段惠敏 王 郁 程李香 撒 剛 夏露露 張 峰,,*

馬鈴薯塊莖末端糖化適應(yīng)性、穩(wěn)定性及薯條加工型品種(系)篩選

段惠敏1王 郁2程李香3撒 剛3夏露露2張 峰1,3,*

1甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 甘肅蘭州 730070;2甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 甘肅蘭州 730070;3甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) / 省部共建干旱生境作物學(xué)國家重點實驗室/ 甘肅省遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室, 甘肅蘭州 730070

油炸薯條需要具有明亮均勻的色澤, 馬鈴薯生育期內(nèi)塊莖基部或頂部發(fā)生的末端糖化會使油炸薯條呈現(xiàn)出褐色末端。分析塊莖中與末端糖化相關(guān)的成分含量和色澤參數(shù), 結(jié)合基因型和基因型與環(huán)境互作(genotype + genotype and environment interactions, GGE)模型篩選抗末端糖化薯條加工型品種, 為薯條加工型品種的選育和種植提供理論依據(jù)。選擇綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的8個品種(系)分別種植于2個不同生態(tài)類型區(qū): 河西灌區(qū)(永昌)和高寒陰濕區(qū)(渭源)。收獲后分別儲藏于常溫(20℃)、低溫(4℃), 分別于15 d和60 d測定塊莖基部與頂部的淀粉、果糖、葡萄糖、蔗糖和游離氨基酸含量。炸條后檢測薯條基部和頂部色澤, 評價塊莖糖化末端類型。分析試點、品種、儲藏條件及其互作效應(yīng)對塊莖末端糖化的影響, 結(jié)合GGE模型分析參試品種(系)末端糖化的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。結(jié)果表明, 永昌試點中有6個品種(系)塊莖出現(xiàn)基部和頂部末端糖化現(xiàn)象, 其中5個基部糖化, 1個頂部糖化。渭源試點中, 9個品種(系)塊莖出現(xiàn)基部和頂部末端糖化現(xiàn)象, 其中4個基部糖化, 5個頂部糖化。永昌試點品種(系)基部和頂部色差平均值低, 末端糖化程度較低。方差分析表明, 環(huán)境與互作效應(yīng)是決定塊莖頂部和基部末端糖化的首要因素, 而在互作效應(yīng)中, 環(huán)境與基因型互作效應(yīng)對末端糖化起決定作用。GGE模型表明, 塊莖基部成分含量具有比頂部更高的適應(yīng)性, 塊莖蔗糖和游離氨基酸含量穩(wěn)定性高于淀粉和還原糖。永昌試點適宜種植薯條加工型馬鈴薯, 渭源試點對末端糖化的鑒別力更精確, 常溫儲藏能更好鑒別塊莖末端糖化, 材料H0940具有末端糖化抗性, 品種甘農(nóng)薯7號是抗末端糖化的加工型品種。

末端糖化; 塊莖成分; 薯條色澤; GGE分析

薯條是馬鈴薯重要的加工產(chǎn)品之一, 薯條色澤是影響消費者選擇的最直觀因素。馬鈴薯塊莖發(fā)育過程中遭遇環(huán)境脅迫或生長受阻時, 部分品種塊莖基部或頂部還原糖含量升高導(dǎo)致塊莖末端(基部或頂部)糖化, 這種類型的塊莖在炸條加工中呈現(xiàn)出明顯的褐色末端。分析品種(系)在不同生態(tài)類型區(qū)和儲藏條件(溫度和時間)下塊莖末端糖化適應(yīng)性和穩(wěn)定性, 可以為抗末端糖化的加工型品種選育和薯條加工型品種適宜種植區(qū)域選擇提供準確的參考依據(jù)。前人研究表明引起塊莖末端糖化的主要原因有水分虧缺、高溫和氮磷肥不足或過量。水分虧缺強度與塊莖末端糖化發(fā)生率直接相關(guān), 短暫水分虧缺更容易引起塊莖末端糖化[1-2], 保水性差的土壤類型容易引起塊莖末端糖化的根本原因也是水分虧缺[3]。高溫通常是通過引起塊莖短暫水分虧缺或土壤干旱脅迫導(dǎo)致末端糖化發(fā)生[4-5]。氮磷肥用量不足或過量導(dǎo)致的匍匐莖衰老會導(dǎo)致塊莖末端糖化發(fā)生率升高[6-10]。末端糖化產(chǎn)生的生理機制主要包括以下4種: (1) 短暫水分虧缺導(dǎo)致植株光合同化物合成和向地下塊莖運輸減少, 表現(xiàn)為塊莖基部還原糖含量增高[11]; (2) 長期水分虧缺導(dǎo)致塊莖中淀粉分解回流至匍匐莖和地面植株, 同樣表現(xiàn)為塊莖基部還原糖含量增高[12-13]; (3) 當(dāng)水分虧缺解除, 塊莖恢復(fù)生長時, 碳水化合物從塊莖基部向頂部轉(zhuǎn)移也造成塊莖基部還原糖含量增高[14]; (4) 高溫或水肥不均時, 塊莖正常生理功能被破壞, 輸入塊莖的蔗糖無法合成淀粉, 同時塊莖基部淀粉水解增加造成塊莖基部還原糖含量增高[13,15-16]。塊莖的糖化末端可表現(xiàn)為3種類型: I型糖化末端表現(xiàn)為塊莖基部低淀粉高糖, 頂部高淀粉低糖[17]。II型糖化末端表現(xiàn)為基部高淀粉低糖, 頂部低淀粉高糖[17]; III型糖化末端表現(xiàn)為基部高淀粉高糖, 頂部低淀粉低糖[10]。塊莖末端糖化產(chǎn)生3種類型主要與脅迫發(fā)生的時間和程度有關(guān), 而與脅迫類型無關(guān)[3]。研究表明馬鈴薯末端糖化抗性的廣義遺傳力約為0.76, 可能以多基因、加性方式遺傳[18]。國內(nèi)外對馬鈴薯塊莖末端糖化的研究主要集中在分析影響其發(fā)生的環(huán)境因素, 以及應(yīng)對各種環(huán)境脅迫的農(nóng)藝措施研究方面, 缺少對不同末端糖化基因型與環(huán)境互作分析。本研究在對現(xiàn)有薯條加工型品種和高代品系進行田間農(nóng)藝性狀選擇基礎(chǔ)上, 分析試點、品種、儲藏條件及其相互作用對塊莖末端糖化及加工色澤造成的影響, 篩選出抗末端糖化的加工型馬鈴薯品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究的試驗材料為引進的國外品種以及研究團隊選育品種(系)。供試材料分別于2019—2020年種植在甘肅省定西市渭源縣和甘肅省金昌市永昌縣。渭源試驗點: 平均海拔2450 m、年均降水量680 mm、>10℃年積溫2100～2650℃、7月平均日溫13～25℃。永昌試驗點: 平均海拔1950 m、年均降水量185.1 mm、>10℃年積溫2650～2850℃、7月平均日溫14～27℃。田間試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計, 播種50 g切塊種薯, 每個品種設(shè)3個重復(fù)小區(qū), 小區(qū)面積為0.7 m × 2.5 m, 行距1 m, 株距0.25 m, 單壟雙行, 每行10株。苗期進行覆土固苗, 其余栽培和田間管理措施均按當(dāng)?shù)亟y(tǒng)一方法進行, 各地塊保持一致。收獲時根據(jù)薯形、商品率、干物質(zhì)含量、薯肉顏色、抗病性強弱等田間農(nóng)藝性狀篩選出8份符合炸條品種農(nóng)藝性狀要求的材料, 材料名稱及遺傳背景見表1。每個重復(fù)取10～15個左右大小均勻, 無病斑、無機械損傷的商品薯塊莖, 混合均勻后均分儲藏。對材料進行3種儲藏處理后分析塊莖成分, 3種儲藏條件分別為15 d常溫(15 d, 20℃)、60 d常溫(60 d, 20℃)和60 d低溫(60 d, 4℃)。

