羅漢果甜苷Ⅴ合成生理規(guī)律的研究

莫長(zhǎng)明，王海英，馬小軍，唐其，萬(wàn)凌云，翟勇進(jìn)

(1廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧 530004;2廣西藥用植物園廣西藥用資源保護(hù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

廣西南寧 530023;3中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京 100193;4天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 300193; 5四川省中醫(yī)藥科學(xué)院，四川成都 610041)

羅漢果甜苷Ⅴ合成生理規(guī)律的研究

莫長(zhǎng)明1，2，王海英3，4，馬小軍1，3，唐其2，萬(wàn)凌云5，翟勇進(jìn)2

(1廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧 530004;2廣西藥用植物園廣西藥用資源保護(hù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，

廣西南寧 530023;3中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京 100193;4天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 300193; 5四川省中醫(yī)藥科學(xué)院，四川成都 610041)

【目的】探討羅漢果甜苷Ⅴ合成生理規(guī)律.【方法】通過(guò)不同品種以及遮陰、氣調(diào)貯藏、低溫貯藏比較試驗(yàn)，分析羅漢果苷類(lèi)和糖類(lèi)代謝的關(guān)系，以及光合作用、呼吸作用、溫度對(duì)它們代謝的影響.【結(jié)果和結(jié)論】不同品種羅漢果和遮陰果實(shí)均在30 d時(shí)只含羅漢果苷ⅡE、苷Ⅲ，蔗糖、葡萄糖含量較低，30～70 d時(shí)羅漢果苷ⅡE、苷Ⅲ迅速減少、消失，蔗糖、葡萄糖含量持續(xù)升高，甜苷Ⅴ出現(xiàn)并急劇積累接近最高含量，70～90 d時(shí)僅含甜苷Ⅴ，蔗糖含量繼續(xù)升高，葡萄糖含量則明顯下降;但是，光合速率高的品種果實(shí)葡萄糖和甜苷Ⅴ含量也高;遮陰使葉片光合速率降低，果實(shí)葡萄糖和甜苷Ⅴ含量卻均升高;氣調(diào)和低溫貯藏均促進(jìn)果實(shí)葡萄糖積累，而抑制甜苷Ⅴ合成.這些結(jié)果表明，羅漢果甜苷Ⅴ由低糖苷與葡萄糖逐漸結(jié)合轉(zhuǎn)化而來(lái)，通過(guò)調(diào)控生育后期葉片光合速率與果實(shí)呼吸來(lái)增加葡萄糖量不能促進(jìn)其合成積累，其合成積累所需葡萄糖量是充足的，主要限制因子可能是低糖苷量和合成關(guān)鍵酶活性.

羅漢果;甜苷Ⅴ;葡萄糖;光合速率;酶活性

中國(guó)特有植物羅漢果Siraitia grosvenorii為馳名中外的中藥材，果實(shí)味甘、性涼，具止咳祛痰、涼血舒胃、潤(rùn)腸通便［1］、抗氧化［2］、抗癌［3］、免疫調(diào)節(jié)［4］、降血糖［5］等功效，是“羅漢果定喘片”、“羅漢果止咳露”、“金嗓子喉寶”等數(shù)十種著名中成藥與保健品的重要原料.其主要活性成分甜苷Ⅴ［6］為低熱［7］、無(wú)毒［8-9］、高甜度［10］、不引發(fā)齲齒［11］的純天然甜味劑，可為糖尿病和肥胖病患者食用，開(kāi)發(fā)應(yīng)用受到廣泛關(guān)注.但羅漢果果實(shí)中的種子太多，甜苷Ⅴ僅存在于果肉中［12］，因而含量很低，鮮果中甜苷Ⅴ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.3%～0.4%，致使甜苷Ⅴ生產(chǎn)和使用成本太高，無(wú)法與蔗糖等競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)用范圍受到嚴(yán)重制約.甜苷Ⅴ提取得率已達(dá)80.0%～90.0%，因此通過(guò)改進(jìn)提取工藝降低成本的潛力有限，加之羅漢果適宜栽培區(qū)域狹窄，不宜連茬，亟待尋找提高羅漢果甜苷Ⅴ生產(chǎn)效率的新理論、新方法.20世紀(jì)80年代，日本學(xué)者竹本常松等分離得到羅漢果苷ⅡE、苷Ⅲ、苷Ⅳ和甜苷Ⅴ［13］.苷ⅡE、苷Ⅲ、苷Ⅳ和甜苷Ⅴ隨著果實(shí)發(fā)育依次積累出現(xiàn)，甜苷Ⅴ分子由苷元(羅漢果醇)與5個(gè)葡萄糖連接而成，與低糖苷的差異僅在苷元C3和C24上連接的葡萄糖數(shù)目和方式不同，生物合成的唯一糖類(lèi)底物是光合作用直接產(chǎn)物葡萄糖［14］.果實(shí)中的糖主要來(lái)自葉片的光合產(chǎn)物［15］.甜苷Ⅴ是否由低糖苷與葡萄糖結(jié)合轉(zhuǎn)化而來(lái)?葡萄糖的積累與代謝對(duì)甜苷Ⅴ合成影響如何?增強(qiáng)葉片光合作用是否會(huì)增加果實(shí)中葡萄糖積累促進(jìn)甜苷Ⅴ合成?這些基本問(wèn)題仍不清楚.針對(duì)這些問(wèn)題，本研究通過(guò)不同品種以及遮陰、氣調(diào)貯藏與低溫貯藏比較試驗(yàn)，分析羅漢果甜苷Ⅴ合成積累與葉片光合、果實(shí)糖代謝、果實(shí)呼吸等因素的關(guān)系，探討羅漢果甜苷Ⅴ合成的生理規(guī)律，為培育高甜苷Ⅴ含量新品種以及改進(jìn)栽培、采后處理技術(shù)和提高藥材品質(zhì)提供理論依據(jù)和方法.

