紫心甘薯因其块根中含有丰富的花青素，具有独特的抗氧化和防衰老等保健价值而备受关注。然而，在高花青素品种块根中普遍存在干物质含量低、口感偏干，食味品质不佳，大众接受差等问题。淀粉和花青素是紫薯块根中的主要组成部分，其组成和含量直接影响薯块的品质。因此，解析甘薯中花青素与淀粉间的关系，从而在保留健康益处的同时优化淀粉特性，提升紫薯品质，培育兼具花青素与优良食味品质的新种质，具有重要的理论和现实意义。

近期，江苏省农业科学院粮食作物研究所甘薯研究团队联合南京财经大学、香港理工大学及古巴热带作物研究中心利用紫心甘薯品种‘宁紫薯4号’、‘宁紫薯1号’及其自然突变的花青素缺失型黄心甘薯作为材料，有效排除了基因型背景差异的干扰。研究发现，在花青素缺失突变体中，尽管淀粉形态和晶体类型保持不变，但可溶性糖、淀粉和直链淀粉含量显著提升，支链淀粉结构（特别是A链和B3+链）得到优化；同时，淀粉颗粒尺寸减小、相对结晶度降低、片层峰强度减弱。这些结构变化归因于淀粉生物合成相关基因表达水平的显著差异。更为重要的是，突变体淀粉的糊化特性、粘度特征及消化特性等功能特性获得提升。该研究首次利用自然突变体模型，揭示了花青素突变后淀粉品质变化的机制，为定向培育高值甘薯品种提供理论支撑。

突变体表型图

该研究结果已发表于国际知名期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（IF=7.7）上，论文题为“Multi-scale structural and functional enhancement of starch in sweet potato anthocyanin biosynthesis-deficient mutant: Insights into mechanisms and food applications”。江苏省农业科学院粮作所博士后郭可为论文第一作者，贾赵东副研究员和边小峰研究员为共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划（2023YFE0111700）和江苏省卓越博士后计划（2024ZB706）等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.144877

淀粉粒形态

突变体品质提升的模式图

近年来，粮作所甘薯团队联合国内外高校，围绕影响甘薯淀粉品质的因素研究已取得一系列进展。具体如下：

(1). 薯块中不同色素对甘薯块根淀粉理化特性的影响

围绕薯块中不同色素对块根淀粉理化特性以及生长发育情况，研究团队选取三个白薯、三个黄薯与三个紫薯品种，系统分析了淀粉的结构与功能特性，揭示不同肉色甘薯品种间淀粉品质的差异主要来源于基因型背景的不同。相关成果已发表如下：

Guo et al. Structural and functional properties of starches from root tubers of white, yellow, and purple sweet potatoes. Food Hydrocolloids, 2019,89, 829-836. (IF =11.0)

Shi et al. Effects of variety and growing location on physicochemical properties of starch from sweet potato root tuber. Molecules, 2021, 26, 7137.(IF =4.2)

Wang et al. Structural, thermal, pasting and digestion properties of starches from developing root tubers of sweet potato. Foods, 2024, 13, 1103 (IF =4.7)

(2).土壤温度对甘薯块根淀粉糊化特性的调控作用。

相较于水稻、玉米和马铃薯等作物淀粉而言，甘薯块根淀粉具有独特的糊化特性。本团队利用热台显微镜、X射线衍射仪以及差示扫描量热仪等仪器方法，揭示了甘薯块根淀粉中同时含有A-、B-和C-型淀粉颗粒。随后通过田间不同土壤温度下种植进一步揭示了其对土壤温度的响应机制，并提出农业改性淀粉的概念。相关成果已发表如下：

Guo et al. A-, B- and C-type starch granules coexist in root tuber of sweet potato. Food Hydrocolloids, 2020, 98, 105279. (IF =11.0)

Guo et al. Effects of growth temperature on multi-scale structure of root tuber starch in sweet potato. Carbohydrate Polymers, 2022, 298, 120136. (IF =10.7)

Guo et al. Strategies for starch customization：Agricultural modification. Carbohydrate Polymers, 2023, 321, 121336. (IF =10.7)

Shi et al. Physicochemical properties of starches from sweet potato root tubers grown in natural high and low temperature soils. Food chemistry: X, 2024, 22, 101346. (IF =6.5)

(3).田间施肥对甘薯块根淀粉理化特性的影响

施肥是甘薯块根生长过程中重要的一环，但施肥对块根淀粉特性的影响尚不清楚。围绕这一问题，研究团队选用多个甘薯材料，施以不同梯度的氮肥和钾肥，发现田间施肥不会改变淀粉的蛋白含量和晶体类型，但施用氮肥会显著影响甘薯块根淀粉糊化和粘滞特性，施用钾肥则会显著提高块根可溶性糖含量。相关成果已发表如下：

Guo et al. Effects of nitrogen level on structural and functional properties of starches from different colored-fleshed root tubers of sweet potato. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 164,3235-3242. (IF =7.7)

Guo et al. Influence of elevated potassium fertilization on structural and functional properties of sweet potato root tuber starch. Foods, 2024, 13, 3890. (IF =4.7)

以上研究成果深刻揭示了影响甘薯淀粉品质的复杂机制，为甘薯品质的定向遗传育种提供理论指导，同时也为薯类食品加工品质的提升奠定了坚实的基础。