馬鈴薯塊莖低溫糖化分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672－3635（2015）05-0301-06

收稿日期：2015-08-19

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31171602）；國(guó)家馬鈴薯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-10-P06）。

作者簡(jiǎn)介：肖桂林（1987-），女，博士研究生，從事馬鈴薯遺傳育種研究。

*通信作者（Corresponding author）：宋波濤，教授，博士，主要從事馬鈴薯遺傳育種研究，E-mail: songbotao@mail.hzau.edu.cn。

Progress in Molecular Genetics of Cold-induced Sweetening of Potato Tuber

XIAO Guilin, XIE Conghua, HUANG Wei, CAO Hongju, PENG Xiaojun, SONG Botao*

( Key Laboratory of Horticultural Plant Biology (HAU), Ministry of Education/National Centre for Vegetable Improvement (Central China)/ Potato Engineering and Technology Research Center of Hubei Province/College of Horticulture and Forestry Sciences, Huazhong Agricultural University, Wuhan, Hubei 430070, China )

Abstract: Fried products such as chips and French fries of potato are extremely popular food in the world, but cold-induced sweetening (CIS), a complex quantitative trait, is a main restraining factor for processing.Advances in molecular genetics make it possible to identify CIS-associated genes and develop genetic markers for trait selection through constructing linkage maps and detecting the chromosome regions where the quantitative trait locus (QTLs) located. The main progress in linkage map construction, QTL mapping and the candidate gene identification were reviewed, which lays foundation for understanding molecular mechanism of CIS and approaching the potentials of candidate gene markers in marker-assisted selection.

Key Words: potato; quantitative trait locus; cold-induced sweetening

遺傳圖譜是指通過(guò)分子標(biāo)記間的連鎖關(guān)系，用遺傳距離表示分子標(biāo)記在染色體上的相對(duì)位置的基因組圖，是數(shù)量性狀位點(diǎn)（Quantitative trait lo?cus, QTL）定位的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)分離和克隆重要基因和分子標(biāo)記輔助選擇的重要途徑 [1]。

1　馬鈴薯遺傳圖譜研究進(jìn)展

早在1988年，Bonierbale等 [2]就利用第一代分子標(biāo)記RFLP（Restriction fragment length polymor?phism）構(gòu)建出了馬鈴薯的第一張遺傳連鎖圖譜，該圖譜由134個(gè)標(biāo)記組成，每條染色體上的標(biāo)記數(shù)為7~18個(gè)，標(biāo)記間距是0~30的圖譜單位；共12個(gè)連鎖群，分別與番茄的12個(gè)連鎖群相對(duì)應(yīng)，其中9個(gè)連鎖上的標(biāo)記順序與番茄相一致，充分證明了馬鈴薯與番茄之間的高度的共線性。Tanksley等 [3]利用二倍體BC1群體構(gòu)建了包含1 400個(gè)RFLP標(biāo)記總長(zhǎng)度為684 cM的連鎖圖，該圖譜是迄今為止包含最多數(shù)量的RFLP標(biāo)記的連鎖圖。但RFLP操作過(guò)程復(fù)雜，需要使用放射性同位素，也存在成本高和設(shè)備要求高的缺點(diǎn)。為了能在遺傳圖譜中利用這些信息，后續(xù)的研究常將RFLP轉(zhuǎn)換成基于PCR的標(biāo)記，如序列標(biāo)簽位點(diǎn)標(biāo)記（Sequence tagged site，STS），Yamanaka等 [4]首次使用該方法，成功利用RFLP標(biāo)記開(kāi)發(fā)了87個(gè)STS。

擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（Amplified fragment length polymorphism，AFLP）作為一種高效的分子標(biāo)記，在馬鈴薯遺傳圖譜構(gòu)建和基因定位中發(fā)揮了重要作用。首次在馬鈴薯上利用AFLP分子標(biāo)記的是Herman等 [5]，他們?cè)诨亟蝗后w中檢測(cè)到264個(gè)AFLP片段，并結(jié)合已經(jīng)發(fā)表的馬鈴薯遺傳圖譜，成功將這些片段定位到染色體上。AFLP是一種結(jié)合了酶切和PCR擴(kuò)增的分子標(biāo)記技術(shù)，因此操作較為繁瑣。而簡(jiǎn)單重復(fù)序列標(biāo)記（Simple sequence repeat，SSR）則是一種僅依賴于PCR技術(shù)的分子標(biāo)記，且廣泛分布于基因組中，多態(tài)性比例高，因而廣泛用于構(gòu)建馬鈴薯遺傳圖譜。Provan等 [6]首先開(kāi)展了馬鈴薯SSR標(biāo)記的開(kāi)發(fā)工作，19對(duì)引物可以擴(kuò)增出片段，其中7對(duì)引物的擴(kuò)增產(chǎn)物在18個(gè)四倍體馬鈴薯品種中未能檢測(cè)到多態(tài)性，16對(duì)引物的擴(kuò)增產(chǎn)物能夠檢測(cè)出多態(tài)性，每一個(gè)位點(diǎn)有2~19個(gè)等位基因。兩年之后，Milbourne等 [7]從EM?BL數(shù)據(jù)庫(kù)、cDNA文庫(kù)和選擇性富集的插入DNA文庫(kù)中開(kāi)發(fā)得到了112對(duì)SSR引物，其中98對(duì)引物在4個(gè)二倍體和2個(gè)四倍體中能檢測(cè)到多態(tài)性，這些SSR引物序列被后來(lái)的研究者廣泛使用。此后，F(xiàn)eingold等 [8]從The Institute for Genomic Research Po?tato Gene Index數(shù)據(jù)庫(kù)中（http://www.tigr.org）搜索并開(kāi)發(fā)了94個(gè)SSR標(biāo)記，將其中61個(gè)定位到了馬鈴薯遺傳圖譜上，并通過(guò)這些SSR構(gòu)建了30個(gè)來(lái)自南美、北美和歐洲的馬鈴薯品種的指紋圖譜。單核苷酸多態(tài)性標(biāo)記（Single nucleotide polymor?phism，SNP）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新一代分子標(biāo)記，因其多態(tài)性高而得到了廣泛應(yīng)用。馬鈴薯中SNP的首次報(bào)道是Rickert等 [9]在含晚疫病抗性基因區(qū)域的不同材料中，通過(guò)測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)了127個(gè)InDels和1 498個(gè)SNP。Felcher等 [10]通過(guò)芯片共鑒定出4 400個(gè)SNP。

值得一提的是，荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的van Os 等 [11]在2006年構(gòu)建了到目前為止密度最高的馬鈴薯遺傳圖譜，作者利用包含了136個(gè)株系的二倍體F 1群體構(gòu)建了雙親的遺傳圖譜，其中母本圖譜總長(zhǎng)度為751 cM，父本圖譜總長(zhǎng)度為773 cM，共包含了10 365個(gè)標(biāo)記，除RFLP、SSR、酶切擴(kuò)增多態(tài)性序列標(biāo)記（Cleaved amplified polymorphic se?quence，CAPS）、序列特征性擴(kuò)增區(qū)域標(biāo)記（Se?quence characterized amplified region，SCAR）等60個(gè)標(biāo)記之外，其余10 305個(gè)都是AFLP標(biāo)記。

雖然目前用于作圖和定位的馬鈴薯群體大都為二倍體，也有利用四倍體馬鈴薯作為構(gòu)建作圖群體的報(bào)道 [12]。高密度的馬鈴薯遺傳圖譜在基因定位、分子標(biāo)記輔助選擇以及比較基因組學(xué)的研究中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