1 材料與方法

1.1 材料種植

1.1.1 高苷與低苷品種比較試驗(yàn)以羅漢果甜苷Ⅴ高含量品種‘農(nóng)院B6’和低含量品種‘野紅1號(hào)’為材料，4月中旬，于廣西南寧廣西藥用植物科研試驗(yàn)基地，按隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)定植10株，田間栽培管理參照杭玲等［16］方法，8月初的盛花期進(jìn)行人工授粉掛牌.

1.1.2 遮陰試驗(yàn)以‘農(nóng)院B6’品種為材料，設(shè)置不遮陰(對(duì)照)和遮陰2種處理，定植、田間管理和授粉掛牌同1.1.1.遮陰處理于授粉后30(果實(shí)定型)～90 d(果實(shí)成熟)進(jìn)行，在冠層葉片上方1.0 m處，采用黑色遮陽(yáng)網(wǎng)搭建蔭棚，對(duì)小區(qū)植株進(jìn)行遮陰，用照度計(jì)反復(fù)測(cè)定控制透光率為70%.

1.1.3 氣調(diào)和低溫貯藏試驗(yàn)分別以‘農(nóng)院B6’和‘永青1號(hào)’品種為試驗(yàn)材料，每個(gè)品種隨機(jī)種植15株，田間管理和授粉掛牌同1.1.1.

1.2 樣品采集制備

1.2.1 高苷與低苷品種比較試驗(yàn)果實(shí)發(fā)育到30、50、70和90 d時(shí)，于各處理的每一重復(fù)小區(qū)，分別隨機(jī)采集二級(jí)蔓第3～5節(jié)位的果實(shí)5個(gè)，迅速回到室內(nèi)取出果肉，混合作為一個(gè)樣品，液氮速凍后儲(chǔ)存于-80℃冰箱，用于測(cè)定羅漢果苷和糖含量.

1.2.2 遮陰試驗(yàn)遮陰試驗(yàn)的樣品采集制備方法同1.2.1.

1.2.3 氣調(diào)貯藏試驗(yàn)以空氣貯藏為對(duì)照組，采集‘農(nóng)院B6’品種40 d果實(shí)，放入聚乙烯塑料袋，充入鋼瓶盛裝的體積分?jǐn)?shù)為15%的CO2混合氣體(其余氣體為N2)，密封袋口，于常溫下分別貯藏15和45 d，每個(gè)處理20個(gè)果實(shí).

1.2.4 低溫貯藏試驗(yàn)采集‘永青1號(hào)’品種60和70 d果實(shí)，分別于5、10和15℃貯藏15 d，每個(gè)處理20個(gè)果實(shí).

1.3 樣品測(cè)定方法

1.3.1 光合與溫度測(cè)定在果實(shí)發(fā)育30、50、70和90 d時(shí)的上午9：30—11：00，于二級(jí)蔓的第4～6片葉間隨機(jī)選取生長(zhǎng)良好的3片葉，采用CI-310便攜式光合儀(美國(guó)CID公司)測(cè)定葉片凈光合速率，葉面積6 cm2，LED光源光合有效輻射1 100.00 μmol·m-2·s-1.蔭棚下溫度采用溫度計(jì)測(cè)定.

