4種枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖積累與蔗糖代謝酶的關(guān)系

趙建華，李浩霞，尹 躍，安 巍，王華芳

（1.北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 國(guó)家枸杞工程技術(shù)研究中心，寧夏 銀川750002；3.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 荒漠化治理研究所，寧夏 銀川750002）

4種枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖積累與蔗糖代謝酶的關(guān)系

趙建華1,2，李浩霞3，尹 躍2，安 巍2，王華芳1

（1.北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 國(guó)家枸杞工程技術(shù)研究中心，寧夏 銀川750002；3.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 荒漠化治理研究所，寧夏 銀川750002）

為了探討枸杞Lycium果實(shí)糖積累差異及其品質(zhì)形成的生理機(jī)制，以4種枸杞為試材，在枸杞果實(shí)發(fā)育期間，測(cè)定果實(shí)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與蔗糖代謝酶活性變化。結(jié)果表明：寧夏枸杞Lycium barbarum果實(shí)中檢測(cè)到10種糖，云南枸杞L.yunnanense和中國(guó)枸杞L.chinense果實(shí)中檢測(cè)到7種糖，北方枸杞L.chinense var.potaninii果實(shí)中檢測(cè)到6種糖；成熟期枸杞果實(shí)以果糖、葡萄糖和蔗糖為主。在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中4種枸杞果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體呈現(xiàn)出逐漸升高趨勢(shì)，果實(shí)發(fā)育的后期升高幅度高于初期；而蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)出2種變化趨勢(shì)，不同發(fā)育時(shí)期種間有差異。4種枸杞蔗糖代謝酶活性在枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中差異較大，其中，酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）在果實(shí)發(fā)育的初期活性較低，種間差別小，但在果實(shí)發(fā)育的后期活性高，種間差別大。在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中供試種蔗糖合成酶（SS）活性始終高于磷酸蔗糖合成酶（SPS）；云南枸杞維持著較低果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3種枸杞果實(shí)中果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與AI活性顯著正相關(guān)（P＜0.05），轉(zhuǎn)化酶在枸杞果實(shí)糖積累過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。圖3表2參23