表1 各參試品種(系)系譜及材料來源

1.2 測定指標及方法

1.2.1 農(nóng)藝性狀 塊莖洗凈晾干, 游標卡尺縱向測定塊莖基部至頂部最長處為長度, 記為L; 橫向測定塊莖最寬處為寬度, 記為W。塊莖長寬比=L/W。采用稱重法[19]測定商品率, 馬鈴薯小區(qū)塊莖重量大于75 g的塊莖總重量/小區(qū)產(chǎn)量×100%。收獲時自然光下評價薯肉顏色, 按最大相似性原則, 將薯肉顏色分為2個類別, 白色和黃色。參照趙艷群等[20]方法鑒定晚疫病抗性。

1.2.2 干物質(zhì)含量 采用烘干稱重法測量。將收獲的塊莖洗凈晾干, 取基部和頂部塊莖各50 g, 共100 g, 記為W1, 105℃殺青30 min, 轉(zhuǎn)80℃烘至恒重,稱重記為W2。塊莖干物質(zhì)含量=W2/W1×100%。

1.2.3 淀粉含量 參照《馬鈴薯試驗研究方法》[21]測定淀粉含量。取塊莖大小均勻的3～5個塊莖, 洗凈晾干后, 切條機(7 mm × 7 mm)切條。取長度相近的切條, 分離基部和頂部后液氮速凍并用研缽研磨。將研磨至粉狀的塊莖置于自封袋中, 保存于-80℃冰箱中待測。稱取馬鈴薯塊莖基部和頂部凍存粉末各0.5 g, 加入2.0 mL蒸餾水研磨至勻漿, 加入3.2 mL 60%高氯酸酸解, 定容至100 mL。取上清液0.5 mL, 依次加入3.0 mL蒸餾水、2.0 mL碘試劑, 反應(yīng)后采用紫外分光光度計(T6新世紀, 北京普析通用)測定660 nm波長吸光度。

1.2.4 可溶性糖含量 參照Ohara-Takada等[22]方法測定可溶性糖含量, 稱取塊莖基部和頂部凍存粉末各2 g, 溶于20 mL 80%乙醇中, 80℃水浴提取1 h, 3400′離心20 min。取上清液真空干燥并溶解于5 mL蒸餾水中, 經(jīng)0.2 μm濾膜過濾后, 使用高效液相色譜儀(Agilent 1100 series, UV檢測器, Amide-80色譜柱)測定濾液中果糖、葡萄糖和蔗糖含量。

1.2.5 游離氨基酸含量 參照Lee等[23]方法測定游離氨基酸含量。取塊莖基部和頂部凍存材料各1 g, 加入25 mL 2%乙酸研磨勻漿、過濾備用。將1 mL樣品提取液、1 mL蒸餾水、3 mL 0.5%水合茚三酮、0.1 mL 0.1%抗壞血酸加入試管混勻, 沸水浴15 min。迅速流水冷卻, 反應(yīng)液呈藍紫色時, 用60%乙醇定容至20 mL, 測定570 nm波長下吸光度。

1.2.6 薯條加工及色澤測定 隨機取3個大小相近的馬鈴薯塊莖清洗去皮, 切條機(7 mm × 7 mm方盤)切條。每塊莖取最長的切條3～5根, 濾紙吸取表面水分, 恒溫180℃菜籽油(金龍魚調(diào)和油)油炸4 min, 室溫冷卻20 min, 每品種取具代表性的6根薯條測定薯條色澤。色澤測定采用美國Hunter Lab D25LT標準色差儀在D65光源下測定亨特指數(shù)()。、、值中,值表示明暗(0～100), 0表示最暗, 100表示最亮, 正負值分別代表紅和綠, 正負值分別代表黃和藍[24]?？偵瞀た捎晒降贸?

Δhunter=[–0)2+–0)2+(–0)2]1/2

0、0和0代表薯條頂部測定值,、、代表薯條基部測定值。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 每次試驗技術(shù)性重復(fù)3～5次, 數(shù)據(jù)以平均值±標準誤(Mean±SE)表示。利用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析, 采用SPSS皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)進行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析, Duncan’s法進行試點和儲藏條件內(nèi)多重比較(<0.05)。Genstat 21.0軟件對數(shù)據(jù)進行GGE適應(yīng)性和穩(wěn)定性分析。Origin 2018繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種(系)塊莖農(nóng)藝性狀

不同品種(系)的長、寬、長寬比、商品率和干物質(zhì)含量存在顯著差異(表2)。各參試材料的塊莖長在7.94～12.76 cm之間, 塊莖寬在4.93～7.60 cm之間, 除荷混18 (永昌)、H0942 (永昌, 渭源)和H0953 (渭源)以外的其他材料塊莖長寬比均大于1.5。各品種(系)商品率均高于80%。除H0951 (渭源)和H0953 (永昌, 渭源)外, 其余材料干物質(zhì)含量均高于20%。H0953、甘農(nóng)薯7號和0730-217, 種植在永昌時的塊莖長大于渭源種植塊莖長; 荷混18、H0953、甘農(nóng)薯7號和0730-217種植在永昌的塊莖寬大于種植在渭源; 除荷混18和H0951外, 其他材料種植在永昌的長寬比均大于種植在渭源。荷混18和0730-217種植在永昌時的商品率高于種植在渭源。除H0942和0730-217外, 其他6份材料種植在永昌時的干物質(zhì)含量均高于種植在渭源。Shepody、H0953、甘農(nóng)薯7號和0730-217的薯肉顏色為白色; 荷混18、H0940、H0942和H0951的薯肉顏色表現(xiàn)為黃色。所有材料在2個地點均表現(xiàn)出晚疫病抗性。