1.3.2 苷含量測(cè)定精確稱(chēng)取1 g果肉凍干粉(過(guò) 40目篩)，按照劉金磊等［17］方法進(jìn)行羅漢果苷ⅡE、苷Ⅲ、苷Ⅳ和苷Ⅴ含量測(cè)定.

1.3.3 糖含量測(cè)定稱(chēng)取0.1 g果肉凍干粉，加入1 mL體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇，研磨成勻漿，倒入離心管中，再用4 mL體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇洗凈研缽，倒入離心管中.將勻漿液80℃水浴保溫10 min，7 500 r·min-1離心10 min，收集上清液于蒸發(fā)皿中.殘留物再用5 mL體積分?jǐn)?shù)為80%乙醇重復(fù)提取2次，然后將裝有3次上清混合液的蒸發(fā)皿85℃水浴蒸干，再加2 mL蒸餾水溶解，經(jīng)7 500 r·min-1離心10 min后，上清液經(jīng)過(guò)SEP-C18(Supelclean ENVI C18 SPE)萃取柱和0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾，濾液用于可溶性糖、蔗糖、葡萄糖測(cè)定.用高氯酸法提取淀粉［18］，于提取可溶性糖后的殘留物中加5 mL體積分?jǐn)?shù)為30%的高氯酸，混勻后，80℃水浴20 min(用碘液測(cè)試淀粉，待溶液顏色不變藍(lán)說(shuō)明淀粉分解完全)，7 500 r·min-1離心10 min，取上清液，用于淀粉含量測(cè)定.可溶性糖、淀粉含量參照徐迎春等［18］蒽酮比色法于620 nm下測(cè)定，根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出樣品的可溶性糖、淀粉含量.蔗糖、葡萄糖含量用高效液相色譜-示差折光檢測(cè)法測(cè)定.液相色譜儀：Waters測(cè)定系統(tǒng);色譜柱：Waters Sugar-Pak-Ⅰ(6.5 mm×300 mm);柱溫：75℃;示差折光檢測(cè)器;流動(dòng)相：脫氣后的重蒸水;流速0.5 mL/min;進(jìn)樣量：20 μL.

1.3.4 酶活性測(cè)定酶溶液參照Keller等［19］方法制備，透析后用于α-淀粉酶(AM)、酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)活性的測(cè)定.淀粉酶活性按照Merlo等［20］方法測(cè)定，酸性轉(zhuǎn)化酶活性參照Moron等［21］方法測(cè)定，蔗糖合成酶(合成方向，SSS)和蔗糖磷酸合成酶活性參照Z(yǔ)hu等［22］方法測(cè)定，蔗糖合成酶(分解方向，SSC)活性參照趙智中等［23］方法測(cè)定，酶活性以單位鮮質(zhì)量樣品單位時(shí)間內(nèi)催化生成產(chǎn)物的量表示.

其中，ρ1為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出的葡萄糖質(zhì)量濃度(μg/mL);M1為葡萄糖的摩爾質(zhì)量(g/mol);V1為反應(yīng)終體積(mL);V2為酶提取液的總體積(mL);m1為樣品鮮質(zhì)量(g);V3為反應(yīng)時(shí)所加酶液的體積(mL);t1為反應(yīng)時(shí)間(h);ρ2為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)算出的蔗糖質(zhì)量濃度(μg/mL);M2為蔗糖的摩爾質(zhì)量(g/mol).

1.3.5 呼吸強(qiáng)度與果實(shí)硬度測(cè)定果實(shí)硬度采用GY-3硬度計(jì)測(cè)定：每個(gè)處理抽取6個(gè)果實(shí)，于果實(shí)中部對(duì)稱(chēng)測(cè)定3處，以探針穿破果皮為標(biāo)準(zhǔn).呼吸強(qiáng)度采用滴定法測(cè)定：吸取0.4 mol/L的NaOH溶液10 mL于培養(yǎng)皿中，置于呼吸室內(nèi)的隔板上，裝入6個(gè)已稱(chēng)質(zhì)量且氣調(diào)貯藏15或45 d的果實(shí)，靜置1 h后，取出培養(yǎng)皿，將堿液迅速轉(zhuǎn)移入三角瓶中，加5 mL飽和BaCl2，滴加酚酞指示劑(10 mg/mL)2滴，用0.1 mol/L的草酸溶液進(jìn)行滴定.以同樣方法做空白滴定.呼吸強(qiáng)度以單位質(zhì)量果實(shí)在單位時(shí)間內(nèi)呼吸釋放的CO2的質(zhì)量表示.

