李果實發育過程中糖含量變化與糖代謝相關酶的關系

李金龍，馬光恕

(1.黑龍江省八一農墾大學，黑龍江大慶163319；2.黑龍江省農科院園藝分院，哈爾濱150069)

果實生長過程中，糖的積累影響著果實品質的形成。李子中存在的糖以蔗糖、葡萄糖、果糖為主，不同的含量構成了不同的風味。影響糖代謝酶有蔗糖磷酸合成酶(suerose phosphate synthase，SPS)、蔗糖合成酶(sucrose synthase，SS)和轉化酶(Invertase，Ivr).在香蕉[1]、梨[2]、蘋果[3]、番茄，葡萄[4]中，已經報道了果實品質與糖代謝的相關研究，但是在李子中，相關的報道卻未曾發現。所以，本實驗以黑龍江本地品種‘龍園蜜李’為研究對象，通過對其果實發育過程中糖積累與糖代謝相關酶的關系，探索李果實糖積累機理，及其糖代謝相關酶的變化規律，為以后深入研究提高李果實品質，提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

采自黑龍江省農院園藝分院核果研究室，品種名為‘龍園蜜李’，花期為5月2～7日。選取果實生長過程中比較有代表性的五個時期，進行采摘，分別為：坐果初期(5月18日)、生理落果期(6月2日)、果實著色器(8月9日)、果實成熟期(8月17日)、果實過熟期(8月31日)，選擇樹體健康，且樹齡一致的果樹，采用隨機選取的方式，每次采果20個。采后果實迅速放于液氮中速凍，裝袋標記后存放于-30℃的冰箱中保存。

1.2 試驗方法

1.2.1 果實中葡萄糖、果糖、蔗糖含量的測定

葡萄糖、果糖、蔗糖含量的測定采用張志良等編寫的分光光度計法[5]。將樣品先置于110℃烘箱烘15min，然后調制70℃過夜。秤取50mg樣品倒入10mL刻度離心管內加入4mL的 80%乙醇，至于80℃水浴中不斷攪拌40min，離心，收集上清液，其殘渣加2mL 80%乙醇重復提2次，合并上清液。在上清液中加入10mg活性炭，80℃脫色30min，80%乙醇定容至10mL，過濾后取濾液按照標準曲線制備方法，在480nm下測定吸光度，計算糖含量。

1.2.2 果實中蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和轉化酶活性的測定

蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和轉化酶活性的測定均采用高俊鳳等編寫的分光光度計法[6]。蔗糖合成酶活性的測定：取3支10mL具塞試管，加入0.4mL酶反應液，0.1mL UDPG和0.05mL透析后的酶液，補水至1mL，于30℃水浴中反應10min后，沸水浴3min中止反應，對照用蒸餾水代替UDPG。蔗糖磷酸合成酶的測定：在酶反應液中用10mol/L果糖-6-磷酸代替果糖，其余均按蔗糖合成酶的方法測定。蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活力單位均為mg蔗糖·FW-1·L-1。

酶活力(mg蔗糖·FW-1·L-1)=C·Vt·n·FW-1·t-1·Vs-1

式中：C是從標準曲線查得的蔗糖量(mg)；FW是樣品鮮重(g)；t是反應時間(h)；Vt是提取酶液總體積(mL)；Vs是測定時取用酶液體積(mL)；n是提取液測定中的稀釋倍數。

轉化酶的測定：取3支5 mL具有試管，加入0.95 mL反應液和50·L 透析后的酶液，30℃水浴中反應10 min中止反應。用煮死酶液作對照(煮沸10min)。往各反應試管中再加3,5-二硝基水楊酸試劑1 mL，沸水浴5 min，冷卻至室溫，于540nm比色測定生成的還原糖量。酶活力以mg 葡萄糖·FW-1·h-1表示。

酶活力(mg 葡萄糖·FW-1·h-1)= C·Vt·n·FW-1·t-1·Vs-1

式中：C表示從標準曲線查得的葡萄糖量(mg)；FW表示組織鮮重(g)；t表示反應時間(h)；Vt表示提取酶液的總體積(mL)；Vs表示測定時取用酶液體積(mL)；n表示提取液測定中的稀釋倍數。

