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棗不同品種和果實(shí)不同部位糖積累及相關(guān)酶活性*

2018-01-16 16:30:12姚寶花宋宇琴李六林
林業(yè)科學(xué) 2017年12期

李 潔 姚寶花 宋宇琴 李六林

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院 太谷 030801; 2. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 太谷 030801)

棗(Ziziphusjujuba)是我國(guó)特有的優(yōu)勢(shì)果樹樹種之一(袁晶晶等, 2017),抗旱耐瘠薄,經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益顯著,在我國(guó)廣泛種植(王為為, 2013;蒲小秋,2017)。中國(guó)有棗品種 700 多個(gè)(趙愛玲等, 2016),主要集中在新疆、河北、河南、山西、山東等省區(qū)(黃麗萍等, 2017)。棗果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富,含糖量高,成熟鮮棗果實(shí)中含糖量高達(dá) 25%~30%,干棗糖量可達(dá) 60%~70%(Lietal., 2007),是傳統(tǒng)的藥食同源的果品(王為為, 2013)。

果實(shí)內(nèi)積累的糖分主要有蔗糖、果糖、葡萄糖等(Xietal., 2014;Huangetal., 2017)。蔗糖合成酶(SS)、磷酸蔗糖合成酶(SPS)和蔗糖轉(zhuǎn)化酶(酸性轉(zhuǎn)化酶AI;中性轉(zhuǎn)化酶NI)在糖代謝中發(fā)揮著重要作用,而且不同種類的酶對(duì)果實(shí)糖積累的影響不同,不同種類果實(shí)中蔗糖代謝酶在糖積累中的作用也存在差異(Xieetal., 2009; 趙建華等, 2016; 張鶴華等, 2017; 劉麗琴等, 2015; 陳秀萍等, 2015)。章英才等(2014; 2016)研究了4個(gè)類型靈武長(zhǎng)棗(Z.jujuba‘Lingwuchangzao’)果實(shí)糖積累的差異,認(rèn)為不同類型靈武長(zhǎng)棗果實(shí)糖積累類型均為糖直接積累型,其蔗糖代謝相關(guān)酶活性變化各有不同; 景紅霞等(2014)研究發(fā)現(xiàn),蔗糖合成酶分解方向酶活性對(duì)靈武長(zhǎng)棗葉片和果柄蔗糖的積累起主要的調(diào)控作用。王晶晶等(2016)研究發(fā)現(xiàn),在駿棗(Z.jujuba‘Junzao’)果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育過程中,前期轉(zhuǎn)化酶的活性較高,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理可以顯著提高其活性; 李湘鈺(2015)發(fā)現(xiàn)駿棗果實(shí)蔗糖代謝和積累由SS、SPS、AI和NI共同調(diào)控,NI和AI活性的降低相當(dāng)于是駿棗果實(shí)中可溶性總糖開始積累的一個(gè)信號(hào)。目前關(guān)于棗果實(shí)中糖代謝的研究報(bào)道僅限于個(gè)別品種,關(guān)于棗果實(shí)糖分積累的機(jī)制尚不清楚,本研究以3個(gè)棗品種為材料,研究果實(shí)發(fā)育過程中果肩和果頂2個(gè)部位各種糖含量及糖代謝相關(guān)酶活性的動(dòng)態(tài)變化,以進(jìn)一步揭示棗果實(shí)的糖積累變化規(guī)律和不同棗品種間果實(shí)糖積累差異的生理原因,為進(jìn)一步完善棗果實(shí)糖分積累理論提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為不同的3個(gè)棗品種成熟期棗果實(shí),早熟品種壺瓶棗(Ziziphusjujuba‘Hupingzao’),晚熟品種婆婆棗(Z.jujuba‘Popozao’)和婆棗(Z.jujuba‘Pozao’),均采自山西省農(nóng)科院果樹研究所棗種質(zhì)資源圃。樣本樹為嫁接繁殖正常生長(zhǎng)結(jié)果的成齡樹,樹齡55年,株行距為7 m×8 m,每個(gè)品種選擇樹勢(shì)基本一致的植株做標(biāo)記,每3株為一小區(qū),每小區(qū)各重復(fù)3次,試驗(yàn)地進(jìn)行常規(guī)管理。自7月12日開始,每隔14天采樣1次,從8月9日開始至果實(shí)成熟期間,每隔7天采樣1次,至果實(shí)成熟,壺瓶棗成熟期早,共采樣8次,婆棗、婆婆棗共采樣10次,每次從樹體不同方向和部位采集棗果實(shí),每個(gè)小區(qū)各采50個(gè)。所采樣品一部分保存于-40 ℃冰箱,用于酶活性測(cè)定; 另一部分隨即進(jìn)行果實(shí)縱、橫徑及鮮果質(zhì)量測(cè)定,之后將各品種果實(shí)果肩與果頂分開切成薄片,烘干,粉碎,用于糖含量測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 可溶性糖提取及測(cè)定 樣品處理:稱取1 g烘干粉碎的棗果實(shí)樣品(果肩與果頂分開),用10 mL 50%乙腈溶解,50 ℃條件下超聲提取20 min,5 000 g離心20 min,取上清液,重復(fù)提取1次,合并上清液,定容至25 mL,過濾。取5 mL濾液,依次過預(yù)活化好的固相萃取小柱和0.22 μm濾膜。