植物學(xué)；枸杞；果實(shí)；糖積累；蔗糖代謝酶

枸杞Lycium為茄科Solanaceae枸杞屬Lycium多年生落葉灌木，具有很強(qiáng)的抗逆性，是改良鹽堿地的先鋒樹(shù)種［1］。全世界約有80種，主要分布在北美洲和亞洲［2］。中國(guó)自然分布有7種3變種，多分布于西北和華北地區(qū)。在諸多種中，絕大多數(shù)種質(zhì)資源未被利用，只有寧夏枸杞Lycium barbarum經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然選擇、人工馴化，形成了10多個(gè)農(nóng)家品種［1］，其干燥果實(shí)具有味甘、性平、歸肝、腎經(jīng)、益精、明目的功能，被歷版《中國(guó)藥典》收載［3］。寧夏農(nóng)林科學(xué)院自20世紀(jì)80年代開(kāi)始枸杞種質(zhì)資源收集與保存工作，目前，已建成世界上唯一枸杞種質(zhì)資源圃，保存枸杞種質(zhì)2 000余份［4］。枸杞屬于漿果類植物，其果實(shí)中含有豐富糖類物質(zhì)［5］。SUNG等［6］通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）在寧夏枸杞果實(shí)中檢出11種單糖；楊曉萍等［7］通過(guò)氣相色譜（GC）測(cè)定寧夏枸杞果實(shí)單糖的種類，主要是果糖、葡萄糖和木糖；歐陽(yáng)華學(xué)等［8］利用高效液相色譜法測(cè)定枸杞中單糖和低聚糖，主要是鼠李糖、果糖、葡萄糖等3種單糖和蔗糖、麥芽糖2種低聚糖；馮美等［9］發(fā)現(xiàn)枸杞果實(shí)中糖的積累主要以葡萄糖和果糖為主；鄭國(guó)琦等［10］利用高效液相色譜測(cè)定不同地區(qū)寧夏枸杞果實(shí)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，果實(shí)內(nèi)的果糖量最高，葡萄糖量其次，蔗糖量最低。蔗糖是植物體內(nèi)最重要的一種碳水化合物，蔗糖代謝起主要作用的酶有蔗糖合成酶（SS）、磷酸蔗糖合成酶（SPS）和蔗糖轉(zhuǎn)化酶（IN），它們?cè)谔谴x中發(fā)揮著重要的作用［11］。目前，枸杞蔗糖代謝的相關(guān)研究主要集中在寧夏枸杞［12－15］上，其他種枸杞資源尚未報(bào)道。本研究選用4種枸杞為試材，研究枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與蔗糖代謝酶活性的關(guān)系，旨在探討枸杞果實(shí)糖積累差異的生理基礎(chǔ)，為進(jìn)一步闡明枸杞品質(zhì)形成和調(diào)控機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料分別為寧夏枸杞Lycium barbarum，北方枸杞L.chinense var.potaninii，云南枸杞L.yunnanense和中國(guó)枸杞L.chinense，均來(lái)自于寧夏農(nóng)林科學(xué)院西夏區(qū)蘆花臺(tái)園林試驗(yàn)場(chǎng)枸杞種質(zhì)資源圃，10～15年生枸杞植株。選無(wú)性系2株·材料－1，選取果實(shí)發(fā)育的幼果期（開(kāi)花后9～12 d），青果期（開(kāi)花后14～19 d），色變期（開(kāi)花后20～25 d），初熟期（開(kāi)花后25～30 d）和成熟期（開(kāi)花后34～45 d）等5個(gè)時(shí)期進(jìn)行采樣。4種枸杞形態(tài)特征見(jiàn)圖1。樣品采集后用鋁箔紙包裝放到液氮速凍，運(yùn)送回實(shí)驗(yàn)室立即放置到超低溫冰箱中保存。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 采用氣相色譜（GC）進(jìn)行糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定。稱取枸杞鮮樣3.0 g，置于研缽中研磨后，立即倒入雞心瓶中，加體積分?jǐn)?shù)為80%乙醇溶液75.0 mL，回流提取1 h，趁熱過(guò)濾，殘?jiān)皿w積分?jǐn)?shù)為80%熱乙醇溶液洗滌（約25.0 mL），洗后溶液一同過(guò)濾并入濾液中，冷卻后定容至100.0 mL。移取4.0 mL濾液至具塞玻璃管中，抽氣泵將其抽干，加入吡啶1.0 mL搖動(dòng)使其溶解后，于冰水浴中依次加入0.4 mL六甲基二硅胺烷、0.2 mL三甲基氯硅烷，于20℃條件下靜置30 min，離心，收集上清液，用氣相色譜（GC）測(cè)定。氣相測(cè)定條件：升溫程序?yàn)槌鯗?80℃，保持20 min，以20℃·min－1升至280℃，保持10 min；FID檢測(cè)器溫度為300℃；進(jìn)樣口溫度為280℃；氦氣（He）流速30.0 mL·min－1；氮?dú)猓∟2）流速30.0 mL·min－1；空氣流速300.0 mL·min－1；分流比為20∶1；進(jìn)樣量為1.0 μL。試驗(yàn)所需標(biāo)樣（果糖、葡萄糖、蔗糖、赤鮮糖、阿拉伯糖、鼠李糖、巖藻糖、半乳糖）均為Sigma公司生產(chǎn)。

1.2.2 蔗糖代謝酶活性測(cè)定 酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）活性測(cè)定按照LOWELL等［16］方法進(jìn)行，略有改動(dòng)。在1.0 mL的反應(yīng)液中含0.6 mL 0.1 mol·L－1乙酸鈉-乙酸（pH 4.8），0.2 mL 0.1mol·L－1蔗糖，0.2 mL酶提液。在

