刺梨果實發育過程中糖和黃酮的積累及其與光照強度變化的相關性

樊衛國，潘學軍，何春麗，陳紅，周禹佳

刺梨果實發育過程中糖和黃酮的積累及其與光照強度變化的相關性

樊衛國，潘學軍，何春麗，陳紅，周禹佳

貴州大學/國家林業和草原局刺梨工程技術研究中心，貴陽 550025

【目的】研究不同光照強度對刺梨（Tratt.）果實發育過程中糖和總黃酮的積累規律及其對光照強度變化的生理關聯性，為刺梨果實的品質調控提供科學依據。【方法】以4年生的‘貴農5號’刺梨結果樹為材料，以自然光照強度為對照，設置光照強度減弱20%、40%、60%的3個處理（分別用R0（CK）、R20、R40、R60表示），分析測定不同發育時期刺梨果實中可溶性糖和總黃酮的積累量、相關合成代謝酶活性及其與光照強度變化的相互關系。【結果】在刺梨果實生長發育過程中，糖和總黃酮類物質不斷積累，但不同發育時期的積累量有明顯差異。在果實緩慢生長期之后，果實中的糖分開始快速積累，到成熟期可溶性總糖和蔗糖的積累量達到最高，其中蔗糖的積累量占可溶性總糖的36.97%。刺梨果實中葡萄糖和果糖的積累量至快速膨大期達到最大，但僅占果實成熟期可溶性總糖最大積累量的10.50%和18.18%。刺梨果實屬于蔗糖積累型。刺梨果實中的總黃酮從幼果期開始就快速積累，一直持續到果實快速膨大期，之后總黃酮的積累量增加不明顯。刺梨果實發育過程中，不同光照強度下的果實中糖和總黃酮的積累量差異顯著，光照強度減弱不利于果實中糖和總黃酮的積累。蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、轉化酶（Ivr）和丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羥基化酶（C4H）、4-香豆酸輔酶A連接酶（4CL）、查爾酮合成酶（CHS）分別是影響果實中糖和黃酮類物質合成代謝的關鍵酶，光照強度變化與刺梨果實中糖、總黃酮的積累量以及相關合成代謝酶的活性變化密切關聯。光照強度減弱會明顯抑制SS、SPS、Ivr、PAL、C4H、4CL、CHS的活性。在刺梨果實整個發育過程中，SS和SPS對光照強度減弱的反應敏感。刺梨果實中糖與總黃酮的積累量呈極顯著正相關，果實中糖和總黃酮的積累量以及SS、SPS、IVR、PAL、C4H、4CL、CHS的活性均與光照強度變化呈顯著或極顯著正相關。【結論】刺梨果實為蔗糖積累型，果實緩慢生長期之后，果實中的糖分開始快速積累，果實中總黃酮的積累量從幼果期開始迅速增長，一直持續到快速膨大期。光照強度減弱不利于刺梨果實中糖和黃酮類物質的積累。生產中可以通過改善光照條件，增加刺梨果實中糖和黃酮類物質的含量，提高刺梨果實的品質。

