在马铃薯(Solanum tuberosum)油炸加工(炸片、法式炸条等)工业中,通常将马铃薯块茎在低温(<7℃)下贮藏,以减少因失水、病害、发芽等造成的损失。但是,低温贮藏会导致块茎中还原糖的积累,这种生理现象称为低温糖化。在油炸加工过程中,还原糖与自由氨基酸发生反应,生成褐色物质,影响产品外观与品质,同时还会生成一种神经性毒素与潜在的致癌物质——丙烯酰胺,影响食品安全。本研究中,对两个在抗低温糖化马铃薯野生种S. berthaultii (CW2-1)块茎低温贮藏早期上调表达的基因(SbTRXhl与Sb14-3-3)进行了克隆与分析,研究了其在马铃薯植株生长与块茎贮藏过程中的表达情况,通过农杆菌介导的遗传转化改变其在低温糖化敏感的马铃薯栽培种鄂马铃薯3号(E3)中的表达量,研究了其表达量变化对块茎低温糖化的影响,随后对块茎低温贮藏期间与两个蛋白互作的蛋白质进行了分离与鉴定。研究主要取得了如下的成果：1.通过RACE方法,分别克隆了两个基因的5’和3’末端序列,拼接得到两个完整的基因序列,SbTRXhl和Sb14-3-3,并对基因在CW2-1与E3基因组中的序列以及5’侧翼序列进行了克隆与分析。克隆得到SbTRXhl基因全长664bp,包含一个369bp的开放阅读框(ORF)。序列分析表明,该基因是马铃薯硫氧还蛋白家族h1亚类的一个新成员,在第19位具有一个特征性的色氨酸残基,活性位点为WCGPC。在两个材料中的gDNA全长均包含2个内含子,3个外显子,其5’侧翼区域存在逆境和低温响应元件。Sb14-3-3基因伞长1066bp,包含一个783bp的ORF,该基因是马铃薯14-3-3蛋白家族ε类的一个新成员,在两个材料的gDNA全长均包含5个内含子,6个外显子,5’侧翼区域存在逆境和糖响应元件。2. SbTRXhl和Sb14-3-3基因在马铃薯生长过程中的的表达量随植株生长而变化,不存在器官特异性；在块茎贮藏期间受低温诱导而上调表达,暗示两个基因都参与了马铃薯块茎对低温胁迫的响应。在转Sb14-3-3或SbTRXhl基因干涉载体马铃薯块茎贮藏过程中,20℃处理的转基因材料与非转基因材料E3中的还原糖含量始终保持在一个较低的水平,而4℃处理中所有材料还原糖含量升高,但是,干涉材料中还原糖积累的速率下降,同期(15d和30d)的块茎中还原糖含量极显著低于非转基因的E3块茎。分析还发现,上述块茎中的还原糖含量与对应基因的转录量呈显著线性相关。说明目的基因参与了马铃薯块茎低温糖化的调节。首次确证了硫氧还蛋白与14-3-3蛋白参与了马铃薯低温糖化的调节。在转Sb14-3-3或SbTRXh1基因干涉载体马铃薯块茎贮藏过程中,与还原糖积累速率减慢伴随发生的是蔗糖积累的减慢,而且还原糖含量与蔗糖含量之间存在极显著线性关系,而同期的淀粉含量无明显变化。此外,Sb14-3-3或SbTRXh1的表达量均与块茎中的蔗糖含量呈极显著线性关系,说明：第一,在作为受体的马铃薯栽培种E3块茎低温贮藏过程中,蔗糖的降解可能是还原糖积累的主要来源；第二,在干涉株系中,蔗糖积累减少是引起还原糖积累速率减慢的原因。在转SbTRXh1超量载体马铃薯块茎贮藏过程中,SbTRXh1基因表达量极显著高于非转基因材料,而还原糖和蔗糖含量与同期的非转基因材料E3无显著差异,该结果暗示,SbTRXh1对马铃薯块茎低温糖化的调节存在一个最大阈值效应。3.将Sb14-3-3与SbTRXh1的定点突变体在大肠杆菌中(Escherichia coli)诱导表达,通过亲和陷阱捕获到CW2-1、E3块茎贮藏过程中与之互作的蛋白质,并对CW2-14℃贮藏10d的块茎中目的基因的互作蛋白进行质谱鉴定,共发现与SbTRXh1蛋白互作的蛋白质21种,涉及到糖酵解/糖异生、嘌呤合成、信号传导、蛋白合成与折叠、氮代谢、黄酮类合成等途径；与Sb14-3-3蛋白互作的蛋白质33种,涉及到6-磷酸葡萄糖转运、蛋白合成与折叠、嘌呤合成、信号传导、RNA剪切、肌醇合成、ATP合成、氨基酸合成、色素合成等途径。这些结果为进一步探讨Sb14-3-3和SbTRXh1基因对低温糖化的调控机制提供了线索。