37℃水浴40 min后，加入1.0 mL 3,5-二硝基水楊酸試劑（DNS）充分反應(yīng)，在沸水浴5 min，冷卻至室溫，4 000 r·min－1離心10 min，測(cè)定吸光度D（520）值，對(duì)照在反應(yīng)體系中加入煮沸后酶液。用兩者的差值來(lái)計(jì)算還原糖產(chǎn)生速率，表示轉(zhuǎn)化酶的活性，通過(guò)測(cè)定還原糖的生成量表示其活性。中性轉(zhuǎn)化酶（NI）活性測(cè)定方法同AI，只是把乙酸鈉-乙酸（pH 4.8）換成檸檬酸鈉-檸檬酸（pH 7.2）。磷酸蔗糖合成酶（SPS）活性測(cè)定，70.0 μL反應(yīng)體系中含50.0 mmol·L－14-羥乙基哌嗪乙磺酸（hepes）-氫氧化鈉（pH 7.5），15 mmol·L－1氯化鎂，1.0 mmol·L－1乙二胺四乙酸（EDTA），16.0 mmol·L－1尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG），4.0 mmol·L－16-磷酸果糖（F-6-P），20.0 mmol·L－16-磷酸葡萄糖（G-6-P），30.0 μL酶提取液。30℃反應(yīng)30 min,加入70.0 μL 5 mol·L－1氫氧化鈉終止反應(yīng),沸水浴10 min,冷卻后加入1.0 mL 0.14 mol·L－1蒽酮（溶解在13.80 mol·L－1的硫酸中），40℃反應(yīng)20 min,測(cè)定吸光度D（620）。對(duì)照的反應(yīng)體系中不含6-磷酸果糖和6-磷酸葡萄糖。蔗糖合成酶（SS）活性測(cè)定與SPS類似,將反應(yīng)體系中的6-磷酸果糖換成果糖。1.3 數(shù)據(jù)處理

圖1 4種枸杞5個(gè)發(fā)育期時(shí)期果實(shí)形態(tài)特征Figure 1 Morphological characteristics in 4 wolfberry species at five stages of ripening

利用Excel 2003和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（14.5高級(jí)版）進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用最小顯著性差異（LSD）法進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞成熟期果實(shí)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)

通過(guò)氣相色譜（GC）法對(duì)4種枸杞成熟期果實(shí)糖組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)定（表1）。寧夏枸杞檢測(cè)出10種糖，種類最多，分別為果糖、葡萄糖、蔗糖、赤蘚糖、阿拉伯糖、鼠李糖、巖藻糖、半乳糖、木糖和山梨糖；云南枸杞和中國(guó)枸杞檢測(cè)到7種糖，分別為果糖、葡萄糖、蔗糖、赤蘚糖、阿拉伯糖、巖藻糖和半乳糖；北方枸杞檢測(cè)到6種糖，分別為果糖、蔗糖、葡萄糖、赤蘚糖、阿拉伯糖和半乳糖。在4種枸杞果實(shí)中均檢測(cè)到糖為果糖、葡萄糖、蔗糖、赤蘚糖、阿拉伯糖和半乳糖，其中，果糖、葡萄糖和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)占總糖分的98%以上。寧夏枸杞果實(shí)果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，北方枸杞次之，云南枸杞和中國(guó)枸杞較低。云南枸杞果實(shí)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，北方枸杞次之，寧夏枸杞最低。4種枸杞間3種糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)到顯著差異?？梢?jiàn)，不同種枸杞的糖組成與質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在較大差異。

分析不同種枸杞果實(shí)甜度值發(fā)現(xiàn)：寧夏枸杞甜度值最高，為87.79；北方枸杞次之，為31.57； 云南枸杞最低，僅為27.69。4種枸杞間甜度值均達(dá)到顯著差異，這也說(shuō)明寧夏枸杞口感顯著優(yōu)于其他3種枸杞（表1）。

