李果實(shí)發(fā)育過程中糖含量變化與糖代謝相關(guān)酶的關(guān)系

李金龍，馬光恕

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

果實(shí)生長過程中，糖的積累影響著果實(shí)品質(zhì)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(gòu)成了不同的風(fēng)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(zhuǎn)化酶(Invertase，Ivr).在香蕉[1]、梨[2]、蘋果[3]、番茄，葡萄[4]中，已經(jīng)報道了果實(shí)品質(zhì)與糖代謝的相關(guān)研究，但是在李子中，相關(guān)的報道卻未曾發(fā)現(xiàn)。所以，本實(shí)驗(yàn)以黑龍江本地品種‘龍園蜜李’為研究對象，通過對其果實(shí)發(fā)育過程中糖積累與糖代謝相關(guān)酶的關(guān)系，探索李果實(shí)糖積累機(jī)理，及其糖代謝相關(guān)酶的變化規(guī)律，為以后深入研究提高李果實(shí)品質(zhì)，提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采自黑龍江省農(nóng)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(shí)生長過程中比較有代表性的五個時期，進(jìn)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(shí)著色器(8月9日)、果實(shí)成熟期(8月17日)、果實(shí)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(jī)選取的方式，每次采果20個。采后果實(shí)迅速放于液氮中速凍，裝袋標(biāo)記后存放于-30℃的冰箱中保存。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)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(jì)法[5]。將樣品先置于110℃烘箱烘15min，然后調(diào)制70℃過夜。秤取50mg樣品倒入10mL刻度離心管內(nèi)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?jiān)?mL 80%乙醇重復(fù)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(biāo)準(zhǔn)曲線制備方法，在480nm下測定吸光度，計(jì)算糖含量。

1.2.2 果實(shí)中蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和轉(zhuǎn)化酶活性的測定

蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和轉(zhuǎn)化酶活性的測定均采用高俊鳳等編寫的分光光度計(jì)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(yīng)液，0.1mL UDPG和0.05mL透析后的酶液，補(bǔ)水至1mL，于30℃水浴中反應(yīng)10min后，沸水浴3min中止反應(yīng)，對照用蒸餾水代替UDPG。蔗糖磷酸合成酶的測定：在酶反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)曲線查得的蔗糖量(mg)；FW是樣品鮮重(g)；t是反應(yīng)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(shù)。

轉(zhuǎn)化酶的測定：取3支5 mL具有試管，加入0.95 mL反應(yīng)液和50·L 透析后的酶液，30℃水浴中反應(yīng)10 min中止反應(yīng)。用煮死酶液作對照(煮沸10min)。往各反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)曲線查得的葡萄糖量(mg)；FW表示組織鮮重(g)；t表示反應(yīng)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(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)發(fā)育中糖含量的變化

從圖1發(fā)現(xiàn)，在坐果初期，果實(shí)內(nèi)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(shí)的生長發(fā)育，進(jìn)入著色期后，果實(shí)內(nèi)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(dá)成熟期時，果實(shí)內(nèi)蔗糖含量達(dá)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(jìn)入著色期后，果糖含量高于葡萄糖。果實(shí)發(fā)育過程中，葡萄糖含量最低，蔗糖是李果實(shí)積累量最高的糖類。

圖1 糖含量變化

2.2 果實(shí)中糖積累相關(guān)酶的變化

2.2.1 蔗糖轉(zhuǎn)化酶

圖2 lvr酶活性變化趨勢

從圖2發(fā)現(xiàn)，蔗糖轉(zhuǎn)化酶是影響果實(shí)糖積累的重要酶之一[3]。坐果初期，蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性最高，為0.44 mg葡萄糖/ h ·FW。隨著果實(shí)的生長，轉(zhuǎn)化酶活性呈現(xiàn)下降趨勢，進(jìn)入著色期后，下降趨勢最明顯，進(jìn)入成熟期后，轉(zhuǎn)化酶活性變化為0.066 mg葡萄糖/ h·FW，過熟期轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)，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(shí)的發(fā)育，蔗糖合成酶含量增長速度較快，達(dá)到最大值0.67 mg蔗糖/ h ·FW，而蔗糖磷酸合成酶在果實(shí)發(fā)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(shí)中糖的含量與糖代謝酶的相關(guān)性分析

表1 ‘龍園蜜李’果實(shí)內(nèi)糖含量與其相關(guān)代謝酶活性的相關(guān)性

由表1可以看出，李果實(shí)中的糖積累量和蔗糖代謝的酶存在一定的相關(guān)性，蔗糖的含量與轉(zhuǎn)化酶成顯著負(fù)相關(guān)性，與蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶分別呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性和顯著正相關(guān)性；果糖含量和轉(zhuǎn)化酶呈現(xiàn)顯著正相關(guān)性，說明李果實(shí)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(shí)驗(yàn)通過對李子生長發(fā)育過程中的研究發(fā)現(xiàn)，果實(shí)坐果初期，蔗糖積累含量低，轉(zhuǎn)化酶活性占主導(dǎo)，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(shí)進(jìn)入著色期，轉(zhuǎn)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(shí)內(nèi)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(diào)查中發(fā)現(xiàn)，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(guān)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(xiàn)極顯著和顯著性，而與轉(zhuǎn)化酶活性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，說明這些酶是影響李果實(shí)糖積累的關(guān)建酶。

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

[2]宋曉暉.不同有機(jī)肥對李果實(shí)和葉片糖代謝影響的研究[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[3]郭燕.幾個蘋果品種果實(shí)糖酸積累及糖代謝相關(guān)酶活性變化研究[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),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(nóng)學(xué)通報,2012,28(22):190-197.

[5]張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社,2009.

[6]高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[7]祖鶴.鮮切菠蘿加工保鮮關(guān)鍵技術(shù)研究[D].?？?海南大學(xué),2010.

[8]李天來,李驥堯,劉軼飛.硝酸鈣對嫁接網(wǎng)紋甜瓜果實(shí)糖含量及糖代謝相關(guān)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(guān)鍵酶基因的克隆及其在低溫脅迫下的表達(dá)研究[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué),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(guān)酶類研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2008,21(4):972-975.