西瓜果實發育過程中不同糖含量的變化

摘要：對不同西瓜品種果實發育過程中果糖、葡萄糖、蔗糖和總糖含量的動態變化進行了分析，以探討西瓜不同糖的變化規律.旨在為西瓜品質改良提供依據。結果表明：西瓜果實總糖、果糖和葡萄糖含量變化趨勢基本一致，幼果期較低.隨后緩慢積累，果實膨大期有所下降，成熟過程迅速積累，完熟期到達峰值，過熟期含量開始下降；西瓜果實蔗糖含量基本呈“S”，型曲線變化，幼果期含量較低，隨后緩慢積累，果實膨大期迅速積累，完熟期達到峰值，過熟期含量開始下降。西瓜果實中總糖、果糖、葡萄糖在授粉后33d左右達到峰值，蔗糖含量在授粉后30d左右達到峰值。

關鍵詞：西瓜；總糖；果糖；葡萄糖；蔗糖

西瓜在世界十大果品中居第5位.中國是世界西瓜生產與消費大國.2005年種植面積201萬hm²。占世界西瓜生產面積的58％.產量占世界西瓜總產量的72％。西瓜中富含番茄紅素、瓜氨酸和維生素C(VC)等對人體有益的重要功能物質。果實中主要的可溶性糖是蔗糖、葡萄糖、果糖。這3種糖中，果糖的甜度是葡萄糖的2倍，是蔗糖的1.8倍。不同園藝作物果實發育過程中糖的積累類型不同。西瓜果實中主要可溶性糖是蔗糖、葡萄糖、果糖。西瓜果實所積累糖的種類、含量及比例決定著西瓜的口感、品質和商品價值。培育高糖品種可以滿足大多數消費者的需求.培育低糖品種特別是減少蔗糖含量可以滿足糖尿病患者的特殊需求.萬學閃等研究表明.不同西瓜品種之間及果實不同部位的蔗糖、葡萄糖、果糖含量差異明顯，不同倍性西瓜果實成熟時期總糖、果糖、葡萄糖和蔗糖含量存在差異。楊玉梅等通過研究早、中、晚熟9種西瓜種質資源的葡萄糖、果糖和蔗糖積累規律發現.9種種質資源的葡萄糖、果糖及早熟種質資源的蔗糖含量變化均呈S型.而中熟和晚熟種質資源的蔗糖含量一直呈現出上升趨勢直至成熟，早熟種質資源在果實成熟時主要的可溶性糖是葡萄糖和果糖：中熟和晚熟種質資源在果實成熟時的主要可溶性糖是蔗糖。常尚連等測定了5個西瓜品種果實中糖積累動態變化，發現果實發育前期糖緩慢積累；生長中期，蔗糖迅速積累，果糖和葡萄糖下降：進人生長后期蔗糖下降，果糖和葡萄糖略有回升。但是不同西瓜品種果糖、葡萄糖、蔗糖和總糖的變化隨其授粉后天數變化的研究未見報道。本試驗以7個西瓜品種為材料進行比較，分析了不同西瓜品種果實果糖、葡萄糖、蔗糖和總糖的積累規律.旨在為西瓜品質研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗設計與試驗材料

試驗材料為高世代西瓜自交系.性狀列入表1.2008年3月份播種于中國農業科學院鄭州果樹研究所多倍體西瓜育種課題組河南中牟試驗地.育苗移栽，采用裂區設計，田間栽培管理一致。同年5月下旬開始授粉.西瓜雌、雄花于開花前1d下午套帽，次日自交授粉，標記授粉時間。授粉后12、15、18、21、24、27、30、33、36、39和42d各取果實3～4個。每個西瓜果實以瓜柄至花痕.陽面至陰面縱切為兩等份，分別測定果糖、蔗糖和還原糖含量。含量測定試驗在中國農業科學院鄭州果樹研究所多倍體西瓜育種實驗室進行。

1.2西瓜果實中糖的測定

蔗糖、果糖含量采用蒽酮比色法.還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定。設3次重復.求平均值。

葡萄糖=還原糖-果糖

總糖=還原糖+蔗糖

1.3數據統計與分析方法

采用MicrosoftExcel2003軟件進行平均值和圖形分析。

2 結果與分析

2.1總糖含量的變化

試驗結果表明.不同西瓜品種在果實生長發育過程中總糖含量變化趨勢基本一致(圖1)：西瓜幼果期總糖含量較低，此階段，L5含量最高：隨著果實的發育總糖緩慢積累，此階段，L5積累較快；果實膨大期含量有所下降，此階段.L4含量最低.除L1果實總糖含量在授粉后24d降至最低點外.其他品種均在授粉后21d降至最低點：接著總糖不斷積累.L6和L7果實總糖含量在授粉后30d達到峰值.其他西瓜品種總糖含量均在授粉后33d達到峰值：然后緩慢下降。總體來說，不同西瓜品種果實總糖積累過程基本相同《幼果期總糖含量較低，隨后緩慢積累，果實膨大期，所下降，成熟過程迅速積累，完熟期到達峰值，過熟期含量開始下降。

