果聚糖及其衍生物因上述方面被广泛需要，从本世纪初到现在，果聚糖的工业生产 量从1000吨提高到100000吨，提高了100倍，从而工业上对含有大量果聚糖的菊芋块茎原料需求量也大幅提高。先前已经有一些菊芋块茎贮藏方面的研究，也初步取得了一些成果，国外学者尝试用聚丙烯网袋贮藏菊芋块茎，当块茎保持在聚丙烯层袋，四个月后干物质的存储是比块茎保持在沙子或泥炭中多2。2倍，得到了良好的贮藏效果[3]。国内学者对菊芋的贮藏研究起步较晚，这些研究大多集中在使用不同贮藏方法在贮藏过程中菊粉含量的动态变化及其他相关生物化学特性这一比较基础的生理学方面,且大多数从可溶性总糖与还原糖含量这一粗略的指标着手[4]。论文网

之后的研究发现了果聚糖代谢的相关酶类，研究重点从果聚糖的储存开始转向果聚糖代谢的具体过程与果聚糖对非生物胁迫中发挥的功能等。目前研究果聚糖代谢相关酶类（1-SST、1-FFT，特别是FEH）的分子生物学特性越来越多，对菊芋块茎休眠过程中的生理生化变化的研究很少，而这一研究有利于改善现有的菊芋块茎的贮藏技术，从而增强菊芋块茎的贮藏效果，减少贮藏过程中菊芋块茎经济价值的损失，以至于达到降低工业生产果聚糖的成本的目标。

2  研究内容

2．1  植物果聚糖代谢与相关酶类

植物体内合成果聚糖的原料为蔗糖[5]。植物体内果聚糖合成酶类主要有两类：1-果糖基转移酶（sucrose：sucrose 1-fructosyltransferase，简写为1-SST）是以蔗糖作为合成果聚糖的底物，可以将两分子的蔗糖转化为成一分子的三糖（1-kestose）和一分子的单糖。另一种果聚糖1-果糖基转移酶（fructan：fructan 1-fructosyltransferase，简写为1-FFT）[6,7]，其以低聚合度的果聚糖为底物可以将三糖（1-kestose）及其他一些低聚度果聚糖聚合生成聚合度更高的多糖。通过这一系列的作用，果聚糖的聚合度在一些特别的植物中甚至能够达到70多。

然而研究发现1-FFT不仅在果聚糖合成途径中起作用，同时也在果聚糖的降解中发挥功能，因为该酶还可以把果糖基从高聚合度的果聚糖转移到低聚合度的果聚糖上。除了1-FFT，植物中负责降解果聚糖的酶主要有果聚糖1-外切水解酶（fructan 1-exohydrolases，简称为1-FEH），而且1-FEH能够水解果聚糖的β（2-1）糖苷键[8]。目前已经在菊芋、菊苣、小麦，大麦、甜菜和大蒜等植物中被发现，并且所有这些都是可以使末端的果糖基水解并生成一个果糖，使果聚糖的降解，是FEH外切水解酶。要使果聚糖的完全降解还需要转化酶（invertase，简写为INV）的参与，因为FEH酶水解的产物有一部分是蔗糖，而FEH酶活力受蔗糖抑制[9]，而转化酶INV可以使蔗糖水解生成果糖和葡萄糖[10]。

2．2  果聚糖代谢的基因表达调控

    目前的研究发现，植物的1-FEH，1-FFT，1-SST的调控主要是在RNA转录水平，因为这些酶的基因转录水平与相应的酶活力均是相对一致的[11]。基因转录水平增加，果聚糖的水解能力增强，使植物的单糖及双糖等小分子糖增加。一些物种中果聚糖代谢途径中的酶可能在转录后调控，本研究拟通过从菊芋糖代谢入手，研究菊芋萌发过程中果聚糖代谢相关基因的表达调控机制，结合糖分在各个器官的积累与分配情况，阐明菊芋萌发期间的果聚糖代谢的生理机制，以期为菊芋在萌发等阶段的贮藏提供理论依据和指导方向。

3  材料与方法 

3．1  植物材料及放置条件

供试菊芋品种为“南芋一号”（Helianthus tuberosus L。 cv。 Nanyu No。1），江苏省鉴定品种，为本实验室培育。于南京农业大学牌楼实验基地，采集露天栽培的大小一致的全生育期的菊芋块茎，蒸馏水冲洗干净，用0。05%杀菌剂进行表面灭菌后，选取表皮完好无长霉腐败的菊芋块茎置于装有石英砂的塑料周转箱中，使石英砂保持湿润，放在GSP-9050MBE隔水式恒温培养箱中培养，温度设置为20ºC。