2　馬鈴薯低溫糖化QTL定位

薯片和薯?xiàng)l是備受人們喜愛(ài)的馬鈴薯加工食品，但出于減少常溫貯藏產(chǎn)生的塊莖失水皺縮、病蟲(chóng)害傳播、發(fā)芽等現(xiàn)象及延長(zhǎng)加工周期的目的，常將收獲后的馬鈴薯塊莖貯藏在低溫條件下（7℃左右），而這種低溫貯藏卻常使塊莖中的淀粉轉(zhuǎn)化為還原糖，并且擴(kuò)散到整個(gè)塊莖。高溫油炸加工時(shí)，塊莖中的還原糖與游離的氨基酸發(fā)生非酶促的邁拉爾德反應(yīng)（Maillard reaction） [13]，致使炸片顏色變?yōu)楹谏蛘吆稚Э辔?，同時(shí)生成具有潛在神經(jīng)毒性、致癌性以及可誘發(fā)突變的丙烯酰胺，嚴(yán)重威脅到人的身體健康 [14,15]。生理生化研究表明，低溫糖化涉及到一系列碳水化合物的代謝，這種復(fù)雜的代謝和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)給低溫糖化抗性的遺傳學(xué)研究也帶來(lái)了極大的困擾。20世紀(jì)以來(lái)，隨著分子遺傳學(xué)的發(fā)展，馬鈴薯塊莖低溫糖化的分子遺傳學(xué)研究取得了重要進(jìn)展。連鎖分析（Linkage mapping）和關(guān)聯(lián)分析（Association mapping）是當(dāng)今遺傳學(xué)研究中的兩大主要研究方法，連鎖分析是經(jīng)典遺傳研究方法，關(guān)聯(lián)分析則是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型遺傳研究方法，這兩種方法均已成功運(yùn)用到了馬鈴薯低溫糖化的遺傳機(jī)制解析中。

2.1　連鎖分析

Douches和Freyre [16]開(kāi)創(chuàng)了低溫糖化遺傳定位研究的先河，通過(guò)（Solanum tuberosum×S. chacoense）×S. phureja構(gòu)建了包含110個(gè)單株的二倍體群體，采用117個(gè)分子標(biāo)記，包括10個(gè)同工酶標(biāo)記、44個(gè)RFLP標(biāo)記和63個(gè)隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA標(biāo)記（Random amplified polymorphic DNA，RAPD）構(gòu)建了連鎖圖譜，并用單因素方差分析定位到了6個(gè)與10℃貯藏45 d時(shí)薯片色澤相關(guān)的QTL。這些QTL分布在第2，4，5和10號(hào)染色體上，可解釋43.5%的表型變異，同時(shí)發(fā)現(xiàn)上位性互作可解釋表型變異的7%。另外，研究還檢測(cè)到加性效應(yīng)對(duì)炸片色澤的影響。繼該研究之后，塊莖低溫糖化性狀也大多以薯片色澤為目標(biāo)性狀。