2.2 試點、品種及儲藏條件對塊莖基部和頂部成分含量的影響

2.2.1 試點、品種及儲藏條件對塊莖基部和頂部淀粉含量的影響 同一試點, 各品種馬鈴薯塊莖基部和頂部的淀粉含量表現(xiàn)差異(圖1)。渭源材料在常溫儲藏15 d后, 0730-217的基部淀粉含量顯著高于除荷混18外的其他材料基部淀粉含量(顯著水平<0.05, 下同); 荷混18和0730-217的頂部淀粉含量顯著高于除Shepody、H0940和甘農(nóng)薯7號外的其他材料頂部淀粉含量。常溫儲藏60 d后, 荷混18、H0942、甘農(nóng)薯7號和0730-217的基部淀粉含量顯著高于其他材料; 荷混18和0730-217的頂部淀粉含量顯著高于H0942和H0951的頂部淀粉含量。低溫儲藏60 d后, 荷混18、H0942和0730-217的基部淀粉含量顯著高于除H0953和甘農(nóng)薯7號外的其他材料; 荷混18、H0940、甘農(nóng)薯7號和0730-217的頂部淀粉含量顯著高于除Shepody外的其他材料。永昌材料在常溫儲藏15 d后, Shepody、H0940、H0942、甘農(nóng)薯7號和0730-217的基部淀粉含量顯著高于其他材料; H0940和H0942的頂部淀粉含量顯著高于其他材料。常溫儲藏60 d后, Shepody、H0940、H0942、甘農(nóng)薯7號和0730-217的基部淀粉含量高于其他材料; H0940、H0942、H0951和H0953的頂部淀粉含量顯著高于其他材料。低溫儲藏60 d后, Shepody、H0940、H0942、甘農(nóng)薯7號和0730-217的基部淀粉含量均顯著高于其他材料; Shepody、荷混18和0730-217的頂部淀粉含量顯著低于其他材料。

表2 馬鈴薯品種(系)田間農(nóng)藝性狀

表中不同大寫字母表示試點內(nèi)各品種(系)間存在顯著差異(≤ 0.05)。

Different uppercase letters in the table show that there are significant differences between varieties or lines in the location at≤ 0.05.

圖1 兩試點各品種(系)馬鈴薯塊莖基部與頂部淀粉含量

不同大寫字母表示品種(系)間差異顯著, 不同小寫字母表示品種(系)內(nèi)塊莖部位在不同種植和儲藏條件下差異顯著(≤ 0.05)。

The Different uppercase letters indicate significant differences among varieties or lines, and lowercase letters indicate significant differences under different planting and storage conditions of tuber parts within varieties or lines at≤ 0.05.

同一品種淀粉含量在不同試點間表現(xiàn)出差異(圖1)。常溫儲藏15 d時, 種植在永昌的Shepody、H0940、H0942和甘農(nóng)薯7號其基部和頂部淀粉含量均高于渭源種植的同品種材料; 常溫儲藏60 d時, 永昌種植的Shepody、H0940和甘農(nóng)薯7號其基部和頂部淀粉含量均高于渭源同品種材料; 低溫儲藏60 d時, Shepody、H0940和甘農(nóng)薯7號其基部和頂部淀粉含量均高于渭源同品種材料。

2.2.2 試點、品種及儲藏條件對塊莖基部和頂部果糖含量的影響 同一試點, 各品種馬鈴薯塊莖基部和頂部的果糖含量表現(xiàn)差異(圖2)。渭源材料在常溫儲藏15 d后, H0942的基部果糖含量顯著低于其他材料基部果糖含量; H0942、H0953和甘農(nóng)薯7號的頂部果糖含量顯著低于除H0940外的其他材料頂部果糖含量。常溫儲藏60 d后, H0942、H0953、甘農(nóng)薯7號和0730-217的基部果糖含量顯著低于除H0951外的其他材料; H0940和甘農(nóng)薯7號的頂部果糖含量低于除H0942和H0951外的其他材料。低溫儲藏60 d后, H0942和甘農(nóng)薯7號的基部果糖含量顯著低于除H0951和H0953外的其他材料; H0940和甘農(nóng)薯7號的頂部果糖含量顯著低于除H0942和H0951之外的其他材料。永昌材料在常溫儲藏15 d后, H0940、H0953和甘農(nóng)薯7號的基部果糖含量低于其他材料; H0951和甘農(nóng)薯7號的頂部果糖含量低于其他材料。常溫儲藏60 d后, H0940和甘農(nóng)薯7號的基部果糖含量顯著低于除H0953外的其他材料; H0951和甘農(nóng)薯7號的頂部果糖含量低于其他材料。低溫儲藏60 d后, H0940的基部果糖含量低于其他材料; H0953和甘農(nóng)薯7號的頂部果糖含量低于其他材料。

同一品種果糖含量在不同試點間表現(xiàn)出差異(圖2)。常溫儲藏15 d時, 種植在永昌的H0942和H0953其基部和頂部果糖含量均高于渭源種植的同品種材料; 常溫儲藏60 d時, 種植在永昌的H0942其基部和頂部果糖含量均高于渭源種植的同品種材料; 低溫儲藏60 d時, 種植在永昌的H0942和甘農(nóng)薯7號其基部和頂部果糖含量均高于渭源種植的同品種材料。

2.2.3 試點、品種及儲藏條件對塊莖基部和頂部葡萄糖含量的影響 同一試點, 各品種馬鈴薯塊莖基部和頂部的葡萄糖含量表現(xiàn)差異(圖3)。渭源材料在常溫儲藏15 d后, 荷混18、甘農(nóng)薯7號和0730-217的基部葡萄糖含量低于其他材料; H0953和甘農(nóng)薯7號的頂部葡萄糖含量低于其他材料。常溫儲藏60 d后, 甘農(nóng)薯7號和0730-217的基部葡萄糖含量顯著低于除H0942和H0953外的其他材料; H0940的頂部葡萄糖含量低于其他材料。低溫儲藏60 d后, H0953的基部葡萄糖含量顯著低于除H0942和甘農(nóng)薯7號外的其他材料; H0940的頂部葡萄糖含量低于其他材料。永昌材料在常溫儲藏15 d后, 荷混18和H0953的基部葡萄糖含量顯著低于除甘農(nóng)薯7號外的其他材料; 甘農(nóng)薯7號的頂部葡萄糖含量顯著低于其他材料。常溫儲藏60 d后, 荷混18的基部葡萄糖含量顯著低于除H0953外其他材料; 甘農(nóng)薯7號的頂部葡萄糖含量低于其他材料。低溫儲藏60 d后, 甘農(nóng)薯7號和H0953的基部葡萄糖含量顯著低于除荷混18外的其他材料; 甘農(nóng)薯7號的頂部葡萄糖含量低于其他材料。

