影響特早熟柑橘果實品質的源庫關系研究*

鄧永輝，郭世澤，劉平潤，程湘鈺，王 燁，唐天睿，劉宏斌，彭奇慧，李 琦，楊學虎

（1 云南農業大學，昆明650100）（2 昭通市邵陽區園藝技術推廣中心）（3 華寧縣柑桔產業發展辦公室）（4 鶴慶縣茶桑果藥站）

柑橘是云南省的第二大水果[1]，由于獨特的山地氣候，特早熟柑橘8 月即可上市[2]，具有較高的商品價值。但特早熟柑橘生長期短，普遍存在含糖量低的問題。研究特早熟柑橘果實的糖酸變化規律和提高果實含糖量對云南省柑橘品質提升有著更為重要的意義。果實中糖分積累主要來源于“源”葉片光合產物，光合作用固定的碳轉變為蔗糖和淀粉，其中主要以蔗糖的形式向“庫”果實運輸。早熟柑橘果實中糖分主要有蔗糖、葡萄糖和果糖，其中以蔗糖積累為主[3]。蔗糖從葉片向果實轉運和蔗糖在果實中的積累都受到蔗糖代謝酶的影響，與蔗糖代謝密切相關的酶主要有催化蔗糖分解為單糖的酸性轉化酶（AI）、中性轉化酶（NI）以及催化蔗糖合成的蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）[4]。已有的研究表明，覆膜[5]、果實遮光[6]、施肥[7]、改換砧木[8]、干旱[9]、水分脅迫[10]及病害[11]等栽培措施和生態因子的改變，對果實蔗糖代謝酶活性均有顯著的影響，進而影響糖分轉運、果實中糖的積累和組成成分變化。柑橘果實成熟往往伴隨著AI 活性的下降和SPS 活性的上升[4]，SPS 活性直接反映著蔗糖的合成能力[12]，SPS 活性降低會導致同化產物對蔗糖的分配減少，影響葉片和果實中的糖組成成分[13-14]。

根據源庫理論物質的就近運輸原則[15]，結果枝著生葉片數對果實糖分積累有著更為直接的影響。前人研究發現，隨著結果枝著生葉片數的增加，單果重增加[16-17]，果實總糖含量[18]顯著增加。疏去結果枝著生葉片數少的果實，能夠提升果實的品質[19]。董雪潔等[18]對柑橘葉片和果實中的酶活性與糖含量相關性進行了分析，但忽略了源葉光合產物合成能力和另一種重要的蔗糖代謝酶NI 活性對果實生長和糖分積累的影響。已有的研究對作為“源”的葉片數究竟如何影響果實發育和糖分積累的生理基礎還不夠清楚，本試驗通過測定不同時期葉片碳水化合物、果實汁胞中糖組成成分、葉片和果實蔗糖代謝酶活性等指標，從庫源關系方面來探索結果枝著生葉片數對云南特早熟柑橘品種果實糖分積累的影響及糖酸變化規律，以期為提升云南特早熟柑橘果實品質和栽培技術創新提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019 年5 月至2020 年11 月在云南省玉溪市華寧縣亞熱帶果樹示范園內進行。在同一地塊選取3 株樹勢相近的9 年生‘枳殼’砧木的特早熟柑橘‘大浦早生’為試材。

1.2 樣品采集和處理

于每年5 月以結果枝著生葉片數為指標對‘大浦早生’果實進行標記，在冠層的中部外圍分別標記出1 片葉、3 片葉和5 片葉的果實。分別于2019年5 月16 日、6 月23 日、7 月17 日、8 月7 日、8月23 日和9 月8 日采集標記果實和結果枝葉片，裝入密封袋中，用干冰盒運回實驗室進行相關指標測定，包括果實汁胞中糖含量、葉片中碳水化合物含量、果實和葉片中蔗糖代謝相關酶活性。

2020 年7—9 月，在果實膨大期和成熟期采集標記果實，測定果實有機酸含量，果實成熟后進行品質分析，具體采樣時間為7 月22 日、8 月4 日、8 月29 日。

1.3 生理指標的測定

果實中葡萄糖、果糖、蔗糖的提取和含量測定參考李云康等[20]的方法，使用安捷倫1260 Infinity高效液相色譜儀，Agilent Zorbax Carbohydrate（4.6 mm×250 mm，5 μm）糖分析柱。色譜條件：進樣量10 μL，流動相為乙腈∶水＝75∶25，流速1.4 mL/min，時間15 min，柱溫30 ℃。使用視差折光檢測器，檢測池溫度為30 ℃。

葉片的淀粉含量和可溶性糖含量采用蒽酮硫酸法，TECAN infinite M200 PRO 多功能酶標儀測定。

果實中的檸檬酸、蘋果酸含量的測定采用國家標準GB 5009.157—2016《食品安全國家標準 食品有機酸的測定》的方法，使用ZORBAX SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）柱，VWD 檢測器。

果實和葉片中的蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、酸性轉化酶（AI）、中性轉化酶（NI）活性通過購買蘇州格銳思生物科技有限公司試劑盒，使用多功能酶標儀進行測定。