Chen [17]利用RFLP以及SCAR、CAPS標(biāo)記建立了世界上第一張馬鈴薯的功能遺傳圖譜，定位了碳水化合物代謝途徑上的69個(gè)基因的85個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)。這69個(gè)基因來(lái)源于淀粉合成與降解、蔗糖代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)、卡爾文循環(huán)（呼吸作用）、糖酵解、氧化磷酸化和三羧酸循環(huán)（Tricarboxylic acid cy?cle，TCA）等代謝途徑。這張圖譜中關(guān)于碳水化合物代謝途徑中的候選基因標(biāo)記，也用于馬鈴薯塊莖品質(zhì)相關(guān)性狀的遺傳定位研究，開(kāi)啟了馬鈴薯候選基因標(biāo)記定位的新篇章。隨后，Menéndez等 [18]和Werij等 [19]在進(jìn)行塊莖低溫糖化研究時(shí)也利用了這些候選基因標(biāo)記。Menéndez等 [18]在不同的群體中，進(jìn)行了不同種類糖含量的QTL定位。其構(gòu)建了2個(gè)二倍體群體，鑒定了這2個(gè)群體在6個(gè)環(huán)境條件下4℃貯藏3個(gè)月后的葡萄糖、果糖以及蔗糖含量。2個(gè)群體的雙親遺傳圖譜除包含候選基因標(biāo)記外，還包含了RFLP和AFLP標(biāo)記。QTL定位結(jié)果顯示，葡萄糖、果糖和蔗糖含量的QTL分布于馬鈴薯的12條染色體上，且葡萄糖含量QTL和果糖含量QTL大部分是共定位的，其中效應(yīng)值大于10%的QTL位于1，3，7，8，9和11號(hào)染色體上。與糖含量QTL共定位的候選基因有AGPase（腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶）、Sps（蔗糖磷酸合酶）、Sus3（蔗糖合酶）、Inv-ap（胞壁轉(zhuǎn)化酶）、Sut1和Sut2（蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)子）。Werij等 [19]同樣利用淀粉-糖代謝相關(guān)的候選基因標(biāo)記構(gòu)建了馬鈴薯二倍體群體的遺傳圖譜，同時(shí)在連續(xù)兩年里鑒定了包括收獲后2周、4℃貯藏3個(gè)月以及室溫回暖3周后塊莖的炸片色澤以及多個(gè)淀粉相關(guān)性狀，將炸片色澤QTL定位在了3，5，8，9和10號(hào)染色體上，3和9號(hào)染色體上的QTL分別與淀粉磷酸化酶基因StPho1a和StPho2共定位，5號(hào)染色體上的QTL與α-葡聚糖水雙激酶GWD共定位，10號(hào)染色體上的QTL與轉(zhuǎn)化酶StLin8共定位。

國(guó)內(nèi)對(duì)低溫糖化的研究起步較晚，金黎平 [20]通過(guò)雜交構(gòu)建了02018二倍體群體，鑒定了從2003年開(kāi)始連續(xù)3年的群體炸片色澤指數(shù)，并利用AFLP和SSR標(biāo)記構(gòu)建了國(guó)內(nèi)第一張馬鈴薯分子連鎖圖譜，共包含158個(gè)分子標(biāo)記，17個(gè)連鎖群。QTL定位結(jié)果顯示，19個(gè)QTL分別分布在3，6，8，12，13，14，15和16號(hào)連鎖群上，解釋的表型變異幅度為5.50%~70.00%，其中效應(yīng)值大于40%以上的有3個(gè)QTL，分別位于6，12和13號(hào)連鎖群上。劉杰 [21]進(jìn)一步對(duì)該群體材料進(jìn)行了炸片色澤的篩選，同時(shí)構(gòu)建了該群體母本的AFLP遺傳圖譜，為后續(xù)更精細(xì)的定位和育種工作打下了基礎(chǔ)。吳艷倩 [22]也構(gòu)建了二倍體馬鈴薯雜交群體，利用44 對(duì)SSR標(biāo)記構(gòu)建了包含12個(gè)連鎖群的遺傳圖譜，總長(zhǎng)度為704.9 cM，平均標(biāo)記間距16.0 cM，染色體上所含標(biāo)記最多有9個(gè)，最少2個(gè)。通過(guò)對(duì)塊莖收獲后、低溫貯藏后以及回暖后的葡萄糖含量和蔗糖含量以及炸片色澤進(jìn)行鑒定，最終將炸片顏色位點(diǎn)定位到了8號(hào)染色體上，解釋了80.4%的表型變異；將葡萄糖含量位點(diǎn)定位到了1號(hào)染色體上，解釋了64.1%的表型變異；將蔗糖含量QTL定位到了12號(hào)染色體上，對(duì)不同地點(diǎn)蔗糖含量解釋的表型變異百分?jǐn)?shù)不同，分別是46.1%和71.2%。從上述研究中可以看出，低溫糖化在國(guó)內(nèi)的遺傳研究已經(jīng)逐步受到了重視，但在表型鑒定、定位分析，尤其是圖譜質(zhì)量方面仍需要進(jìn)一步完善。