刺梨；果實；光照強度；糖；總黃酮

0 引言

【研究意義】維生素C和黃酮類物質含量豐富是刺梨（Tratt.）果實的兩大特色。在每100 g刺梨果實干樣中，總黃酮的含量可達0.93%—1.69%[1-2]。然而，不同產地及采收期的刺梨果實總黃酮含量差異很大[3-4]，產地的環境差異和果實發育狀況可能與此有關。黃酮類物質是一類以光合產物為基礎的次生代謝產物，光照在影響糖類合成代謝的同時，也對黃酮類物質的合成產生重要的影響[5]。迄今，有關光照強弱對刺梨果實發育過程中糖和黃酮類物質的積累及其相關生理影響尚不清楚，對此進行探究有利于刺梨果實品質的生理生態調控。【前人研究進展】有關光照條件對果實糖分和黃酮類物質積累的影響已有較多報道。在光照強度減弱的條件下，甜瓜[6]、梨[7]、葡萄[8]等果實中糖的積累量明顯減少，果實中與糖合成密切相關的蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和轉化酶（Ivr）活性受到抑制是影響糖積累的重要生理原因。減弱光照強度不僅會降低藍莓果實中糖的積累量，總黃酮的積累量也隨之降低[9]。在銀杏葉中，黃酮類物質的增量具有明顯的光強效應，增加光照強度能夠顯著提高總黃酮的含量[10]。光照影響果實中黃酮類物質合成代謝的基因表達，遮光的核桃果實青皮中黃酮類物質的含量隨相關合成酶基因的相對表達量降低而減少[11]。光質也影響果實中黃酮的合成與積累，陽光的紫外線強度減少會降低葡萄果實中黃酮的積累[12]。然而也有例外，如遮光反而增加桃果實中黃酮醇的積累[13]，適宜的光照強度有利于楊梅葉中黃酮類物質的合成，過強或過弱的光照則不利于總黃酮的積累[14]。植物體內黃酮類物質的合成是十分復雜的過程，人們普遍公認合成代謝途徑是苯丙烷途徑[5,15-16]，其中，苯丙氨酸解氨酶（PAL）將黃酮類物質合成的初始物質苯丙氨酸脫氨基轉化形成肉桂酸，之后由肉桂酸-4-羥化酶（C4H）將肉桂酸轉化為P-香豆酸，然后在4-香豆素輔酶A連接酶（4CL）作用下，P-香豆酸和輔酶A生成對香豆酰輔酶A，此后在查爾酮合成酶（CHS）催化下，蘋果酰輔酶A與對香豆酰輔酶A發生縮合反應形成查爾酮，然后再進一步衍生轉化為黃酮醇、黃烷酮醇、異黃酮、異黃烷酮等各類黃酮化合物[15,17-19]。因此，PAL、C4H、4CL和CHS是黃酮類物質合成代謝過程中具有關鍵作用的酶，其活性的強弱與黃酮類物質的合成與積累密切相關。然而光照強度、光質和光照時長都能促進植物體內黃酮類物質合成代謝途徑中關鍵酶的基因表達，進而增強相關酶的活性，促進黃酮類物質的合成和積累[20]。在光照強度減弱的條件下，葡萄[12]、楊梅[14]、蘋果[21]等果實中、、和的相對表達量減少，從而導致黃酮類物質的積累量降低。【本研究切入點】刺梨果實主要用于營養及保健食品的加工，其果實中維生素C及黃酮的含量高低一直備受加工企業重視。前期研究發現，不同光照條件下的刺梨果實中維生素C的含量差異極大，在蔭蔽條件下的刺梨果實中維生素C含量很低[22]，然而光照條件是否對刺梨果實中黃酮類物質的合成積累也產生重要的影響仍不清楚。【擬解決的關鍵問題】通過對‘貴農5號’刺梨植株樹冠進行不同光照強度的遮光處理，探究刺梨果實發育過程中糖和黃酮類物質的積累規律及其與光照強度變化和合成代謝酶活性的相互關聯性，旨在為提高刺梨果實品質的生態調控提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在貴州大學刺梨盆栽場進行。試材為2016年11月栽植于高80 cm、口徑80 cm黑色塑料缸中的‘貴農5號’刺梨，每個塑料缸栽1株，苗木為2年生扦插苗，樹形為單干圓頭形。PAL、C4H、4CL、CHS活性測定試劑盒和總黃酮測定的標準品均由深圳子科生物科技有限公司提供，SS、SPS、Ivr活性測定的試劑盒由北京索萊寶科技有限公司提供。盆栽土壤為耕作土，pH 6.61，有機質含量2.54%，堿解氮118.20 mg×kg-1，速效鉀96.32 mg×kg-1，速效磷21.61 mg×kg-1，交換性鈣1 065.07 mg×kg-1，交換性鎂286.43 mg×kg-1，有效鐵7.23mg×kg-1，有效錳13.44 mg×kg-1，有效銅0.81 mg×kg-1，有效鋅2.01 mg×kg-1，有效硼0.52 mg×kg-1。

