《Scientia Horticulturae》：Ethylene inhibits potato tuber sprouting during storage by regulating stress resistance and development
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本研究针对马铃薯采后贮藏期间易发芽导致品质劣变的问题，系统探讨了外源乙烯固体释放剂对“Fuirita”品种马铃薯萌芽的抑制效果及生理分子机制。研究发现，连续乙烯处理（1000 μL/L，每48小时一次）可显著延缓马铃薯萌芽，并提高块茎中还原糖、可溶性糖含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性，降低丙二醛（MDA）含量。转录组分析表明，乙烯通过上调MAPK信号通路、植物激素信号转导（乙烯、茉莉酸、脱落酸等）及逆境相关基因表达，同时下调生长素、赤霉素、油菜素内酯、细胞周期及光合作用相关基因表达，从而在维持块茎抗逆性的同时抑制萌芽。该研究为开发绿色安全的马铃薯抑芽技术提供了理论依据。
马铃薯是全球重要的粮食作物，但其在贮藏期间容易发芽，导致品质下降、营养流失甚至产生毒素，造成巨大的经济损失。传统的抑芽方法如低温贮藏易诱发低温糖化，影响加工品质；辐照处理成本高且存在安全隐患；化学抑芽剂氯苯胺（CIPC）虽效果显著，但因残留问题已被欧盟禁用。因此，开发安全、高效的抑芽技术已成为马铃薯采后贮藏的研究热点。
在此背景下，研究人员将目光投向植物内源激素——乙烯。早在20世纪70年代，研究者就发现外源乙烯处理可影响马铃薯休眠周期，但其具体分子机制尚不明确。为此，本研究以“Fuirita”品种马铃薯为材料，采用1000 μL/L乙烯固体释放剂进行连续处理（每48小时补充一次），通过生理指标测定和转录组测序，系统解析乙烯抑制马铃薯萌芽的生理与分子机制。相关研究成果发表于《Scientia Horticulturae》。
研究团队首先观察到，在25°C贮藏条件下，对照组（CK）马铃薯在贮藏2天后顶芽开始萌发，而乙烯处理组（ET）直至第6天才有个别块茎萌芽。至第10天，CK组顶芽长度达11毫米，ET组仅为5毫米，表明连续乙烯处理可有效抑制马铃薯萌芽。
在关键技术方法方面，作者主要采用：①乙烯固体释放剂熏蒸处理（1000 μL/L，每48小时一次）；②生理指标检测（还原糖、可溶性糖含量测定；MDA含量及SOD、CAT活性分析）；③转录组测序（Illumina Novaseq 6000平台）及RT-qPCR验证；④差异表达基因的GO和KEGG富集分析。实验设置3个生物学重复，数据经SPSS 22.0统计检验。
3.1 乙烯抑制马铃薯块茎萌芽
研究通过表型观察直接证实，连续乙烯处理可显著延迟马铃薯萌芽时间，抑制芽体生长。
3.2 乙烯对还原糖和可溶性糖含量的影响
乙烯处理组还原糖和可溶性糖含量均显著高于CK组。表明乙烯通过抑制块茎内糖分的利用，阻断萌芽所需的碳源供应。
3.3 乙烯对活性氧代谢的影响
乙烯处理显著降低MDA含量，提高SOD和CAT活性。说明乙烯通过增强抗氧化酶活性，减轻活性氧（ROS）对细胞的损伤，从而延缓萌芽。
3.4 乙烯在基因水平的调控作用
转录组分析发现，乙烯处理2天后上调基因554个，下调206个；6天后上调298个，下调1777个。这些基因主要富集于MAPK信号通路、植物激素信号转导、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等通路。进一步分析显示，乙烯上调逆境相关基因（如WRKY33、PR1、几丁质酶基因ChiB），而下调生长相关基因（如扩张素EXP、果胶甲酯酶PME、细胞周期蛋白CYCD3等）。
3.5 乙烯上调基因与抗逆性相关
乙烯处理显著上调MAPK信号通路和植物激素信号转导相关基因，包括病原菌应答基因（WRKY33、PR1）、乙烯信号基因（ETR/ERS、MKK9、EBF1/2）、茉莉酸信号基因（MYC2）等。同时，参与半胱氨酸代谢、萜类合成和谷胱甘肽代谢的基因也显著上调，增强块茎抗逆性。
3.6 乙烯下调基因与植物发育相关
乙烯抑制生长素、赤霉素、油菜素内酯信号通路基因（如AUX/IAA、GA20ox、CYP450），以及细胞周期、细胞壁合成、光合作用相关基因表达，从而阻断块茎萌发所需的物质与能量代谢。
研究结论表明，外源乙烯通过双向调控“增强抗逆性”和“抑制生长发育”相关基因表达，有效延缓马铃薯萌芽。具体而言，乙烯激活逆境应答通路（如MAPK、茉莉酸、脱落酸信号），提高块茎对生物/非生物胁迫的抵抗力；同时抑制生长促进通路（如生长素、赤霉素信号）及细胞分裂、细胞壁重塑、光合作用等发育过程，从而维持块茎休眠状态。
该研究的重要意义在于：首次从转录组层面系统揭示乙烯抑制马铃薯萌芽的分子网络，为开发基于乙烯信号的绿色抑芽技术提供了理论依据。相比传统抑芽剂，乙烯作为内源激素无残留风险，固体释放剂操作简便，适合家庭及小型仓储应用。然而，乙烯处理引发的还原糖积累可能影响加工品质，未来需优化处理参数或结合1-MCP（1-甲基环丙烯）等技术，以平衡抑芽效果与块茎品质。
