The influence of genotype on the effects of impact damage on the accumulation of glycoalkaloids in potato tubers

Summary The effects of impact damage on the accumulation of glycoalkaloids in tubers were studied in a wide range of potato genotypes. Damage, caused by drop tests, resulted in increased glycoalkaloid levels, which sometimes exceeded the toxic limit of 20 mg/100 g fresh weight; there were large differences in levels between genotypes. When the total damage index was high, the severe damage types—shatter cracks and splits—were responsible for the initiation of glycoalkaloid synthesis in stressed tuber tissue, whereas the less severe damage types—bruises and black spot—were not. Genotypes which had the highest shatter crack indices often had the greatest increases in glycoalkaloids. The high correlation between the initial glycoalkaloid level and the increased level after damage showed that selection for low glycoalkaloid potato clones is important.

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Zusammenfassung Der Einfluss von Stossverletzungen auf die Glykoalkaloide in Knollen wurde an 18 bis 21 Sorten und Zuchtklonen untersucht. Die Knollen liess man von 150 cm H?he (1981) bzw. 100 cm H?he (1982) herabfallen, um Stossverletzungen unterschiedlicher Typen (Schwarzfleckigkeit, Quetschungen, Schlagrisse, Brüche) und unterschiedlicher St?rke hervorzurufen. Der Gehalt an Glykoalkaloiden (α-Solanin und α-Chaconin) wurde an unbehandelten und besch?digten Knollen bestimmt. In unbehandeltem Material wurden wechselnde Glykoalkaloidgehalte aufgefunden (Tab. 1). Die Falltests ergaben grosse Sorten-differenzen hinsichtlich der Verletzungsemp-findlichkeit. Eine Fallh?he von 150 cm verursachte hohe Indizes für die Gesamtbesch?digung (Tab. 2). Unter den einzelnen Besch?digungs-typen waren Brüche und Schlagrisse am h?ufigsten. Der Glykoalkaloidgehalt erh?hte sich signifikant in den Knollen mit Stossverletzungen, und in einer Sorte wurde die toxische Schwelle von 20 mg/100 g Frischgewicht überschritten (Tab. 1). Die Glykoalkaloidbildung war signifikant korrelliert mit dem Schwellenwert in unbehandelten Knollen. Sorten und Klone mit den h?chsten Schlagriss-Indizes zeigten die gr?ssten Zunahmen. Eine zweimalige Fallbehandlung ergab h?here Verletzungsindizes und die Glykoalkaloidgehalte stiegen weiter an. Die Werte schwankten dabei zwischen 4 und 53 mg Glykoalkaloid/100 g Frischgewicht. Drei Sorten/Klone überschritten 20 mg/100 g und drei andere waren nahe an der toxischen Schwelle. Eine Fallh?he von 100 cm bewirkte auff?llig niedrigen Anteile an Stossverletzungen (Tab. 3). Schwere Verletzungenstypen, z.B. Schlagrisse und Brüche, waren hier nicht so h?ufig als weniger schwere, wie Quetschungen und Schwarzfleckigkeit. Der Glykoalkaloidgehalt war verglichen mit demjenigen in unbehandelten Knollen nur geringfügig h?her (Tab. 1). Das Glykoalkaloidniveau der besch?digten Knollen war gut korrelliert mit dem ursprünglichen Niveau, es stand aber weder zum Gesamtindex der Stossverletzungen noch zum Index irgendeines besonderen Besch?digungstyps in Beziehung. Der Grund dafür lag vermutlich in der geringen Anzahl von Verletzungen, insbesondere in der geringen H?ufigkeit von Schlagrissen. Eine zweimalige Fallbehandlung erh?hte signifikant den Gesamtverletzungsindex und die H?ufigkeit der Quetschungen. Dabei ergab sich ein geringer Zuwachs an Glykoalkaloiden mit einer sortenbedingten Differenz von 2–20 mg/100 g Frischgewicht. Der Glykoalkaloidgehalt war jedoch nicht korrelliert mit dem Index der gesamten Stossverletzungen oder, vielleicht mit Ausnahme der Quetschungen, mit dem Index irgendeines besonderen Besch?digungstyps. Die Untersuchung zeigte, dass schwere Stossverletzungen eine Erh?hung des Glykoalkaloidgehaltes in Kartoffelknollen verursachen. Die Pflanzenzüchtung ist ein m?glicher Weg, um die Resistenz gegenüber mechanischen Besch?digungen zu erh?hen, wenngleich stets eine sorgf?ltige Behandlung notwendig ist, um die Besch?digungsh?ufigkeit in der Handelsware zu reduzieren. Die hohe Korrellation zwischen dem ursprünglichen Glykoalkaloidniveau und dem erh?hten Niveau nach der Besch?digungsinduktion zeigt, dass es wichtig ist, Kartoffelklone mit geringem Glykoalkaloidgehalt zu selektieren.

