越瓜果實發育過程中糖的變化與相關酶活性的關系

田紅梅 方 凌 王 艷 王明霞 江海坤 嚴從生 張其安

（安徽省農業科學院園藝研究所，安徽 合肥 230031）

越瓜（Cucumis melo L. var. conomon Makino）是葫蘆科甜瓜屬甜瓜種的變種，一年生草本蔓生植物，別名生瓜、梢瓜、脆瓜、酥瓜，宜嫩果生食。越瓜原產非洲，經中東傳入印度，再經越南傳入中國，故稱越瓜（杜星瑩和韋韋，2011）。其主要品質特征是酥、脆，且具有甜瓜的清香，口感佳，營養豐富，但糖含量較低，大大降低了其品質。糖分的積累是果實品質形成的關鍵，果實中的可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖、蔗糖，其中蔗糖是果實糖分的主要成分，是碳水化合物運輸的主要形式，它決定著果實的風味、品質及產量，因此提高越瓜中的蔗糖含量是改善越瓜品質的重要途徑。影響蔗糖代謝的酶包括酸性轉化酶（AI）、中性轉化酶（NI）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS），其中轉化酶是降解蔗糖的酶，蔗糖磷酸合成酶是合成蔗糖的酶，而蔗糖合成酶在蔗糖代謝中的作用是雙向的，既具有合成蔗糖的正向功能，又具有分解蔗糖的反向功能（張明方和李志凌，2002）。果實內糖的積累類型和組成與這3種酶的活力變化密切相關，不同植物、不同品種及不同發育時期糖代謝模式不盡相同。

以積累蔗糖為主的網紋甜瓜中糖的積累主要由蔗糖磷酸合成酶和酸性轉化酶調控，果實發育前期酸性轉化酶活性較高，葡萄糖及果糖含量也較高；至果實發育后期蔗糖磷酸合成酶活性逐漸升高，而酸性轉化酶活性迅速降低，蔗糖迅速積累（張明方 等，2003）。而齊紅巖等（2006）報道了在番茄果實發育過程中糖的積累主要由酸性轉化酶、中性轉化酶及蔗糖合成酶調控，其研究結果與Islam等（1996）的一致。本試驗以從各地搜集到的越瓜品種為試材，研究不同越瓜品種的蔗糖積累模式，從而為提高越瓜果實品質奠定一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年9月～2012年3月在安徽省農業科學院園藝研究所進行。試驗所用越瓜材料分別為潘集越瓜〔S1（2）〕、鳳臺越瓜（S2）、田集越瓜（S5）、青皮越瓜（S6）、毛集越瓜〔S7（1）〕、劉集越瓜（S8）。

1.2 試驗方法

1.2.1 可溶性固形物含量測定 果實成熟期果肉可溶性固形物含量測定采用手持式折射計（VR102，北京遠景興業光電科技有限公司產品），每品種取5個果實進行測定，取平均值。

1.2.2 糖的提取及測定 取膨大期、轉色期及成熟期的越瓜果實進行測定，3次重復。每個樣品取2 g果肉，用80%乙醇于85 ℃下提取，離心后收集上清液，定容至50mL備用。

蔗糖含量測定：取0.4mL提取液，加入100μL 30% KOH溶液，95 ℃條件下水浴10min，然后加入3.5mL蒽酮試劑，90 ℃水浴15min，在620 nm下比色。

總糖含量測定：取0.1mL提取液，加入3.5mL蒽酮試劑，90 ℃水浴15min，在620 nm下比色。

1.2.3 蔗糖代謝酶的提取及活性測定 酶的提?。喝∨虼笃?、轉色期及成熟期的越瓜果實進行測定，3次重復。每個樣品取1 g果肉組織在冰浴中研磨，加少量的石英沙和10mL HEPES-NaOH緩沖液（pH 7.5）研磨成勻漿，4層紗布過濾，12000 r·min-1、4 ℃離心20min。棄沉淀，上清液中逐漸加入（NH4）2SO4至80%溶解度（每管加8g），放置15min，12000 r·min-1、4 ℃離心20min。棄上清液，用提取緩沖液2～5mL溶解沉淀，再用稀釋10倍的提取緩沖液（不含PVPP）透析袋透析20h。

蔗糖磷酸合成酶活性測定：向0.2mL酶提取液中加入0.1mL 0.05mol·L-16-磷酸果糖、0.1mL UDPG、0.1mL 0.1mol·L-1Tris、0.05mL 10mmol·L-1MgCl2，在 37 ℃下保溫 30min 后100 ℃水浴1min，定容至1mL，加入0.1mL 2mol·L-1NaOH。放入沸水浴中10min，經流水沖洗，加3.5mL 30% HCl和1mL 0.1%間苯二酚，搖勻，80 ℃水浴10min，經流水冷卻，在480 nm下比色。

蔗糖合成酶活性測定：向0.2mL酶提取液中加入0.1mL 0.05mol·L-1果糖、0.1mL UDPG、0.1mL 0.1mol·L-1Tris、0.05mL 10mmol·L-1MgCl2。其他步驟同蔗糖磷酸合成酶活性測定。

酸性轉化酶活性測定：向0.2mL酶提取液中加入0.6mL 0.1mol·L-1Na2HPO4-0.1mol·L-1檸檬酸鈉（pH=4.8）和0.2mL 0.1mol·L-1蔗糖，37 ℃水浴30min，加入1mL蒸餾水，再加入1.5mL二硝基水楊酸停止反應，沸水浴5min，流水沖洗冷卻，加入21.5mL蒸餾水，在520 nm下比色。

