紅燈甜櫻桃果實發(fā)育過程中糖代謝規(guī)律及相關(guān)酶活性變化

摘 要：以紅燈甜櫻桃為試材，研究其果實發(fā)育過程中糖代謝規(guī)律及相關(guān)酶活性變化。結(jié)果表明，紅燈甜櫻桃果實的發(fā)育屬典型雙S曲線，在發(fā)育過程中僅有少量淀粉積累，隨著果實發(fā)育，果實硬度逐漸下降，淀粉降解。糖的積累以還原糖為主，蔗糖含量較低且變幅較小。發(fā)育前期，轉(zhuǎn)化酶活性較低；發(fā)育后期，轉(zhuǎn)化酶活性顯著增加，其中，以可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶活性的增加最為顯著。酸性轉(zhuǎn)化酶和山梨醇脫氫酶在還原糖的積累過程中具有重要的調(diào)控作用。

關(guān)鍵詞：甜櫻桃；紅燈；果實發(fā)育；糖代謝；酶活性

紅燈甜櫻桃為我國選育的優(yōu)質(zhì)早熟甜櫻桃品種，但管理不善會導致含糖量降低，影響其優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)［1］。近年的研究表明，果實所積累糖的種類、含量及比率是決定其品質(zhì)及商品價值的主要因素［2］，因此，研究和揭示紅燈甜櫻桃果實的糖代謝規(guī)律和品質(zhì)形成機理，對指導其優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)具有重要意義。我們對紅燈甜櫻桃果實發(fā)育過程中糖代謝規(guī)律及相關(guān)酶活性變化進行研究，現(xiàn)報告如下。

1 材料與方法

試驗在青島市城陽區(qū)惜福鎮(zhèn)超然村果園進行。供試紅燈甜櫻桃樹齡8年生，栽植株行距3m×4m，南北行向，樹勢中庸，生長結(jié)果正常。從盛花后開始，每隔7天采樣1次，每次隨機取50個果實，測定單果重、果實硬度；取果肉用液氮速凍后置于-80℃超低溫冰箱中貯存，用于糖含量和相關(guān)酶活性的測定。

糖含量的測定：可溶性淀粉含量測定采用高氯酸法［3］。還原糖測定采用DNS比色法［3］，在540nm波長測定吸光值。蔗糖測定采用硫酸－蒽酮比色法，在620nm波長測定吸光值［4］。

酶液的制備和相關(guān)酶活性的測定：稱取5.0 g果肉置于研缽內(nèi)，加少量石英砂和20 mL 50 mmol L-1 HEPES提取緩沖液，冰浴研磨勻漿，四層紗布過濾，12， 000×g(4℃)離心20分鐘，上清液用稀釋10倍的提取緩沖液（不含PVPP）透析15小時，用于相關(guān)酶活性的測定。參照Miron等的方法測定轉(zhuǎn)化酶、淀粉酶和山梨醇氧化酶活性［5］；山梨醇脫氫酶活性按Rufiy的方法測定［6］。所有測定均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實發(fā)育過程中重量和硬度的變化

從圖1可看出，紅燈甜櫻桃果實的生長發(fā)育期大約持續(xù)6周；其單果重的增長呈典型的“雙S”曲線，表現(xiàn)快-慢-快的生長趨勢。花后1～2周是果實第1速長期。花后2～3周屬緩慢生長期，即硬核期，此期果實重量增加不明顯。花后4～6周是果實第2速長期，果實迅速增大，單果重顯著增加。

圖2表明，果實硬度呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢。發(fā)育前期果實硬度較大。花后第3周達到最大。花后3～4周硬度變化較小。花后4～6周，隨著果實的發(fā)育成熟，果實硬度迅速下降。

2.2 果實發(fā)育過程中糖含量的變化

圖3表明，紅燈甜櫻桃果實成熟過程中主要積累還原糖，蔗糖的含量較低且變幅較小。發(fā)育前期果實還原糖含量較低，隨果實發(fā)育，尤其在采收前兩周，果實還原糖含量迅速增加。發(fā)育初期，蔗糖/還原糖比值較高；發(fā)育后期，蔗糖/還原糖比值迅速下降。說明紅燈甜櫻桃主要積累還原糖，屬還原糖積累型果實。

2.3 果實發(fā)育過程中轉(zhuǎn)化酶活性變化

從圖4可看出，在紅燈甜櫻桃果實發(fā)育初期，可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶活性較高。隨著果實的