1.2 試驗設計

試驗設3個不同光照強度的處理，光照強度分別為自然全光照強度減弱20%（R20）、40%（R40）、60%（R60），以自然全光照下的光照強度（R0）為對照（CK）。每個處理1株，重復4次。試驗期間，在刺梨果實的幼果期（5月上旬至5月中旬，花后15 d，以S1表示）、緩慢生長期（5月下旬至6月中旬，花后16—46 d，以S2表示）、快速膨大期（6月下旬至7月下旬，花后47—89 d，以S3表示）、成熟期（8月初至8月下旬，花后90—115 d，以S4表示）不同處理和對照（CK）的光照強度平均值見表1。

表1 在刺梨果實不同發育期自然全光照及不同遮光處理的光照強度

1.3 試驗方法

1.3.1 遮光處理 2017年2月在每株盆栽試驗樹上罩上長、寬、高各2.5 m的框架，每個框架間隔2 m，再在框架上用不同透光率的遮陽網罩對試驗樹進行遮光。于每個月中旬選擇晴天的上午10:00時，用SL-HYX型光照強度測定儀測定框架內的光照強度，及時調整遮陽網的密度使框架內的光照強度分別達到不同處理和對照光照強度的要求。試驗期間統一正常水肥管理。

1.3.2 取樣及樣品制備 2018年和2019年，對各處理不同發育時期的果實進行取樣。由于不同遮光處理的刺梨果實發育時期比對照都有所推遲，其中，R20、R40和R60處理分別比對照推遲3—4 d、5—7 d和12—15 d；此外，2019年物候期比2018年晚3 d。因此，2018年對照（R0）不同發育時期的果實取樣時間為：幼果期在花后第10天，果實緩慢生長期在花后第30天，果實快速膨大期在花后第60天，果實成熟期在花后第105天，當年對R20、R40和R60處理的果實不同發育時期的取樣時間分別比R0推遲3、6和13 d。2019年對不同處理的不同發育時期的果實進行取樣時，取樣時間在2018年的基礎上分別再推遲3 d。果實的取樣部位在樹冠中上部外圍4個方向，幼果期和果實緩慢生長期取樣時每個植株采果8個，果實快速膨大期和成熟期取樣時每個株植采果4個。取樣后的樣品果分為兩份，將一份樣品洗凈、殺酶后于60℃下烘干，粉碎過60目篩后用于測定可溶性總糖、蔗糖、果糖、葡萄糖和總黃酮含量。另將一份樣品用液氮冷凍處理后置于超低溫冰箱（-79℃）中保存，用于測定相關酶的活性。

1.3.3 指標測定 試驗期間用SL-HYX型光照強度測定儀測定不同處理的光照強度。用烘干稱重法測定果實平均單果干物質重。果實中可溶性總糖含量采用蒽酮比色法[23]測定，蔗糖、葡萄糖、果糖含量采用高效液相色譜法[24]測定，檢測器為島津RID-10A示差檢測器，色譜柱為YMC-Pack Polyamine II（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為乙腈﹕水（75﹕25，V﹕V），柱溫30℃，檢測池溫度為35℃，進樣量為10 μL，流速1 mL·min-1。果實中總黃酮含量的測定采用硝酸鋁顯色法[25]，SS、SPS和Ivr活性測定分別采用間苯二酚比色法和3, 5-二硝基水楊酸法[26]，PAL、C4H、4CL、CHS的活性測定采用酶聯免疫法，酶的提取分別參照Br?denfeldt等[27]和范存斐等[28]的方法。

1.4 數據計算及處理

數據為2018年和2019年兩年取樣測定結果的平均值。每個指標均重復測定4次。果實中蔗糖、果糖、葡萄糖及可溶性總糖和總黃酮積累量以單果干重的mg數表示，計算公式為：果實中相關物質的積累量=單果平均干物質重（g）×果實干物質中相關物質的含量（%）×1000。

