越瓜果實發(fā)育過程中糖的變化與相關(guān)酶活性的關(guān)系

田紅梅 方 凌 王 艷 王明霞 江海坤 嚴從生 張其安

（安徽省農(nóng)業(yè)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(chǎn)非洲，經(jīng)中東傳入印度，再經(jīng)越南傳入中國，故稱越瓜（杜星瑩和韋韋，2011）。其主要品質(zhì)特征是酥、脆，且具有甜瓜的清香，口感佳，營養(yǎng)豐富，但糖含量較低，大大降低了其品質(zhì)。糖分的積累是果實品質(zhì)形成的關(guān)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?shù)闹饕问?，它決定著果實的風味、品質(zhì)及產(chǎn)量，因此提高越瓜中的蔗糖含量是改善越瓜品質(zhì)的重要途徑。影響蔗糖代謝的酶包括酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）、中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS），其中轉(zhuǎn)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(nèi)糖的積累類型和組成與這3種酶的活力變化密切相關(guān)，不同植物、不同品種及不同發(fā)育時期糖代謝模式不盡相同。

以積累蔗糖為主的網(wǎng)紋甜瓜中糖的積累主要由蔗糖磷酸合成酶和酸性轉(zhuǎn)化酶調(diào)控，果實發(fā)育前期酸性轉(zhuǎn)化酶活性較高，葡萄糖及果糖含量也較高；至果實發(fā)育后期蔗糖磷酸合成酶活性逐漸升高，而酸性轉(zhuǎn)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(fā)育過程中糖的積累主要由酸性轉(zhuǎn)化酶、中性轉(zhuǎn)化酶及蔗糖合成酶調(diào)控，其研究結(jié)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(zhì)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(nóng)業(yè)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(yè)光電科技有限公司產(chǎn)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(zhuǎn)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 酶的提取：取膨大期、轉(zhuǎn)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(jīng)流水沖洗，加3.5mL 30% HCl和1mL 0.1%間苯二酚，搖勻，80 ℃水浴10min，經(jīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化酶活性測定。

2 結(jié)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(jié)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(fā)育期蔗糖及總糖含量的變化

由圖2可見，越瓜果實發(fā)育前期，蔗糖積累量較小，進入轉(zhuǎn)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(fā)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(fā)育期蔗糖磷酸合成酶活性的變化

在越瓜果實發(fā)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)育前期較低，隨著果實發(fā)育，酶活性逐漸提高，轉(zhuǎn)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(fā)育期轉(zhuǎn)化酶活性的變化

由圖5可見，在越瓜果實膨大期酸性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)色期之間活性變化幅度較小，果實轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化酶在各個發(fā)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(fā)育期蔗糖及總糖含量的變化

圖3 越瓜果實不同發(fā)育期蔗糖磷酸合成酶活性的變化

圖4 越瓜果實不同發(fā)育期蔗糖合成酶活性的變化

圖5 越瓜果實不同發(fā)育期酸性轉(zhuǎn)化酶和中性轉(zhuǎn)化酶活性的變化

在果實膨大期，中性轉(zhuǎn)化酶在S7（1）和S1（2）中活性較高，S6和S8次之，隨著果實的發(fā)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(fā)育期中性轉(zhuǎn)化酶活性均較低，且整個發(fā)育期活性基本無變化。

3 結(jié)論與討論

本試驗結(jié)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(fā)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(fā)育期，酸性轉(zhuǎn)化酶活性在前期較高，且蔗糖含量較低，隨著果實進一步發(fā)育，酸性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化酶活性與蔗糖生成量呈負相關(guān)。本試驗中，S7（1）酸性轉(zhuǎn)化酶在果實發(fā)育前期活性最高，之后隨著果實發(fā)育活性急劇降低，而S2與S5的酶活性在果實整個發(fā)育期變化幅度較小。前人對中性轉(zhuǎn)化酶的研究較少，本試驗中越瓜果實中性轉(zhuǎn)化酶活性變化趨勢與酸性轉(zhuǎn)化酶相似，但其活性遠遠低于酸性轉(zhuǎn)化酶，除S2和S5整個發(fā)育期活性無變化外，其余品種均是果實發(fā)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(fā)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(zhuǎn)化酶和中性轉(zhuǎn)化酶控制，且酸性轉(zhuǎn)化酶活性遠遠大于蔗糖磷酸合成酶活性。因此生產(chǎn)中可通過外源刺激調(diào)控蔗糖磷酸合成酶或酸性轉(zhuǎn)化酶活性，促進越瓜果實中蔗糖的積累，進而提高果品質(zhì)量。

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

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