连续光照下马铃薯块茎皮中类固醇糖生物碱的阶段特异性调控

《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》：Stage-specific regulation of steroidal glycoalkaloids in potato tuber peels under continuous light

　　

摘要

背景

类固醇糖苷生物碱的积累会导致马铃薯块茎在采收后出现绿色化现象，进而带来食品安全风险，但目前关于光照诱导的时间动态及其调控机制仍不明确。

研究结果

我们对比了一个耐储藏品种（XS）和一个易储藏品种（JZ）。在持续光照条件下，分别经过0天、2天、10天和30天后，我们测定了α-龙葵碱和α-查可宁的含量，并对JZ进行了综合代谢组学和转录组学分析。与XS相比，JZ中的类固醇糖苷生物碱含量上升更为显著。代谢组学分析发现了616种差异积累的代谢物：与类固醇相关的代谢物（豆甾醇）在2天时迅速上升，而酚酸、黄酮类化合物以及类固醇糖苷生物碱则在30天时开始积累。转录组分析显示，甾醇/胆固醇合成途径在早期就被激活，而苯丙素类化合物和植物甾醇合成途径则在后期得到增强。加权基因共表达网络分析确定了包括CYP72A54、MYB185、HY5和PIF3在内的候选基因。

结论

我们提出了“早期类固醇重塑——后期酚类化合物与类固醇糖苷生物碱共同积累”的模型，为采收后的避光处理以及低类固醇糖苷生物碱品种的培育提供了依据，同时也有助于在储存和运输过程中进行风险评估。

图形摘要

背景

类固醇糖苷生物碱的积累会导致马铃薯块茎在采收后出现绿色化现象，进而带来食品安全风险，但目前关于光照诱导的时间动态及其调控机制仍不明确。

研究结果

我们对比了一个耐储藏品种（XS）和一个易储藏品种（JZ）。在持续光照条件下，分别经过0天、2天、10天和30天后，我们测定了α-龙葵碱和α-查可宁的含量，并对JZ进行了综合代谢组学和转录组学分析。与XS相比，JZ中的类固醇糖苷生物碱含量上升更为显著。代谢组学分析发现了616种差异积累的代谢物：与类固醇相关的代谢物（豆甾醇）在2天时迅速上升，而酚酸、黄酮类化合物以及类固醇糖苷生物碱则在30天时开始积累。转录组分析显示，甾醇/胆固醇合成途径在早期就被激活，而苯丙素类化合物和植物甾醇合成途径则在后期得到增强。加权基因共表达网络分析确定了包括CYP72A54、MYB185、HY5和PIF3在内的候选基因。

结论

我们提出了“早期类固醇重塑——后期酚类化合物与类固醇糖苷生物碱共同积累”的模型，为采收后的避光处理以及低类固醇糖苷生物碱品种的培育提供了依据，同时也有助于在储存和运输过程中进行风险评估。

图形摘要