干旱誘導(dǎo)的海藻糖和脫落酸對蘋果品質(zhì)的影響

孫漢青，陶紅霞，宋雪娜，郭延平，趙政陽

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100)

干旱是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)境因子之一。在中國西北地區(qū)，由于水資源缺乏，春旱、伏旱現(xiàn)象嚴(yán)重，會(huì)影響蘋果樹的正常生長發(fā)育，導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)下降。有研究發(fā)現(xiàn)，適度干旱能夠?qū)е绿妓衔镔|(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，但其與碳信號之間的相互作用關(guān)系仍然不清楚[1]。

蘋果果實(shí)中含有的糖類主要是淀粉、蔗糖、果糖、葡萄糖和少量的山梨醇，其中除淀粉外均為可溶性糖，可溶性糖中以果糖最甜。果實(shí)風(fēng)味及品質(zhì)會(huì)受到果實(shí)總糖水平及果糖與葡萄糖的比值(F/G)的影響[2]。在蘋果等薔薇科植物中，山梨醇是光合產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)闹饕问絒3]，蘋果韌皮部中，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的碳水化合物中山梨醇占80%[4]，起著其他植物中蔗糖的作用。

海藻糖(α-D-glucopyranosyl-1,1-α-D-glucopyranoside)是由2個(gè)葡萄糖分子組成的雙糖，是一種安全、可靠的天然糖類，為非還原性糖，是糖類物質(zhì)中性質(zhì)最穩(wěn)定的雙糖之一[5]。海藻糖代謝途徑包括：尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)和6-磷酸葡萄糖(G-6-P)在6-磷酸海藻糖合成酶(TPS)的作用下生成6-磷酸海藻糖(T6P)，T6P在6-磷酸海藻糖磷酸酯酶(TPP)的作用下生成海藻糖，海藻糖在海藻糖酶(TRE)的作用下分解為葡萄糖[6]。海藻糖有調(diào)節(jié)生物合成的功能，因?yàn)楹Ｔ逄强梢孕揎椀鞍准っ?，與14-3-3蛋白相互作用，從而參與它們的信號分子功能[7]。也有研究表明，海藻糖前體T6P在植物生長發(fā)育中被作為一個(gè)重要的信號分子可以影響植物生長及對碳的利用，在糖代謝過程中起重要的調(diào)節(jié)作用[8]。T6P與蔗糖非酵解蛋白激酶1(SnRK1)能協(xié)同調(diào)節(jié)植物的生長與發(fā)育[9]，當(dāng)碳源缺乏時(shí)，植物體內(nèi)T6P質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)減少，隨后SnRK1活性增加，進(jìn)而降低植物碳源消耗，增加碳同化進(jìn)程和光合作用，最終使植物體內(nèi)積累大量碳水化合物[10]。SnRK1是蔗糖非發(fā)酵(sucrose non-fermenting,SNF)相關(guān)的腺苷-磷酸蛋白激酶[adenosine 5’-monophosphate(AMP)-activated protein kinase,AMPK]家族中的一員，是調(diào)控細(xì)胞響應(yīng)內(nèi)源能量及碳狀態(tài)的中樞[11]，在T6P抑制SnRK1活性后，會(huì)進(jìn)而影響bZIP11啟動(dòng)子調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)[12]。bZIP在植物發(fā)育和代謝過程中起關(guān)鍵性調(diào)控作用，主要功能是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的強(qiáng)度，或應(yīng)答外源激素和環(huán)境的脅迫[如參與植物對脫落酸(ABA)、光等發(fā)育中各種信號的反應(yīng)][13]。植物遭遇鹽、干旱或低溫等非生物脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生ABA同時(shí)激活A(yù)BA依賴途徑和ABA非依賴途徑2種信號傳導(dǎo)通路[14]，參與ABA依賴途徑的基因不僅誘導(dǎo)ABA的生物合成，而且調(diào)節(jié)含有ABA響應(yīng)元件(ABRE元件)的基因的表達(dá)。bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族中的A亞族可以與ABRE元件結(jié)合[13]。

為了探討在適度干旱條件下，蘋果果實(shí)品質(zhì)的提升與海藻糖及ABA在糖代謝途徑中的共同調(diào)節(jié)作用關(guān)系。本試驗(yàn)主要研究在適度水分脅迫下，蘋果果實(shí)風(fēng)味及品質(zhì)發(fā)生改變的過程中，海藻糖與ABA在其中的作用，為探究適度干旱條件下果實(shí)品質(zhì)提升的原因提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)北園藝場(34°20′N，108°24′E)進(jìn)行，試材為7～8 a生的盆栽嘎啦Gala/M26蘋果樹。

