桃果實縫合線軟化與糖代謝的關系

摘 要：為進一步說明桃果實縫合線過早軟化的原因，測定了不同發育時期大久保桃果肉軟化果和正常果縫合線部位的蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇的含量以及蔗糖代謝的相關酶——酸性轉化酶、中性轉化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶及山梨醇代謝的關鍵酶山梨醇脫氫酶(SDH)和山梨醇氧化酶(SOX)的酶活性，并對軟化果和正常果果實中糖積累與酶活性的關系進行了分析比較，結果表明，糖代謝是影響桃果肉縫合線軟化的重要因子之一；軟化果在硬核期縫合線果肉快速生長，且糖代謝和相關酶活性都較旺盛，以單糖代謝為主，主要受中性轉化酶的調節；果實發育進入階段Ⅲ時，軟化果的糖代謝比正常果的進程和速度都快，此階段前期軟化果的糖代謝快速旺盛，蔗糖快速大量合成，后期糖積累減少且糖含量大幅降低，果實出現未熟縫合線先軟的現象。

關鍵詞：桃果實；縫合線軟化；糖代謝；蔗糖代謝相關酶

中圖分類號：S662.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009—9980(2010)04-509—05

在桃未成熟前，果實縫合線處局部果肉異常突起，出現先變紅變軟現象，至果實達到采收成熟度時，這部分果肉已經軟化過熟，這就是桃縫合線軟化現象。關于引起縫合線軟化的原因研究者從礦質營養、內源激素、維管束發育等多方面進行了探討，發現樹體吸收氮素過多，細胞分裂素含量高與縫合線早期局部凸起顯著相關，進一步研究表明軟化果縫合線部位維管束粗大發達，物質運輸及代謝旺盛。

根據前人的研究結果，桃縫合線軟化與營養物質運輸、分配和積累可能存在一定的關系。但僅對礦物質元素、激素類物質進行研究，對物質代謝中最重要的一種代謝——糖類代謝變化過程并沒有涉及。糖類代謝是營養物質代謝中最重要的部分，對果實品質和糖類組分含量起著重要作用。桃果實中可溶性糖主要包括蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇，與糖代謝積累密切相關的酶有酸性轉化酶(AI)、中性轉化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)。山梨醇脫氫酶(SDH)和山梨醇氧化酶(SOX)是山梨醇代謝的關鍵酶。關于糖代謝與相關酶活性的關系，在許多果樹如柑橘、蘋果等早已有報道，桃也有相關的研究，上述研究表明酶類在糖的運輸、代謝和積累中起著重要作用且糖代謝對果實品質有很大影響。為了弄清桃果實縫合線部位果肉過早軟化過程中糖代謝的狀況是否異常，我們對桃果實縫合線軟化過程中糖分含量和相關酶活性進行研究，以期從營養生理上進一步解釋桃果實縫合線軟化原因，為實際生產和理論研究提供依據。

1 材料和方法

1.1 材料

供試果實采自北京市平谷區南獨樂河鎮望馬臺村的生產桃園，供試植株為8～9a生的大久保，樹勢中庸、生長一致，常規管理。在開花期掛牌，花后20d開始測量果實的橫徑增長情況，每隔10d測量1次，直到果實發育基本停止，將縫合線軟化果和正常果分別畫出生長曲線。在果實幼果即將結束第一生長階段、進入硬核期開始到果實成熟期，分別于2008年6月7日(花后48d)、6月17日(花后58-d)、6月27日(花后68d)、7月7日(花后78d)、7月17日(花后88d)和7月24日(花后96d)選擇有代表性的植株進行果實取樣，放人冰壺帶回實驗室，分別取縫合線軟化果實和縫合線正常果實的縫合線凸起部位果肉(分別簡稱“軟化果”和“正常果”)，并用液氮速凍處理，置于80℃冰箱中貯存待測糖及相關酶活性，每個實驗重復3次。

1.2 方法

蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇的提取參照劉永忠等的方法，用高效液相色譜(HPLC)測定糖的含量。色譜條件為：色譜柱Carbohydrate Analysis84038，流動相為超純水，流速0.4mL·min^-1，60℃柱溫，50℃示差檢測器。用折光儀對各時期桃樣品的可溶性總糖進行測定。