糖含量測(cè)定:采用高效液相色譜法(HPLC),具體方法參照帥良等(2016)、毛智慧等(2011)的方法。色譜柱: Waters ACQUITY UPLC TM Carbohydrate糖分析柱(4.6 mm×250 mm,4 μm); 固相萃取柱為AgelaCleanert S C18 SPE固相萃取小柱[500 mg·(6 mL)-1];柱溫65 ℃,流動(dòng)相為78%乙腈,流速為0.2 mL·min-1, 進(jìn)樣量5 μL。檢測(cè)器為ELSD; 漂移管溫度為80 ℃; 載氣: 氮?dú)猓?增益: 500; 氣體壓力: 500 psi; 檢測(cè)池溫度80 ℃; 霧化室溫度35 ℃;噴霧器模式: 冷卻。所有樣品在8 min內(nèi)出峰完畢。

1.2.2 淀粉含量測(cè)定 采用高氯酸法提取淀粉,用蒽酮比色法測(cè)定淀粉含量(Miaoetal., 2017)。

1.2.3 酶活性測(cè)定 將棗果實(shí)果肩與果頂分開,分別取1.0 g,用液氮研磨5~10 min,加入預(yù)冷的提取緩沖液冰浴下勻漿3~5 min,12 000 r·min-1離心20 min,收集上清即為酶提取液。提取緩沖液包含pH7.5的50 mmol·L-1Hepes,10 mmol·L-1MgCl2,1 mmol·L-1EDTA,0.05% TritonX-100,2.5 mmol·L-1DTT,0.1%BSA和2%PVPP。酶活性測(cè)定步驟參考Yang等(2013)和Almansa(2016)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)性和方差分析采用SAS 9.1軟件進(jìn)行分析,用Origin 9.0軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種棗果實(shí)發(fā)育過程中糖積累

2.1.1 不同品種棗果實(shí)糖積累動(dòng)態(tài)分析 從圖1可以看出,隨著棗果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育,3個(gè)品種果實(shí)可溶性糖組分比例變化趨勢(shì)明顯。果實(shí)發(fā)育前期,3個(gè)品種果肩與果頂部位都主要積累果糖和葡萄糖,蔗糖所占比例很低; 隨著果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育,各種可溶性糖含量均升高,但果糖和葡萄糖所占比例均逐漸降低,蔗糖比例明顯上升,壺瓶棗升幅最大。

3個(gè)品種棗果實(shí)的果糖與葡萄糖含量及變化趨勢(shì)均相近,尤其是果肩部位,且葡萄糖含量始終略低于果糖。壺瓶棗果肩部位7月27日以后蔗糖含量迅速增加,而果頂部位在8月16日才開始快速積累蔗糖。至采前1周,其果肩部位果糖、葡萄糖、蔗糖含量均高于果頂,采收時(shí)果頂部位蔗糖含量達(dá)最大值121.29 mg·g-1FW,是果糖與葡萄糖含量的3~4倍,表現(xiàn)為典型的蔗糖積累型果實(shí); 婆婆棗果肩部位蔗糖含量從8月23日后逐漸大幅上升,果頂部位于9月8日后蔗糖含量才迅速增加,最高值達(dá)143.90 mg·g-1FW。在果實(shí)采收時(shí),蔗糖含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于果糖或葡萄糖,3種糖含量比值約為2∶1∶1,為蔗糖積累型果實(shí)。婆棗果實(shí)果肩與果頂各種可溶性糖含量都較低,且變化幅度不大,其糖分積累主要發(fā)生在9月8日以后,至果實(shí)采收期,果肩蔗糖、果糖和葡萄糖達(dá)其最大值,分別為79.01、75.30、62.60 mg·g-1FW,為己糖積累型果實(shí),在整個(gè)果實(shí)發(fā)育階段,果肩部位各糖含量明顯高于果頂。