2 結果與分析

2.1 果實發育中糖含量的變化

從圖1發現，在坐果初期，果實內糖含量都維持在一個較低水平，葡萄糖含量略高于果糖和蔗糖，隨著果實的生長發育，進入著色期后，果實內糖含量迅速增加，且蔗糖含量增長速度最快，明顯高于葡萄糖和果糖，到達成熟期時，果實內蔗糖含量達到最高值4.34%，過熟后，蔗糖含量略有下降。果糖的含量在坐果初期略低于葡萄糖，進入著色期后，果糖含量高于葡萄糖。果實發育過程中，葡萄糖含量最低，蔗糖是李果實積累量最高的糖類。

圖1 糖含量變化

2.2 果實中糖積累相關酶的變化

2.2.1 蔗糖轉化酶

圖2 lvr酶活性變化趨勢

從圖2發現，蔗糖轉化酶是影響果實糖積累的重要酶之一[3]。坐果初期，蔗糖轉化酶活性最高，為0.44 mg葡萄糖/ h ·FW。隨著果實的生長，轉化酶活性呈現下降趨勢，進入著色期后，下降趨勢最明顯，進入成熟期后，轉化酶活性變化為0.066 mg葡萄糖/ h·FW，過熟期轉化酶活性略有下降。

2.2.2 蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶

圖3 SS酶和SPS酶活性變化趨勢

從圖3中發現，蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶在坐果初期，活性較低，僅為0.40 mg蔗糖/ h ·FW和0.20 mg蔗糖/ h·FW，隨著果實的發育，蔗糖合成酶含量增長速度較快，達到最大值0.67 mg蔗糖/ h ·FW，而蔗糖磷酸合成酶在果實發育過程中活性變化不明顯，后期略有增加，為0.174 mg蔗糖/ h ·FW。

2.3 果實中糖的含量與糖代謝酶的相關性分析

表1 ‘龍園蜜李’果實內糖含量與其相關代謝酶活性的相關性

由表1可以看出，李果實中的糖積累量和蔗糖代謝的酶存在一定的相關性，蔗糖的含量與轉化酶成顯著負相關性，與蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶分別呈現極顯著正相關性和顯著正相關性；果糖含量和轉化酶呈現顯著正相關性，說明李果實生長過程中，蔗糖的積累主要由蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶共同完成。

3 討論

本實驗通過對李子生長發育過程中的研究發現，果實坐果初期，蔗糖積累含量低，轉化酶活性占主導，活性旺盛，這與在菠蘿[7]、甜瓜[8]等水果中的變化趨勢相一致。隨著果實進入著色期，轉化酶活性迅速下降，蔗糖合成酶活性顯著提高，蔗糖磷酸合成酶活性變化不明顯，但蔗糖積累量迅速增加，成為果實內含量最高的糖，表明李子屬于蔗糖積累型水果。在對香蕉[9]、芒果[10]等水果的研究調查中發現，蔗糖磷酸合成酶活性要高于蔗糖合成酶，蔗糖合成以蔗糖磷酸合成酶為主。從相關性分析上可以看出，李子糖積累與蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性分別呈現極顯著和顯著性，而與轉化酶活性呈現負相關，說明這些酶是影響李果實糖積累的關建酶。

[1]袁揚靜,胡玉林,謝江輝.溫度對采后香蕉果實糖代謝及其酶活性的影響[J].熱帶作物學報,2011,32(1):66-71.

[2]宋曉暉.不同有機肥對李果實和葉片糖代謝影響的研究[D].南京:南京農業大學,2012.

[3]郭燕.幾個蘋果品種果實糖酸積累及糖代謝相關酶活性變化研究[D].楊凌:西北農林科技大學,2012.

[4]謝周,孫興民,張萌,等.根域限制對‘寶滿’葡萄光合特性及糖代謝的影響[J].中國農學通報,2012,28(22):190-197.

[5]張志良.植物生理學實驗指導[M].北京:高等教育出版社,2009.

[6]高俊鳳.植物生理學實驗指導[M].北京:高等教育出版社,2006.

[7]祖鶴.鮮切菠蘿加工保鮮關鍵技術研究[D].海口:海南大學,2010.

[8]李天來,李驥堯,劉軼飛.硝酸鈣對嫁接網紋甜瓜果實糖含量及糖代謝相關酶活性的影響[J].中國蔬菜,2011,7(14):15-23.

[9]匡云波.香蕉葉片糖代謝若干關鍵酶基因的克隆及其在低溫脅迫下的表達研究[D].福州:福建農林大學,2012.

[10]魏長賓, 武紅霞,馬蔚紅,等.芒果成熟階段蔗糖代謝及其相關酶類研究[J].西南農業學報,2008,21(4):972-975.