酶提取均在0～40℃條件下進行。轉化酶、SS和SPS酶的提取與測定參照Lowell等、Helmerhorst等、Natalie等的方法，并稍加改進。山梨醇酶液制備、50X及SDH酶活性測定參照單守明等㈣的方法，并稍加改進。酶活性(以鮮質量計)單位為μmol·g^-1·h^-1。

2 結果與分析

2.1 果實生長曲線

桃果實生長大體可分為3個階段，階段1是從5月10日至6月7日，此時期果實處于第一個快速增長階段，此階段2種果實生長節奏沒有差異。階段Ⅱ(即硬核期：從6月7—27日)，軟化果果實橫徑比正常果的增長幅度較大，同時期軟化果縫合線部位凸起現象也較明顯；階段Ⅲ軟化果與正常果果實形態生長曲線區別不是很大(圖1)。整體來看，正常果生長變化曲線表現出典型的常規雙S曲線，而軟化果無明顯雙S生長曲線。

2.2 糖含量的變化

從圖2可看出，軟化果可溶性糖含量進入硬核期時出現上升，明顯高于正常果，但在果實成熟前1周軟化果的可溶性糖含量開始下降，而正常果的含量仍在持續上升并且成熟時超過軟化果。圖3和4中，軟化果、正常果的蔗糖和葡萄糖含量變化趨勢大體一致，所不同的是前者略高于后者，且軟化果在果實成熟前1周2種糖的含量開始下降，蔗糖含量呈現下降的時期也正是縫合線果肉開始軟化的時期；圖5中，桃進入硬核期(6月17—27日)后，軟化果的果糖含量比正常果的含量高；果實進入階段Ⅲ時，正常果和軟化果的果糖出現大幅下降直至成熟。

2.3 蔗糖代謝相關酶活性的分析

由圖6可以看出，正常果和軟化果的酸性轉化酶活性變化幾乎趨同一致，唯一不同的是在6月27日(硬核期，即階段Ⅱ)軟化果的酸性轉化酶活性稍高于正常果。圖7中，正常果和軟化果的中性轉化酶活性變化差異較大，軟化果在進入硬核期(6月17—27日)，中性轉化酶酶活性開始上升直至進入果實快速生長期時達最高點，之后有所下降。正常果與軟化果雖有類似的變化趨勢，但整體變化平緩，且達到最高活性點的酶活性遠遠低于軟化果。

圖8中，正常果和軟化果各時期SPS的酶活性變化與蔗糖含量變化的趨勢基本相同，果實即將進入快速生長期(6月27日—7月7日)時，正常果與軟化果的SPS酶活性開始上升，但軟化果酶活性上升的速度較快，且酶活性比正常果的明顯高、出現酶活性峰值的時間比正常果要早，到成熟前酶活性呈下降趨勢，整體變化趨勢與蔗糖的變化趨勢相一致。SS酶合成方向的各時期酶活性變化趨勢與SPS酶活性變化趨勢主要相同之處是在桃進入快速生長期(7月7日)后，軟化果的SS合成方向酶活性比正常果的略高(圖9)。而圖10中，在桃進入階段Ⅲ即快速生長期(7月7—24日)，軟化果的SS酶分解方向酶活性明顯比正常果的SS酶分解方向酶活性低，且軟化桃SS酶分解方向酶活性不斷降低到最低值后又升高，而正常桃SS酶分解方向酶活性變化正好相反有一個先趨高后走低的變化趨勢。

2.4 山梨醇含量及山梨醇酶活性分析

從圖11中可看出，山梨醇含量在果實進入硬核期(6月17日)都有一個先升后下降的過程，但軟化果的升高下降幅度均比正常果的大，進入快速生長期(7月7日)后軟化果山梨醇含量仍在平緩下降直至成熟(7月24日)，而正常果進入快速生長期時有微小上升至成熟后又降低。圖12、13中，在整個桃果實生長過程中，正常果SOX酶活性與軟化果SOX酶活性變化趨勢大體一致，所不同的是軟化果的SOX酶活性變化相對平緩，且在果實進入快速生長期時(7月7日)，軟化果的SOX酶活性開始上升且比正常果SOX酶活性高，隨著果實漸漸成熟又逐漸下降。與SOX酶活性變化類似，正常果的SDH酶活性比軟化果的SDH酶活性變化相對平和，不同的是在即將進入果實快速生長期后，正常果SDH酶活性有一個先降低后回升的趨勢，而軟化果卻是先升高到一個較高的值然后再降低，變化值較大。在進入果實快速生長期(階段Ⅲ)時，軟化果的SDH、SOX的酶活性均出現峰值，且比正常果的值高。