2.1.2 不同品種棗果實(shí)可溶性總糖含量變化 從表1可以看出,3個(gè)品種棗果實(shí)中可溶性總糖的含量均隨著果實(shí)發(fā)育逐漸升高,壺瓶棗果實(shí)從發(fā)育初期至采收,其可溶性總糖含量一直高于婆棗和婆婆棗。在早熟品種壺瓶棗采收后,婆婆棗和婆棗含糖量繼續(xù)升高并最終超過壺瓶棗。8月30日之前,婆婆棗和婆棗果實(shí)總糖含量相近,之后,婆婆棗總糖含量開始明顯高于婆棗。采收時(shí)對(duì)3個(gè)品種棗果實(shí)可溶性總糖含量做方差分析可知,婆婆棗果實(shí)可溶性總糖含量極顯著高于壺瓶棗和婆棗(P<0.01),而婆棗和壺瓶棗之間沒有顯著性差異。對(duì)3個(gè)棗品種果肩與果頂部位可溶性總糖含量做方差分析,發(fā)現(xiàn)除了壺瓶棗果實(shí)發(fā)育初期果肩與果頂差異不顯著外,在果實(shí)采前1周左右,3個(gè)品種果肩部位可溶性總糖含量均顯著或極顯著高于果頂部位,采收時(shí)果肩仍高于果頂,但未達(dá)顯著水平。

圖1 不同品種棗果實(shí)發(fā)育過程中可溶性糖比例變化Fig.1 Changes of soluble sugars ratio in jujube during fruits development

mg·g-1FW

①可溶性總糖=果糖+蔗糖+葡萄糖;不同小寫字母表示差異顯著(P< 0.05),不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。Total soluble sugar =fructose + sucrose + glucose. Different lowercase letters indicate significant difference atP< 0.05, different capital letters indicate extremely significant difference atP< 0.01.

2.1.3 不同棗品種果實(shí)淀粉含量變化 從圖2可知,在果實(shí)整個(gè)發(fā)育過程中,3個(gè)品種棗果實(shí)中淀粉含量都較低,且果肩部位淀粉含量均低于果頂部位。壺瓶棗果實(shí)淀粉含量最低,前期降幅較明顯,之后隨著果實(shí)的發(fā)育逐漸趨于穩(wěn)定,在1.90 mg·g-1FW(果肩); 婆棗、婆婆棗果實(shí)發(fā)育早期淀粉含量變化相近且值最高,分別為6.78、6.30 mg·g-1FW(果頂),婆棗隨著果實(shí)發(fā)育淀粉含量基本呈下降趨勢(shì),最低值為2.74 mg·g-1FW; 婆婆棗果肩與果頂部位淀粉含量在發(fā)育后期變化趨勢(shì)不同,采收時(shí)果肩部位降至最低值2.05 mg·g-1FW(果肩),這與婆婆棗果實(shí)發(fā)育后期可溶性糖含量在3個(gè)品種中最高的結(jié)果相反。但3個(gè)品種果實(shí)可溶性總糖與淀粉含量之間無顯著相關(guān)性。

圖2 不同棗品種果實(shí)發(fā)育過程中淀粉含量變化Fig.2 Changes of starch content during fruit development in different jujube cultivarsA: 果肩; B: 果頂。A: Fruit shoulder; B:Fruit top. 下同。The same below.