在Excel 2003上進行數據統計及作圖，用DPS v7.05軟件進行顯著性分析和相關性測定，多重比較采用Duncan’s新復極差法。

2 結果

2.1 自然全光照（ck）條件下刺梨果實發育過程中可溶性總糖和總黃酮的積累

2.1.1 糖的積累 在ck條件下,刺梨果實中可溶性糖總糖及其中的蔗糖、葡萄糖和果糖的積累量隨果實不斷發育而逐漸增長，到果實快速膨大期開始迅速大量積累（圖1-A、1-B）。在幼果期，果實中可溶性總糖（圖1-A）和蔗糖、葡萄糖、果糖（圖1-B）的積累量都較低，每個單果（DW）中分別只有85.96、17.13、15.81和18.88 mg；到果實緩慢生長期的積累量增長仍然較緩慢，分別為196.81、39.79、40.06和46.60 mg；此后，果實中糖分開始快速積累，成熟期可溶性總糖和蔗糖的積累量達到最高，分別為1 178.61和435.73 mg，而葡萄糖的積累量以果實快速膨大期為最多。可溶性總糖及其中的蔗糖積累量在果實不同發育期的差異顯著（＜0.05），果糖積累量在快速膨大期和成熟期的差異不顯著。蔗糖是成熟期果實中最多的糖分，在可溶性總糖中的占比達到36.97%。

S1、S2、S3、S4分別幼果期、緩慢生長期、快速膨大期、成熟期。不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05）。下同

2.1.2 黃酮的積累規律 隨刺梨果實的不斷發育，果實中黃酮類物質積累量不斷增加（圖2）。在幼果期和果實緩慢生長期，每個果實（DW）總黃酮的積累量分別達到23.83和43.36 mg；果實迅速膨大期，總黃酮積累量達到最多，果實迅速膨大期和成熟期的總黃酮積累量分別達到63.42和65.41 mg，但差異并不顯著，說明總黃酮從幼果期就開始快速積累，一直持續到果實快速膨大期，這可能是刺梨果實中黃酮類物質積累規律的表征，而且與幼果期開始果實中合成黃酮的酶活性就已經較高有關。

2.2 光照強度對不同發育期刺梨果實中可溶性總糖和總黃酮積累的影響

2.2.1 對可溶性總糖積累的影響 在刺梨果實的不同發育期，隨光照強度的減弱，果實中可溶性總糖的積累量總體表現為明顯降低的趨勢（圖3-A），僅在果實快速膨大期的自然全光照強度（CK）與光照強度減弱20%的可溶性總糖積累量差異不顯著；在果實其他發育期，所有光照強度減弱處理的可溶性總糖積累量均顯著低于CK（＜0.05）。說明刺梨果實在發育過程中糖分的合成需要良好的光照條件，光照強度減弱不利于可溶性總糖的積累。

圖2 在自然全光照條件下刺梨果實不同發育期的總黃酮積累量

2.2.2 對蔗糖、葡萄糖及果糖積累的影響 在果實的不同發育時期，蔗糖、葡萄糖及果糖的積累量總體表現為隨光照強度的減弱而降低的變化趨勢（圖3-B—D），但在果實快速膨大期，光照強度減弱20%處理的葡萄糖和果糖積累量比對照的高，而在成熟期，二者之間差異不顯著。

2.2.3 對總黃酮積累的影響 光照強度減弱會明顯降低刺梨果實總黃酮的積累量。在果實的不同發育期，自然全光照強度下刺梨果實中總黃酮的積累量均為最大（圖4），隨光照強度減弱，刺梨果實的總黃酮積累量表現出明顯的降低趨勢。在幼果期、緩慢生長期和快速膨大期，光照強度減弱20%處理的總黃酮積累量降低的幅度與CK差異不顯著，但在成熟期的差異達到顯著水平（＜0.05）。光照強度減弱40%和60%后，不同發育時期果實中的總黃酮積累量均大幅度降低。在果實快速膨大期和成熟期，光照強度減弱20%、40%和60%處理的總黃酮積累量分別比CK降低了3.22%、41.09%、63.07%和10.82%、32.56%、43.78%。以上結果表明，在整個刺梨果實發育過程中，嚴重減弱光照強度后對果實中黃酮的合成與積累都有極其不利的影響，其中光照強度減弱60%的處理，嚴重影響緩慢生長期。