3 討論

酸性轉化酶和中性轉化酶均是將蔗糖轉化為葡萄糖和果糖的酶，但前者定位于液泡中，后者定位于細胞質中，本研究顯示正常果與軟化果酸性轉化酶整體變化趨勢區別不大，只是在硬核期軟化果的酶活性比正常果的稍大。而中性轉化酶在硬核期軟化果酶活性明顯高于正常果，說明兩點，一是轉化酶對軟化果縫合線局部果肉中蔗糖的分解起一定的調節作用，但主要受定位于細胞質中的中性蔗糖轉化酶的調節；二是進入硬核期時，軟化果縫合線開始凸起，縫合線凸起部位果肉總糖含量上升加快，這主要是單糖葡萄糖和果糖的貢獻，此時2種果實的蔗糖含量基本一致。推測這可能是由于果實發育處于第2階段，正常果的中果皮發育緩慢，營養物質集中供應內果皮的硬化需求，而軟化果的縫合線處果肉(中果皮)仍在快速發育，細胞的分裂、分化處于高峰期，需要構建各種細胞器、細胞質和細胞液成分，高的蔗糖分解酶活力有利于將輸入的蔗糖迅速分解生成單糖和UDPG供合成淀粉、纖維素和各種細胞成分，以供呼吸消耗，為旺盛的生理活動提供能量。

SPS酶活性變化與蔗糖含量變化趨勢相一致證實SPS確實是催化蔗糖合成的主要酶。在桃進入快速生長期直至成熟期間(7月7—24日)，軟化果SPS酶活性高于正常果的酶活性，而SS分解方向酶活性明顯低于正常果的酶活性，2種果變化趨勢與此階段蔗糖的變化趨勢相印證。推測果實進入快速生長期時，正是合成蔗糖的旺盛時期，軟化果SPS酶的高活性和SS分解方向酶的低活性均促進蔗糖含量急劇增加，蔗糖合成的加快促使軟化果縫合線部位果肉發育進程加快，使果實出現其他部位還未熟而縫合線果肉已熟、果實成熟而縫合線果肉已軟化的現象，且在軟化果縫合線部位果肉成熟到軟化的時期(7月17—24日)，軟化果的總糖、單糖、蔗糖含量均比正常果的含量低，后期蔗糖積累的減少和糖含量的降低與軟化果品質差有著很大關系。

山梨醇作為桃果實發育中光合產物的主要運輸形式，也可轉化為蔗糖參與糖代謝。果實發育早期山梨醇含量相對較高，發育后期至成熟逐步下降，在果實進入第2次快速生長期間(7月7—17日)，軟化果的SDH、SOX酶活性均有一個峰值，且比正常果的值高，推測SDH、SOX酶活性的升高促進了山梨醇的分解代謝，其代謝產物一果糖、葡萄糖參與了蔗糖的合成，為此期間蔗糖的快速合成提供了物質原料。

軟化果與正常果在糖代謝上的差異首先出現在硬核期，正常果調節分解的酶此期都處于低活性狀態，而軟化果則活性較高，說明硬核期本處于代謝緩慢的中果皮在軟化果中則代謝較旺盛，導致發育節奏和進程不同步，出現局部由于發育過快而過早成熟化。

4 結論

(1)軟化果和正常果的生長發育節奏明顯的區別在硬核期其糖代謝的差異也主要表現在硬核期，軟化果在硬核期縫合線果肉中的糖代謝和相關酶活性都較旺盛，導致該部位發育過快、凸起，進而軟化。(2)果實發育進入階段Ⅲ時，正常果的蔗糖快速大量合成和積累，而軟化果肉的蔗糖則大幅降低，造成軟化果品質嚴重降低。