同一品種葡萄糖含量在不同試點間表現(xiàn)差異(圖3)。常溫儲藏15 d時, 種植在永昌的荷混18和H0942基部和頂部葡萄糖含量均高于渭源種植的同品種材料; 常溫儲藏60 d時, 種植在永昌的H0942和0730-217基部和頂部葡萄糖含量均高于渭源種植的同品種材料; 低溫儲藏60 d時, 種植在永昌的H0942和H0953基部和頂部葡萄糖含量均高于渭源永昌種植的同品種材料。

圖2 兩試點不同品種(系)馬鈴薯塊莖基部與頂部果糖含量

不同大寫字母表示品種(系)間差異顯著, 不同小寫字母表示品種(系)內(nèi)塊莖部位在不同種植和儲藏條件下差異顯著(≤ 0.05)。

Different uppercase letters indicate significant differences among varieties or lines, and lowercase letters indicate significant differences under different planting and storage conditions of tuber parts within the varieties or lines at≤ 0.05.

圖3 兩試點不同品種(系)馬鈴薯塊莖基部與頂部葡萄糖含量

不同大寫字母表示品種(系)間差異顯著, 不同小寫字母表示品種(系)內(nèi)塊莖部位在不同種植和儲藏條件下差異顯著(≤ 0.05)。

Different uppercase letters indicate significant differences among varieties or lines, and lowercase letters indicate significant differences under different planting and storage conditions of tuber parts within the varieties or lines at≤ 0.05.

2.2.4 試點、儲藏條件和品種對塊莖基部和頂部蔗糖含量的影響 同一試點, 各品種馬鈴薯塊莖基部和頂部的蔗糖含量表現(xiàn)差異(圖4)。渭源材料在常溫儲藏15 d后, H0942的基部蔗糖含量低于其他材料的基部蔗糖含量; 甘農(nóng)薯7號頂部蔗糖含量顯著低于除H0953外的其他材料頂部蔗糖含量。常溫儲藏60 d后, H0953基部蔗糖含量顯著低于其他材料; H0951頂部蔗糖含量顯著低于其他材料。低溫儲藏60 d后, H0953基部蔗糖含量低于其他材料; H0942、H0951和甘農(nóng)薯7號頂部蔗糖含量低于其他材料。永昌材料在常溫儲藏15 d后, H0953基部蔗糖含量顯著低于其他材料; 甘農(nóng)薯7號頂部蔗糖含量低于其他材料。常溫儲藏60 d后, 荷混18基部蔗糖含量顯著低于除H0940、H0953和甘農(nóng)薯7號外的其他材料; 甘農(nóng)薯7號頂部蔗糖含量低于其他材料。低溫儲藏60 d后, 荷混18和H0953基部蔗糖含量低于其他材料; 甘農(nóng)薯7號和0730-217頂部蔗糖含量低于其他材料。

同一品種蔗糖含量在不同試點間表現(xiàn)差異(圖4)。常溫儲藏15 d時, 永昌種植的H0951基部和頂部蔗糖含量均高于渭源種植的同品種材料; 常溫儲藏60 d時, 永昌種植的H0942和H0951基部和頂部蔗糖含量均高于渭源的同品種材料; 低溫儲藏60 d時, 永昌種植的H0942和H0951基部和頂部蔗糖含量均高于渭源的同品種材料。

2.2.5 試點、儲藏條件和品種對塊莖基部和頂部游離氨基酸含量的影響 試點和品種顯著影響馬鈴薯塊莖中游離氨基酸的含量及分布(圖5)。渭源材料在常溫儲藏15 d后, H0940基部游離氨基酸含量顯著低于其他材料的基部游離氨基酸含量; H0940和0730-217頂部游離氨基酸含量顯著低于其他材料的頂部游離氨基酸含量。常溫儲藏60 d后, 0730-217基部游離氨基酸含量顯著低于其他材料; H0940、甘農(nóng)薯7號和0730-217頂部游離氨基酸含量顯著低于其他材料。低溫儲藏60 d后, 0730-217的基部和頂部游離氨基酸含量均顯著低于其他材料。永昌材料常溫儲藏15 d后, 荷混18基部游離氨基酸含量顯著低于其他材料; 荷混18頂部游離氨基酸含量顯著低于除H0953和0730-217外的其他材料。常溫儲藏60 d后, 荷混18的基部和頂部游離氨基酸含量均顯著低于其他材料。低溫儲藏60 d后, 荷混18的基部游離氨基酸含量顯著低于其他材料; 荷混18的頂部游離氨基酸含量顯著低于除H0951外的其他材料。

同一品種游離氨基酸含量在不同試點間表現(xiàn)差異(圖5)。常溫儲藏15 d后, 種植在永昌的H0940和0730-217基部和頂部游離氨基酸含量均高于渭源種植的同品種材料; 常溫儲藏60 d后, 種植在永昌的H0940和0730-217基部和頂部游離氨基酸含量均高于渭源種植的同品種材料; 低溫儲藏60 d后,種植在永昌的Shepody、甘農(nóng)薯7號和0730-217基部和頂部游離氨基酸含量均高于渭源種植的同品種材料。

圖4 兩試點不同品種(系)馬鈴薯塊莖基部與頂部蔗糖含量

不同大寫字母表示品種(系)間差異顯著, 不同小寫字母表示品種(系)內(nèi)塊莖部位在不同種植和儲藏條件下差異顯著(≤ 0.05)。

Different uppercase letters indicate significant differences among varieties or lines, and lowercase letters indicate significant differences under different planting and storage conditions of tuber parts within the varieties or lines at≤ 0.05.

不同大寫字母表示品種(系)間差異顯著, 不同小寫字母表示品種(系)內(nèi)塊莖部位在不同種植和儲藏條件下差異顯著(≤ 0.05)。

Different uppercase letters indicate significant differences among varieties or lines, and lowercase letters indicate significant differences under different planting and storage conditions of tuber parts within the varieties or lines at≤ 0.05.