1.2 試驗(yàn)方法

2016年3月選取生長狀況基本一致且無病蟲害的植株，栽于盆高50 cm×直徑60 cm的塑料盆中，基質(zhì)選用園地表層土壤、有機(jī)肥與種植基質(zhì)混合而成，有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，每盆基質(zhì)約100 kg，栽后保持水分充足，并預(yù)防病蟲害的發(fā)生。

處理1(干旱脅迫)：花后100 d，即7月15日開始用土壤烘干法控水，分別為田間最大持水量的75%～80%(CK1)、60%～65%(A)、50%～55%(B)，每株為1個(gè)重復(fù)，重復(fù)6次，每隔7～9 d采1次樣，共5次。

采用土壤烘干法控制土壤水分：每天從盆中不同方位20 cm深處取土帶回實(shí)驗(yàn)室，測定濕土及烘干后土質(zhì)量，計(jì)算公式如下：田間持水量=(濕土質(zhì)量-干土質(zhì)量)/干土質(zhì)量，根據(jù)所需控水程度補(bǔ)充定量水分。

處理2(外源ABA處理)：最佳采收期前20 d，即7月24日選取果型端正，生長狀況一致無病蟲害的100個(gè)果實(shí)，用醫(yī)用注射器將配置好的ABA溶液和蒸餾水從蘋果果實(shí)萼端中心口注入果實(shí)氣腔內(nèi)，以沒有機(jī)械損傷為成功，分為2個(gè)梯度，0(蒸餾水)(CK2)和1 mmol/L(ABA)，每個(gè)果實(shí)為1次重復(fù)，重復(fù)6次，3～4 d采1次樣，共5次。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

將果實(shí)分為兩份，一份用來測定品質(zhì)指標(biāo)，單果質(zhì)量、橫縱徑、色度等外觀品質(zhì)，內(nèi)在品質(zhì)測定可滴定酸、可溶性固形物、硬度等；另一份用蒸餾水清洗后，將果實(shí)切塊，用錫箔紙包裹置于液氮中帶回實(shí)驗(yàn)室，存放于―80 ℃冰箱，用以測定葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨醇、海藻糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和相關(guān)酶活性及內(nèi)源ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.1 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo) 用萬分之一分析天平測單果質(zhì)量，電子數(shù)顯卡尺guanglu牌，分辨率為0.01 mm的游標(biāo)卡尺，測縱橫徑，果形指數(shù)為果實(shí)縱徑與橫徑比值。用CR-400色度計(jì)測定果皮色度，L*表示亮度，a*表示紅綠色度，b*表示黃藍(lán)色度。取勻漿用PAL-BX迷你數(shù)顯折射計(jì)測可滴定酸和可溶性固形物，削皮后使用果實(shí)硬度計(jì)GY-J測果實(shí)硬度。

果實(shí)含水量：分別測定果實(shí)鮮質(zhì)量(m1)；將果實(shí)置于65 ℃烘箱中烘8 h，取出冷卻至室溫，稱此時(shí)的質(zhì)量，再烘1 h后，取出冷卻至室溫再次稱量，重復(fù)以上步驟，直到恒量即為果實(shí)干質(zhì)量(m2)，果實(shí)含水量=(m1-m2)/m1×100%。

1.3.2 可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù) 參照梁俊等[15]的提取方法及測定方法，并加以改進(jìn)。具體為：準(zhǔn)確稱取1 g果實(shí)凍樣，加入3 mL 超純水，80 ℃水浴超聲波提取30 min，重復(fù)3次，10 000 g離心10 min，合并上清液，用0.45 μm濾膜過濾待測。利用高效液相色譜(HPLC)測定4種可溶性糖，果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖。色譜條件為-Sugar-PakTMI(Waters)色譜柱，柱溫80 ℃，檢測器為示差折光檢測器(Waters 410)，流動(dòng)相為超V(純水)∶V(甲醇)=200∶1。