2.3 光照強度變化與不同發育期刺梨果實中可溶性糖和總黃酮積累的相關性

2.3.1 光照強度變化與可溶性糖、總黃酮積累的相關性 在刺梨果實不同發育時期，光照強度變化與刺梨果實中蔗糖、葡萄糖、果糖、可溶性總糖、總黃酮的積累量都表現出極顯著的正相關，相關系數在0.87—0.98（表2），均達到極顯著水平（＜0.01）。

2.3.2 總黃酮與可溶性糖積累量的相關性 在刺梨果實不同發育時期及不同光照強度下，果實中總黃酮的積累量與可溶性糖積累量均密切相關。不同發育期，刺梨果實的總黃酮積累量與蔗糖、葡萄糖、果糖及可溶性總糖的積累量均呈正相關（表3），相關系數均達到極顯著水平（＜0.01），說明糖類物質是黃酮合成的基礎底物。

CK、R20、R40和R60分別代表自然全光照強度（對照）、光照強度減弱20%、40%、60%。不同小寫字母表示相同發育時期不同處理間在0.05水平上的顯著性差異，括號內不同小寫字母表示相同處理不同發育期在0.05水平上的顯著性差異。下同

圖4 光照強度減弱對不同發育期刺梨果實中總黃酮積累的影響

2.4 光照強度減弱對不同發育期刺梨果實中糖和黃酮類化合物合成相關酶活性的影響

2.4.1 對果實中可溶性糖合成相關酶活性的影響 在不同發育期的刺梨果實中，與蔗糖合成相關的SS和SPS的活性均隨光照強度的減弱而降低，不同處理間均有顯著差異（＜0.05）（表4）。與果糖、葡萄糖合成密切相關的Ivr活性，雖然在不同發育時期也表現出隨光照強度減弱而降低的趨勢，但在果實發育過程中，自然全光照強度下（CK）與R20處理的Ivr活性均無顯著差異；而在刺梨果實進入到快速膨大期和成熟期，光照強度減弱至自然全光照強度（CK）的40%（R40）和60%（R60）的Ivr活性顯著低于CK和R20處理。由此可見，在光照強度稍有減弱的條件下，對整個刺梨果實發育過程中Ivr活性的影響不明顯，刺梨果實中Ivr對光照強度減弱的敏感性不如SS和SPS。從表4還可看出，無論在自然全光照和光照強度減弱的條件下，刺梨果實中SS和SPS的活性均明顯表現出隨果實發育時期的增長而增強的趨勢，而Ivr的活性則表現出隨果實發育時期的增長而減弱的趨勢，這種變化趨勢與果實發育后期蔗糖大量積累而葡萄糖及果糖積累較少相吻合，這是蔗糖積累型果實的重要生理表征。

表2 不同光照強度與不同發育期刺梨果實中可溶性總糖、蔗糖、葡萄糖、果糖和總黃酮積累量的相關性

**表示相關系數達到極顯著水平（<0.01）。下同 ** indicate the correlation coefficient at 0.01 significant levels. The same as below

表3 不同光照強度條件下刺梨果實發育過程中總黃酮積累量與蔗糖、葡萄糖、果糖及可溶性總糖積累量的相關性

表4 不同光照強度對不同發育期刺梨果實中可溶性糖合成相關代謝酶活性的影響

同列不同小寫字母表示相同發育期不同處理間的差異顯著（＜0.05），同行不同大寫字母表示相同處理不同發育期之間的差異顯著（＜0.05）。下同

Different small letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level in different treatments of the same development stage, and different capital letter of the same row indicated significant difference at 0.05 level in different development stages of the same treatment. The same as below