2.2.6 不同品種(系)馬鈴薯經(jīng)儲藏后炸條色澤分析

參試材料炸后薯條色澤分析表明, 試點、儲藏條件以及品種(系)對薯條色澤造成明顯影響(圖6和圖7)。常溫儲藏15 d, 渭源材料基部與頂部色差平均值為5.09, 甘農(nóng)薯7號基部與頂部色差值最小, 僅有1.19, 0730-217最大, 為9.15; 永昌材料色差平均值為5.71, 色差值最小的材料是甘農(nóng)薯7號, 為2.44, 0730-217最大, 為10.71。常溫儲藏60 d, 渭源材料的色差平均值為5.08, 甘農(nóng)薯7號最小, 為2.44, 荷混18最大, 為7.08; 永昌材料色差平均值為4.58, 甘農(nóng)薯7號最小, 為2.31, H0951最大, 為6.17。低溫儲藏60 d后, 渭源材料平均值為5.02, 甘農(nóng)薯7號最小, 為3.68, Shepody最大, 為7.61; 永昌材料平均值為4.28, 甘農(nóng)薯7號最小, 為2.16, H0953最大, 為6.86。

2.2.7 馬鈴薯品種(系)薯條炸后色澤與塊莖成分的相關(guān)性分析 綜合8份材料在2個試點3種儲藏條件下基部和頂部的成分含量及材料炸后色澤亨特指數(shù)的相關(guān)性分析(表3)表明, 代表明和暗的與果糖、蔗糖分別呈顯著正相關(guān)和顯著負相關(guān), 與葡萄糖和游離氨基酸無顯著相關(guān)。代表紅和綠的值與蔗糖呈顯著負相關(guān), 與果糖、葡萄糖和游離氨基酸無顯著相關(guān)。代表黃和藍的值與葡萄糖和蔗糖分別呈顯著正相關(guān)和極顯著負相關(guān), 與果糖和游離氨基酸含量無顯著相關(guān)性。色差值與果糖含量呈極顯著負相關(guān), 與蔗糖呈顯著負相關(guān), 與葡萄糖和游離氨基酸含量無顯著相關(guān)性。

圖6 兩試點不同品種(系)馬鈴薯經(jīng)儲藏炸后基部和頂部色澤差異

不同大寫字母表示品種(系)間差異顯著, 不同小寫字母表示品種(系)在不同種植和儲藏條件下差異顯著(≤ 0.05)。

Different uppercase letters indicate significant differences among varieties or lines, and lowercase letters indicate significant differences under different planting and storage conditions of varieties or lines planted in two locations at≤ 0.05.

圖7 馬鈴薯品種(系)炸后色澤

表3 炸后馬鈴薯色澤亨特指數(shù)與塊莖成分的相關(guān)性分析

**:≤ 0.01;*:≤ 0.05.

2.2.8 方差分析 試點、品種、儲藏條件及其互作效應(yīng)對馬鈴薯塊莖中不同部位的成分含量造成顯著影響(表4)?；康矸酆晚敳康矸鄣幕プ餍?yīng)方差平方和占總方差平方和的比例分別為64.65%和43.66%, 其中基因型與試點互作分別占比19.84%和11.31%、基因型與儲藏互作分別占比26.70%和22.07%、三者互作效應(yīng)分別占比17.52%和10.27%; 基部和頂部還原糖(葡萄糖、果糖)的互作效應(yīng)方差平方和占總方差平方和的比例分別為50.75%和39.94%, 其中基因型與試點互作分別占比19.62%和19.61%、基因型與儲藏互作分別占比7.49%和13.22%、三者互作效應(yīng)分別占比23.55%和6.84%; 基部蔗糖和頂部蔗糖的互作效應(yīng)方差平方和占總方差平方和的比例分別為53.25%和60.92%, 其中基因型與試點互作分別占比22.15%和27.01%、基因型與儲藏互作分別占比11.41%和19.45%、三者互作效應(yīng)分別占比19.55%和13.89%; 基部游離氨基酸和頂部游離氨基酸的互作效應(yīng)方差平方和占總方差平方和的比例分別為57.55%和59.89%, 其中基因型與試點互作分別占比37.08%和27.06%、基因型與儲藏互作分別占比10.17%和26.15%、三者互作效應(yīng)分別占比9.18%和6.45%。

表4 馬鈴薯塊莖成分方差分析

(續(xù)表4)

2.2.9 塊莖成分含量適應(yīng)性GGE雙標圖分析 根據(jù)基因型-環(huán)境的互作效應(yīng)對試點分組構(gòu)成GGE適應(yīng)性雙標圖的多邊形圖(圖8-A～D), 同一方向上距離原點最遠的基因型連接成多邊形, 可將所有基因型都包括在內(nèi)。通過從原點到多邊形各邊垂線將雙標圖分成若干扇區(qū), 試點落在扇區(qū)中不同區(qū)域, 越多試點落在某一扇區(qū)內(nèi)則代表該扇區(qū)包含的基因型具有越強的適應(yīng)性, “角頂”基因型則代表具有該扇區(qū)內(nèi)最高的含量, 扇區(qū)中無試點表示該扇區(qū)內(nèi)各基因型在所有試點中表現(xiàn)均不是最佳(圖8-A～D)。淀粉GGE適應(yīng)性雙標圖中(圖8-A), 2、7、1、3、10和5連接成多邊形, 甘農(nóng)薯7號基部淀粉含量在3種條件下最高, 適應(yīng)性最好; Shepody和荷混18分別在2個條件和1個條件下基部淀粉含量最高, 適應(yīng)性次之; 0730-217的基部淀粉含量落在多邊形邊線上, 屬于4種條件下均高適應(yīng)性材料。還原糖GGE適應(yīng)性雙標圖中(圖8-B), 1、9、2、6和8構(gòu)成多邊形, Shepody基部還原糖含量在渭源3種條件下最高; 0730-217基部還原糖含量永昌3種條件下最高; Shepody和0730-217適應(yīng)性無顯著差異。蔗糖GGE適應(yīng)性雙標圖中(圖8-C), 11、1、8、4、6和15構(gòu)成多邊形, 0730-217基部蔗糖含量在3種條件下最高, 適應(yīng)性最好; H0940頂部蔗糖含量在2種條件下最高, 適應(yīng)性次之。游離氨基酸GGE適應(yīng)性雙標圖中(圖8-D), 5、4、2、10、16和8構(gòu)成多邊形, H0951基部游離氨基酸含量在3種條件下最高, 適應(yīng)性最好; 荷混18基部游離氨基酸含量在1種條件下最高, 適應(yīng)性次之。