1.3.2 海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù) 果實(shí)中海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參考Garg等[16]的方法，并適當(dāng)改變。具體為：準(zhǔn)確稱取凍干樣1 g，用3 mLφ= 85%乙醇75 ℃超聲提取海藻糖30 min，13 000 g離心15 min取上清液，沉淀再加3 mL乙醇重新提取，最后上清混合，樣品烘干，加1 mL蒸餾水復(fù)溶，用0.45 μm濾膜過濾待測。加入海藻糖酶將海藻糖分解為2分子葡萄糖，用葡萄糖試劑盒Sigma Glucose(HK)Assay Kit測定葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.3 TPS和TPP活性 參考Ilhan 等[17]的方法并加以改進(jìn)。酶液提取：液氮速冷果肉研磨成粉末于―80 ℃貯存。提取時(shí)，稱取0.5 g果肉粉末加入2 mL 50 mmol/L 氨丁三醇-鹽酸(pH7.5)(Tris-HCl)緩沖液，其中含100 mmol/L NaCl,100 mmol/L 二硫蘇糖醇(DTT)和100 mmol/L 苯甲基磺酰氟(PMSF)，置研缽于4 ℃下研磨。13 000 g 以下離心5 min，上清液于4 ℃下存貯，用于酶活測定。

TPS活性：反應(yīng)體系包括50 mmol/L N-三(羥甲基)甲基甘氨酸緩沖液(pH 7.0)(tricine)，10 mmol/L 6磷酸葡萄糖，5 mmol/L 尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)和12.5 mmol/L MgCl2，加入酶液后共0.4 mL，35 ℃下孵育30 min后，沸水浴5 min停止反應(yīng)；第2個(gè)反應(yīng)取上清液加140 mmol/L tricine(pH 7.6)，2 mmol/L磷酸烯醇式丙酮酸，0.31 mmol/L 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸還原態(tài)(NADH)和5U乳酸脫氫酶，加入5 U丙酮酸激酶后開始反應(yīng)，用紫外分光光度計(jì)在340 nm處測定計(jì)算釋放尿苷二磷酸(UDP)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用單位時(shí)間內(nèi)釋放的UDP質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示TPS活性。

TPP活性：反應(yīng)體系包括1 mmol/L 6-磷酸海藻糖，10 mmol/L MgCl2，50 mmol/L Tris-HCl緩沖液(pH 7.5)加入酶液共2.5 mL體系，于37 ℃ 孵育30 min，沸水浴5 min停止反應(yīng)；反應(yīng)生成海藻糖，加入海藻糖酶后用葡萄糖試劑盒Sigma Glucose(HK)Assay Kit測定生成葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)代表TPP活性。

1.3.4 TRE活性 參考Lopez等[18]的方法并加以改進(jìn)。酶液提?。悍Q取0.3 g果肉粉末，加入2 mL提取液[100 mmol/L 2-(N-嗎啡啉)乙磺酸-氫氧化鉀(pH 6.3)(MES-KOH)含2 mmol/L 乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)和2 mmol/L 交聯(lián)聚維酮(PMSF)]并加適量PVPP研磨成勻漿，13 000 g 4 ℃以下離心5 min，取上清液用于酶活測定。

TRE活性：反應(yīng)體系中酶液加入100 mmol/L 海藻糖，50 mmol/L MES-KOH(pH 6.3)緩沖液共0.6 mL，37 ℃孵育45 min后沸水浴5 min，反應(yīng)生成的葡萄糖利用葡萄糖試劑盒(同上)測定生成葡萄糖表示海藻糖酶活性。

1.3.5 果實(shí)內(nèi)源ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù) ABA提取參考楊方威[19]的方法：稱取樣品1 g，在冰浴下研磨成漿，加入φ=70%冷丙酮20 mL，保鮮膜密封，在4 ℃冰箱里冷浸過夜。離心分離，浸提液轉(zhuǎn)入150 mL燒瓶中，加10 mL丙酮潤洗離心管離心分離后與浸提液合并，40 ℃減壓蒸發(fā)至沒有丙酮?dú)埩?，剩余水相完全移到三角瓶中，?0 mL石油醚萃取脫色2次，棄去醚層，水相調(diào)pH至3.0，用乙酸乙酯萃取3次，每次10 mL，收集酯相。水相調(diào)pH至8.0，再用乙酸乙酯萃取3次，每次10 mL，合并酯相，在40 ℃下減壓蒸干。流動(dòng)相定容至10 mL，用0.22 μm超微有機(jī)濾膜過濾，濾液即可作為樣品液，進(jìn)行高效液相色譜測定。色譜柱：XR-ODS 1.6 μm(2.0 mm×75 mm Column)；以甲醇和φ=0.1%冰乙酸溶液體積比28∶72為流動(dòng)相，測定樣品中ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用WPS Excel 2010對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，結(jié)合SPSS 21.0軟件進(jìn)行方差分析，多個(gè)數(shù)據(jù)間差異顯著性檢驗(yàn)用新復(fù)極差法，2個(gè)數(shù)據(jù)間差異顯著性檢驗(yàn)用t檢驗(yàn)，用Origin 9.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱處理對蘋果品質(zhì)性狀的影響

