CN116349725A - 一种利用不同光谱组成提高马铃薯微型薯收获后薯皮木栓化耐储藏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物技术领域，具体涉及不同光谱组成提高马铃薯微型薯薯皮木栓化耐储藏的方法。涉及马铃薯微型薯收获后使用筛选的组合光谱照射处理种薯，使其薯皮快速木栓化、增强种薯耐贮藏要求，主要解决了微型种薯不易贮藏的问题；具体步骤是种薯采收后利用复合光谱对其薯皮进行照射，使得块茎表皮快速木栓化，木栓脂(suberin)含量升高，为其在贮藏期间缓解水分散失、保持种薯生活力、大大延长贮藏期打下基础。本发明与传统方法相比优点是：收获后处理占地空间小、所述的最佳复合光谱主要组成为50％蓝光(430nm)/20％UV‑A(395nm)/30％白光(400‑680nm)，使用LED普通灯珠成本低、操作便捷、实用性强。经复合光谱照射后可有效提高微型薯薯皮木栓化程度，增强了马铃薯种薯微型薯储藏能力，大大延长了块茎的贮藏期。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种促进马铃薯木栓化的复合光谱及马铃薯储藏方法。
背景技术
马铃薯(Solanum tuberosum L.)是世界上重要的粮菜兼用作物，具有营养价值丰富、适应性广、耐瘠薄等特性，目前世界上大概有150多个国家在种植。中国在马铃薯总种植面积和总产量上位居世界前列，然而单产水平远远靠后。种薯是马铃薯产业中的关键环节，其产量和品质直接影响到马铃薯生长发育及产量。因此，提高种薯收获后块茎的耐储藏能力是提高种薯质量的有效措施。马铃薯块茎收获后薯皮薄嫩，易创伤和病菌感染，不耐储藏。因此，收获后的微型薯需要在自然晾晒下使其表皮逐渐木栓化。木栓化指木栓质在细胞壁中沉积，木栓化后的细胞不透水、不透气，可以防止马铃薯体内水分、养分流失以及病原菌侵染。微型薯采收后如何加快薯皮木栓化的进程，对于促进块茎及早进入自然休眠期，实现安全贮藏非常重要。
随着我国马铃薯产业大发展，种薯数量和品质的需求量也随之越来越大。研究能够有效提高马铃薯种薯耐储藏的方法非常重要。然而，在当前的种薯企业生产中，主要还是通过收获后自然晾晒的方法来增加薯皮的木栓化程度，常规晾晒下，马铃薯采后15d，木栓层厚度迅速增加，此后保持继续快速增加趋势，同时皮孔基本完成补充组织填充，外观上皮孔变为点状，说明采后12～15d是马铃薯块茎木栓化的重要时期。采后24d马铃薯块茎木栓化基本完成，标志着种薯可进行安全储存。但是，这种方法需要的晾晒空间大，时间长。如果在露天环境先晾晒，受气候变化的影响比较大；如果在阳光温棚中晾晒，需要投入的成本会非常大，人工劳动量大，上述因素限制了自然晾晒的进行。
光作为影响植物生长发育的重要环境因子之一，在植物生长的各个阶段都发挥着重要的作用。随着光电技术的发展，发光二极管(Light-emitting diode，LED)作为***新型照明光源不仅节能环保、光电转换效率高、寿命长、发热低、冷却负荷小，还具有光照强度、光质、频谱组合可调节等优点，已成为学者们研究光质对植物生长发育、光合作用及代谢调控的重要技术手段。
本发明在研究过程中意外的发现，将不同的光谱按照特定的比例组成，均匀照射马铃薯，可以促进马铃薯的木栓化，加速马铃薯薯皮木栓化进程。上述技术可以在较小的空间，实现马铃薯的木栓化，更好的利用有限的空间和时间，解决在有限空间和有限时间内种薯的储藏难题，降低了投入成本，减少了晾晒时间过长造成的损失。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种促进马铃薯木栓化的复合光谱，所述的复合光谱包括UV-A、蓝光和白光。