2.2.10 塊莖成分含量穩(wěn)定性GGE雙標圖分析

抗末端糖化的理想品種(系)應(yīng)保證基部和頂部均高淀粉低還原糖, 并具有高穩(wěn)定性。以單向箭頭從原點指向平均環(huán)境作為平均環(huán)境軸(average environment axis, AEA), 箭頭所指方向代表具有高的物質(zhì)含量, 以與AEA軸垂直方向的雙向箭頭為縱軸, 箭頭所指方向代表不穩(wěn)定性, 越接近AEA軸, 基因型穩(wěn)定性越高, AEA軸與縱軸共同構(gòu)成平均環(huán)境坐標(average environment coordination, AEC) (圖9-A～D)。淀粉GGE穩(wěn)定性雙標圖(圖9-A)中, 甘農(nóng)薯7號和H0942的基部淀粉含量穩(wěn)定性較高, 荷混18、H0942和甘農(nóng)薯7號的頂部淀粉含量穩(wěn)定性較高; 還原糖GGE穩(wěn)定性雙標圖(圖9-B)中, H0953和甘農(nóng)薯7號的基部還原糖含量穩(wěn)定性較高, H0951和甘農(nóng)薯7號的頂部還原糖含量穩(wěn)定性較高; 蔗糖GGE穩(wěn)定性雙標圖(圖9-C)中, 荷混18、H0953和甘農(nóng)薯7號的基部蔗糖含量穩(wěn)定性較高, 荷混18和0730-217的頂部蔗糖含量穩(wěn)定性較高; 游離氨基酸GGE穩(wěn)定性雙標圖(圖9-D)中, Shepody、H0940和甘農(nóng)薯7號的基部游離氨基酸含量穩(wěn)定性較高, Shepody、H0940和甘農(nóng)薯7號的頂部游離氨基酸含量穩(wěn)定性較高。

圖8 馬鈴薯塊莖各成分含量適應(yīng)性GGE雙標圖分析

A: 淀粉; B: 還原糖; C: 蔗糖; D: 游離氨基酸。

A: starch; B: reducing sugar; C: sucrose; D: free amino acids.

圖9 馬鈴薯塊莖各成分含量穩(wěn)定性GGE雙標圖分析

A: 淀粉; B: 還原糖; C: 蔗糖; D: 游離氨基酸。

A: starch; B: reducing sugar; C: sucrose; D: free amino acids.

3 討論

薯條加工型品種缺乏是限制國內(nèi)馬鈴薯加工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。薯條加工型品種是各類加工品種中需要聚合最多優(yōu)異農(nóng)藝性狀的類型, 需要對各農(nóng)藝性狀進行詳細分解并在品種(系)選擇中進行性狀的適應(yīng)性和穩(wěn)定性篩選。而目前國內(nèi)審定和登記的薯條加工型品種在生產(chǎn)實踐中因為薯形、還原糖含量、色澤、風(fēng)味、質(zhì)地等因素的不穩(wěn)定均沒有在加工企業(yè)中得到大規(guī)模應(yīng)用。薯條加工型品種色澤適應(yīng)性和穩(wěn)定性中重要的一個分解性狀就是抗末端糖化[26-27], 其表現(xiàn)為炸條后薯條兩端呈現(xiàn)出不同的色澤, 實質(zhì)是塊莖兩端的還原糖含量存在差異, 這類塊莖兩端還原糖含量差異顯著并超過加工標準的品種(系)應(yīng)在品種選育中淘汰。分析薯條加工型品種(系)在不同試點、儲藏條件下塊莖兩端的還原糖含量、色澤等末端糖化形成因子的適應(yīng)性和穩(wěn)定性是選育薯條加工型品種(系)的重要環(huán)節(jié)。

馬鈴薯塊莖基部和頂部末端糖化類型受試點和儲藏條件影響。2個試點生態(tài)類型不同, 參試品種(系)塊莖基部和頂部末端糖化程度的適應(yīng)性和穩(wěn)定性不同。8份材料3種儲藏條件下, 渭源試點中共9個材料出現(xiàn)基部和頂部末端糖化現(xiàn)象, 其中4個材料塊莖基部糖化, 5個材料頂部糖化。永昌試點中有6個材料出現(xiàn)基部和頂部末端糖化現(xiàn)象, 其中5個材料塊莖基部糖化, 1個材料頂部糖化。參試材料的淀粉和還原糖含量的基因型效應(yīng)分別占總變異的11.38%和15.72%; 環(huán)境和互作效應(yīng)之和分別占總變異的24.14%和25.17%; 互作效應(yīng)中, 環(huán)境與基因型互作分別占總變異的10.45%和14.80%, 基因型和環(huán)境與基因型互作是影響塊莖淀粉和還原糖含量的主要因素。頂部和基部還原糖含量的基因型效應(yīng)分別占總變異的14.47%和23.12%; 環(huán)境和互作效應(yīng)之和分別占總變異的27.13%和43.78%, 其中環(huán)境與基因型互作占總變異的19.61%和19.62%; 環(huán)境與互作效應(yīng)是決定塊莖頂部和基部末端糖化的首要因素, 而在互作效應(yīng)中, 環(huán)境與基因型互作效應(yīng)對末端糖化起決定作用。參試材料的基部或頂部末端糖化, 根本原因是參試材料塊莖末端對試點生態(tài)類型適應(yīng)性不強, 而在2個試點均未發(fā)生末端糖化的參試材料則具有較好的穩(wěn)定性。