達到峰值時，L1的總糖含量為111.47g·kg^-1，L2為96.05g·kg^-1，L3為102.64g·kg^-1，L4為89.39g·kg^-1，L5為110.99g·kg^-1，L6為105.91g·kg^-1，L7為112.01g.kg^-1。不同西瓜品種果實完熟期總糖含量達到峰值時的大小順序為：L7(黑皮鮮紅瓤)>L1(黃皮黃瓤)>L5(綠皮白瓤)>L6(綠皮粉紅瓤)>L3(綠皮橘黃瓤)>L2(綠皮黃瓤)>L4(白皮白瓤)。

2.2果糖含量的變化

試驗結果表明.不同西瓜品種在果實生長發育過程中果糖含量的變化趨勢基本一致(圖2)：西瓜幼果期果糖含量較低.此階段，L5含量最高：隨著果實的發育果糖緩慢積累，此階段，L5積累較快：果實膨大期含量有所下降，此階段，L2含量最低，除L1果實果糖含量在授粉后24d降至最低點外，其他品種均為授粉后21d降至最低點：接著果糖不斷積累，L1果實果糖含量在授粉后36達到峰值，其他品種果實果糖含量均在授粉后33d達到峰值：然后緩慢下降，授粉39d后下降幅度加快。總體來說，不同西瓜品種果實果糖的積累過程基本相同，幼果期果糖含量較低.隨后緩慢積累，果實膨大期有所下降，然后迅速積累，完熟期含量達到峰值，過熟期含量開始緩慢下降。

達到峰值時，L1的果糖含量為54.69g·kg^-1，L2為56.75g·kg^-1，L3為58.62g·kg^-1，T4為43.01g·kg^-1，L5為60.62g·kg^-1，L6為46.51g·kg^-1，L7為44.91g·kg^-1。不同西瓜品種果實完熟期果糖含量達到峰值時的大小順序為：L5(綠皮白瓤)>L3(綠皮橘黃瓤)>L2(綠皮黃瓤)>L1(黃皮黃瓤)>L6(綠皮粉紅瓤)>L7(黑皮鮮紅瓤)>L4(白皮白瓤)。

2.3葡萄糖含量的變化

試驗結果表明，不同西瓜品種在果實生長發育過程中葡萄糖含量變化趨勢基本一致(圖3)：果實幼果期葡萄糖含量較低，此階段，L7含量最高：隨著果實的發育葡萄糖緩慢積累，L7積累較快：果實膨大期含量有所下降，除了果實葡萄糖含量下降時間在授粉后24d外，其他品種均在授粉后21d.此階段，L1含量最低，成熟過程葡萄糖不斷積累：L1果實葡萄糖含量在授粉后36d達到峰值，其他品種果實葡萄糖含量均在在授粉后33d達到峰值：然后緩慢下降，授粉39d后，下降幅度加快。總體來說，不同西瓜品種果實葡萄糖的積累過程基本相同，幼果期葡萄糖的含量較低，隨后緩慢積累.果實膨大期有所下降然后迅速積累，完熟期含量達到峰值，過熟期含量開始緩慢下降。

達到峰值時，L1葡萄糖糖含量為32.41g.kg^-1，L2為30.90g·kg^-1，L3為36.13g·kg^-1，L4為24.84g-kg^-1，L5為32.86g·kg^-1，L6為31.88g·kg^-1，L7為32.74g·kg^-1。不同西瓜品種果實完熟期葡萄糖含量達到峰值時的大小順序為：L3(綠皮橘黃瓤)>L5(綠皮白瓤)>L7(黑皮鮮紅瓤>L1(黃皮黃瓤)>L6(綠皮粉紅瓤)>L2(綠皮黃瓤)>L4(白皮白瓤)。

2.4蔗糖含量的變化

試驗結果表明，不同西瓜品種在果實生長發育過程中蔗糖含量變化趨勢基本一致(圖4)：西瓜幼果期蔗糖含量較低，此階段，不同西瓜品種果實蔗糖含量基本沒有差別：隨著果實的發育蔗糖緩慢積累，L1和T4果實的蔗糖含量在授粉后33d達到峰值，其他品種果實蔗糖含量均在授粉后30d達到峰值：然后緩慢下降。總體來說，不同品種西瓜果實蔗糖的積累過程基本相同，幼果蔗糖含量較低，隨后緩慢積累，果實膨大期開始積累.完熟期達到峰值，過熟期含量開始下降。

達到峰值時.L1的蔗糖含量為35.16g·kg^-1，L2為19.51g·kg^-1，L3為14.96g·kg^-1，14為21.54g·kg^-1，L5為19.61g·kg^-1，L6為34.29g·kg^-1，L7為38.59g·kg^-1。不同西瓜品種果實完熟期蔗糖含量達到峰值時的大小順序為：L7(黑皮鮮紅瓤)>L1(黃皮黃瓤)>L6(綠皮粉紅瓤)>L4(白皮白瓤)>L5(綠皮白瓤)>L2(綠皮黃瓤)>L3(綠皮橘黃瓤)。