表1 枸杞成熟期果實(shí)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化Table 1 Changes of sugar contents in four wolfberry species at fruit ripening

2.2 枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中果實(shí)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

企業(yè)的長(zhǎng)期持續(xù)經(jīng)營(yíng)離不開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，企業(yè)在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中也必須時(shí)刻提高自身的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)?，F(xiàn)在一些企業(yè)為了占據(jù)市場(chǎng)，提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力，將產(chǎn)品賒銷，沒(méi)有充分的考慮大量賒銷將帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，一部分資金無(wú)法收回，企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)困難，甚至走向破產(chǎn)。因此，企業(yè)必須樹(shù)立風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，不能盲目賒銷，必須結(jié)合客戶的資信狀況，嚴(yán)格估計(jì)每筆賒銷將帶來(lái)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)及危害，當(dāng)應(yīng)收賬款收回的可能性極大時(shí)再進(jìn)行賒銷，降低企業(yè)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)企業(yè)正常的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4種枸杞在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如圖2A和2B所示。隨著果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育，果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體呈現(xiàn)出不斷升高趨勢(shì)。從幼果期到青果期果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，呈現(xiàn)出緩慢增高趨勢(shì)。在云南枸杞中未檢測(cè)出葡萄糖，且中國(guó)枸杞2種糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其他3種枸杞；從青果期之后，寧夏枸杞、北方枸杞和中國(guó)枸杞呈現(xiàn)出顯著增長(zhǎng)，在初熟期，中國(guó)枸杞到達(dá)峰值，分別為26.09 mg·g－1和1.03 mg·g－1，而寧夏枸杞和北方枸杞仍緩慢增高，在果實(shí)成熟期達(dá)到最高值，此時(shí)，寧夏枸杞果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49.08 mg·g－1和2.34 mg·g－1，北方枸杞為31.54 mg·g－1和1.58 mg·g－1，2種枸杞間達(dá)到顯著差異。在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，云南枸杞維持著較低果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且從初熟期到成熟期顯著低于其他3種枸杞。

圖2 4種枸杞果實(shí)發(fā)育期過(guò)程中糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化Figure 2 Changes of sugar contents in four wolfberry species at five stages of ripening

隨著枸杞果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育，4種枸杞果實(shí)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)出2種變化趨勢(shì)（圖2C），其中，寧夏枸杞和中國(guó)枸杞呈現(xiàn)出 “降—升—降”趨勢(shì)，從幼果期到色變期緩慢降低，在青果期中國(guó)枸杞出現(xiàn)第1個(gè)低谷值，之后緩慢升高，而寧夏枸杞繼續(xù)不斷降低，在色變期寧夏枸杞出現(xiàn)低谷值，而中國(guó)枸杞呈現(xiàn)出峰值，隨后兩者均呈現(xiàn)出快速降低，在果實(shí)成熟期到達(dá)最低值。北方枸杞和云南枸杞從幼果期到青果期緩慢升高，在青果期到達(dá)到最高，值分別為6.76 mg·g－1和5.40 mg·g－1，接著繼續(xù)降低。在初熟期北方枸杞達(dá)到低谷值，而云南枸杞繼續(xù)降低，且在整個(gè)發(fā)育過(guò)程中兩者間均未達(dá)到顯著差異。

2.3 枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中果實(shí)蔗糖代謝酶活性變化

4種枸杞果實(shí)發(fā)育期過(guò)程中果實(shí)AI活性變化如圖3A所示，隨著果實(shí)發(fā)育，AI活性呈現(xiàn)出2種變化趨勢(shì)，寧夏枸杞呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，在果實(shí)發(fā)育的色變期之前AI活性增幅較小，沒(méi)達(dá)到顯著差

