定性降低，淀粉合成關(guān)鍵基因的表達(dá)量顯著降低，淀粉水解酶編碼基因表達(dá)量顯著升高。同時(shí)，不同類型甘薯對(duì)低溫響應(yīng)存在差異，低溫處理下，‘煙薯25’和‘商薯19’薯塊淀粉在糊化過(guò)程中的起始溫度（T0）、峰值溫度（Tp）和熱晗值（△H）與CK相比均顯著下降，低溫對(duì)鮮食型‘煙薯25’淀粉熱特性的影響高于淀粉型‘商薯19’。此外，低溫促進(jìn)了甘薯淀粉向可溶性糖的轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)了甘薯對(duì)低溫的抗性。因此，溫度是影響甘薯淀粉理化品質(zhì)的重要因素，甘薯塊根淀粉理化特性變化與甘薯儲(chǔ)藏溫度密切相關(guān)。

[1] 王欣, 李強(qiáng), 曹清河, 馬代夫. 中國(guó)甘薯產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)展望. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2021, 54(3): 483-492. doi: 10.3864/j.issn. 0578-1752.2021.03.003.

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Starch Physicochemical Properties and Expression Levels of Anabolism Key Genes in Sweetpotato Under Low Temperature

1College of Advanced Agricultural Sciences, Zhejiang Agriculture and Forest University, Hangzhou 311300;2Management Service Center of Binzhou National Agricultural Science and Technology Park, Binzhou 256600, Shandong;3College of Food and Health, Zhejiang Agriculture and Forest University, Hangzhou 311300

【Objective】Starch is the main component of sweetpotatoe, and the main use of tuberous roots is directly determined by the physicochemical properties of starch. Sweetpotato is a typical temperature-preferred tropical crop and sensitive to the storage temperature. Therefore, it is very important to study the effects of low temperature on starch physicochemical properties for the safe storage of sweetpotato. 【Method】The starch average granule size and distribution, heat enthalpy, gelatinization properties, moisture absorption and swelling power were investigated in an experiment conducted by using Yanshu 25 and Shangshu 19 with storage of 13℃ (CK) and 4℃ (Low temperature, LT) for 14 days. 【Result】The results demonstrated that the significant differences were observed in amylose/amylopectin content between the two sweetpotato varieties. The amylose content of Shangshu 19 (31.47%) was significantly higher than that of Yanshu 25 (25.86%), while the amylopectin content showed an opposite trend. The average particle size, volume and surface area of Yanshu 25 and Shangshu 19 ranged from ≤2.50 μm, 2.50-5.00 μm to 5.00-25.00 μm, respectively. The average particle size, volume and surface area of starch particles, moisture absorption and swelling power were decreased under LT stress. The starch initial temperature (T0), peak temperature (Tp) and heat thermal value (△H) of Yanshu 25 and Shangshu 19 during gelatinization process were decreased significantly as compared with CK. The change in starch △H of Yanshu 25 was higher than that of Shangshu 19, which indicated that the effect of low temperature on thermal properties of Yanshu 25 starch was more serious than that of Shangshu 19. Under low temperature storage conditions, the peak viscosity (PKV), disintegration value (BDV) and recovery value (CSV) of Yanshu 25 and Shangshu 19 were decreased significantly, while the gelatinization temperature (PT) was not significantly affected by temperature. The differences between the two varieties were significant. The expression levels of,,andgenes were decreased significantly under LT condition, whileandincreased significantly. 【Conclusion】In conclusion, the temperature played an important role in the starch physicochemical properties of sweetpotato, and the change of which was closely related to the storage temperature.

sweetpotato; low temperature stress; starch; physicochemical properties; gene

10.3864/j.issn.0578-1752.2022.19.012

2021-12-20；

2022-02-15

國(guó)家自然科學(xué)基金（32101650）、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-10-B19）

崔鵬，E-mail：cuipeng626@163.com。趙逸人，E-mail：545127259@qq.com。崔鵬和趙逸人為同等貢獻(xiàn)作者。通信作者陸國(guó)權(quán)，E-mail：lugq10@zju.edu.cn

（責(zé)任編輯 趙伶俐）