2.2　關(guān)聯(lián)分析

與連鎖分析不同，關(guān)聯(lián)分析是利用自然群體中不同基因組等位基因間的連鎖不平衡（Linkage disequilibrium）關(guān)系，進(jìn)行標(biāo)記與性狀的相關(guān)性分析。與連鎖分析相類似的是，馬鈴薯塊莖低溫糖化關(guān)聯(lián)分析也大多采用了候選基因標(biāo)記法。首先開(kāi)展馬鈴薯低溫糖化關(guān)聯(lián)分析和對(duì)馬鈴薯低溫糖化關(guān)聯(lián)分析最為詳細(xì)的研究是Li等 [23-25]，首先在Menéndez等 [18]的研究結(jié)果之上，分析了定位于Sug9a（QTL）區(qū)間內(nèi)的invGE和invGF兩個(gè)細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶基因與低溫糖化之間的關(guān)系 [23]。然后，通過(guò)在高世代育種系和品種材料中對(duì)馬鈴薯塊莖品質(zhì)性狀和候選基因相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，SSSI（淀粉合成酶）、Stp23（淀粉磷酸化酶）、Dbe（淀粉脫支酶）、G6pdh（葡萄糖-6-磷酸脫氫酶）、Sps（蔗糖磷酸合酶）、Sus3（蔗糖合酶）、Pain1（液泡轉(zhuǎn)化酶）和AGPaseB（腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶）等21個(gè)候選基因標(biāo)記與塊莖品質(zhì)性狀連鎖，平均每個(gè)標(biāo)記解釋表型變異的12%，但不同性狀標(biāo)記解釋的表型變異百分?jǐn)?shù)不同，其中6個(gè)標(biāo)記解釋了產(chǎn)量性狀變異的26%，10個(gè)標(biāo)記解釋了塊莖淀粉含量變異的55% [24]。2013年，進(jìn)一步利用育種高代系材料證明了其中5個(gè)標(biāo)記GP171-a、StpL-3e、Stp23-8b、Pain1-9a和AG?PsS-10a共同調(diào)控著還原糖含量 [25]。此外，Draffehn 等 [26]在219個(gè)四倍體馬鈴薯基因型中細(xì)致分析了5個(gè)酸性轉(zhuǎn)化酶基因的等位基因多態(tài)性，利用SNP標(biāo)記檢測(cè)到液泡酸性轉(zhuǎn)化酶基因Pain1的2個(gè)等位基因與薯片色澤相關(guān)。Baldwin等 [27]利用關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)UGPase（尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶）和細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶與馬鈴薯低溫糖化相關(guān)。

D'hoop等 [28]和D'hoop等 [29]則在沒(méi)有使用候選基因標(biāo)記的情況下對(duì)薯片色澤和分子標(biāo)記進(jìn)行了一系列的相關(guān)性分析，首先發(fā)現(xiàn)了一些AFLP標(biāo)記與薯片或薯?xiàng)l的色澤相關(guān)，更進(jìn)一步的分析結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)4℃貯藏后塊莖炸片色澤相關(guān)標(biāo)記位于馬鈴薯的1，6，7，8，9和12號(hào)染色體上，經(jīng)過(guò)8℃貯藏后塊莖炸片色澤相關(guān)標(biāo)記位于馬鈴薯的1，2，4，5，6，9和10號(hào)染色體上，其中8℃和4℃貯藏后炸片色澤只有一個(gè)位點(diǎn)相重疊，該位點(diǎn)位于9號(hào)染色體上。大量的連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析結(jié)果為低溫糖化抗性機(jī)制的解析奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為候選基因的鑒定提供了依據(jù)。

3　低溫糖化QTL與候選基因標(biāo)記共定位

低溫糖化過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過(guò)程，不僅涉及到塊莖發(fā)育期間蔗糖的合成、運(yùn)輸以及向淀粉的轉(zhuǎn)化，而且與塊莖貯藏期間淀粉降解與合成、蔗糖降解與合成、塊莖呼吸代謝等密切相關(guān) [30]，對(duì)這種復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)成為塊莖品質(zhì)改良研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。多年來(lái)，低溫糖化QTL和候選基因標(biāo)記間的共定位分析，為解析低溫糖化的遺傳機(jī)制作出了重要貢獻(xiàn)。