2.2 不同品種棗果實(shí)發(fā)育過程中糖代謝酶活性變化

2.2.1 蔗糖合成酶活性的變化 蔗糖合成酶具有合成(SSs)和分解(SSd)蔗糖的雙重作用。由圖3可知,3個(gè)品種的SSs活性在8月10日之前總體較低,此后以不同幅度上升,壺瓶棗、婆婆棗、婆棗SSs活性分別在8月16日、8月30日、9月初依次達(dá)到第1個(gè)高峰,這與3個(gè)棗品種開始迅速積累蔗糖的順序一致。之后壺瓶棗呈不規(guī)則的“W”變化趨勢(shì),在成熟前SSs活性達(dá)最高值; 婆婆棗果實(shí)SSs活性在達(dá)到高峰之后開始下降,果肩部位降幅較大,而果頂部位變化平緩; 婆棗果實(shí)果肩與果頂部位SSs活性在整個(gè)果實(shí)發(fā)育階段始終最低。經(jīng)方差分析可知,婆婆棗和壺瓶棗的SSs活性分別極顯著(P<0.01)和顯著(P<0.05)高于婆棗,而婆婆棗和壺瓶棗果實(shí)間的差異未達(dá)到顯著水平(P>0.05),這與婆婆棗和壺瓶棗蔗糖含量高于婆棗的結(jié)果相一致。在果實(shí)發(fā)育期,3個(gè)品種果肩與果頂部位SSs活性均較低,且變化趨勢(shì)相近,品種間沒有顯著差異(P>0.05)。婆棗自9月20日后SSd活性升幅比較明顯,果肩部位SSd活性也高于果頂,這與婆棗為己糖積累型果實(shí)相對(duì)應(yīng); 婆婆棗果頂部位SSd活性在后期升高后又降低,與其果糖和葡萄糖含量變化趨勢(shì)一致。3個(gè)品種的SSs活性明顯大于SSd活性,所以棗果實(shí)中蔗糖合成酶活性以合成方向?yàn)橹鳎珜?duì)婆棗來說,SSd與其果糖和葡萄糖積累顯著相關(guān),對(duì)其果肩、果頂糖含量差異的影響較大。

2.2.2 轉(zhuǎn)化酶活性的變化 轉(zhuǎn)化酶催化蔗糖分解為果糖和葡萄糖,根據(jù)其最適pH值不同可分為酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)和中性轉(zhuǎn)化酶(NI)(姚寶花, 2014)。由圖3可知,3個(gè)品種果肩與果頂部位AI和NI活性變化規(guī)律相似。壺瓶棗果實(shí)AI活性在8月10日之前降幅較大,在3個(gè)品種中值最低,與此時(shí)其蔗糖含量最低相對(duì)應(yīng); 婆婆棗和婆棗果實(shí)AI活性在7月27日最高,分別達(dá)72.12、52.70 mg·h-1g-1FW。婆棗在8月23日降至最低值后又回升,婆婆棗則降至8月30日后,AI活性才有所回升。在7月27日之前,壺瓶棗果實(shí)中NI活性較高,是婆棗與婆婆棗果實(shí)的1.4~1.8倍,之后NI活性緩慢下降,至采收時(shí)降至約10 mg· h-1g-1FW。而婆棗和婆婆棗果實(shí)NI活性呈波動(dòng)變化。此外,NI活性在果實(shí)整個(gè)發(fā)育期始終低于AI。可見,棗果實(shí)發(fā)育前期,較高活性的AI可以將蔗糖迅速地轉(zhuǎn)化為果糖和葡萄糖,使得此時(shí)棗果實(shí)中蔗糖含量較低,隨著該酶活性的逐漸下降,果實(shí)蔗糖含量逐漸上升。對(duì)3個(gè)棗品種果實(shí)果肩部位與果頂部位之間的AI和NI活性進(jìn)行方差分析可知,3個(gè)棗品種果實(shí)之間這2種酶活性均無顯著差異(P>0.05)。

圖3 不同棗品種果實(shí)發(fā)育過程中糖代謝相關(guān)酶活性的變化Fig.3 Changes of sucrose metabolizing enzymes activity in different jujube cultivars