2.4.2 對果實中黃酮類物質合成關鍵酶活性的影響 在刺梨果實發育過程中，果實中PAL、C4H、4CL和CHS的活性隨光照強度減弱表現出明顯的降低趨勢（表5）。在黃酮類化合物合成的初始過程中，PAL是將初始物質苯丙氨酸轉化為肉桂酸的關鍵酶。從表5看出，果實中PAL活性隨光照強度的減弱而明顯降低，不同處理間的差異均達到顯著水平（＜0.05），說明光照強度減弱會抑制黃酮類化合物合成的初始物質苯丙氨酸轉化為肉桂酸。C4H是調控合成黃酮類物質的中間產物P-香豆酸的關鍵酶，雖然不同發育期果實中C4H的活性總體表現出隨光照強度減弱而降低的趨勢（表5），但在不同發育期這種趨勢仍然有一些差異。在刺梨果實成熟期，C4H的活性隨光照強度減弱而明顯降低，不同處理間的差異均達到顯著水平（＜0.05）。而在幼果期和果實快速膨大期，C4H的活性在R40與R60處理間差異不顯著，但它們明顯低于R0（CK）和R20處理，說明光照強度減弱至自然全光照強度的40%以下之后，對這兩個時期果實中C4H活性進一步減弱的影響差異不明顯。在刺梨果實緩慢生長期，果實中的C4H活性在R0（CK）與R20處理間的差異不顯著。4CL的作用是催化P-香豆酸與輔酶A結合生成對香豆酰輔酶A，這一過程直接影響查爾酮的合成。從表5看出，在刺梨果實發育過程中，4CL的活性隨光照強度減弱而明顯降低，其中，在緩慢生長期，不同處理間的4CL活性差異顯著，但幼果期R20與R40處理、快速膨大期R40與R60處理和成熟期CK與R20處理間的差異不顯著。在黃酮類化合物合成過程中，CHS催化合成查爾酮，再由其衍生轉化為多種類黃酮物質。由表5可見，光照強度減弱能明顯降低不同發育期刺梨果實中的CHS活性，但是幼果期R40與R60處理、緩慢生長期和成熟期R20與R40處理、快速膨大期CK與R20處理間，CHS活性的差異也不顯著。

表5 不同光照強度對不同發育期刺梨果實中黃酮類化合物關鍵合成酶活性的影響

從表5還可看出，不同光照強度下PAL的活性都以果實成熟期最高，CHS的活性則在幼果期最高。而自然全光照強度下，C4H的活性以幼果期較弱，4CL的活性在果實緩慢生長期最高，但在光照強度減弱的條件下，緩慢生長期的果實中C4H和4CL活性高于其他發育時期。以上結果表明，不同光照強度對不同發育期刺梨果實中的黃酮類物質合成代謝過程具有明顯的差異性影響。

2.5 光照強度變化與不同發育期刺梨果實中可溶性糖合成、轉化酶和黃酮合成關鍵酶活性的關聯性

2.5.1 與不同發育期刺梨果實中可溶性糖合成、轉化相關酶活性的相關性 在刺梨果實的不同發育期，光照強度變化與SS、SPS和IVR的活性變化均呈顯著或極顯著正相關（表6），除果實成熟期的光照強度變化與IVR活性變化的相關系數達到顯著水平外，其他的相關系數均達到極顯著水平（＜0.01），說明光照強度變化與果實中SS、SPS和IVR的活性密切關聯，并對刺梨果實中可溶性糖的合成及轉化過程有著重要的生理影響。因此，光照強度減弱不利于刺梨果實中蔗糖、葡萄糖和果糖的合成與積累。

2.5.2 與不同發育期刺梨果實中黃酮合成關鍵酶活性的相關性 在刺梨果實的不同發育期，光照強度變化與果實中黃酮類物質合成的PAL、C4H、4CL和CHS活性均表現出極顯著的正相關（＜0.01）（表7），說明光照強度與果實中合成黃酮類物質的上述4種關鍵酶活性密切關聯。因此，光照強度減弱不利于刺梨果實中黃酮類物質的合成與積累。

表6 光照強度變化與不同發育期刺梨果實中蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和轉化酶活性的相關性