表1結(jié)果顯示，在花后100 d開始干旱脅迫后，單果質(zhì)量受到一定影響，干旱程度越強(qiáng)，單果質(zhì)量顯著下降，處理B條件下下降顯著，處理A輕度干旱條件下較對照組單果質(zhì)量有所下降，但并不顯著。然而果實(shí)相對含水量并沒有隨干旱程度的加深而改變，果形指數(shù)也無顯著變化。

表1 采收期不同程度水分脅迫條件下果實(shí)的品質(zhì)性狀Table 1 Fruit quality under different drought stresses during harvest time

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference(P<0.05).

果實(shí)色度只有a*值隨干旱程度的加深而降低，說明果皮紅綠的變化受水分脅迫影響較大。果實(shí)硬度和可滴定酸在果實(shí)受到干旱脅迫后顯著下降，可溶性固形物則顯著升高，然而不同程度的控水處理間并無顯著差異。

2.2 干旱和注果處理對果實(shí)糖分積累的影響

進(jìn)入果實(shí)成熟期，果實(shí)中蔗糖處于緩慢積累過程中(圖1-A)；果實(shí)成熟前期水分脅迫顯著促進(jìn)蔗糖的積累，從花后125 d開始則顯著抑制蔗糖的積累，說明成熟前期干旱促進(jìn)了蔗糖的積累，后期則抑制蔗糖積累。在外源ABA處理的果實(shí)中，蔗糖的積累表現(xiàn)近乎相同的過程，但其中抑制蔗糖積累發(fā)生在花后125 d。蔗糖的抑制發(fā)生在干旱后20 d，外源ABA處理后8 d，說明蔗糖的積累對ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)更加敏感。

蘋果果實(shí)中葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的積累受水分脅迫條件的影響而顯著增加(圖1-B)，并且在花后110 d顯著變化，水分脅迫程度越深，越能促進(jìn)葡萄糖的積累，說明水分脅迫能促進(jìn)成熟期果實(shí)葡萄糖的積累。在外源注射ABA的試驗(yàn)中，葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在花后122 d顯著增加，這和干旱處理結(jié)果一致。

山梨醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨果實(shí)進(jìn)入成熟期而逐漸升高(圖1-C)，干旱處理后山梨醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，其中處理B山梨醇積累更加明顯，這說明干旱可以提高山梨醇在果實(shí)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。外源注射ABA的果實(shí)中，相對于對照組果實(shí)山梨醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著升高，說明ABA能促進(jìn)山梨醇的積累。

通過圖1-D可以看出，干旱處理后果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對于水分充足條件下顯著增加，并且水分虧缺程度越大，果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加越顯著，說明干旱有利于果糖的積累。外源注射ABA后，果實(shí)中果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)也顯著增加，這與干旱處理下的果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化是一致的，說明干旱條件下產(chǎn)生ABA能促進(jìn)果糖的積累。海藻糖相比其他糖來說質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，并且在成熟期海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動(dòng)不大(圖1-E)。在干旱條件下，海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)比水分充足時(shí)顯著升高，其中處理B中度脅迫條件下海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加的更為顯著，說明干旱有利于海藻糖的積累。在注果試驗(yàn)中，注果之前海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)幾乎持平，注果后海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，這與干旱處理結(jié)果保持一致，說明ABA有利于海藻糖在果實(shí)中的積累。

2.3 干旱和注果處理對果實(shí)內(nèi)源ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖2可知，注果后果實(shí)中ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，外源添加ABA后促進(jìn)了內(nèi)源ABA的積累；干旱處理后內(nèi)源ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，最高可達(dá)正常情況的2倍。說明干旱處理和外源添加脫落酸對果實(shí)內(nèi)源ABA的影響是一致的。