低溫儲藏后品種(系)發(fā)生低溫糖化, 參試材料基部和頂部在低溫儲藏下的適應(yīng)性差異造成塊莖末端糖化。常溫儲藏的糖化末端主要發(fā)生在儲藏15～60 d, 常溫儲藏15 d后, 6個材料出現(xiàn)基部或頂部末端糖化現(xiàn)象; 常溫儲藏60 d后, 7個材料出現(xiàn)末端糖化現(xiàn)象; 低溫4℃儲藏60 d后, 只有2個材料分別發(fā)生基部和頂部糖化。參試材料還原糖含量除受基因型效應(yīng)影響較大外, 儲藏及互作效應(yīng)同樣影響還原糖含量, 儲藏及互作效應(yīng)占總變異的17.82%; 儲藏、基因型與試點三者互作效應(yīng)占總變異的9.78%; 儲藏、基因型與試點三者互作效應(yīng)是影響還原糖含量的重要因素。頂部還原糖含量中, 儲藏與互作效應(yīng)占總變異的27.10%; 基部還原糖含量中, 儲藏與互作效應(yīng)占總變異的33.78%; 儲藏條件是決定塊莖基部糖化的主要因素, 而頂部受儲藏影響相比基部較小。相比常溫儲藏, 低溫儲藏下各品種基部與頂部色差平均值顯著下降, 末端糖化現(xiàn)象在色差數(shù)據(jù)上表現(xiàn)減輕的原因主要是低溫儲藏過程中已發(fā)生末端糖化的塊莖更易受低溫影響[28-29], 使未發(fā)生末端糖化的塊莖一端發(fā)生低溫糖化增加該部位還原糖含量[30], 引起基部與頂部色差值減小。相關(guān)性分析表明還原糖中果糖與薯條基部和頂部的色差值相關(guān)性更高。馬鈴薯品種塊莖末端糖化的實質(zhì)是塊莖淀粉和還原糖含量及分布受試點、儲藏及其互作效應(yīng)影響。馬鈴薯塊莖成份含量適應(yīng)性和穩(wěn)定性受基因型以及塊莖不同部位影響顯著, 不同品種塊莖基部淀粉、還原糖、蔗糖和游離氨基酸含量具有廣泛適應(yīng)性, 頂部和基部蔗糖和游離氨基酸含量具有穩(wěn)定性。評價試點和儲藏條件是有效提高篩選品種抗末端糖化效率的重要方法。經(jīng)過3種儲藏處理后, 渭源試點的材料同時存在I和II型糖化末端, 而永昌試點僅在常溫儲藏后存在I和II型糖化末端。III型糖化末端在2個試點3種儲藏條件下均能觀察到。渭源試點材料儲藏后糖化末端類型多樣化, 永昌試點材料末端糖化程度更低。低溫儲藏時, 末端糖化的表現(xiàn)程度及類型受到低溫糖化影響, 常溫儲藏鑒定末端糖化抗性可以避免低溫糖化的影響。

4 結(jié)論

馬鈴薯塊莖末端糖化發(fā)生率和表現(xiàn)程度受到基因型、試點、儲藏條件及其互作效應(yīng)的影響, 渭源試點對末端糖化的鑒別力更精確, 永昌試點的生態(tài)類型更適合薯條加工品種的種植, 常溫儲藏能更好鑒別塊莖末端糖化。甘農(nóng)薯7號和H0940是具有末端糖化抗性的薯條加工品種(系)。

[1] Djaman K, Irmak S, Koudahe K, Allen S. Irrigation management in potato (L.) production: a review., 2021, 13: 1504.

[2] Wagg C, Hann S, Kupriyanovich Y, Li S. Timing of short period water stress determines potato plant growth, yield and tuber qua-lity., 2021, 247: 106731.

[3] Thompson A L, Love S L, Sowokinos J R, Thornton M K, Shock C C. Review of the sugar end disorder in potato (L.)., 2008, 85: 375–386.

[4] Zommick D H, Knowles L O, Pavek M J, Knowles N R. In-season heat stress compromises postharvest quality and low-temperature sweetening resistance in potato (L.)., 2014, 239: 1243–1263.

[5] Busse J S, Wiberley-Bradford A E, Bethke P C. Transient heat stress during tuber development alters post-harvest carbohydrate composition and decreases processing quality of chipping potatoes., 2019, 99: 2579–2588.

[6] Muleta H D, Aga M C. Role of nitrogen on potato production: a review., 2019, 7: 36–42.

[7] Naumann M, Koch M, Thiel H, Gransee A, Pawelzik E. The importance of nutrient management for potato production part II: Plant nutrition and tuber quality., 2020, 63: 121–137.

[8] Kumar P, Pandey S, Singh S, Kumar D, Singh B, Singh S, Rawal S, Meena R. Influence of N and K rates on yield and quality of chipping variety Kufri Chipsona-3., 2012, 39: 191–196.

[9] Gawish R A, Ali F A, Midan S A, Taha M A. CO2evolution and chemical constituents of leaves and tubers of potato plants as influenced by organic compost and mineral N-fertilizers applied individually or in different combination rates along with seaweed extract., 2012, 8: 1993–2009.

[10] Sabba R P, Bussan A J, Michaelis B A, Hughes R, Drilias M J, Glynn M T. Effect of planting and vine-kill timing on sugars, specific gravity and skin set in processing potato cultivars., 2007, 84: 205–215.

[11] Rosen C, Sun N, Olsen N, Thornton M, Pavek M, Knowles L, Knowles N R. Impact of agronomic and storage practices on acrylamide in processed potatoes., 2018, 95: 319–327.

[12] Grudzińska M, Boguszewska-Mańkowska D, Zarzyńska K. Drought stress during the growing season: changes in reducing sugars, starch content and respiration rate during storage of two potato cultivars differing in drought sensitivity., 2021, 207: 12498.

[13] Wang Y, Bethke P C, Drilias M J, Schmitt W G, Bussan A J. A multi-year survey of stem-end chip defect in chipping potatoes (L.)., 2015, 92: 79–90.

[14] 喬煥煥, 李紅兵, 鄭太波, 鄧西平. 干旱與復(fù)水對馬鈴薯塊莖膨大期碳氮轉(zhuǎn)運的影響. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2019, 37(4): 154–162.

Qiao H H, Li H B, Zheng T B, Deng X P. Effects of drought stress and rehydration on carbon and nitrogen translocation in potato tuber swelling stage., 2019, 37(4): 154–162 (in Chinese with English abstract).

[15] Rykaczewska K. The effect of high temperature occurring in subsequent stages of plant development on potato yield and tuber physiological defects., 2015, 92: 339–349.

[16] Abbas H, Ranjan R S. Effect of soil moisture deficit on marketable yield and quality of potatoes., 2015, 57: 25–37.

[17] Bandana, Sharma V, Kaushik S K, Singh B, Raigond P. Variation in biochemical parameters in different parts of potato tubers for processing purposes., 2016, 53: 2040–2046.

[18] Sowokinos J R. Potato Biology and Biotechnology. Amsterdam: Elsevier Science BV, 2007. pp 501–523.

[19] 余斌. 引進馬鈴薯種質(zhì)資源表型多樣性分析及塊莖品質(zhì)的綜合評價. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文, 甘肅蘭州, 2018.

Yu B. Genetic Diversity Analysis of Phenotypic Traits and Comprehensive Assessment of Tuber Quality in Introduced Potato Germplasm Resources. PhD Dissertation of Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu, China, 2018 (in Chinese with English abstract).

[20] 趙艷群, 武奇?zhèn)? 任飛娥, 趙金瑞, 趙文忠. 馬鈴薯品種對早疫病、晚疫病和瘡痂病的田間抗性評價. 中國馬鈴薯, 2021, 35(2): 164–169.

