【摘 要】
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马铃薯越来越多地以加工食品的形式消费,如薯条和薯片。马铃薯收获后需要低温保存,以防止在常年加工的储存过程中发芽。然而,块茎在低温下会积累还原糖,这种现象被称为低温糖化（CIS）。低温糖化（CIS）会导致薯片颜色变深、味道苦并且丙烯酰胺的含量会增加,这是马铃薯加工业中面临的一个严重问题。这是因为液泡中积累的还原糖（RS）在高温加工过程中发生了美拉德反应,然而,在CIS过程中负责将糖转运到液泡中的蛋白
【基金项目】
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National Natural Science Foundation of China（31871683 and 32101781）; the China Modern Agro-industry Technology Research System（CARS-09-P08, Potato）
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马铃薯越来越多地以加工食品的形式消费,如薯条和薯片。马铃薯收获后需要低温保存,以防止在常年加工的储存过程中发芽。然而,块茎在低温下会积累还原糖,这种现象被称为低温糖化（CIS）。低温糖化（CIS）会导致薯片颜色变深、味道苦并且丙烯酰胺的含量会增加,这是马铃薯加工业中面临的一个严重问题。这是因为液泡中积累的还原糖（RS）在高温加工过程中发生了美拉德反应,然而,在CIS过程中负责将糖转运到液泡中的蛋白尚未明确。目前研究表明,马铃薯中有三个液泡膜糖转运蛋白（TST）,StTST1、StTST3.1和StTST3.2。q PCR结果表明StTSTs在不同的马铃薯组织中具有不同的表达模式。亚细胞定位分析表明这些StTSTs都定位于液泡膜。与非转基因对照、干涉StTST3.1和StTST3.2表达相比,干涉StTST1的表达,可以明显使薯片的颜色变浅,这表明StTST1在CIS中起着关键作用。进一步研究证明,干涉StTST1可以降低储藏过程中块茎中的糖含量。与非转基因对照相比,在4°C条件下储存60天后,干涉StTST1的转基因株系的薯片中的丙烯酰胺含量降低。转录组分析表明,低温贮藏15天后,干涉StTST1有大量的淀粉代谢相关的基因差异表达,这可能是由于液泡体糖转运蛋白的转录被抑制导致蔗糖滞留细胞质中。进一步的研究表明,StTST1沉默块茎中蔗糖浓度的增加与默块淀粉酶StBAM1的下调相关,这可能是由于ABA含量降低和抑制ABA信号通路所致。因此,抑制StTST1的活性可能是提高马铃薯块茎加工质量和降低马铃薯加工食品中丙烯酰胺含量的一种新的有效方法。此外,本研究还发现,虽然StTST3.2不参与低温糖化过程,但是干涉StTST3.2能显著降低收获时或室温贮藏后块茎中还原糖的含量,这表明StTST3.2对块茎中还原糖的累积起重要作用;在相同条件下,与野生型对照相比,干涉StTST3.2表达的薯片颜色更浅并且丙烯酰胺含量更低。此外,干涉StTST3.2表达对马铃薯的生长和发育并没有显著的影响。因此,干涉StTST3.2是提高马铃薯块茎加工质量和降低块茎中丙烯酰胺含量的有效方法。总体而言,与StTST3.1和StTST3.2相比,抑制StTST1表达有助于降低低温糖化的影响,而抑制StTST3.2仅有助于改善块茎收获时的加工质量。最终,抑制StTST1和StTST3.2均会降低加工过程中马铃薯块茎加工产品中的丙烯酰胺含量,并降低危害健康的风险。
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