2.4 干旱和注果處理對果實(shí)中海藻糖代謝相關(guān)酶活性的影響

圖3-A中，干旱處理花后118 d，TPS活性逐漸增加，但不同處理間無顯著差別，到花后125 d后，經(jīng)過干旱處理過的果實(shí)TPS活性顯著增加，干旱程度越大酶活性增加越多，說明干旱可以促進(jìn)TPS的催化功能。圖3-B可以看出，外源添加脫落酸后， 花后129 d后TPS活性開始顯著增加，說明ABA對TPS活性也有相同的作用。因?yàn)楦珊悼梢源龠M(jìn)果實(shí)中ABA的積累，所以可以推測果實(shí)中TPS活性的改變是因?yàn)楦珊嫡T導(dǎo)了內(nèi)源ABA的產(chǎn)生而變化的。

由圖4-A可以發(fā)現(xiàn)TPP活性對水分脅迫十分敏感，開始控水后TPP活性開始顯著增加，并且水分脅迫越嚴(yán)重，TPP活性增加越顯著，圖4-B中外源添加ABA后TPP活性同樣顯著增加，可以推測出：干旱后植物產(chǎn)生的脫落酸可能是影響TPP活性變化的重要因素。TPP活性越大越有利于海藻糖的形成，這也與圖1-I和圖1-J海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加結(jié)果一致。

TRE催化海藻糖分解成葡萄糖，是植物體中海藻糖降解的重要途徑，圖5-A中花后118 d后TRE活性顯著降低，并且水分缺少越嚴(yán)重的TRE活性下降的越顯著。圖5-B顯示外源添加脫落酸后TRE活性也在花后125 d后開始顯著下降。說明干旱條件下植物產(chǎn)生的脫落酸會(huì)導(dǎo)致TRE活性的降低，抑制海藻糖的分解。

從海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與海藻糖代謝相關(guān)酶活性變化來看，在干旱脅迫下海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與TPS、TPP活性呈正相關(guān)關(guān)系，尤其與TPP幾乎在干旱脅迫后同一時(shí)間段受到了影響。與TRE則呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此有利于海藻糖在干旱條件下積累。外源添加ABA后，內(nèi)源ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)與TPS、TPP活性呈正相關(guān)的關(guān)系而與TRE則呈負(fù)相關(guān)，這與干旱條件下對海藻糖代謝酶的影響是一致的。

不同小寫字母表示同一處理不同時(shí)期呈顯著相關(guān)(P<0.01) Different lowercase letters show significant correlation among different periods(P<0.01)，*表示差異顯著(P<0.05) Indicates significant difference (P<0.05) ，**表示差異極顯著 Indicates significant difference (P<0.01)

圖1不同程度水分脅迫和外源添加ABA處理對蘋果果實(shí)蔗糖、葡萄糖、山梨醇、果糖和海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響
Fig.1EffectsofdroughtstressandexogenousABAtreatmentonapplesucrose,glucose,sorbitolfructoseandtrehalosemassfractions

圖2 不同程度水分脅迫和外源添加ABA處理對蘋果果實(shí)內(nèi)源脫落酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effects of drought stress and exogenous ABA treatment on apple endogenous ABA mass fraction

圖3 不同程度水分脅迫和外源添加ABA處理對蘋果果實(shí)TPS活性的影響Fig.3 Effects of drought stress and exogenous ABA treatment on apple TPS activity

圖4 不同程度水分脅迫和外源添加ABA處理對蘋果果實(shí)TPP活性的影響Fig.4 Effects of drought stress and exogenous ABA treatment on apple TPP activity

3 討論與結(jié)論

當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)根系會(huì)產(chǎn)生脫落酸并通過木質(zhì)部從根輸送到地上部[20]，在植物遇到非生物脅迫時(shí)提高植物的抗性。而海藻糖已被證明在高等植物體中存在，可以作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)幫助植物抵抗逆境[21]，研究表明，一些耐旱生物在遇到脅迫環(huán)境時(shí)，生物體中海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)增加[22]，海藻糖具有很強(qiáng)的抗脫水作用，因此海藻糖可以在干旱、寒冷以及高鹽堿等逆境條件下保護(hù)生物膜及蛋白質(zhì)免受傷害[23]。

在本試驗(yàn)中，通過干旱處理和外源添加脫落酸，希望為干旱條件下蘋果果實(shí)中糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，品質(zhì)提升提供新的研究思路。進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，2種處理均造成了果實(shí)中脫落酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，這樣的結(jié)果為探究脫落酸在干旱脅迫條件下對海藻糖代謝途徑的影響提供了可能性。