优选的，所述的组合光谱包括50％蓝光光源、20％UV-A光源和30％白光光源。
优选的，所述的蓝光光源波长为430nm，所述的UV-A光源的波长为395nm，所述的白光光源的波长为400-680nm。
本发明还提供了一种马铃薯储藏方法，所述的方法为以所述的复合光谱照射马铃薯。
优选的，所述的马铃薯为马铃薯微型薯。
本发明的有益效果是：1、提供一种空间需求低的方法：在此发明中我们通过多种不同光谱组成灯板照射和自然晾晒的进行对比，在晾晒空间上需求更小。多光谱组合灯板，可设置多层架结构，增加空间存放能力。而自然晾晒就需要更大的空间，而且受气候变化的限制。2、提供一种时间短的方法：在此发明中我们通过多种不同光谱组成灯板照射和自然晾晒的进行对比，在晾晒时间上更快木栓化。多光谱复合灯板，可设置连续照射，加快种薯薯皮木栓化进程。而自然晾晒就需要更长的时间，而且受天气变化的影响。
附图说明
图1不同处理对马铃薯薯皮颜色和木栓化程度的影响。
图2不同处理对马铃薯薯皮颜色和木栓化程度变化速率的影响。
图3不同处理对马铃薯薯皮显微结构的影响。
注：per表示周皮。
图4不同处理对马铃薯薯皮周皮层数的影响。
图5不同处理对马铃薯薯皮木栓脂(suberin)含量的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的保护范围进行详细的阐述，但是，应当说明的是，本发明的保护范围并不受以下实施例的限制。
实施例一、
1.马铃薯品种选择与种植
在实验大棚中种植、收获5g左右新鲜微型薯，遮光运回实验室，并分别将其放入LED灯箱(UV-A、蓝光、白光、复合光)中进行处理，以自然光为对照。
2.不同波长灯板的设计
光谱组成包括UV-A、蓝光、白光、最佳组合光谱主要组成50％蓝光(430nm)+20％UV-A(395nm)+30％白光(400-680nm)。
3.马铃薯微型薯收获后不同处理
表格1马铃薯微型薯收获后处理方法
4.马铃薯微型薯薯皮表型变化与显微结构观察
在实验大棚中种植马铃薯品种、收获5g左右新鲜微型薯，遮光运回实验室，并分别将其放入LED灯箱和自然光(对照)中进行处理，块茎放置平台与灯板的距离约为25cm。从第0天处理开始，使用单反(佳能SD80)相机在灯箱中对块茎表皮进行拍照观察，明确不同光谱LED灯板照射处理对块茎薯皮颜色变化和薯皮木栓化程度的影响。照射处理过程中，每隔12小时翻转1次，使块茎受光均匀。处理期间分别选择0天、4天、8天、12天、16天进行观察记录。
将处理16天后的微型薯用取样器取块茎周皮样本，放入FAA固定液中。用刀片手工切片，用番红固绿染色，结果表明，该染色方法可以清楚地区分染成呈红色suberisedphellem层和染成绿色的phellogen和phelloderm层。采用光学显微镜(Leica DMLB,TypeLB 30T；Leica Microsystems)对不同处理的块茎周皮结构变化以及木栓细胞层数进行详细的组织切片分析，明确不同处理后对块茎周皮组织结构的影响。
5.马铃薯薯皮木栓脂含量分析