表7 光照強度變化與不同發育期刺梨果實中PAL、C4H、4CL及CHS活性的相關性

3 討論

3.1 刺梨果實中糖和總黃酮的積累規律及其關聯性

蔗糖、葡萄糖、果糖是果實中主要的糖組分，不同果實中糖分組成及積累有較大差異[29-30]。根據果實成熟時所積累的主要糖的含量，可將果實分為淀粉轉化型（獼猴桃、香蕉、芒果等）、蔗糖積累型（柑橘、杏、桃等）和己糖積累型（葡萄、蘋果、枸杞等）[31]。在幼果期，刺梨果實中蔗糖、葡萄糖和果糖的積累量差異不明顯，但從果實緩慢生長期開始，各自的積累量迅速增長，其中，蔗糖到成熟期的積累量占可溶性總糖的比例高達36.99%，而葡萄糖和果糖分別僅占10.50%和18.18%，在刺梨果實發育過程中，無論光照強度如何變化，刺梨果實中蔗糖、葡萄糖、果糖的積累量與總黃酮的積累量均呈極顯著正相關。幼果期和緩慢生長期，蔗糖、葡萄糖、果糖的積累量不多，這除了與果實生長發育的組織構建對糖的消耗有關外，可能還與果實中黃酮類物質快速合成對糖的消耗有關。

3.2 光照強度變化對刺梨果實中糖分積累的生理影響

在刺梨果實發育進程中，無論在何種光照強度下，果實中SS和SPS活性均表現出不斷增強的趨勢，在成熟期的活性達到最高，而IVR的活性變化正好相反。由此可見，這種變化趨勢并不會因光照強度的變化而改變，說明SS和SPS在果實蔗糖的積累過程中具有主導作用，其中SPS對蔗糖積累的貢獻最大。

光照條件還影響果實中糖的合成與轉化。在糖的合成、轉化和積累過程中，SS、SPS和IVR扮演著極其重要的角色，其中，SS催化蔗糖的代謝是可逆的，即蔗糖+UDP←→UDP-葡萄糖+果糖，SPS則是催化蔗糖的合成，IVR是將蔗糖水解為葡萄糖和果糖[32-33]。在光照強度減弱的情況下，刺梨果實中SS、SPS和IVR的活性降低，且光照強度變化與SS、SPS和IVR的活性和糖的積累量都表現出極顯著正相關，說明光照減弱導致果實中糖合成轉化的關鍵酶活性降低后，對糖的積累量產生了極其不利的生理影響，這種結果在梨[7]、楊梅[34]和厚皮甜瓜[6,35]等果實上也有類似的報道。已有研究發現，光照條件能夠影響果實中糖合成代謝關鍵酶基因的表達，對甜瓜果實延長光照后，能夠誘導的表達從而增加SPS的活性[36]。對梨果實進行套袋遮光處理后，果實中和的相對表達量降低了，果實中的SPS和IVR活性及糖的積累量也相應降低[37]，說明光照對果實糖合成積累的影響與相關酶基因的表達水平及酶活性密切相關。刺梨果實糖的合成積累與相關酶基因表達的聯系有待進一步研究。

3.3 光照強度變化對刺梨果實中黃酮積累的生理影響

植物體內的黃酮類物質合成代謝過程極其復雜，光對黃酮類物質合成代謝的影響主要是光照對苯丙烷合成途徑中、、、等關鍵酶基因表達的調控[16]，、、和的基因表達量及酶活性增強為黃酮類物質合成的下游反應提供充足的底物，從而對黃酮類化合物的合成產生影響[38-39]。遮陰條件下，茶樹新梢中的和表達量降低，減少茶葉中總黃酮的含量[19,40]，相似的研究結果在葡萄[41-42]和銀杏[43]中也有報道。蘋果中的PAL活性也受光的誘導[44]，光照強度減弱能夠降低蘋果中PAL的活性[45]，沒有進行套袋遮光處理的酥梨果實中，PAL的活性也比套袋遮光處理的果實高[46]。在本研究中，光照強度減弱不僅使刺梨果實中合成黃酮類化合物的糖類基礎物質減少，同時使PAL、C4H、4CL、CHS的活性明顯減弱，導致總黃酮積累量降低。因此，建議在生產上選擇光照良好的區域進行刺梨栽培，并通過合理密植改善光照條件，從而增加果實中的糖，以促進刺梨果實中黃酮的合成。