圖5 不同程度水分脅迫和外源添加ABA處理對蘋果果實(shí)內(nèi)TRE活性的影響Fig.5 Effects of drought stress and exogenous ABA treatment on apple TRE enzyme activity

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不僅是干旱條件下海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)顯著增加，外源增加ABA后海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)也顯著提高，因此可以推測ABA可以促進(jìn)海藻糖的積累。有研究發(fā)現(xiàn)：在干旱條件下，柳枝黍中海藻糖和ABA質(zhì)量分?jǐn)?shù)均會(huì)顯著上升[24]，在水稻的研究中也發(fā)現(xiàn)，ABA可以誘導(dǎo)miR162b來增加水稻的抗旱性，而miR162b的目標(biāo)基因?yàn)镺sTRE1，從而抑制了OsTRE1的表達(dá)[25]。在本研究中還發(fā)現(xiàn)，增加外源ABA后，抑制海藻糖酶的活性，減少海藻糖的分解，同時(shí)促進(jìn)TPP、TPS活性，TPS催化UDPG和G6P反應(yīng)合成T6P，TPP又將T6P脫磷酸形成海藻糖，酶活性的變化最終使果實(shí)中海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，所以干旱條件下果實(shí)內(nèi)海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高與內(nèi)源脫落酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高存在密切聯(lián)系，這與Ilhan等[17]的研究結(jié)果一致。

有研究表明：海藻糖調(diào)節(jié)著糖代謝的途徑，海藻糖代謝的基因調(diào)節(jié)與糖信號途徑的相互作用，能增強(qiáng)光合能力，蔗糖的添加促進(jìn)大豆根中蔗糖的合成，而加入海藻糖和有效霉素A(海藻糖酶的高效抑制劑)，也刺激蔗糖的合成，而加入葡萄糖時(shí)，卻沒有這種促進(jìn)作用[26]。豆科植物中海藻糖酶基因(PvTRE1)的表達(dá)受到RNA干擾(RNAi)而下降，除增加海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)外，還提高了參與碳代謝的相關(guān)基因的表達(dá)(PvSUS1、PvHXK1、PvSnRK1)[27]。本試驗(yàn)可以看出無論干旱還是外源增加ABA均會(huì)促進(jìn)果實(shí)中葡萄糖、果糖和山梨醇的積累。T6P作為海藻糖的前體，與蔗糖有雙向調(diào)節(jié)作用，植物保持著相對恒定的T6P：蔗糖的比值，這個(gè)比值是植物維持體內(nèi)蔗糖水平的穩(wěn)態(tài)機(jī)制的一部分[28]，在本次試驗(yàn)中，外源添加脫落酸促進(jìn)海藻糖的積累后，可能由于海藻糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高導(dǎo)致果實(shí)中葡萄糖、山梨醇、果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高及蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，因此可以推測果實(shí)中海藻糖的積累可能與糖代謝有關(guān)。海藻糖在糖代謝途徑中的作用仍需進(jìn)一步研究。通過果實(shí)基本品質(zhì)的測定發(fā)現(xiàn)，干旱會(huì)在一定程度上減少果實(shí)單果質(zhì)量，但輕度干旱(土壤含水量達(dá)土壤最大持水量的60%～65%)條件下，果實(shí)單果質(zhì)量下降并不顯著，而中度干旱(土壤含水量達(dá)土壤最大持水量的50%～55%)則顯著降低果實(shí)單果質(zhì)量，其他方面如果實(shí)硬度和果實(shí)色澤a*，雖然干旱后都顯著下降，但中度干旱條件下下降更為顯著，并且輕度干旱時(shí)果實(shí)可溶性固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，比中度干旱時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大但并不顯著，所以成熟期輕度干旱提高果實(shí)品質(zhì)。

綜上所述，在果實(shí)成熟期控制土壤相對含水量使果樹處于適度干旱條件下，促進(jìn)果實(shí)中糖分的積累，結(jié)合干旱處理和外源注射ABA處理可以得出，干旱條件下促進(jìn)內(nèi)源脫落酸的積累，影響海藻糖代謝途徑相關(guān)酶活性的改變，促進(jìn)海藻糖的積累，有利于果實(shí)中可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，而海藻糖的積累可能與內(nèi)源ABA的積累有較大關(guān)系。