《Postharvest Biology and Technology》：Transcriptomic changes of starch and sugar conversion during storage of potato tubers treated with citronella essential oil
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土豆储存期间柠檬醛精油（CEO）通过调控淀粉与糖代谢相关基因抑制发芽的机制研究。摘要：采用CEO定期熏蒸处理，结合生理指标检测、转录组测序（RNA-Seq）及qRT-PCR验证，发现CEO显著提高70天储存期土豆的淀粉、蔗糖、果糖和葡萄糖含量（分别达对照组的18.99%、145.45%、30.94%、168.75%），抑制α-淀粉酶和invertase活性，同时增强蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SuSy）活性。RNA-Seq分析表明CEO下调淀粉分解途径的AMY、BMY和INV基因表达，而上调淀粉合成相关SuSy、SPS及UDPG合成基因，从而调控代谢平衡，抑制还原糖积累。
Xinxin Guan|Lei Zhu|Wenqiang Guan|Qianqian Zhang|Xuan Wang|Xingxing He|Qiong Lin
天津商学院生物技术与食品科学学院，天津食品生物技术重点实验室，中国天津300134
摘要
在马铃薯储存过程中，淀粉向糖的转化是一个基本的生化变化，这一过程与马铃薯发芽的调控直接相关。精油熏蒸可以有效抑制采后马铃薯块茎的发芽。本研究旨在探讨马铃薯在香茅精油（CEO）熏蒸处理期间淀粉和葡萄糖代谢的关键基因变化。需要阐明精油熏蒸对马铃薯发芽的抑制机制及其涉及的代谢途径。实验中，定期使用香茅精油对马铃薯进行熏蒸，并通过生理指标检测以及转录组学分析和RNA-seq技术来揭示其作用机制。结果表明，在储存70天后，香茅精油处理组的淀粉、蔗糖、果糖和葡萄糖含量分别比对照组高出18.99%、145.45%、30.94%和168.75%。淀粉酶和转化酶的活性受到抑制，而蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SuSy）的活性则有所增强。差异表达基因（DEGs）分析显示，香茅精油处理下调了淀粉分解途径相关基因的表达，同时上调了淀粉合成相关基因的表达，这一结果通过定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）得到了验证。因此，香茅精油能够调节淀粉与糖之间的转化过程，从而抑制还原糖的增加并延缓马铃薯品质的下降。
引言
马铃薯属于茄科一年生草本植物，是全球第四大粮食作物，仅次于小麦、水稻和玉米（Liu等人，2015年）。许多收获后的马铃薯需要储存，不当的储存方法会导致块茎发芽和品质下降。目前的马铃薯储存方法主要包括低温储存和使用异丙基N-(3-氯苯基)氨基甲酸酯（CIPC）（Gouseti等人，2015年）。然而，低温储存会导致可溶性糖的积累，这会使炸马铃薯颜色变深，并产生潜在的致癌物质如丙烯酰胺（Alamar等人，2017年）。此外，由于对食品中残留化学物质的安全性担忧，CIPC的使用也受到了限制（Das和Chaudhari，2025年）。近年来，多项研究表明，一些精油如M.spicaya、S.officinal（Alzarqaa等人，2024年）、棕榈糖、小茴香（Shukla等人，2019年）和迷迭香（Wu等人，2026年）具有抑制马铃薯发芽的作用；甚至S-香芹酮已在荷兰和瑞士实现商业化应用（Talent?）（Gómez-castillo等人，2013年）。初步研究表明，香茅精油在储存期间能够显著抑制马铃薯块茎的发芽，并同时抑制淀粉向还原糖的转化（Jia等人，2019年）。马铃薯块茎主要由淀粉组成，储存过程中淀粉向还原糖的代谢转化对其加工适用性和烹饪品质至关重要，同时也影响块茎的发芽情况。淀粉和蔗糖的代谢过程由多种酶和低分子量碳水化合物精确调控（Wasserman等人，2023年）。淀粉的降解始于淀粉磷酸化酶（SP）的作用，随后由α-淀粉酶（AMY）和β-淀粉酶（BMY）水解生成葡萄糖。蔗糖的合成和分解则通过蔗糖磷酸化酶（SP）、SuSy、酸性转化酶（AI）、中性转化酶（NI）和蔗糖磷酸酯酶（SPP）的共同作用完成（Xiong等人，2025年）。这些酶的协同作用维持了淀粉合成与降解之间的动态平衡，这对于调节马铃薯的能量代谢和应对环境压力至关重要。尽管香茅精油在抑制马铃薯发芽过程中对淀粉向还原糖转化的抑制作用已被证实，但其背后的分子调控机制仍不清楚。RNA测序（RNA-Seq）技术是探索不同条件下转录组变化的强大工具（Guan等人，2025年）。本研究利用RNA-Seq技术检测了香茅精油处理前后马铃薯糖类代谢转录水平的差异，旨在探讨其对马铃薯糖类代谢的影响，为理解香茅精油的作用机制提供依据。材料与处理方法
马铃薯采购自天津“汉家树”农产品批发市场，块茎重量在150克至200克之间，大小均匀、无损伤且未发生腐烂。实验中，马铃薯在16°C的黑暗环境中储存7天以进行适应处理。香茅精油由中国上海香汇制药科技有限公司提供。熏蒸方法基于Jia等人（2019年）的研究方法进行改进。
发芽率
表2显示了香茅精油处理对马铃薯储存期间发芽率的影响。香茅精油处理显著延缓了马铃薯的发芽过程：对照组在第28天的发芽率为57%，而香茅精油处理组则完全没有发芽迹象。储存70天后，对照组马铃薯的发芽率为100%，而香茅精油处理组仍无发芽现象。结果表明，香茅精油能有效抑制马铃薯的发芽。
讨论
淀粉含量是评估马铃薯品质的重要指标之一。研究表明，马铃薯中淀粉的降解与发芽过程密切相关（Geng等人，2023年）。可溶性糖是马铃薯的主要营养成分（Lin等人，2019年），发芽初期所需的能量主要来自块茎薄壁组织中的可溶性己糖和蔗糖；然而，在发芽后期，可溶性糖会被耗尽（Hou等人，未完成原文）。
结论
香茅精油处理抑制了采后储存期间淀粉酶和转化酶的活性，同时提高了蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SuSy）的活性。转录组学分析显示，香茅精油处理下调了马铃薯淀粉分解途径相关基因的表达，同时上调了淀粉合成途径中的关键基因。因此，香茅精油能够有效抑制马铃薯储存期间淀粉向糖的转化。
作者贡献声明
Qiong Lin：撰写、审稿与编辑、方法学设计。Xuan Wang：撰写、审稿与编辑、方法学设计、实验实施。Xingxing He：撰写、审稿与编辑、方法学设计、实验实施。Qianqian Zhang：方法学设计、实验实施。Lei Zhu：撰写初稿、方法学设计、数据分析。Xinxin Guan：撰写初稿、方法学设计。Wenqiang Guan：项目监督、行政管理、实验实施、资金筹集。利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了天津市科技计划重点项目（项目编号：23JCZDJC00690）和国家自然科学基金（项目编号：32572671）的资助。