中性轉化酶活性測定：向0.2mL酶提取液中加入0.6mL 0.1mol·L-1Na2HPO4-0.1mol·L-1檸檬酸鈉（pH=7.2）和0.2mL 0.1mol·L-1蔗糖。其他步驟同酸性轉化酶活性測定。

2 結果與分析

2.1 不同越瓜品種可溶性固形物含量的差異

成熟越瓜果實中可溶性固形物含量測定結果表明（圖1），S2、S5、S8的可溶性固形物含量均達到9.0%以上，遠高于其他3個品種。

2.2 越瓜果實不同發育期蔗糖及總糖含量的變化

由圖2可見，越瓜果實發育前期，蔗糖積累量較小，進入轉色期以后蔗糖含量迅速增加，至果實成熟時蔗糖含量達到最大值，其中S5和S8蔗糖含量較高，S7（1）蔗糖含量最低，S5的蔗糖含量比S7（1）高72.7%。

越瓜果實總糖含量變化趨勢與蔗糖相似，隨著果實的發育，總糖含量呈逐漸遞增趨勢，至果實成熟時總糖含量達到最大值，其中S5、S2、S8總糖含量較高，S6總糖含量最低，S5的總糖含量比S6高19.1%。

2.3 越瓜果實不同發育期蔗糖磷酸合成酶活性的變化

在越瓜果實發育過程中，除了S7（1）在果實成熟期蔗糖磷酸合成酶活性稍有下降外，蔗糖磷酸合成酶活性總體呈現逐漸升高的趨勢，其變化趨勢與蔗糖及總糖含量變化趨勢相似；S5在各個發育期蔗糖磷酸合成酶活性均高于其他5個品種（圖3）。

2.4 越瓜果實不同發育期蔗糖合成酶活性的變化

由圖4可知，在越瓜果實不同發育期蔗糖合成酶活性基本沒有變化（S8除外），但品種間蔗糖合成酶活性差異較為明顯；S8的蔗糖合成酶活性在果實發育前期較低，隨著果實發育，酶活性逐漸提高，轉色期以后該酶活性沒有變化。

圖1 不同越瓜品種的可溶性固形物含量

2.5 越瓜果實不同發育期轉化酶活性的變化

由圖5可見，在越瓜果實膨大期酸性轉化酶活性較高，且該酶在S7（1）中活性最高，在果實膨大期與果實轉色期之間活性變化幅度較小，果實轉色以后該酶活性均急劇下降，至果實成熟時達到最小值；其中S5和S2的酸性轉化酶在各個發育期均較低，至果實成熟時該酶活性稍有降低。

圖2 越瓜果實不同發育期蔗糖及總糖含量的變化

圖3 越瓜果實不同發育期蔗糖磷酸合成酶活性的變化

圖4 越瓜果實不同發育期蔗糖合成酶活性的變化

圖5 越瓜果實不同發育期酸性轉化酶和中性轉化酶活性的變化

在果實膨大期，中性轉化酶在S7（1）和S1（2）中活性較高，S6和S8次之，隨著果實的發育該酶活性逐漸降低，至果實成熟時活性達到最低值；S2和S5在果實整個發育期中性轉化酶活性均較低，且整個發育期活性基本無變化。

3 結論與討論

本試驗結果表明，越瓜果實以積累己糖為主，蔗糖含量所占比例較小，這可能是越瓜果實口感降低的原因。

Harbron等（1981）曾指出蔗糖磷酸合成酶可能是蔗糖合成途徑中的一個重要控制點，它的活性反映蔗糖生物合成的能力。Huber（1983）也指出蔗糖的積累往往與蔗糖磷酸合成酶活性緊密相連。本試驗中，隨著果實的發育蔗糖磷酸合成酶活性逐漸升高，至果實成熟時該酶活性達到最大值，與糖的積累趨勢相同，說明蔗糖磷酸合成酶活性的提高促進了越瓜果實中糖的積累。

在甜瓜果實的整個生長發育期，酸性轉化酶活性在前期較高，且蔗糖含量較低，隨著果實進一步發育，酸性轉化酶活性迅速下降，而蔗糖含量急劇升高（Schaffer et al.，1987；McCollum et al.，1988；Hubbard et al.，1989）。由此說明，甜瓜果實中酸性轉化酶活性與蔗糖生成量呈負相關。本試驗中，S7（1）酸性轉化酶在果實發育前期活性最高，之后隨著果實發育活性急劇降低，而S2與S5的酶活性在果實整個發育期變化幅度較小。前人對中性轉化酶的研究較少，本試驗中越瓜果實中性轉化酶活性變化趨勢與酸性轉化酶相似，但其活性遠遠低于酸性轉化酶，除S2和S5整個發育期活性無變化外，其余品種均是果實發育前期活性高，至果實成熟時活性達到最小值。本試驗中蔗糖合成酶活性在越瓜果實整個發育期差異不顯著，在越瓜果實蔗糖積累方面作用不大，說明越瓜果實蔗糖積累主要由蔗糖磷酸合成酶、酸性轉化酶和中性轉化酶控制，且酸性轉化酶活性遠遠大于蔗糖磷酸合成酶活性。因此生產中可通過外源刺激調控蔗糖磷酸合成酶或酸性轉化酶活性，促進越瓜果實中蔗糖的積累，進而提高果品質量。

杜星瑩，韋韋.2011.安徽淮南大棚酥瓜品種比較研究.安徽農業科學，39 （24）：14559-14560.

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