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Résumé L'influence des endommagements par impacts sur les glycoalcalo?des dans les tubercules a été étudiée sur 18–21 variétés et clones de sélection. Les différents types d'endommagements (noircissement interne, meurtrissures, cavernes et fissures) ainsi que leur gravité sont analysés après une chute des tubercules d'une hauteur de 150 et 100 cm, respectivement en 1981 et 1982. La teneur en glycoalcalo?des (α-solanine et α-chaconine) est déterminée dans les tubercules n'ayant subi aucun traitement et dans les tubercules endommagés. Une grande variété de teneurs en glycoalcalo?des est observée dans les tubercules non endommagés (tabl. 1). Les tests d'impacts ont montré des différences variétales importantes, quant à la sensibilité à l'endommagement. La hauteur de chute de 150 cm a causé des indices d'endommagements élevés (tabl. 2). Les fissures et les cavernes sont les types d'endommagements les plus fréquents. La teneur en glycoalcalo?des augmente de fa?on significative dans les tubercules endommagés et pour une variété, le seuil de toxicité de 20 mg/100 g de poids frais est dépassé (tabl. 1). La réponse dans la formation de glycoalcalo?des est correlée de fa?on significative à la teneur initiale, dans les tubercules non endommagés. Les variétés et clones qui présentaient le plus grand nombre de cavernes ont eu les augmentations les plus fortes. Les traitements comprenant deux chutes ont donné les indices d'endommagements les plus élevés et des teneurs en glycoalcalo?des encore plus importantes. Celles-ci variaient entre 4 et 53 mg/100 g de poids frais. Trois variétés/clones ont dépassé les 20 mg pour 100 g et trois autres étaient très proches de ce seuil de toxicité. La hauteur de chute de 100 cm a conduit à des niveaux d'endommagements beaucoup plus faibles (tabl. 3). Les types d'endommagements graves, c'est-à-dire les cavernes et les fissures, furent moins fréquents que les autres types d'endommagements moins graves: les meurtrissures et le noircissement interne. Il n'y eut qu'une légère augmentation des teneurs en glycoalcalo?des, comparée à celles des tubercules non endommagés (tabl. 1). Le niveau de glycoalcalo?des dans les tubercules endommagés est fortement correlé au niveau initial, mais n'est pas lié à l'indice total d'endommagements ni à l'indice d'un quelconque type d'endommagement. Ceci est probablement d? au faible niveau d'endommagement et notamment à la faible quantité de cavernes. Les traitements comprenant deux chutes ont donné un indice total d'endommagements plus élevé avec davantage de meurtrissures. La teneur en glycoalcalo?des a légèrement augementé, avec des différences variétales de 2–20 mg/100 g de poids frais. Toutefois, les glycoalcalo?des ne furent pas correlés à l'indice total ou à l'indice d'un des types d'endommagements, excepté peut être les meurtrissures. Cette recherche montre que les endommagements graves par impacts provoquent l'augmentation des teneurs en glycoalcalo?des dans les tubercules de pomme de terre. La sélection des variétés est un moyen pour augmenter la résistance des tubercules à l'endommagement, bien que des précautions dans les manutentions sont nécessaires pour réduire les fréquences d'impacts des pommes de terre de commercialisation. La forte corrélation entre le niveau initial de glycoalcalo?des et son augmentation après endommagement montre que la sélection des clones à faible teneur en glycoalcalo?des est importante.

     

储藏条件对马铃薯渣中龙葵素含量影响的研究

采用乙醇—乙酸法提取不同储藏条件下马铃薯渣中的龙葵素,通过测定其含量及纯度,研究了光照、储藏温度及储藏时间对马铃薯渣中龙葵素含量的影响。结果表明,马铃薯渣中的龙葵素含量与储藏时间及温度呈正相关,光照条件对龙葵素含量的影响显著。     

Geographical variation of solanidane aglycone glycoalkaloids in the wild potato species Solanum chacoense Bitter

The Colorado Potato Beetle is a serious pest of the cultivated potato. Natural resistance has been found in a few wild species, including Solanum chacoense Bitter, in which the resistance is attributed to the presence of leptine glycoalkaloids. Production and accumulation of these compounds within S. chacoense varies widely and appears to be inherited in a quantitative fashion, but high leptine-producing clones occur rarely. In the present study, 15 different accessions from various locations and altitudes of origin within central to northern Argentina and Paraguay were analyzed for foliar glycoalkaloid (leptine, leptinine, solanine, chaconine) content. The objective was to infer the frequency of leptine production in ecogeographically distinct S. chacoense accessions, and to ascertain any possible association between leptine levels/concentrations and ecogeographical location. Leptines were detected in 8 of the 15 accessions, and the amounts within each accession varied widely. Most of the leptine-containing accessions originated from western Argentina except two in province Córdoba in central Argentina. There was no relationship between elevational level and leptine, but there was a negative trend with total glycoalkaloids (TGA) and elevation, due to solanine and chaconine levels which decreased with increasing elevation. In addition, nine unidentified, putative glycoalkaloids were detected, in very high proportions in some individuals and accessions. This study raises interesting questions about glycoalkaloid distribution, helps provide direction for new avenues of leptine and glycoalkaloid research, and proposes a systematic, ecogeographically based method for bioprospecting genes controlling rare plant secondary compounds.     