異；隨后快速升高，在果實(shí)發(fā)育的初熟期達(dá)到最高峰。然后又呈現(xiàn)出緩慢降低趨勢(shì)。北方枸杞、云南枸杞和中國(guó)枸杞呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)，在果實(shí)發(fā)育的色變期前緩慢升高，隨后快速升高，成熟期達(dá)到最高值。在果實(shí)成熟期云南枸杞AI活性最高，達(dá)191.07 μmol·g－1·h－1，中國(guó)枸杞次之， 北方枸杞最低，且顯著低于云南枸杞和中國(guó)枸杞。在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中北方枸杞維持較低AI活性。因此，可以看出從果實(shí)發(fā)育的幼果期到色變期，供試材料AI活性低、種間變化小，但從色變期到果實(shí)成熟，供試材料AI活性高、種間變化大。

圖3 4種枸杞果實(shí)發(fā)育期過(guò)程中蔗糖代謝酶活性變化Figure 3 Changes of sucrose-metabolizing enzymes activity in four wolfberry species at five stages of ripening

圖3B所示：從幼果期到色變期寧夏枸杞 NI活性緩慢升高，隨后緩慢降低，接著又升高，在果實(shí)成熟期升至最高，為45.29 μmol·g－1·h－1；北方枸杞、云南枸杞和中國(guó)枸杞呈現(xiàn)出先升后降變化趨勢(shì)，從幼果期到青果期不斷升高，在色變期中國(guó)枸杞升至最高值，為81.07 μmol·g－1·h－1，而北方枸杞和云南枸杞繼續(xù)升高，且在初熟期兩者到達(dá)峰值，分別為62.50 μmol·g－1·h－1和119.46 μmol·g－1·h－1，兩者間差異顯著，隨后緩慢降低。在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程，云南枸杞保持著較高NI活性，而寧夏枸杞和北方枸杞維持著較低NI活性。

4種枸杞果實(shí)發(fā)育期過(guò)程中果實(shí)SS活性變化（圖3D）表明：寧夏枸杞、云南枸杞和中國(guó)枸杞隨著果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育，從果實(shí)幼果期到色變期SS活性緩慢降低，從色變期到初熟期緩慢升高，在初熟期寧夏枸杞和中國(guó)枸杞達(dá)到峰值，而云南枸杞繼續(xù)升高，且在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，寧夏枸杞SS活性顯著高于后2種枸杞，后2種枸杞間無(wú)顯著差異；北方枸杞SS活性呈現(xiàn)出不斷降低趨勢(shì)，從幼果期到青果期緩慢降低，隨后顯著下降，從初熟期到成熟期又緩慢下降，且此時(shí)期顯著低于寧夏枸杞。

2.4 枸杞果實(shí)枸杞糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與蔗糖代謝酶活性的關(guān)系

4種枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與蔗糖代謝酶活性之間相關(guān)性分析表明：寧夏枸杞果糖質(zhì)量分

數(shù)與葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著正相關(guān)（r＝0.993），與蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.830），與AI活性顯著正相關(guān)（r＝0.807），其蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與AI活性顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.934）；北方枸杞果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著正相關(guān)（r＝0.987），與AI和NI活性顯著正相關(guān)（r＝0.949和0.809），其蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與AI和NI活性顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.866和－0.917），其蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)SS顯著正相關(guān)（r＝0.870）；云南枸杞果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著正相關(guān)（r＝0.999），與AI活性顯著正相關(guān)（r＝0.912），與SPS活性顯著負(fù)相關(guān)（r＝0.870），其葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與AI活性顯著正相關(guān)（r＝0.918），其葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與SPS活性顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.891）；中國(guó)枸杞果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著正相關(guān)（r＝0.925），其蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與AI活性顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.806）（表2）?？梢?jiàn)，枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中降低蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)有利于果實(shí)中果糖和葡萄糖積累，轉(zhuǎn)化酶在枸杞果實(shí)糖積累過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

表2 4種枸杞果實(shí)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與蔗糖代謝酶活性的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients between sugar content and activity of sucrose-metabolizing enzymes in 4 wolfberry species