Zhao Y Q, Wu Q W, Ren F E, Zhao J R, Zhao W Z. Evaluation on field resistance of potato varieties to early blight, late blight and scab., 2021, 35(2): 164–169 (in Chinese with English abstract).

[21] 張永成, 田豐. 馬鈴薯試驗研究方法. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2007. pp 166–169.

Zhang Y C, Tian F. Potato Experimental Research Method. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2007. pp 166–169 (in Chinese).

[22] Ohara-Takada A, Matsuura-Endo C, Chuda Y, Ono H, Yada H, Yoshida M, Kobayashi A, Tsuda S, Takigawa S, Noda T. Change in content of sugars and free amino acids in potato tubers under short-term storage at low temperature and the effect on acrylamide level after frying., 2005, 69: 1232–1238.

[23] Lee Y P, Takahashi T. An improved colorimetric determination of amino acids with the use of ninhydrin., 1966, 14: 71–77.

[24] 劉娟, 梁延超, 余斌, 李成, 王玉萍, 程李香, 張峰. 馬鈴薯薯條色澤和質(zhì)地特性及薯條加工型品系篩選. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 50: 4247–4265.

Liu J, Liang Y C, Yu B, Li C, Wang Y P, Cheng L X, Zhang F. Screening for French fries processing potato lines according to colour qualities and texture properties., 2017, 50: 4247–4265 (in Chinese with English abstract).

[25] 葉夕苗, 程鑫, 安聰聰, 袁劍龍, 余斌, 文國宏, 李高峰, 程李香, 王玉萍, 張峰. 馬鈴薯產(chǎn)量組分的基因型與環(huán)境互作及穩(wěn)定性. 作物學(xué)報, 2020, 46: 354–364.

Ye X M, Cheng X, An C C, Yuan J L, Yu B, Wen G H, Li G F, Cheng L X, Wang Y P, Zhang F. Genotype × environment interaction and stability of yield components for potato lines., 2020, 46: 354–364 (in Chinese with English abstract).

[26] Tajner-Czopek A, Kita A, Rytel E. Characteristics of French fries and potato chips in aspect of acrylamide content-methods of reducing the toxic compound content in ready potato snacks., 2021, 11: 3943.

[27] 王郁, 程鑫, 葉夕苗, 程李香, 李高峰, 文國宏, 王玉萍, 張峰. 不同品系馬鈴薯塊莖末端糖化差異分析.中國糧油學(xué)報, 2020, 35(7): 22–27.

Wang Y, Cheng X, Ye X M, Cheng L X, Li G F, Wen G H, Wang Y P, Zhang F. Analysis of sugar-end differences of potato tubers in different lines., 2020, 35(7): 22–27 (in Chinese with English abstract).

[28] Herman D J, Knowles L O, Knowles N R. Heat stress affects carbohydrate metabolism during cold-induced sweetening of potato (L.)., 2017, 245: 563–582.

[29] Herman D J, Knowles L O, Knowles N R. Low oxygen storage modulates invertase activity to attenuate cold-induced sweetening and loss of process quality in potato (L.)., 2016, 121: 106–117.

[30] Liu X, Chen L, Shi W, Xu X, Li Z, Liu T, He Q, Xie C, Nie B, Song B. Comparative transcriptome reveals distinct starch- sugar interconversion patterns in potato genotypes contrasting for cold-induced sweetening capacity., 2021, 334: 127550.

Tuber sugar-end adaptability, stability, and screening of French fries processing varieties in potato

DUAN Hui-Min1, WANG Yu2, CHENG Li-Xiang3, SA Gang3, XIA Lu-Lu2, and ZHANG Feng1,3,*

1College of Agriculture, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu, China;2College of Life Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu, China;3State Key Laboratory of Aridland Crop Science / Gansu Key Laboratory of Crop Improvement & Germplasm Enhancement, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu, China

French fries need to have a bright and uniform color in the process of potato processing. Potato tuber sugar-end would make the fried fries brown ends. Screening the French fries processing varieties with sugar-end resistance by analyzing component content and color parameters related to sugar-end in the tuber and combining the genotype + genotype and environment interactions (GGE) model would provide a theoretical basis for the selection and planting of French fries processing varieties. Eight varieties (lines) with excellent comprehensive agronomic traits were selected and planted in two different ecological areas of Hexi irrigation area (Yongchang) and Alpine humid area (Weiyuan). After harvest, the tubers were stored at room temperature (20℃) and low temperature (4℃), respectively. Then, the contents of starch, fructose, glucose, sucrose, and free amino acids at the basal and apical tubers were measured after 15 days and 60 days storage. The color of basal and apical ends of French fries was measured for evaluating tuber sugar-end type. Meanwhile, the effects of locations, varieties, storage conditions, and their interactions on tuber sugar-end were analyzed. Combining with the GGE model, the adaptability and stability of the tested varieties showed that six varieties had tuber sugar-end in Yongchang, among which five varieties were basal sugar-end and one variety was apical sugar-end. In Weiyuan, nine varieties had tuber sugar-end, among which four varieties were basal sugar-end and five varieties were apical sugar-end. The low color difference at the basal and apical ends of potato varieties indicated that the sugar-end degree was low in Yongchang location. The variance analysis indicated that the environment and interaction effects were the primary factors that determined tuber sugar-end. Among the interaction effects, the interaction between environment and genotype played a role in determining sugar-end. The GGE model revealed that the composition of basal ends was higher adaptability than the apical end of tubers. Moreover, the sucrose and free amino acids of tubers were higher stability than starch and reducing sugar in each location. The suitable location for planting fries processing potatoes was Yongchang, and more accurately discriminability location for the tuber sugar-end was Weiyuan. The sugar-end varieties can be better identified under room temperature storage. In conclusion, H0940 was a material with sugar-end resistance and Gannongshu 7 was a processing variety with sugar-end resistance.

sugar-end; tuber components; French fries color; GGE analysis

10.3724/SP.J.1006.2023.24024

本研究由甘肅省科技重大專項計劃項目(21ZD11NA002)甘肅省抗病優(yōu)質(zhì)高效系列專用馬鈴薯品種創(chuàng)新與示范推廣(GNKJ-2020-1)和甘肅省中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項資金資助。

This study was supported by the Gansu Province Science and Technology Key Project (21ZD11NA002), the Gansu Province Disease Resistance, Quality and Efficiency Special Potato Varieties Innovation and Demonstration Expansion Project (GNKJ-2020-1), and the Gansu Province Central Government Guides Local Science and Technology Development Special Fund Project.

通信作者(Corresponding author):張峰, E-mail: zhangf@gsau.edu.cn

E-mail: 1273475789@qq.com

2022-01-19;

2022-05-05;

2022-05-27.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20220526.1159.004.html

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