将处理16天后的微型薯用取样器取块茎周皮样本，迅速放入液氮中冷冻。分别对不同处理下的样本放置在25ml纤维素酶(5g L-1)和果胶酶(1g L-1)的混合物中浸泡5天，乙酸缓冲液(0.4g L-1,pH值4)。溶液改变了两次，直到清除为止。添加叠氮化钠(0.065g L-1)防止细菌生长。分离的周膜在10-2M硼酸盐缓冲液中洗涤两次，(pH值9)放置24小时，然后用去离子水仔细清洗。从分离的周皮样品中提取可溶性物质，在氯仿:甲醇1:1(v/v)的混合物中进行18小时。得到的提取物、富含亚蛋白的膜样品在解聚前用水清洗并风干。所有的培养都在室温下进行，摇晃速度为80转/分钟。将富集的样品(50mg)用4mL 14％(w/w)三氟化硼在甲醇中处理，80℃过夜后，进行GC-MS分析。明确不同处理对块茎周皮组织结构中木栓脂含量的影响。
6.试验结果
(1)不同处理块茎薯皮表型差异显著
对实验大棚中种植、收获5g左右新鲜微型薯，并遮光运回实验室。在实验室中对马铃薯块茎进行LED灯箱(UV-A、蓝光、白光、复合光)处理，以自然光为对照。发现不同处理之后块茎薯皮存在显著差异，块茎薯皮由亮黄随着处理时间的延长向蓝绿转变，薯皮颜色逐渐变暗，表面又光滑变得粗糙。且不同处理之间存在显著差异，尤其是组合光照射处理的薯皮颜色变暗、变绿以及粗糙程度最显著(图1)。不同处理后，薯皮色泽和木栓化程度的变化速率也存在显著差异，尤其是当处理到第8天时，组合光照处理的块茎薯皮几乎百分之百绿变，并且完成木栓化(图2)。
(2)不同处理块茎薯皮显微结构及木栓化层数差异显著
为了进一步验证不同处理对马铃薯块茎薯皮木栓化的影响，我们对不同处理的马铃薯块茎薯皮进行了显微结构观察。发现不同处理之间块茎周皮木栓化结构的变化(图3)以及木栓细胞层数(图4)存在显著差异。其中从结构上观察得到木栓化程度分别是组合光>蓝光>白光>UV-A>自然光，其中以组合光照射处理的薯皮木栓化程度最高，并且木栓化层数最多，接近10层(图4)。
(3)不同处理块茎木栓脂含量差异显著
对实验大棚中种植、收获5g左右新鲜微型薯，并遮光运回实验室。在实验室中对马铃薯块茎进行LED灯箱(UV-A、蓝光、白光、复合光)处理，以自然光为对照。对液氮冷冻的薯皮样本进行前期处理并对木栓脂含量进行GC-MS分析。结果更进一步证实了，不同处理之间木栓脂含量存在显著差异，其中以组合光处理后的木栓脂(suberin)含量最高，从而说明了组合光照射后的薯皮木栓化程度最高(图5)。
综上以上试验结果，通过对比不同光质处理之间以及与自然光晾晒(对照)之间的对比，发现不管是从薯皮色泽变化、薯皮显微结构以及木栓脂含量等各指标，均发现组合光照射处理后的变化最显著，说明了微型薯薯皮木栓化程度最高，且显著提前了薯皮木栓化的形成。因此，组合光谱灯板的发明，可突破自然晾晒中存在空间有限和受到气候变化影响的瓶颈，从而降低了投入成本，减少了晾晒时间过长造成的损失。
Claims (5)
1.一种促进马铃薯木栓化的复合光谱，其特征在于，所述的组合光谱包括UVA、蓝光和白光。
2.如权利要求1所述的复合光谱，其特征在于，所述的组合光谱包括50％蓝光光源、20％UV-A光源和30％白光光源。
3.如权利要求2所述的复合光谱，其特征在于，所述的蓝光光源波长为430nm，所述的UV-A光源的波长为395nm，所述的白光光源的波长为400-680nm。
4.一种马铃薯储藏方法，其特征在于，所述的方法为以权利要求1-3任一项所述的复合光谱照射马铃薯。
5.如权利要求4所述的储藏方法，其特征在于，所述的马铃薯为马铃薯微型薯。
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