4 結論

刺梨果實屬于蔗糖積累型，果實中糖的積累量與總黃酮的積累量密切相關。果實緩慢生長期之后，可溶性總糖和其中的蔗糖開始快速積累，果實中總黃酮的積累量從幼果期開始迅速增長，一直持續到果實快速膨大期。在刺梨果實的生長發育過程中，果實中糖分和總黃酮的積累量以及SS、SPS、IVR、PAL、C4H、4CL、CHS的活性均與光照強度變化表現出顯著或極顯著的正相關。光照強度減弱會明顯抑制SS、SPS、Ivr、PAL、C4H、4CL、CHS的活性，不利于刺梨果實中糖和黃酮類物質的合成積累。在生產中可以通過改善光照條件，以增加刺梨果實中糖和黃酮類物質的含量，提高刺梨果實的品質。

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Accumulation of Sugar and Flavonoids as Well as Their Association with Changes of Light Intensity During Fruit Development of

FAN WeiGuo, pan xueJun, HE ChunLi, chenhong, zhouyuJia

Guizhou University/Engineering Technology Research Centre for Rosa Roxburghii of National Forestry andGrassland Adminstration, Guiyang 550025

【Objective】The accumulation of sugar and total flavonoids and their association with changes of light intensity during fruits development ofTratt. were studied, so as to provide a scientific basis for the fruit quality control of. 【Method】 Four-year-old‘Guinong 5’fruit-bearing trees ofwas used as the material in the experiment, the natural light intensity was used as control (R0, CK), and three treatments were set up with the light intensity reduced by 20% (R20), 40% (R40) and 60% (R60), respectively. The accumulations of soluble sugar and total flavonoids as well as activities of related anabolic enzymes in fruits were analyzed, and the relationship between them and light intensity was determined.【Result】Sugar and total flavonoids were accumulated continuously during the growth and development offruit, but their accumulation of different development periods had significant differences. The sugar in fruits began to accumulate rapidly after the slow growth stage, and the accumulation of total soluble sugar and sucrose reached the highest at maturity stage, in which the accumulation of sucrose accounted for 36.97% of the total soluble sugar. The accumulation of glucose and fructose in the rapid expansion period was the largest, but only accounted for 10.50% and 18.18% of the maximum accumulation of total soluble sugar at fruit maturity stage, respectively.fruit was sucrose accumulation type. The total flavonoids in fruits were rapidly accumulated from young fruit stage to rapid fruit expansion stage, and then the accumulation of total flavonoids did not increase significantly. During the development offruit, the accumulation of sugar and total flavonoids under different light intensities was significantly different, while the decrease of light intensity was not conducive to the accumulation of sugar and total flavonoids in fruits. Sucrose synthase (SS), sucrose phosphate synthase (SPS), invertase (IVR) were the key enzymes affecting the metabolism of sugar in fruit. Alanine ammonia lyase (PAL), cinnamic acid-4-hydroxylase (C4H), 4-coumaric acid coenzyme A ligase (4CL) and chalcone synthase (CHS) were the key enzymes affecting the metabolism of flavonoids in fruit. The changes of light intensity were closely related to the accumulation of sugar, total flavonoids and the activities of related anabolic enzymes in fruits, while the activities of SS, SPS, IVR, PAL, C4H, 4CL and CHS were significantly inhibited by the decrease of light intensity. SS and SPS were sensitive to the decrease of light intensity during the whole fruit development of. There was a significant positive correlation between sugar and total flavonoids accumulation in fruits, while the accumulation of sugar and total flavonoids and the activities of SS, SPS, IVR, PAL, C4H, 4CL and CHS were significantly or extremely significantly positively correlated with the changes of light intensity.【Conclusion】fruit were sucrose accumulation type, and the sugar in fruits began to accumulate rapidly after the slow growth stage, while the total flavonoids in fruits were rapidly accumulated from young fruit stage to rapid fruit expansion stage. The decrease of light intensity was not conducive to the accumulation of sugar and flavonoids in fruits. The contents of sugar and flavonoids in fruits could be increased by improving light conditions in production, which was conducive to improving the quality offruit.

; fruit; light intensity; sugar; total flavonoids

2021-02-25；

2021-06-28

國家林業和草原局林業科技創新平臺建設（2019133002）、國家重點研發計劃（2014BAD23B03）

通信作者樊衛國，E-mail：wgfan@gzu.edu.cn

（責任編輯 趙伶俐）