1.4 數據統計與分析

采用Excel 2010 和SPSS 19 進行數據處理與分析，利用最小顯著差法（LSD）（P＜0.05）進行單因素顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 果實糖分組成成分變化

由圖1 可知，結果枝著生葉片數對果實糖分積累有一定的影響，隨著葉片數的增多，果實成熟時糖含量增加，其中以蔗糖含量的增加為主。5 月中旬果實發育早期，結果枝著生1 片葉的果實蔗糖含量顯著（P＜0.05）高于3 片葉和5 片葉。由總糖含量的變化可知，6 月下旬至8 月下旬是果實糖分快速積累的時期，8 月初果實進入著色期，結果枝著生不同葉片數的果實糖分增長開始出現分化。葡萄糖、果糖和總糖含量均于8 月下旬達到最大值。8月下旬至9 月初果實成熟，葡萄糖和果糖含量略有下降，蔗糖含量繼續升高達到最大值，總糖含量變化不大，此時蔗糖與葡萄糖、果糖含量比例接近2∶1∶1。果實成熟時，結果枝著生5 片葉的果實葡萄糖和果糖含量均顯著（P＜0.05）高于1 片葉和3 片葉；結果枝著生5 片葉和3 片葉的果實蔗糖含量均顯著（P＜0.05）高于1 片葉。

圖1 不同結果枝著生葉片數的果實糖組成及含量變化

2.2 果實有機酸組成成分變化

由圖2 可以看出，不同結果枝著生葉片數對果實有機酸含量影響顯著。‘大浦早生’果實中有機酸積累以檸檬酸為主，結果枝著生1 片葉和3 片葉果實成熟過程中檸檬酸含量逐漸下降，蘋果酸含量呈先升高后下降的趨勢；結果枝著生5 片葉的果實檸檬酸和蘋果酸含量均呈先下降后上升的趨勢。8月初，結果枝著生3 片葉和1 片葉的果實檸檬酸和蘋果酸含量均顯著高于5 片葉。在果實成熟時，不同結果枝著生葉片數的檸檬酸含量無顯著差異，蘋果酸含量表現為5 片葉＞3 片葉＞1 片葉，差異均達顯著水平。

圖2 不同結果枝著生葉片數的果實有機酸組成及含量變化

2.3 葉片碳水化合物含量變化

如圖3 所示，在果實發育和糖分積累的過程中，不同結果枝著生葉片數的葉片淀粉和可溶性糖含量存在差異。特早熟柑橘葉片碳水化合物積累以可溶性糖為主，結果枝著生3 片葉和5 片葉的葉片淀粉含量變化不明顯，1 片葉在8 月上旬有明顯增加；結果枝著生3 片葉和5 片葉的葉片可溶性糖含量呈先升高后下降的趨勢，1 片葉的葉片可溶性糖含量僅在8 月下旬有明顯的增加。8 月上旬即果實糖分快速積累的中后期，葉片的碳水化合物含量達到最大值，結果枝著生1 片葉的葉片淀粉含量顯著高于3 片葉和5 片葉；可溶性糖含量則相反，結果枝著生5 片葉和3 片葉的葉片可溶性糖含量顯著高于1片葉。8 月上旬葉片碳水化合物含量達到最大水平，此時正是果實糖分快速積累的中后期，可溶性糖含量對葉片光合產物合成能力具有一定代表性。說明，果實糖分快速積累的中后期，結果枝著生葉片數多的葉片自身光合產物合成能力增強。

圖3 不同結果枝著生葉片數的葉片碳水化合物組成及含量變化

2.4 蔗糖代謝酶活性變化

2.4.1 葉片中蔗糖代謝酶活性變化

由圖4 可以看出，不同結果枝著生葉片數對葉片中的4 種蔗糖代謝酶活性的影響差異不大。在果實不同發育時期葉片中的SS 均保持較高的活性；葉片中SPS 活性隨著果實糖分的積累波動升高，至8 月上旬活性達到最大值。在果實糖分快速積累期即6 月下旬至8 月下旬，結果枝著生1 片葉和3 片葉的葉片SS、SPS 活性基本高于5 片葉。葉片中的AI、NI 活性總體呈現先下降再升高的趨勢；在果實糖分快速積累期，葉片中的AI、NI 活性基本保持較低的水平。6 月下旬至8 月上旬，結果枝著生3片葉的葉片NI 活性高于1 片葉和5 片葉；8 月中旬至果實成熟時，結果枝著生5 片葉的葉片AI、NI活性均高于1 片葉和3 片葉。說明，SS 和SPS 是影響特早熟柑橘葉片碳水化合物組成的主要蔗糖代謝酶，尤其是葉片中的SPS 在果實糖分快速積累期發揮著重要的作用。

