马铃薯表观淀粉含量与直链淀粉含量相关性研究 西北植物,2005,25(5):953—957 ActaBot.Borea1.一Occident.Sin 文章编号:1000—4025(2005)05—0953—05 马铃薯表观淀粉含量与直链淀粉含量相关性研究 宁夏大学生命科学学院生物技术系.银川750021;2宁夏固原市农业科学研究所. 宁夏固原753000;3 西北农林科技大学生 命科学学院.陕西杨陵7121O0) 摘要:测定了48 个不同马铃薯品种表观淀粉含量以及块茎中和淀粉中直链淀粉含 量,对表观淀粉含量和块茎中 直链淀粉含量间,表观淀粉含量和淀粉粒直链淀粉含量间进行了相关分析.结果表 明:表观淀粉含量和块茎中直链 淀粉含量间相关显着,表观淀粉含量和淀粉粒直链淀粉含量间相关不显着,且中熟 和晚熟基因型表观淀粉含量和 淀粉粒直链淀粉含量间相关也不显着,这些结论将为淀粉生物合成的理论研究和 淀粉品质改良提供基本的表型数 关键词:马铃薯;表观淀粉含量;直链淀粉含量;相关性;块茎;淀粉粒中图分类号:Q944.58 文献标识码:A CorrelativitybetweenApparentStarchContents andAmyloseContentsinPotato YAOXin—ling.DINXiang—zhen,CHENYan—yun,WUIin—ke, WUBing,WUYan—fan,GUOAi—guang. (1I.aboratoryofBiotechnology,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China;2Instituteof AgricultureinGuyuan,Guyuan Ningxia753000,China;3NorthwestSci TechUniversityofAgricultureandForestry,Yangling,Shaanxi712100?China)Abstract:Theapparentstarchcontentsoffortyeightpotatovarietiesandtheamylosecontents oftheirtu— bersandstarchesweredetermined,andthenthecorrelationsbetweentheapparentstarchcont entsandthe tubersmylosecontentsaswellasthecorrelationbetweentheapparentstarchcontentsandthes tarch—?gran—? uleamylosewasanalyzed.Theresultsindicatedthattheapparentstarchcontentsappearedtos ignificantly correlatetothetuberamylosecontents,theapparentstarchcontentsdidnotappeartosignifica ntlycorre— latetothestarch granuleamylosecontents,andtheapparentstarchcontentsdidnotappearedtosignifi—cantlycorrelatetothestarch maturitypotatogenotpyes.Thesewouldprovidethebasicgenotypicdatafortheoreticalresearchesofstarchbiosynthesisandimprove mentofstarch quality. Keywords:potato;apparentstarchcontents;starch granuleamylosecontents;correlativity;tuberstarchcontents;starchgranule 淀粉是光合作用制造的最稳定的天然大分子物 质之一,按其结构不同可大致分为直链淀粉和支链 淀粉,淀粉不仅是人类的食物来源之一,同时也是重 要的工业原料.工业淀粉品质高低取决于淀粉粘度 和增稠力,马铃薯淀粉在水溶液中的平均粘度为 3000Pa?S,远高于玉米和小麦(分别为600 300Pa?S)[.淀粉粘度和增稠力则依赖于内源淀粉的组成和结构,直链淀粉和支链淀粉是淀粉的两 收稿日期:20040810;修改稿收到日期:2005Ol19 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30160010) 作者简介:姚新灵(1963),副教授,主要从事淀粉生物合成基因表达调控研究. 954 西北植物 种基本组成成分,直链淀粉含量是决定淀粉品质最 重要的因素之一,直链淀粉含量的高低则因淀粉合 成代谢的差异而表现种间和品种间区别. 