2.2.3 蔗糖磷酸合酶活性(SPS)的變化 SPS催化尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)和6-磷酸果糖不可逆地合成蔗糖。由圖3可知,在3個(gè)品種棗果實(shí)發(fā)育早期,SPS活性均很低且變幅不大,隨著果實(shí)的發(fā)育,其呈波動(dòng)式上升趨勢(shì),至果實(shí)采收時(shí)達(dá)最大值。壺瓶棗和婆婆棗SPS活性的變化趨勢(shì)相近,在8月10日之后SPS活性快速上升,到采收期達(dá)到最大值; 婆婆棗SPS活性在壺瓶棗采收后繼續(xù)上升并超過壺瓶棗; 而婆棗果肩與果頂部位SPS活性的變幅均低于壺瓶棗和婆婆棗,這與3個(gè)品種棗果實(shí)中蔗糖含量的差異和變化趨勢(shì)一致,反映出SPS在3個(gè)品種棗果實(shí)蔗糖合成中起著關(guān)鍵調(diào)控作用。對(duì)3個(gè)棗品種果肩與果頂部位SPS活性做方差分析可知,婆婆棗和壺瓶棗果實(shí)兩部位SPS活性差異并未達(dá)顯著水平(P>0.05); 而婆棗果實(shí)在8月30日后,果肩SPS活性顯著高于果頂,與此階段果肩蔗糖含量明顯高于果頂相對(duì)應(yīng)。對(duì)品種間SPS活性做方差分析則表明,婆婆棗與壺瓶棗果實(shí)SPS活性分別極顯著(P<0.01)、顯著(P<0.05)高于婆棗。

2.2.4 淀粉酶活性的變化 淀粉酶可以水解淀粉。由圖4可知,3個(gè)品種棗果實(shí)的淀粉酶活性隨著果實(shí)的發(fā)育逐漸升至最高后再呈波動(dòng)狀變化趨勢(shì)。壺瓶棗果肩與果頂果實(shí)淀粉酶活性分別在8月23日、8月6日達(dá)到最高值,為77.14和71.82 mg·g-1FW h-1,在3個(gè)品種中峰值最高; 婆棗在9月14日達(dá)最高值,婆婆棗淀粉酶活性變化趨勢(shì)最復(fù)雜。結(jié)合圖2可知,在棗果實(shí)發(fā)育的整個(gè)階段,果實(shí)淀粉酶活性的變化趨勢(shì)基本與其淀粉含量的變化相反,可見,淀粉酶在3個(gè)品種棗果實(shí)的淀粉積累過程中起著重要調(diào)控作用。

圖4 不同棗品種果實(shí)中淀粉酶活性變化Fig.4 Changes of amylase activity in different jujube cultivars

2.2.5 棗果實(shí)發(fā)育過程中糖積累與相關(guān)酶活性的關(guān)系 蔗糖代謝酶凈酶活性為蔗糖合成酶類(SSs+SPS)與蔗糖分解酶類(SSd+NI+AI)活性之差,是反映蔗糖代謝酶綜合作用的重要指標(biāo)(景洪霞等, 2014)。由表2和表3可知,壺瓶棗果肩部位糖積累與SPS、SSs、SC、NI顯著相關(guān),果頂部位糖積累與SPS、SSs、 SC顯著相關(guān),所以壺瓶棗果實(shí)糖積累過程受多種蔗糖代謝酶的綜合調(diào)控。婆婆棗果肩部位糖積累與SPS活性極顯著正相關(guān),果頂部位糖積累與SPS、SSd活性顯著相關(guān),結(jié)合圖1和圖3可以得出,婆婆棗果實(shí)糖積累主要受SPS調(diào)控。婆棗為己糖積累型果實(shí),其果肩糖含量與SPS和SSd活性顯著正相關(guān),果頂糖含量與SPS活性顯著正相關(guān),結(jié)合圖4可知婆棗果肩與果頂部位SPS活性均最低且變幅不大,故SSd對(duì)婆棗果實(shí)發(fā)育過程中糖分積累起主要調(diào)控作用。SPS是調(diào)控3個(gè)品種果肩與果頂糖積累的共同的關(guān)鍵酶。

表2 不同棗品種果肩部位糖積累與相關(guān)代謝酶活性的相關(guān)性①Tab.2 Relation between sugar accumulation and activities of sucrose metabolizing enzymes in shoulder of jujube fruit mg·g-1FW

①*和**分別表示P<0.05和P<0.01顯著性水平:凈酶活性=(SSs + SPS)-( SSd +AI+NI)。下同。*and**stand for significant level at 0.05 and 0.01. Net enzyme activity = (SSs +SPS)- (SSd +AI+NI). The same below.