發(fā)育，至果實硬核期，可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶活性有所降低。從花后第3周開始又逐漸增加，到花后第5周活性達到最高。可溶性中性轉(zhuǎn)化酶和細胞壁結(jié)合酸性轉(zhuǎn)化酶在果實發(fā)育初期活性較低，隨著果實發(fā)育，二者的活性逐漸增加，但均顯著低于可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶活性。

2.4 果實發(fā)育過程中淀粉含量與淀粉酶活性的變化

從圖5可看出，發(fā)育初期，紅燈甜櫻桃果實淀粉含量較低。隨著果實發(fā)育，淀粉含量逐漸增加。到花后第3周，淀粉含量達到最高。此后，淀粉含量不斷下降。近成熟時，淀粉含量達到最低。與淀粉含量變化相反，在果實發(fā)育初期，果實淀粉酶活性較高。隨著果實發(fā)育，淀粉酶活性逐漸下降。淀粉酶的活性變化有利于櫻桃果實淀粉的積累、降解和果實中糖的積累。

2.5 果實發(fā)育過程中山梨醇代謝相關(guān)酶活性變化

圖6表明，參與紅燈甜櫻桃果實山梨醇代

謝的相關(guān)酶中，山梨醇脫氫酶活性較高；在果實發(fā)育初期和發(fā)育后期活性較低，在果實發(fā)育中期活性相對較高。與山梨醇脫氫酶相比，山梨醇氧化酶活性較低，其活性僅為山梨醇脫氫酶的1/4左右；在發(fā)育初期和發(fā)育后期活性較高，在果實發(fā)育中期較低。發(fā)育后期，甜櫻桃果實中還原糖的顯著增加也與山梨醇代謝相關(guān)酶的活性變化直接相關(guān)。

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，設(shè)施栽培紅燈甜櫻桃的果實發(fā)育期約6周，其單果的增長呈典型的“雙S”曲線。花后1～2周為果實第1速長期；第2～3周生長緩慢；第4～6周為第2速生期，果實重量迅速增長。果實硬度呈先增大后降低的趨勢，花后4～6周，隨果實發(fā)育成熟，硬度迅速下降。

現(xiàn)有研究表明，不同種類果樹的糖代謝及其相關(guān)酶活性在果實發(fā)育和品質(zhì)形成過程中存在一定差異［7，8］，蘋果果實中糖的積累主要受轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合酶和山梨醇脫氫酶的調(diào)控［2］，而桃成熟過程中蔗糖的積累主要與蔗糖合酶密切相關(guān)［7］。本試驗結(jié)果表明，紅燈甜櫻桃果實中糖的積累以還原糖為主，蔗糖含量較低且變化幅度較小。果實發(fā)育初期，還原糖和淀粉含量較低，可能與此階段從葉片運轉(zhuǎn)到果實的碳同化物（山梨醇和蔗糖）在山梨醇脫氫酶、山梨醇氧化酶和轉(zhuǎn)化酶等相關(guān)酶的作用下轉(zhuǎn)化成果糖和葡萄糖，主要用于細胞分裂和形態(tài)建成有關(guān)。隨著果實發(fā)育，淀粉含量有所增加。從葉片轉(zhuǎn)運到果實的碳同化物轉(zhuǎn)化成不溶性淀粉，對于維持果實的庫強，保證碳同化物不斷向果實輸入具有重要的調(diào)控意義［7］。山梨醇作為薔薇科果樹碳同化物的主要運轉(zhuǎn)形式，在果實中分別被山梨醇脫氫酶和山梨醇氧化酶轉(zhuǎn)化成果糖和葡萄糖［7］，紅燈甜櫻桃果實的山梨醇代謝主要受山梨醇脫氫酶的調(diào)控。在紅燈甜櫻桃果實成熟過程中，可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶活性增加顯著，表明果實還原糖含量的急劇增加可能與可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶密切相關(guān)。由于高活性的可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶的存在，導致在果實整個發(fā)育過程中，蔗糖含量維持在較低水平。可以看出，糖代謝相關(guān)酶山梨醇脫氫酶和可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶的協(xié)同作用保證了櫻桃果實的生長發(fā)育和品質(zhì)形成。果實發(fā)育過程中糖代謝相關(guān)酶活性變化的生理機制有待進一步研究。

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