表观淀粉含量和直链淀粉含量是最为常用的淀 粉品质表型,本研究结果表明不同马铃薯品种表观 淀粉含量之间及直链淀粉含量之间存在极显着的差 的工作.李军,张新永等和赵庆媛--,]分别研究了马铃薯生长特性和大,中薯与表观淀粉含量间的关系, 分别提出了影响表观淀粉含量的生物学,生理学和 环境因素. 表观淀粉含量测定通常采用比重法_】,氰化钾 滴定法l】,匀浆沉淀法,热抽提法 l1,折光计 和氯化钙一乙酸浸提一旋光法l1,尽管不同方法 测定结果间存在误差,但田丰等.的研究结果表 明,不同方法测定的同一马铃薯品种表观淀粉含量 间无显着差异,目前国际上通常采用比重法测定表 观淀粉含量;直链淀粉含量在用碘液(Lugo)染色的 基础上发展了众多的比色方法. 然而,表观淀粉含量和直链淀粉含量间是否存 在某种关系,是否可以用表观淀粉含量预测直链淀 粉含量,这些问题的答案尚属未知. 本研究以本实验室所收集的不同马铃薯品种为 材料测定其淀粉和直链淀粉含量,研究两者之间相 关性,以期为马铃薯淀粉品质改良和生产实践提供 必要的基础数据. 材料与方法1.1 材料 从本课题组历年收集的马铃薯品种(品系)中随 机抽取品种和品系48 个,窖藏时间120d. 1.2 方法 表观淀粉含量采用国际通用的比重法测定,将 所有马铃薯供试品种用水洗净晾干,按编号分别测 定其在空气中和水中的重量,计算各品种比重,查Mepkep 干物质含量表得出表观淀粉含量. 块茎淀粉分离:淀粉提取缓冲液组成:25 mmol/iTris,5mmol/iEDTA,9.5mmol/i NaSO,0.5mmol/IDTT.每品种基因型取重量 在100t200g 块茎一个,洗净干燥后备用;在洗净 的研钵中倒入液氮,用手术刀将马铃薯削皮,切片置 入研钵中,待薯片完全冷冻,尽可能研碎,将研好的 冷冻粉末装入10mI 的试管中,之后存于一80C 温冰箱备用;从冰箱中取出贮存的块茎粉末,向其中加入20mI 提取缓冲液,振荡2~3min,用四层纱 布过滤2~3 次,滤液装入10mI 试管,低温离心5 min(5000~6000r/min),之后换缓冲液再离心一 次后,以蒸馏水再洗两次,每次离心2~3min,最后,弃去上清液,在室温下晾干,得干燥淀粉. 直链淀粉含量测定:采用Hovenkamp—Her— melink 等(1988)测定马铃薯直链淀粉含量的方 法,称取2mg 淀粉样品,加0.5mI 的35HCIO, 振荡几秒,待样品完全溶解后加入1mI 蒸馏水,混 合均匀,再加入7mI 蒸馏水,得样品混合液.取样 品混合液600I,蒸馏水1800I,300/*I 入比色皿内,分别测定其在550nm和618nm下的吸光值,吸光值用上海精密科学仪器有限公司制造 的SFZ 型722 分光光度计测定.空白对照:取混合 液600/*I(混合液组成:35HCIO0.5mI+1mL 蒸馏水+7mI 蒸馏水),再加入蒸馏水1800I,碘液300/*I,混合均匀.由该方法获得的含量为淀粉 中直链淀粉含量,以区别块茎中直链淀粉含量;用公 式SAC(淀粉中直链淀粉含量)ASC(表观淀粉含 量)一TAC(块茎中直链淀粉含量)计算块茎中直链 淀粉含量;相关分析采用SPSSl1.0.0 软件. 结果与分析2.1 表观淀粉含量与块茎中直链淀粉含量间的关 表观淀粉含量,淀粉中直链淀粉含量和块茎中直链淀粉含量相关性测定结果如表1,表观淀粉含 量与块茎中直链淀粉含量间存在正相关性,相关系 一0.48,且相关极显着(t一3.78>2.70,d 所示;对表观淀粉含量和块茎中直链淀粉含量进行回归分析,表明表观淀粉含量在块茎中直链淀 粉含量上回归达到极显着水平,回归系数6—1.8 (￡一3.6>2.69,d 一0.01),由此建立的表观淀粉含 量(y)与块茎中直链淀粉含量(X)间的回归方程为: 块茎中直链淀粉和淀粉含量分布散点图Fig.1ScatterdistributionofASCandTACinthetubers 期姚新灵,等:马铃薯表观淀粉含量与直链淀粉含量相关性研究955该结果表明作为淀粉构成成分之一的直链淀粉 随不同基因型表观淀粉含量的变化而变化,同时在 定程度上表观淀粉含量高低可作为直链淀粉含量高低判断的依据.中甸红表观淀粉含量为20.6%, 其块茎中直链淀粉含量为4.3%,显着高于其它品 表148个品种(系)淀粉和块茎中直链淀粉含量 Table1Apparentstarchcontents,starch—granuleandtuberamylosecontentsin48cuhivars cuhiva 戆cuhiva 淀Asc(G) 司诺顿10.921.32.3 号Iongshu3l6.9l7.83.0西宁l10Xining11011.7l4.81.7 坝薯10 Bashu10.211.71.39l 一765l0.219.11.9 费尔瑞它Favorite13.426.13.5 号Guyin5l4.221.33.0晋9O 一723Jin9O 一7—2314.9l8.12.7 临夏Iinxia13.913.41.9 Zhongshu2.4l8.72.9Aug 一92l2.2l6.92.1 号Chunshu3l2.420.82.4大60Da6O13.516.72.3 蝉内贝特12.9l8.22.4 甘L9408-1015. 