3 討論

糖是大多數植物光合產物從“源”向“庫”運輸的主要形式。本試驗材料中，不同西瓜品種果實生長過程中果糖、葡萄糖和總糖的積累趨勢基本相同：幼果期含量較低，隨后緩慢積累，果實膨大期有所下降然后積累，成熟期含量達到峰值，過熟期含量開始緩慢下降。這一變化趨勢與于希志等和王永章等在杏與蘋果中研究總糖的結果一致。蔗糖從幼果期開始緩慢積累，果實體積相對穩定之后開始迅速積累，成熟期達到峰值，過熟期含量迅速下降。王如英等認為西瓜果實在幼果期葡萄糖含量較高，而后葡萄糖轉化為果糖，果糖含量增加.果實成熟期果糖和葡萄糖含量減少，蔗糖持續增加。楊玉梅等發現葡萄糖、果糖及早熟種質資源的蔗糖含量變化均呈S型，而中熟和晚熟種質資源的蔗糖含量一直呈上升趨勢直至成熟。常尚連等舊發現果實發育前期糖緩慢積累；生長中期，蔗糖迅速積累，果糖和葡萄糖下降：進入生長后期蔗糖下降，果糖和葡萄糖略有回升，認為主要與蔗糖合成酶(sucrosesynthase，SS)、蔗糖磷酸合成酶(sucrosephosphatesynthase.SPS)活性有關。本試驗的結果中，果糖和葡萄糖在發育前期變化過程和王如英等的結果基本一致.果糖和葡萄糖的變化與楊玉梅等的研究結果基本一致.蔗糖的變化過程和常尚連等舊的結果相同，與楊玉梅等的結果有差異，可能是因為楊玉梅等研究僅至授粉后33d，而本試驗結果西瓜果實蔗糖含量的下降在授粉30或33d后。

筆者認為西瓜果實發育前期主要積累葡萄糖，同時葡萄糖在異構化酶的作用下不斷轉化為果糖，此階段，植株葉面積指數較大，光合作用較強，SPS-活性增強，果糖和葡糖糖不斷合成蔗糖。果實膨大期，由于果實體積的迅速增長，細胞的膨大導致單位面積果肉果糖和葡糖糖含量被稀釋，此階段.在蔗糖合成中果糖-2.6-二磷酸酶活性降低，果糖-2.6二磷酸轉化為果糖6-磷酸的過程受抑制，蔗糖合成-減慢。后期蔗糖比單糖(果糖和葡萄糖)早幾天降低，主要原因可能是蔗糖合成酶(SS)催化蔗糖合成是一個可逆反應，后期蔗糖濃度較高時，反應向分解的方向進行，同時，此階段處于夏天高光強、長日照時期，3-磷酸甘油酯(3PGA)大量形成活化腺苷二磷酸葡萄糖(adenosinediphosphategucose，ADPG)，而且由于光合磷酸化三磷腺苷(adenosinetriphosl3-hate.ATP)形成使磷酸減少，所以磷酸丙糖直接在葉綠體中合成淀粉，運到細胞質中合成蔗糖的量減少。過熟期可能是糖的合成路徑被阻斷，同時，蔗糖分解為果糖、葡糖糖，然后進入糖酵解途徑造成含量減少。糖的轉化關系比較復雜，具體結果有待進一步研究。

本研究中不同西瓜品種果實總糖、果糖和葡萄糖的變化趨勢同番茄紅素相似.蔗糖變化趨勢同瓜氨酸變化趨勢相似。L1(四倍體，黃皮黃瓤)果糖、葡萄糖、蔗糖和總糖的積累較其他西瓜品種滯后，是否與其倍性有關尚需進一步研究。不同西瓜品種果實成熟期，果實不同糖含量達到峰值時，黃瓤西瓜品種(L1和L2)果實果糖：葡萄糖：蔗糖-6：3：1.綠皮白瓤西瓜品種(L5)果實果糖：葡萄糖：蔗糖-6：3：2，白皮白瓤西瓜品種(L4)果實果糖：葡萄糖：蔗糖-2：1：1，紅瓤西瓜品種(L6和L7)果實果糖：葡萄糖：蔗糖-5：3：1.這些比例是影響不同瓤色西瓜果實口感的主要因素。增加果糖含量并盡量選擇總糖較低特別是低蔗糖品種可以滿足糖尿病人的特殊需求。

本試驗不同瓤色的西瓜材料只有1～2個品種.各個成分的含量是否與其瓤色有關，尚需要進一步進行試驗研究。

4 結論

對不同西瓜品種果實發育過程中不同糖含量的測定與分析結果表明，不同西瓜品種果實總糖、果糖和葡萄糖含量變化基本一致：幼果期較低，隨后緩慢積累，果實膨大期有所下降，成熟過程迅速積累，授粉后33d左右達到峰值，過熟期含量開始下降：西瓜果實幼果期的蔗糖含量較低.隨后緩慢積累，果實膨大期迅速積累，授粉后30d左右達到峰值，過熟期含量開始下降。