淀粉降解途徑上共定位的基因主要是GWD （α-Glucan，water dikinase）。GWD是一種結(jié)合在淀粉粒表面的雙激酶，起著磷酸化淀粉的作用，催化ATP β-磷酸轉(zhuǎn)移到支鏈淀粉中葡萄糖殘基的第3位或者第6位。同時(shí)，轉(zhuǎn)基因試驗(yàn)證明，干涉GWD后不僅塊莖中的磷酸化淀粉含量降低，還原糖含量也下降，因而提高了低溫糖化抗性 [31]。Werij等 [19]通過(guò)對(duì)二倍體馬鈴薯群體進(jìn)行淀粉相關(guān)性狀的QTL定位發(fā)現(xiàn)，GWD與淀粉含量、炸片色澤、直鏈淀粉含量以及淀粉糊化溫度的QTL共定位。淀粉合成途徑上共定位的基因有SSSI和AGPaseS。淀粉合酶（SS）是淀粉合成中的關(guān)鍵酶，將ADP-Glc中的Glc通過(guò)α-1,4鍵添加到糖原的非還原性末端，合成支鏈淀粉 [32]。馬鈴薯的SSⅠ基因最早在1999年克隆，但該基因在塊莖中表達(dá)量很低，主要在葉片中表達(dá)，對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)無(wú)影響。Li等 [24]通過(guò)關(guān)聯(lián)分析研究也表明SSSⅠ和炸片色澤以及淀粉含量呈正相關(guān)。AGPase是淀粉生物合成過(guò)程中第一個(gè)起關(guān)鍵性調(diào)節(jié)作用的酶，由AGPase催化G-1-P和ATP生成淀粉合成的前體物質(zhì)ADP-葡萄糖，是淀粉合成過(guò)程中第一個(gè)限速步驟 [33]。AGPase由兩個(gè)亞基組成，分別由AGPaseS和AGPaseB兩個(gè)基因編碼。馬鈴薯中的AGPaseS位于1號(hào)染色體上，與糖含量或者淀粉含量相關(guān)的QTL共定位 [21]。Li等 [25]通過(guò)關(guān)聯(lián)分析證明了AGPaseS在76個(gè)BNC clones中與低溫貯藏后塊莖的炸片色澤呈正相關(guān)，與轉(zhuǎn)化酶以及淀粉磷酸化酶標(biāo)記組合后，這種相關(guān)性仍然存在。

蔗糖在轉(zhuǎn)化酶的作用下轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖，轉(zhuǎn)化酶抑制子會(huì)抑制轉(zhuǎn)化酶的活性，而轉(zhuǎn)化酶抑制子又與其他蛋白復(fù)合體相互作用，影響著轉(zhuǎn)化酶抑制子發(fā)揮功能，轉(zhuǎn)化酶通過(guò)這一復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)調(diào)控著低溫糖化 [25]。大量的遺傳學(xué)研究也證明了這一點(diǎn)，在連鎖分析中，3號(hào)染色體上的液泡轉(zhuǎn)化酶、9和10號(hào)染色體上的細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶分別與Sug3a、Sug9a、Sug10a共定位 [21]。關(guān)聯(lián)分析中Li等 [24]發(fā)現(xiàn)9號(hào)染色體上的invGE和invGF在3個(gè)群體中均和低溫貯藏后塊莖炸片色澤指數(shù)相關(guān)。Draffehn等 [26]全面分析了馬鈴薯中轉(zhuǎn)化酶等位基因的變異，通過(guò)關(guān)聯(lián)分析也發(fā)現(xiàn)位于3號(hào)染色體上的液泡轉(zhuǎn)化酶與炸片色澤相關(guān)性最強(qiáng)，而細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶相關(guān)性則較低。通過(guò)對(duì)不同的關(guān)聯(lián)分析證明，位于3號(hào)染色體上的液泡轉(zhuǎn)化酶、9和10號(hào)染色體上的細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶均和炸片色澤顯著相關(guān) [23-25]。

與低溫糖化共定位的轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白基因主要是G6pt和Sut1。G6pt是GPT中最主要的一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在異養(yǎng)組織中將葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)體中，參與淀粉合成或者磷酸戊糖途徑 [34]。擬南芥葉片中的GPT2能夠感受和響應(yīng)環(huán)境中光的變化，敲除掉GPT2后，淀粉合成減少，磷酸化糖含量增多。同時(shí)在擬南芥和蠶豆的種子中也檢測(cè)到GPT2的表達(dá)，通過(guò)改變種子對(duì)外源糖含量的響應(yīng)調(diào)控種子的發(fā)育 [35]，是種子中淀粉合成的限速因子，調(diào)控著同化產(chǎn)物向貯藏物的轉(zhuǎn)化 [36]。Sut1是蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，廣泛存在于植物和真菌中，利用跨膜質(zhì)子濃度梯度將蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中 [37]。TypeⅠSUTs是雙子葉植物所特有的，馬鈴薯的StSUT1就是其中之一。StSUT1通過(guò)氧化還原反應(yīng)與DRM（Deter?gent-resistant membrane）片段形成二聚體，同時(shí)還和PDI（Protein disulfide isomerase）互作 [38]。Sut1對(duì)馬鈴薯塊莖品質(zhì)性狀的影響也已經(jīng)從遺傳學(xué)的角度得到了證實(shí) [21]。Ant是腺苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，但早期的試驗(yàn)證明Ant可以將ADP-Glc轉(zhuǎn)運(yùn)到淀粉體，而ADP-Glc是淀粉合成所需的糖原 [39]，Cao和Shannon [40]在玉米中發(fā)現(xiàn)腺苷轉(zhuǎn)運(yùn)基因BT1的表達(dá)量和玉米胚乳中淀粉的積累相關(guān)。

Fk對(duì)應(yīng)著糖酵解途徑中的丙酮酸激酶，Ppe對(duì)應(yīng)著卡爾文循環(huán)中的戊糖-5-磷酸3-差向異構(gòu)酶，Aco則是三羧酸循環(huán)中的順烏頭酸酶。這3個(gè)基因在各自的代謝途徑中起著重要作用，且也有研究證明糖酵解和呼吸作用中的基因在低溫糖化中發(fā)揮一定功能或差異表達(dá) [41,42]。

雖然馬鈴薯塊莖低溫糖化遺傳機(jī)制的研究目前已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)展，但這些多基因的數(shù)量性狀位點(diǎn)是如何調(diào)控低溫貯藏期間塊莖還原糖含量的變化仍不是很清楚。基于此，本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)構(gòu)建二倍體馬鈴薯F 1分離群體，并在不同年份不同地點(diǎn)種植后，將塊莖經(jīng)過(guò)不同處理（收獲后、低溫貯藏30 d和回暖）后測(cè)定其還原糖含量，通過(guò)QTL定位找到了不同溫度處理下的還原糖含量QTL以及不同溫度處理間的條件QTL，明確了低溫糖化和回暖過(guò)程的遺傳調(diào)控位點(diǎn)。同時(shí)，將候選基因標(biāo)記和還原糖含量QTL進(jìn)行共定位分析，明確了部分QTL區(qū)間的可能的候選基因。此外，通過(guò)分析QTL的加性效應(yīng)以及QTL位點(diǎn)間的上位性效應(yīng)，更好地闡述了馬鈴薯塊莖從收獲經(jīng)低溫貯藏再到回暖過(guò)程中還原糖含量變化的遺傳機(jī)制，為分子標(biāo)記輔助育種奠定了理論基礎(chǔ)。