表3 不同棗品種果頂部位糖積累與相關(guān)代謝酶活性的相關(guān)性Tab.3 Relation between sugar accumulation and activities of sucrose metabolizing enzymes in top of jujube fruit mg·g-1FW

3 討論

3.1 棗果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過程中的糖積累

本研究發(fā)現(xiàn),3個(gè)品種的棗果實(shí)在第1次快速生長(zhǎng)期蔗糖積累量均很低,這與新疆梨(Pyrussinkiangensis)(李芳芳等, 2014)和蘋果(Maluspumila)(Zhangetal., 2010)的研究結(jié)果基本一致。在棗果實(shí)發(fā)育中后期,3個(gè)品種均有一個(gè)明顯的蔗糖積累的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(壺瓶棗為8月16日,婆棗和婆婆棗為9月8日),這與嘉平大棗(Ziziphusjujuba‘Jiaping’)中硬核前果實(shí)中只含單糖,硬核后出現(xiàn)雙糖(甘霖等, 2000)的結(jié)論相似。此外,3個(gè)棗品種果實(shí)開始蔗糖積累時(shí)間為壺瓶棗最早,其次為婆婆棗,然后是婆棗,在壺瓶棗采收前其蔗糖含量的高低順序也如此,故推斷棗果實(shí)中蔗糖含量的高低與開始啟動(dòng)蔗糖積累的時(shí)間有一定關(guān)系。根據(jù)陳俊偉等(2004)對(duì)果實(shí)糖積累類型的劃分,棗果實(shí)屬于糖直接積累型,即碳水化合物輸入果實(shí)后,僅少量以淀粉的形式積累,大部分的糖分以可溶性糖的形式貯存于果實(shí)中。然而果實(shí)中各糖組分比例的差異較大,一些果實(shí)中還原糖積累量多于蔗糖,另一些則以蔗糖積累為主,故又將糖直接積累型果實(shí)分為蔗糖積累型、中間類型和還原糖積累型3類(陳俊偉等, 2004)。本研究表明,壺瓶棗和婆婆棗果實(shí)成熟時(shí)以積累蔗糖為主,其糖分積累形式與靈武長(zhǎng)棗相似(章英才等, 2016),也與趙愛玲等(2016)對(duì)棗果實(shí)糖酸組分的研究結(jié)論一致。而婆棗果實(shí)成熟時(shí)則以積累果糖和葡萄糖為主。

無論是蔗糖積累型品種還是還原糖積累型品種,棗果實(shí)發(fā)育初期均以積累還原糖為主,這可能是由于棗果實(shí)在發(fā)育早期,細(xì)胞活動(dòng)旺盛,從源葉輸入果實(shí)中的蔗糖被高活性的轉(zhuǎn)化酶分解為葡萄糖和果糖,為果實(shí)的迅速增長(zhǎng)提供能源物質(zhì)。在棗果實(shí)整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期間,葡萄糖和果糖含量變化趨勢(shì)基本一致,但果糖含量始終高于葡萄糖,這可能是由于較多的葡萄糖作為呼吸作用的底物被代謝消耗(吳國(guó)良, 2004)。在整個(gè)棗果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期間,3個(gè)棗品種果實(shí)的果肩與果頂2個(gè)部位存在糖濃度差異,成熟時(shí)果肩部蔗糖含量大于果頂部,這可能與果實(shí)不同部位糖代謝的運(yùn)輸速率和分配存在差異有關(guān)。