The influence of glycoalkaloids,chlorogenic acid and sugars on the susceptibility of potato tubers to wireworm

Summary Field experiments with four potato cultivars showed that there were significant differences in susceptibility to attack by wireworm,Agriotes obscurus. The two most susceptible cultivars had the lowest total glycoalkaloid (TGA) contents. Laboratory experiments with wireworms feeding on tuber slices demonstrated that regions characterized by a low sugar and a high glycoalkaloid concentration were avoided as feeding sites. Bio-assays with glycoalkaloids also showed that paper discs treated with a mixture of solanine and chaconine were avoided by wireworms. According to a forward stepwise regression analysis based on data from four cultivars and six regions of the tuber. TGA was the key factor in predicting larval feeding, accounting for 65% of the total variation. Differences in reducing sugar levels (fructose + glucose) explained an additional 13% of the variation. Differences in chlorogenic acid and sucrose levels added very little to the accuracy of the prediction.     

Determination of the glycoalkaloids α-solanine and α-chaconine levels in 18 varieties of potato (Solarium tuberosum L.) grown in Oman

Summary The glycoalkaloid content in 18 potato varieties grown in Oman was measured by HPLC using peel and flesh tissues. The total glycoalkaloid content of the tubers was found to be variety dependent and varied greatly between the 18 varieties. The total glycoalkaloid in the tubers of seven varieties was within the safe limit of ≤200 mg kg^{− 1} FW recommended for food safety, whereas the remaining 11 varieties exceeded this upper limit. The principal glycoalkaloids α-chaconine and σ-solanine were present in higher concentration in the peel than in the flesh of all varieties with the former being the principal alkaloid in the peel. The flesh of all of the 18 potato varieties contained total glycoalkaloid levels lower than the upper safety limit. The leaves of the 18 potato varieties were also analyzed for glycoalkaloids. The levels of glycoalkaloids in expanding leaves were higher than that of expanded leaves with the exception of six varieties. The principal glycoalkaloid in expanding and expanded leaves was α-chaconine. No correlation was observed between the glycoalkaloids levels of in the leaves and tubers.     

马铃薯中龙葵素的提取方法

采用紫外比色法分别测定了用乙醇法、乙醇-乙酸法和混合溶剂法提取的马铃薯中龙葵素的提取率、回收率,结果表明乙醇-乙酸法的提取率和回收率最高。分别为100％和94．3％．用液质联用分析法分别对用乙醇法、乙醇-乙酸法和混合溶剂法提取的龙葵来进行了定量测定．结果表明乙醇-乙酸法是提取龙葵素的最佳方法．     

Genotypic differences in susceptibility to wireworm attack in potato: mechanisms and implications for plant breeding

The influence of different tuber compounds on susceptibility to wire-worms (Agriotes obscurus) was studied in experiments with 10–13 potato genotypes. Both greenhouse and field experiments showed that the susceptibility to wireworm attack was negatively correlated with the concentration of glycoalkaloids and positively correlated with the concentration of reducing sugars in the outer 2 mm of the tubers. Varietal differences in chlorogenic acid had no effect on susceptibility. Breeding for high levels of glycoalkaloids in the extreme periphery, but very low levels in the rest of the tuber, will protect the tubers from wireworms and yet result in acceptable glycoalkaloid levels for food safety.     

马铃薯及其制品中龙葵素的研究进展

综述了马铃薯及其制品中龙葵素的组成结构、致毒机理、提取方法、检测方法等,旨在为控制食品安全提供一定的参考依据。     

马铃薯中龙葵素的研究进展

综述了马铃薯中龙葵素的结构及理化性质、来源及合成途径、龙葵素与发芽和绿变的关系、毒理学代谢等,同时从龙葵素在农业中的应用前景、快速检测仪器的研发、物流销售及加工过程中龙葵素的控制技术等方面进行展望,以期为控制食品中的龙葵素含量、寻找龙葵素的有效利用途径提供参考借鉴。     

洋芋中龙葵素的提取工艺研究

洋芋不耐贮藏,传统贮藏因缺乏质量安全评估易造成薯皮变绿、发芽。为了更好地开展洋芋安全贮藏保鲜,以胡陈洋芋为试验材料,通过回流法比较不同温度、溶剂、料液比和提取时间等提取条件,研究用索氏提取法提取洋芋龙葵素的最佳工艺条件对洋芋外观品质及龙葵素含量的影响。结果表明,影响洋芋中龙葵素的提取效果大小的因素依次为：料液比 > 溶剂种类 > 提取时间;最佳提取条件为：10:1的乙醇-乙酸,15:1料液比,提取时间为3 h。