418.12.8G 东北白Dongbeihail0.7l4.21.5anI940810''一晋870860Jin8708—6012.922.72.9 Zhongshu517.216.92.9合作88Hezuo8815.717.62.8 l68qingshu168l3.424.13.2金冠Jinguan13.9l6.32.3 大白花 Dabaihua16.7l5.92.7 号Ningshu718.0l8.53.3夏坡地Shepherdl2.721.62.7 l1号Mengshu1118.724.94.5 Jinshull4.920.53.1康971—12Kang97112l7.5l7.03.091—2 lO7l6.415.02.4中甸红zhongdianho"g20.620.84.2 下寨65Xiazhai6518.7l7.93.4 会川IHuichuan9.52O.11.9 乌拉尔 l1.9l8.02.0 保26Bao26l9.021.04.08602l9.0l9.43.6 阿旺Awang12.921.42.7 北斗星 Beiduxing14.424.63.4 紫花808Zihua808l3.515.72.1 威斯彼伦14.424.13.5 Enea1l4.922.13.3 大西洋Pacificl9.314.92.9 燕子Yanzi15.921.63.4 拉娃11.922.72.7 注:ASC.SAC.TAC 分别代表观淀粉含量.淀粉中淀粉含量和块茎中淀粉含量. Notes:ASC.SACandTACrefertoapparentstarchcontents,starchgranuleamylosecontents andtuberamylosecontents.respectively 2.2 表观淀粉含量和淀粉中直链淀粉含量间的相 关性分析 相关分析表明,表观淀粉含量和淀粉中直链淀 粉含量间相关不显着,相关系数为r 一0.04,表观淀 粉含量和淀粉中直链淀粉含量分布如图2 所示,为 进一步了解不同成熟期基因型间的区别,对中熟与 晚熟基因型表观淀粉含量和淀粉中直链淀粉含量进 行了相关分析,结果表明中熟和晚熟基因型表观淀 粉含量和淀粉中直链淀粉含量间相关仍不显着,相 关系数分别为rz0.1 一一0.006,表观淀粉含量和淀粉中直链淀粉含量分布如图3,4 所示.两对指 标或变量的分析结果表明,表观淀粉含量和淀粉中 直链淀粉含量是相互独立的表型变量,表观淀粉含 量和块茎中相对直链淀粉含量是相互非独立的表型 变量. 块茎淀粉含量TAC(%)I2 块茎淀粉含量和淀粉粒 直链淀粉含量分布 Fig.2ScatterdistributionofTACandSAC 2.3 块茎和淀粉粒直链淀粉间存在极显着相关性 相关分析表明块茎中直链淀粉和淀粉中直链淀 粉含量间存在极显着相关性,相关系数为r 一0.84 956 西北植物25 (￡一19.37>2.70,口一0.01),块茎中直链淀粉和淀粉中直链淀粉含量问分布如图5 所示.对块茎中直 链淀粉含量和淀粉中直链淀粉含量进行回归分析, 结果标明表观淀粉含量在淀粉中直链淀粉含量上存 在极显着回归,回归系数b 一4.0(￡一10.5>2.01,口一0.01),由此建立的淀粉中直链淀粉含量(y)与块 茎中直链淀粉含量(X)问的回归方程为: Y一4.0X+8.2 2823 l8 l3 8l3l8表观淀粉含量 apparentstarchcontents(%) 中熟品种ASC和SAC 分布散点图 Fig.3ScatterdistributionofASCandSAC inthemid—maturitycuhivars 23 表观淀粉含量 apparentstarchcontents% 晚熟品种ASC和SAC 分布散点图 Fig.3ScatterdistributionofASCandSAC inthelatP—matiiritvcuhivars 淀粉粒直链淀粉含量 SAC(%) 块茎f1I淀粉粒链淀粉:分敞点 Fig.5ScatterdistributionofTACandSAC 结论与讨论直链淀粉含量与表观淀粉含量关系不仅需从淀 粉生物合成的相关基因表达调控着手,而且需对其 表型进行研究.然而,人们对淀粉相关的表型的认识 远不及对淀粉生物合成途径的认识.尽管不同品种 表观淀粉含量问及直链淀粉含量问存在显着差异, 本研究结果表明,表观淀粉含量和块茎中直链淀粉 含量间存在正相关,在一定程度上表观淀粉含量和 块茎中直链淀粉含量可互相作为判断其高低的依 据,但是两者问相关系数仅为0.48,比期望的值低, 究其原因有如下几方面: