β-淀粉酶活性與秋甘薯干物質(zhì)積累相關(guān)性研究

關(guān)鍵詞甘薯;β-淀粉酶;干物質(zhì)積累;塊根中圖分類號S531文獻標(biāo)識碼A文章編號 0517-6611（2025）14-0041-04doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.008

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

CorrelationBetween β_β -amylaseActivityandDryMatter Accumulationin Autumn SweetPotato

ZHOUQuan-lu，LIDong-bo，LI Shengetal（Nanchong AcademyofAgricultural Sciences/Nanchong Branchof NationalCenterof Sweet-potato Genetics Improvement，Nanchong，Sichuan 637000）

Abstract[Objective] The aim is to study the relationship between β -amylase activity intensity and dry mattr accumulation in sweet potato storageroots，ichnproideceaitoretcalbasisdpractcalasisfseetpotatoreedingadulivatioMethdpmentwascariedoutieLuxiExperimntalBaseofancongAcademyofgriculturalSienesinDiferentsofsweetotatoterials（dry rate and yield）were used，according to the dry rate grade（high dry ?32.00% ; medium dry ?28.00%-lt;32.00% ; low dry lt; （204號 28.00% ）and yield grade （high yield， ?37.5Vhm² ; middle yield， ; low yield， lt;30.0t/hm² ），12 different sweet potato varieties were divided into 9 types to study the change of β -amylase activity in various types of sweet potato tubers at different periods and its relationshipwithdrymateraccuulationofstem，leafandstoragerots.Result]5Odaysaferplanting，underhightemperaturend drought， β -amylaseactivitywasatthefistpeak，andthedrymatersynthesized wasusedtoresisthightemperatureanddroughtandshoot growth.When the storage roots start to expand in the middle of growth β -amylase activity was at a low level，under the rainy conditions at the later harvest β -amylase activity was high.[Conclusion] β -amylase activity is higher in the early and late stages of sweet potato growth，and lowernthemidlestage.Tereiscertainnegativecorelationbetwenamlaseactivityandtheexpansionofprodutorgansadstorage roots.

Key wordsSweet potato; β -amylase;Dry matter accumulation;Storage roots

甘薯（IpomoeabatatasL.）是我國第四大糧食作物，我國是世界甘薯產(chǎn)量最高的國家，據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2018年我國甘薯總產(chǎn)量占世界的57%^[1] 。淀粉是甘薯的主要成分之一，占塊根干物質(zhì)含量的 50%～80%^[2-3] ，甘薯塊根中全粉的直鏈淀粉含量為8.50%～17.23% ，且以支鏈淀粉為主[2]。淀粉的水解主要依靠 α? -淀粉酶、 β- 淀粉酶及 ∝- 葡萄糖苷酶等多種酶的協(xié)同作用[4]。甘薯塊根含有大量淀粉酶，其中 β -淀粉酶含量較高， 1kg 鮮薯可提取 110g 酶制劑[5]， β- 淀粉酶能將淀粉水解成還原糖，在淀粉與還原糖間起調(diào)節(jié)作用，其活性可以從一定程度上反映甘薯干物質(zhì)積累的強度。

淀粉酶的活性是決定淀粉糖化程度的主要因素，也是甘薯品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[6]。前人對甘薯塊根淀粉酶的研究較多，對 β- 淀粉酶活性的研究多傾向于食用風(fēng)味、啤酒釀造應(yīng)用及 β- 淀粉酶的提取工藝方面[5.7-9]，對 β- 淀粉酶活性與甘薯干物質(zhì)積累關(guān)系的研究較少。 β- 淀粉酶活性可以反映甘薯塊根中淀粉含量的變化情況，淀粉占甘薯塊根干物質(zhì)含量的比例較高，因此， β? -淀粉酶活性可作為評價甘薯干物質(zhì)積累的重要指標(biāo)。該研究以不同類型（干率和產(chǎn)量）甘薯材料為研究對象，將不同的12個甘薯品種分為9個類型，探究甘薯塊根中 β -淀粉酶活性與甘薯干物質(zhì)積累的關(guān)系，為甘薯的育種和栽培提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)

1材料與方法

1.1供試材料按干率等級（高干， ?32.00% ;中干，≥28.00%～lt;32.00% ；低干， lt;28.00% ）和產(chǎn)量等級（高產(chǎn)， ；中產(chǎn)， ?30.0～lt;37.5t/hm² ；低產(chǎn)， lt;30.0t/hm² ））將12個甘薯品種分為9個類型，試驗材料按照收獲時不同品種的產(chǎn)量和干率進行分類，等級分類見表1，由南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所提供，于2020年在南充市蘆溪試驗基地進行，基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分為： pH7.40 速效鉀 112.38mg/kg 、速效磷 17.34mg/kg 堿解氮 100.81mg/kg 、有機質(zhì) 13.58g/kg 全氮 1.08g/kg 全磷 1.33g/kg 、全鉀 21.77g/kg 。

1.2試驗設(shè)計試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理重復(fù)3次，共12個品種，36個小區(qū)，每小區(qū)面積 10.29m² 。栽插密度為52500株 ?hm² ，以磷、鉀肥作基肥，起壟時施五氧化二磷 37.5kg/hm² 、氧化鉀 150kg/hm² ;氮肥于栽后10d緩苗后追施，施氮 75kg/hm² 。于2020年7月23日種植，蓋遮陽網(wǎng)以縮短緩苗期和防伏旱。栽后30d開始田間取樣測量第1次數(shù)據(jù)，之后每 20d 測量1次，共測定5次。

表1品種分類

1.3測定項目與方法 β -淀粉酶活性的測定：采用麥芽糖定量法[10] 。

支鏈淀粉和直鏈淀粉含量的測定：采用酶法[1]。具體步驟為：先采用斐林試劑法[12]測定麥芽糖的含量，再通過公式計算直鏈、支鏈淀粉的含量。準(zhǔn)確稱取淀粉 3.0～5.0g ，加入適量蒸餾水調(diào)勻，沸水浴使之完全糊化，冷卻至 55～60^°C ，加入 10mL 淀粉酶液，保持 45～55^°C ，直至糖化完全（遇碘試液不顯藍(lán)色），中和，冷卻，定容至 250mL ，過濾，采用斐林試劑法測定麥芽糖含量。

麥芽糖的含量計算公式：

式中： F 為 10mL 斐林溶液， V 為測定時平均消耗樣品溶液的體積， mL;m 為樣品質(zhì)量， g;250 為樣品溶液的總體積， mL 。

直鏈淀粉和支鏈淀粉含量計算公式：

C_a=C_m×0.947

C_ap=100%-C_a

式中， C_a 為直鏈淀粉含量， C_ap 為支鏈淀粉含量。

甘薯單株生物產(chǎn)量、莖葉和塊根干鮮重的測定：分別在栽后 30，50，70，90，120d 取樣測定質(zhì)量，將取回的甘薯莖葉和塊根立即稱量其鮮質(zhì)量，然后放置于 80^qC 烘箱烘干至恒質(zhì)量，稱量干質(zhì)量，計算干物質(zhì)含量。

R/T 值的測定：在甘薯植株基部將根、冠分成兩段，取出完整的根系得并清洗干凈，然后將植株根、冠部分分別放入烘箱， 105^°C 殺青 30min，80^qC 下烘至恒質(zhì)量，測定地上、地下部分生物量，計算根冠比。

1.4數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)用Excel和SPSS進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉酶活性

2.1.1不同生長階段 β- 淀粉酶活性變化。由圖1可知，在甘薯生長的不同階段 β -淀粉酶的活性是不同的。從不同干率類型看（圖1a），中干類型在栽后 50～90d 時變化幅度較大，但 90～110d 收獲時3種類型的 β -淀粉酶活性基本一致。從不同產(chǎn)量類型看（圖1b），栽后 50d3 種類型基本差別，在70 d降到最低點時是中產(chǎn)lt;高產(chǎn)lt;低產(chǎn)，但是在 110d 收獲時 β- 淀粉酶的表現(xiàn)卻是中產(chǎn) gt; 低產(chǎn) 高產(chǎn)。說明甘薯塊根中 β -淀粉酶活性存在2個高峰時期，即甘薯栽后 50d 和110d，而在栽后70～90d 降到最低點并變化不大。

2.1.2不同類型甘薯 β- 淀粉酶活性變化。由表2可知，不同生長時期不同類型甘薯的 β- 淀粉酶活性表現(xiàn)不同，在栽后50、90d時，不同類型的 β- 淀粉酶活性無顯著差異；栽后70d，高干中產(chǎn)和低干高產(chǎn)類型的 β -淀粉酶活性顯著高于其他類型（ Plt;0.05） ；栽后110d，高干中產(chǎn)、中干中產(chǎn)和低干高產(chǎn)類型的 β? -淀粉酶活性顯著低于高干高產(chǎn)和中干低產(chǎn)處理（ Plt;0.05. ），而與其他處理間無顯著差異

2.2直鏈淀粉和支鏈淀粉含量由圖2可知，不同類型甘薯的淀粉以支鏈淀粉為主，直鏈淀粉占比較低，而且隨著干率的降低，支鏈淀粉和直鏈淀粉的含量均逐漸下降。高干低產(chǎn)類型的支鏈淀粉最高，超過 19% ；低干高產(chǎn)類型最低，低于 12% 。

2.3生物產(chǎn)量及 R/T 值從表3的生物產(chǎn)量看出，在栽后的 70d 內(nèi)不同類型甘薯的生物產(chǎn)量差異不明顯， 70d 后不同干率類型的差別逐漸顯現(xiàn)，栽后 90～110d 生物產(chǎn)量表現(xiàn)為高干 gt; 中干 gt; 低干，產(chǎn)量類型上的生物產(chǎn)量表現(xiàn)為中產(chǎn) gt; 高產(chǎn) gt; 低產(chǎn)。說明秋甘薯不同類型間生物產(chǎn)量的差別在生長后期開始體現(xiàn)，前期各類型間的生長基本一致。

從圖3、表3可知，在栽后 30～50d 內(nèi)形成的干物質(zhì)主要用于莖葉的生長，分配到塊根中的很少，分配最多的低干類型也只上升了 3% 50～70d 干物質(zhì)大量向塊根轉(zhuǎn)移，直到110d 收獲時高干、中干和低干類型的塊根干物質(zhì)分配比例分別達到了 41.98% 35.83% 和 38.19% 。這說明在前期的高溫伏旱天氣下甘薯所合成的干物質(zhì)主要用于地上部生長和緩解高溫脅迫，在9月上旬（50d后）氣溫下降后植株轉(zhuǎn)入正常生長期，β-淀粉酶活性也逐漸降到最低點，葉片合成的物質(zhì)大量向產(chǎn)品器官運輸。

表2不同生長時期不同類型甘薯的β-淀粉酶活性多重比較

Note：Different lowercase letters indicate significant difference at O.O5level between different types of sweet potato，different capital lettersindicatesignificantdifferenceat O.O1 level.

2.4相關(guān)性分析從表4可以看出，栽后 50d 的 β? -淀粉酶活性與地下部呈負(fù)相關(guān)而與地上部呈一定的正相關(guān)，因這一時期的干物質(zhì)主要用于地上部的生長，所以 β -淀粉酶活性與R/T值呈負(fù)相關(guān)而與生物產(chǎn)量成正相關(guān)；栽后70d的 β- 淀粉酶活性降到最低，塊根開始膨大，與 50d 時的相關(guān)性則剛好相反；栽后 90d 的 β- 淀粉酶活性與所有指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)；在 110d 收獲時 β? -淀粉酶的活性只與地上部呈正相關(guān)，而與地下部塊根鮮重和 _R/T 值都達到了顯著的負(fù)相關(guān)。說明β 一淀粉酶的活性在不同時期與甘薯的干物質(zhì)積累有不同的相關(guān)性，但是對于地下部產(chǎn)品器官表現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)。

3討論

甘薯不同發(fā)育時期生物學(xué)特性變化不同，莖葉在生長前中期快速生長，用以維持較高的光合速率，更多地積累光合產(chǎn)物，生長后期以塊根膨大為主，此時莖葉生長速度變慢[13-14]。該研究結(jié)果與其相似，并且發(fā)現(xiàn)秋甘薯的生物產(chǎn)量在栽插后的前 70d 變化基本一致，而且差異不大，70d后不同類型的差別逐漸顯現(xiàn)出來。其原因是70d以前的高溫伏旱加速了淀粉的分解，特別是薯塊內(nèi)主要淀粉類支鏈淀粉物質(zhì)的分解，所以在這一時期內(nèi)薯塊膨大很少（表3），在9月中旬（栽種后 50～70d ）間降溫降雨，植株轉(zhuǎn)入正常生長，β -淀粉酶的活性減弱，降到了最低點并持續(xù)了一段時間，在90～110d 由于連續(xù)陰雨導(dǎo)致土壤缺氧，無氧呼吸加速，淀粉大量分解，所以 β -淀粉酶活性急劇上升。

β-淀粉酶在前期高溫下的活動強，將大量干物質(zhì)分解成糖類，所以前期塊根中的積累物質(zhì)少，膨大很慢，這時β-淀粉酶活性與地下部產(chǎn)品器官呈一定的負(fù)相關(guān)而與地上部呈不顯著的正相關(guān)，光合作用所積累的干物質(zhì)除抵御高溫伏旱和 β -淀粉酶消耗后用于地上部生長。栽種90d后，雖然 β- 淀粉酶的活性沒有增加，但是卻與塊根鮮重、干重，莖葉鮮重、干重以及 RT 值和生物產(chǎn)量都呈不顯著的負(fù)相關(guān)。栽種后110d（11月11日）收獲時植株還在進一步的生長，多雨導(dǎo)致 β -淀粉酶的活性達到第二個高峰期，這與沈淞海等[15的研究結(jié)果相一致，此時的淀粉酶活性與塊根鮮重和R/T值呈顯著負(fù)相關(guān)。陸國權(quán)[研究表明，淀粉酶活性在不同干率類型的甘薯品種間存在差異，高干型、低干型與中干型品種淀粉酶活性存在極顯著差異，與筆者研究不一致，這可能是由于溫度的特異性引起的，還需要進一步的試驗證明。

4結(jié)論

秋甘薯栽后 50d 前的高溫伏旱狀態(tài)下，β-淀粉酶活性處于第一次高峰，所合成的干物質(zhì)用于抵御高溫伏旱和地上部生長，生長中期塊根開始膨大時 β- 淀粉酶的活性處于一個較低水平，在后期收獲時陰雨條件下 β- 淀粉酶的活性較高。β-淀粉酶活性在不同時期與甘薯的干物質(zhì)積累有不同的相關(guān)性，在甘薯生長前期和后期較高，中期較低，其活性與產(chǎn)品器官塊根的膨大存在一定的負(fù)相關(guān)性。

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