3 結(jié)論與討論

糖分的積累是果實(shí)品質(zhì)形成的關(guān)鍵，其糖種類與糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)果實(shí)風(fēng)味和品質(zhì)具有重要影響［17－18］。糖也是色素、氨基酸、維生素和芳香物質(zhì)等其他營(yíng)養(yǎng)成分合成的基礎(chǔ)原料，還與其他重要的生理功能有關(guān)，如參與果實(shí)細(xì)胞膨大滲透推動(dòng)力，調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中許多相關(guān)基因的表達(dá)［19－20］。本研究利用GC對(duì)不同種枸杞材料進(jìn)行檢測(cè)，共檢測(cè)出10種糖，分別為果糖、葡萄糖、蔗糖、赤蘚糖、阿拉伯糖、鼠李糖、巖藻糖、半乳糖、木糖和山梨糖，其中寧夏枸杞檢測(cè)出10種糖，種類最多；云南枸杞和中國(guó)枸杞檢測(cè)到7種糖，種類次之；北方枸杞檢測(cè)到6種糖，種類最少。其結(jié)果與SUNG等［6］利用氣相質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）在寧夏枸杞檢測(cè)出11種糖和楊曉萍等［7］利用GC法檢測(cè)到枸杞4種主要糖基本相一致，但因檢測(cè)方法的差異，本研究在寧夏枸杞果實(shí)中沒(méi)有檢測(cè)到核糖。不同種間果實(shí)中糖種類與質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大。寧夏枸杞是中國(guó)傳統(tǒng)名貴中藥材，至今已有500多年栽培歷史［1］，而另外3種枸杞近年來(lái)在中國(guó)一些地區(qū)零星栽植，其果實(shí)的苦澀味偏重（資料未發(fā)表），這與本研究測(cè)定果實(shí)甜度值相一致。枸杞果實(shí)糖種類與糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異一方面取決于自身遺傳特性，另一方面取決于栽培環(huán)境條件，此外，也可能與枸杞遺傳進(jìn)化也有關(guān)，有待于進(jìn)一步研究。

本研究對(duì)不同種枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化研究發(fā)現(xiàn)：不同種間果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大，其中，在幼果期和青果期云南枸杞中未檢測(cè)出葡萄糖，而中國(guó)枸杞2種糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；在初熟期和成熟期寧夏枸杞2種糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，云南枸杞維持著較低果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在寧夏枸杞上結(jié)果與前人的研究基本相一致［14,21］。本研究發(fā)現(xiàn)不同種枸杞果實(shí)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)出不同變化趨勢(shì)，其中，寧夏枸杞呈現(xiàn)出 “降—升—降”趨勢(shì)，從幼果期到色變期緩慢降低，之后緩慢升高，從初熟期到成熟期快速降低。鄭國(guó)琦等［10］和馮美等［9］發(fā)現(xiàn) ‘寧杞1號(hào)’蔗糖

質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著果實(shí)生長(zhǎng)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，在花后31 d升至最高，隨后又降低。其結(jié)果與本研究在寧夏枸杞上變化不一致。栽培環(huán)境、氣候因素可能是造成本研究不同于前人結(jié)果的主要因素。

