摘要
随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，越来越多的新兴食品进入消费者视野，尤其是鲜切果蔬。而鲜切马铃薯因其食用方便、卫生、营养价值高等特点，市场需求量逐年加大，销售前景广阔。然而，鲜切马铃薯在加工过程中容易发生褐变，导致品质下降，货架期缩短，限制了其销售半径。因此，探讨鲜切马铃薯褐变抑制机制，发掘安全有效的褐变抑制技术，可为鲜切马铃薯褐变控制提供理论依据和技术支撑，对于鲜切马铃薯产业发展具有重要意义。研究以荷兰15号为实验材料，在前期实验室的研究基础上，进一步探究谷氨酸抑制鲜切马铃薯褐变的作用机理，主要实验研究结果如下： 1. 1.5%谷氨酸处理能有效保持鲜切马铃薯丝的L*值，显著抑制PPO、POD、PAL的酶活性，减少总酚含量，抑制褐变。 2.通过对差异表达基因的KEGG分类及富集分析发现，与对照组Oh相比，对照组12 h有3795个基因上调，3053个基因下调；对照组48 h有4610个基因上调，3885个基因下调。差异基因主要富集在植物激素信号转导、酪氨酸生物合成、苯丙氨酸代谢、苯丙烷类生物合成、牛磺酸和次牛磺酸代谢等相关途径中。与对照组12h相比，谷氨酸处理后12 h有685个基因上调，767个基因下调。与对照组48 h相比，谷氨酸处理后48h有934个基因上调，1329个基因下调。谷氨酸处理组差异基因主要富集在植物激素信号转导、酪氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、天冬氨酸代谢、牛磺酸和次牛磺酸代谢、类黄酮生物合成、苯丙烷类生物合成、类胡萝 卜素生物合成等相关途径中。针对以上信号通路，热图分析发现谷氨酸处理显著影响苯丙烷代谢、氨基酸代谢、类黄酮生物合成等途径相关基因，生长素、脱落酸、乙烯等信号转导通路相关基因，以及褐变、抗氧化相关酶基因表达。通过初步筛选，对StPPO2、StPPO3、StPPO7以及StERF-BR1-like进行荧光定量分析验证，发现谷氨酸处理能够显著抑制上述基因的表达，这与RNA-seq结果一致。 3.对StERF-BR1-like进行亚细胞定位及对StPPO3的调控作用分析发现，StERF-BR1-like是核蛋白，定位于细胞核。谷氨酸处理显著降低了StERF-BR1-like基因表达，减弱了其与褐变关键基因StPPO3启动子G-box元件结合，降低了 PPO酶活性，抑制了鲜切马铃薯的褐变。以上结果表明，乙烯在鲜切马铃薯褐变调控中起着重要作用，谷氨酸处理可以通过乙烯信号途径抑制鲜切马铃薯褐变。 4.在马铃薯浆液中添加不同浓度乙烯利，浆液的褐变受到了不同程度的抑制。用总有效成分量浓度值为100 mg/L的乙烯利处理，能较好地保持鲜切马铃薯丝L*值，抑制PPO和PAL的酶活性，提高SOD、CAT、APX、GPX、POD抗氧化酶活性，降低H2O2和O2-的含量。乙烯利处理显著抑制了StPPO2、StPPO3、StPPO7、StERF-BR1-like基因表达，这与谷氨酸处理结果一致，推测乙烯利处理也能通过降低StERF-BR1-like基因表达，减弱StPPO3启动子活性，进而抑制褐变相关基因的表达，延缓鲜切马铃薯的褐变。
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