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低O2高CO2贮藏环境延缓马铃薯“低温糖化”的作用机理研究

批准号:
32160596
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
田甲春
依托单位:
学科分类:
食品贮藏与保鲜
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李守强、程建新、张蕊、李明泽

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
马铃薯在长期低温贮藏过程中会产生“糖化”现象严重影响其加工品质。通过前期研究发现,低O2高CO2环境贮藏马铃薯可有效抑制块茎贮藏过程中还原糖含量的上升,从而延缓马铃薯块茎“低温糖化”的出现,但其作用机理还不明确。本项目以陇薯10号和大西洋为试验材料,综合采后生物学、转录组学和蛋白组学技术,对低O2高CO2环境下贮藏马铃薯的加工品质、参与淀粉-糖代谢的关键酶、基因及蛋白进行研究,阐明低O2高CO2贮藏环境对马铃薯块茎淀粉-糖代谢的调控机制,从而揭示低O2高CO2贮藏环境延缓马铃薯“低温糖化”的作用机理,为加工型马铃薯的安全贮藏提供理论依据。
英文摘要
The “low temperature sweetening” was seriously affect the quality of potato, in our previous studies, we found that low O2 and high CO2 storage environment inhibited the reducing sugar increase in tubers, thus delayed the emergence of “low temperature sweetening”, but its mechanism was still not clear. In this project, Longshu 10 and Atlantic potatoes were used as experimental materials, comprehensive the method of post-harvest biology, transcriptome and proteomics, the processing quality, key enzymes genes and protein involved in starch - glucose metabolism of potato under low O2 and high CO2 environment were studied, and clarified the regulation mechanism of low O2 and high CO2 storage environments to starch-sugar metabolism, then attempt to revealed the mechanism of low O2 and high CO2 storage environment on delaying “low-temperature sweetening”, the results provided theoretical basis for safe storage of processed potatoes.
马铃薯贮藏过程中的“低温糖化”是导致其加工品质劣变的重要原因。前期研究发现,低O2高CO2环境贮藏可延缓马铃薯“低温糖化”进程,但其调控机理尚不明确。本研究以“大西洋”马铃薯为试验材料,在4℃和10℃条件下,采用2%O₂+5%CO₂的气体环境贮藏块茎,系统探究低O2高CO2贮藏环境对马铃薯块茎品质及淀粉-糖代谢相关酶的影响,并结合转录组学和蛋白组学分析,揭示其延缓“低温糖化”的分子机理,以期为马铃薯的气调保鲜提供理论基础。结果表明:1)低O2高CO2贮藏环境延缓了块茎失水,降低了发芽率和腐烂率,同时维持块茎内淀粉与还原糖含量稳定,显著抑制了衰老相关表型的发生。2)低O2高CO2贮藏环境对参与淀粉-糖代谢的转化酶(INV)、淀粉酶(AMY)、淀粉磷酸化酶(SP)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)等酶具有正向的调控作用。3)转录组学分析表明,低O2高CO2贮藏环境显著调控了内质网中的蛋白质加工、光合作用、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷生物合成代谢、苯丙氨酸代谢等途径,随机挑选上述代谢中的差异基因进行PCR验证分析,验证结果与转录组学结果具有一致性。4)蛋白组学结果表明低O₂高CO₂环境诱导产生的差异蛋白,主要富集于细胞质、叶绿体和内质网等细胞器。功能富集分析显示,该贮藏环境显著影响马铃薯内质网中的蛋白质加工、光合作用、苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢、MAPK信号转导-植物等途径。5)对转录组学和蛋白组学进行联合分析,在低O2高CO2贮藏条件下,马铃薯块茎的淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成、内质网蛋白质加工等核心通路,在转录和蛋白两个水平均呈现出一致的富集特征。综上,本研究从表型、生理、转录、蛋白多个层面系统阐明了低O₂高CO₂环境延缓马铃薯“低温糖化”的综合响应机制,为马铃薯气调贮藏技术的应用提供了理论依据。
低O2高CO2贮藏环境延缓马铃薯“低温糖化”的作用机理研究
  • 批准号:
    32160596
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    田甲春
  • 依托单位:
国内基金
海外基金