蔗糖是大多數(shù)植物同化產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)闹饕镔|(zhì)，也是許多果實(shí)中糖積累的主要成分［22］。蔗糖進(jìn)入果實(shí)后，要經(jīng)過(guò)一系列的酶代謝過(guò)程，在這些過(guò)程中起主要作用的有轉(zhuǎn)化酶（IN）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS），最終將蔗糖轉(zhuǎn)化成其他糖形式被植物體利用［23］。馮美等［9］發(fā)現(xiàn)寧夏枸杞果實(shí)轉(zhuǎn)色前后枸杞果實(shí)中AI和SPS的活性均明顯升高，SS的活性明顯降低；鄭國(guó)琦［14］發(fā)現(xiàn)寧夏枸杞果實(shí)中的2種轉(zhuǎn)化酶隨著果實(shí)的發(fā)育呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，SS呈現(xiàn)出先增加后下降趨勢(shì)，而SPS變化幅度較小，整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中活性明顯低于SS；張萍等［13］發(fā)現(xiàn)虧缺灌溉下枸杞果實(shí)全生育期轉(zhuǎn)化酶活性保持在較高水平，但從轉(zhuǎn)色期到成熟期呈下降趨勢(shì)。本研究結(jié)果表明：不同種枸杞果實(shí)蔗糖代謝酶活性變化呈現(xiàn)不同變化趨勢(shì)，其中寧夏枸杞轉(zhuǎn)化酶活性總體呈現(xiàn)為逐漸升高的趨勢(shì)，這與前人研究基本相一致。本研究中寧夏枸杞在果實(shí)發(fā)育前期SPS和SS的活性變化情況不同于前人研究，但在果實(shí)發(fā)育的后期AI和SS活性高于NI和SPS，這與鄭國(guó)琦等［10］研究基本一致。說(shuō)明寧夏枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中蔗糖代謝酶也存在時(shí)空差異。進(jìn)一步分析果實(shí)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與蔗糖代謝酶之間相關(guān)性表明：在枸杞果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，3種枸杞果實(shí)中果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與AI活性顯著正相關(guān)，而鄭國(guó)琦等［10］和馮美［12］也有相似的發(fā)現(xiàn)，這也說(shuō)明轉(zhuǎn)化酶在枸杞果實(shí)糖積累過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

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Sugar accumulation and sucrose-metabolizing enzyme activities in four Lycium species during fruit development

ZHAO Jianhua1,2,LI Haoxia3,YIN Yue2,AN Wei2,WANG Huafang1
（1.College of Biological Sciences and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China;2.National Wolfberry Engineering Research Center,Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Yinchuan 750002, China;3.Desertification Control Research Institute,Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Yinchuan 750002,Ningxia,China）

To explore differences between sugar accumulation and fruit quality formation for the physiology of Lycium,sugar contents and sucrose-metabolizing enzyme activities in four Lycium species （Lycium barbarum, Lycium yunnanense,Lycium chinense,and Lycium chincnse var.potaninii）were determined during five stages of fruit development.The relationship between sugar contents and sucrose-metabolizing enzyme activities was determined using Data Processing System（DPS 14.5）.Results of the gas phase chromatography（GC）showed ten sugars in L.barbarum,seven sugars in L.yunnanense and Lycium chinense,and six sugars in L.chinense var.potaninii.At the mature stage the main sugars were fructose,glucose,and sucrose.The fructose and glucose contents increased gradually with fruit growth and development,with growth rates of sugars in late fruit development stages being much higher than in the early stages.Sucrose content showed two changing trends during fruit development stages,and there were great differences among species for developmental stages.Also, during the fruit development process,three of the sucrose-metabolizing enzyme activities had large differences: acid invertase（AI）activity was low in the early fruit development stage with no major differences among

botany;Lycium spp.;fruit;sugar accumulation;sucrose-metabolizing enzymes

S718.3

A

2095-0756（2016）06-1025-08

2015-12-23；

2016-02-25

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31360191,31060104）；寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新先導(dǎo)資金項(xiàng)目（NKYJ-14-07）

趙建華，副研究員，博士，從事枸杞種質(zhì)創(chuàng)新與利用研究。E-mail：zhaojianhua0943@163.com

10.11833/j.issn.2095-0756.2016.06.014

species,but in later stages AI was high with species differences.During the fruit development process sucrose synthase （SS）activity in the four materials was higher than sucrose phosphate synthase （SPS）with the contents of fructose and glucose in L.yunnanense maintaining a lower level.Fructose content and AI activity were significantly （P＜ 0.05）and positively correlated （r＝0.807，0.949 and 0.912）among the three species, Thus,increasing AI activity was favorable to hexose（fructose and glucose）accumulation,and invertase played an important role in sugar accumulation of wolfberry fruit.［Ch,3 fig.2 tab.23 ref.］