圖4 不同結果枝著生葉片數的葉片蔗糖代謝酶活性變化

2.4.2 果實中蔗糖代謝酶活性變化

由圖5 可知，不同結果枝著生葉片數對果實汁胞中的SS、SPS、AI、NI 活性均有一定的影響。在果實糖分快速積累的過程中，汁胞中的SS 和SPS活性整體表現出先升高再下降的趨勢；結果枝著生5 片葉的SS 活性和SPS 活性整體高于3 片葉和1 片葉，且差異顯著（P＜0.05）。果實汁胞中AI 活性整體表現為先升高后下降的趨勢，6 月下旬果實發育的早期，表現極高的活性水平；6 月下旬至8 月下旬，結果枝著生1 片葉的汁胞AI 活性整體高于5片葉和3 片葉；7 月中旬至果實成熟，結果枝著生1 片葉的汁胞NI 活性始終高于3 片葉和5 片葉，8月上旬表現出顯著（P＜0.05）差異。說明，早期果實的發育與AI 活性有著極大的相關性，結果枝葉片數的增多降低了果實汁胞NI 活性，同時提高了SS 和SPS 活性，促進糖分向蔗糖合成方向進行。

圖5 不同結果枝著生葉片數的果實汁胞中蔗糖代謝酶活性變化

2.5 果實品質分析

由表1 可知，結果枝著生葉片數對特早熟柑橘果實品質有顯著影響。結果枝著生5 片葉的果實橫徑、單果重、果肉重均顯著高于3 片葉和1 片葉，其中單果重的增加主要源于橫徑的增長。但與結果枝著生1 片葉相比，結果枝著生5 片葉的果形指數和可食率均顯著降低。隨著結果枝著生葉片數的增加，果實可溶性固形物含量和固酸比均隨之增加，結果枝著生5 片葉的可溶性固形物含量顯著高于1片葉，但三者的固酸比差異不顯著。

表1 不同結果枝著生葉片數的果實品質

3 討 論

果實中的糖分主要來源于葉片光合產物，“源”的數量和質量是影響作物產量的基礎[21]。結果枝著生葉片數是影響“源”的數量的重要指標，已有研究表明，隨著結果枝葉片數的增多，單果重[16-17]和果實總糖含量[18,22]增加。本試驗研究結果與前人相似，同時也發現不同結果枝葉片數單果重的增加主要來源于橫徑的增長，糖分增加以蔗糖為主。5 月中旬果實發育的早期，結果枝著生5 片葉的果實汁胞中的蔗糖含量較1 片葉和3 片葉低。這可能與早期葉片快速生長需要消耗更多的光合產物有關，此時葉片葉綠素含量低光合產物少，葉片數越多結果枝葉片自身生長消耗能量增加，使得運輸向果實的糖分減少。很多研究發現，果實庫容變大能提高葉片光合速率[23]，本試驗中源葉片數多的果實單果重顯著增加、庫容增大，可能是引起果實糖分快速積累中后期的葉片可溶性糖含量即光合產物增加的原因。綜上所述，“源”的質量即葉片光合產物的增加和“源”的數量即結果枝葉片數的增加，促使葉片合成更多的糖分向果實運輸，是葉片數多的果實糖分積累增多的主要原因。

蔗糖代謝酶活性影響著葉片與果實之間的糖分轉運和積累。SPS 活性與葉片中的蔗糖含量呈正相關[12]，然而本試驗中果實糖分快速積累前中期7月中旬至8 月中旬，結果枝著生1 片葉的葉片SS和SPS 活性均高于5 片葉，但可溶性糖含量卻顯著低于5 片葉。這可能是為了維持果實發育，結果枝著生1 片葉的葉片輸出了更多的蔗糖到果實中，同時果實汁胞中的NI 活性顯著提高，也加快了果實蔗糖分解和蔗糖濃度下降，進一步促使蔗糖從葉片向果實運輸。SS 和SPS 活性水平的高低是衡量果實庫強的重要生理指標[4-6]，本試驗發現，7 月中旬至果實成熟，結果枝著生5 片葉果實汁胞中的SS 活性和SPS 活性整體高于3 片葉、1 片葉，結果枝著生1 片葉果實汁胞的AI 和NI 活性高于3 片葉、5片葉，結果枝著生葉片數的增多提高了果實合成蔗糖的能力，即庫強增強。說明果實糖分的增加主要受源葉的數量和質量影響，同時果實汁胞中的蔗糖合成酶活性提高使果實內糖分轉化向有利于蔗糖積累的方向進行。

有機酸含量也影響果實的風味。本試驗中結果枝著生葉片數多的果實檸檬酸和蘋果酸含量均高于葉片數少的果實，這與前人研究隨結果枝著生葉片數的增多可滴定酸含量增加的結果相符[16]。但在本試驗中結果枝著生葉片數多的果實糖分顯著提高，固酸比增加，這使得果實風味更濃，口感更佳。

4 結 論

綜上所述，隨著結果枝著生葉片數的增多果實含糖量增加，其中以蔗糖含量的增加為主。含糖量增加的主要原因是源葉數量和源葉自身光合產物增加，產生更多糖分，進而促進果實膨大和糖分積累。另一方面，結果枝著生葉片數多的果實中的NI活性降低，SS 和SPS 活性增強，有利于糖分轉化向蔗糖合成方向進行，使果實積累更多的糖分。