3.2 蔗糖代謝相關(guān)酶在棗果實(shí)糖積累中的作用

蔗糖代謝相關(guān)酶對(duì)果實(shí)糖分的積累有重要作用。柑橘(Citrusreticulata)果實(shí)發(fā)育后期蔗糖積累與較低的轉(zhuǎn)化酶水平密切關(guān)系(Jiangetal., 2014); 臍橙(Citrussinensis)果實(shí)的SS和SPS是引起臍橙品種間果實(shí)糖含量差異的關(guān)鍵酶(龔榮高, 2006)。此外,段小強(qiáng)(2016)也對(duì)蘋果、梨、香蕉(Musaspp.)、甜瓜(Cucumismelo)、楊梅(Myricarubra)等果實(shí)中蔗糖積累與蔗糖代謝相關(guān)酶的關(guān)系進(jìn)行了深入研究。本研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)棗品種果肩與果頂部位在果實(shí)發(fā)育前期AI活性均較高,與蔗糖積累呈極顯著負(fù)相關(guān),致使棗果實(shí)前期積累蔗糖較少,以積累果糖和葡萄糖為主,其變化與楊梅(謝鳴等, 2005)、核桃(Juglansregia)(吳國(guó)良, 2004)等相類似。3個(gè)棗品種果實(shí)SPS 活性變化趨勢(shì)與其蔗糖含量變化趨勢(shì)相符合,且婆婆棗和壺瓶棗果肩與果頂部位SPS活性均顯著高于婆棗,與婆婆棗和壺瓶棗果實(shí)蔗糖含量顯著高于婆棗蔗糖含量相一致,故由此推斷,SPS是影響3個(gè)棗品種果實(shí)蔗糖積累的共同的關(guān)鍵酶,且不同棗品種果實(shí)內(nèi)的糖分含量的差異可能也由SPS活性的差異引起,SPS作為積累蔗糖的關(guān)鍵合成酶在芒果(Mangiferaindica)(魏長(zhǎng)賓等, 2008)、葡萄(Vitisvinifera)(李夢(mèng)鴿等, 2016)等果實(shí)的研究中都有相似結(jié)論; 壺瓶棗SSs活性高峰期出現(xiàn)最早,婆婆棗SSs活性最高,婆棗SSs活性高峰期出現(xiàn)的最晚,且活性顯著低于壺瓶棗和婆婆棗;在整個(gè)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期間,3個(gè)品種的SSd活性均較低且變化不大,品種間沒有顯著差異。棗果實(shí)中蔗糖合成酶以合成方向?yàn)橹鳎嵒菸牡?2016)在杏(Armeniacavulgaris)果實(shí)研究中也得到相似的結(jié)論; 從凈酶活性分析也可看出SPS是3個(gè)品種果肩與果頂糖積累的關(guān)鍵酶。本研究中3個(gè)棗品種果實(shí)淀粉酶活性的變化趨勢(shì)基本與其淀粉含量的變化相反,由此可知淀粉酶在棗果實(shí)淀粉積累過程中起著關(guān)鍵調(diào)控作用。

蔗糖代謝相關(guān)酶對(duì)調(diào)節(jié)棗果實(shí)糖積累有重要的作用。由于葡萄糖、果糖和蔗糖積累與糖代謝相關(guān)酶活性的關(guān)系存在差異,代謝機(jī)制不同。因此,有必要進(jìn)一步分析可溶性糖代謝相關(guān)酶包括其同工酶及其基因的表達(dá),來分析不同類型棗果實(shí)中糖積累差異的調(diào)控機(jī)制。

4 結(jié)論

3個(gè)棗品種在果實(shí)發(fā)育前期均以積累果糖和葡萄糖為主。壺瓶棗果實(shí)最早開始迅速積累蔗糖,其次是婆婆棗,二者表現(xiàn)為蔗糖積累型果實(shí); 婆棗糖積累過程發(fā)生最晚,為己糖積累型果實(shí)。除壺瓶棗第1次和3個(gè)品種最后1次 (即采收時(shí))外,3個(gè)棗品種果實(shí)果肩部位可溶性糖含量均顯著高于果頂。婆婆棗果實(shí)可溶性總糖含量極顯著高于壺瓶棗和婆棗,而婆棗和壺瓶棗之間沒有顯著性差異,可見棗果實(shí)的可溶性總糖含量高低與品種的早熟或晚熟無關(guān)。

SPS是影響3個(gè)棗品種果實(shí)蔗糖積累的關(guān)鍵酶,且不同棗品種果實(shí)內(nèi)的糖分含量的差異可能也由SPS活性的差異引起,棗果實(shí)中蔗糖合成酶以合成方向?yàn)橹鳌仄織椆麑?shí)發(fā)育過程中糖積累受蔗糖代謝酶綜合調(diào)控,婆婆棗果實(shí)的糖積累主要受SPS調(diào)控,SSd對(duì)婆棗果實(shí)的糖積累起重要調(diào)控作用。

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