其中，V4為空白消耗草酸的體積(mL);V5為樣品消耗草酸的體積(mL);c為草酸濃度(mol/L);M3為CO2的摩爾質(zhì)量(g/mol);m2為樣品鮮質(zhì)量(kg);t2為呼吸測(cè)定時(shí)間(h).

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)平均值計(jì)算采用EXCEL2003軟件，差異顯著性統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 13.0軟件.

2 結(jié)果與分析

2.1 高、低甜苷品種羅漢果的苷與糖積累動(dòng)態(tài)

由表1可知發(fā)育30～90 d的高甜苷品種‘農(nóng)院B6’(苷Ⅴ質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.25%)和低甜苷品種‘野紅1號(hào)’(苷Ⅴ質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.40%)羅漢果果實(shí)的苷、糖積累變化.30 d果實(shí)主要含低糖苷苷ⅡE、苷Ⅲ，隨著30～70 d果實(shí)苷ⅡE、苷Ⅲ的迅速減少、消失，50～70 d果實(shí)高糖苷苷Ⅳ、苷Ⅴ開(kāi)始積累，雖然苷Ⅳ很快減少、消失，但苷Ⅴ迅速積累，且接近最高含量，70～90 d果實(shí)則只可檢測(cè)到苷Ⅴ;淀粉含量急劇下降(降解)，可溶性糖含量則急劇上升(積累)，其中可溶性糖的主要組分蔗糖含量持續(xù)上升，葡萄糖含量則先升后降(70 d后出現(xiàn)明顯下降).然而，除淀粉含量外，‘農(nóng)院B6’與‘野紅1號(hào)’品種間葉片凈光合速率以及果實(shí)苷ⅡE、苷Ⅲ、苷Ⅳ、苷Ⅴ、可溶性糖、蔗糖和葡萄糖含量存在顯著差異.尤其，在甜苷Ⅴ主要積累期(50～90 d)，‘農(nóng)院B6’品種葉片凈光合速率和果實(shí)可溶性糖、蔗糖、葡萄糖含量均顯著或極顯著高于‘野紅1號(hào)’.這些顯示，不同甜苷含量品種的苷、糖積累動(dòng)態(tài)變化規(guī)律一致，光合效率高品種的葡萄糖含量高，甜苷Ⅴ含量也相應(yīng)較高.

2.2 遮陰對(duì)羅漢果苷與糖積累的影響

表2顯示，遮陰處理50 d時(shí)葉片凈光合速率與對(duì)照無(wú)顯著差異，但70～90 d時(shí)則顯著或極顯著低于對(duì)照.遮陰處理與對(duì)照30～90 d果實(shí)苷、糖積累動(dòng)態(tài)變化規(guī)律一致，同高、低苷品種的積累動(dòng)態(tài)變化規(guī)律.除淀粉含量外，遮陰處理各苷含量和可溶性糖、蔗糖、葡萄糖含量與對(duì)照均存在明顯差異，其中50 d果實(shí)苷ⅡE、苷Ⅲ含量分別極顯著和顯著高于對(duì)照，苷Ⅳ、苷Ⅴ含量則均極顯著低于對(duì)照，但70～90 d果實(shí)苷Ⅴ含量均極顯著高于對(duì)照，且增幅也大大高于對(duì)照;70～90 d果實(shí)可溶性糖、蔗糖含量顯著或極顯著低于對(duì)照，50～90 d果實(shí)葡萄糖含量顯著高于對(duì)照.這些說(shuō)明，遮陰顯著降低了羅漢果葉片凈光合速率，延緩了果實(shí)苷ⅡE、苷Ⅲ消耗和苷Ⅳ、苷Ⅴ合成積累，降低了果實(shí)可溶性糖、蔗糖含量，但顯著提高了果實(shí)葡萄糖含量和苷Ⅴ含量.

表1 不同品種羅漢果苷和糖含量變化1)Tab.1 Mogroside and saccharide content changes in different Siraitia grosvenorii varieties

表2 遮陰下的羅漢果苷和糖含量變化1)Tab.2 Mogroside and saccharide content changes in shading

表3顯示，與對(duì)照相比，遮陰未改變果實(shí)發(fā)育30～90 d糖代謝酶活性動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，即α-淀粉酶活性呈上升趨勢(shì)，與蔗糖合成相關(guān)的酶蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶(合成方向)活性也均呈上升趨勢(shì)，與蔗糖分解相關(guān)的酶酸性轉(zhuǎn)化酶和蔗糖合成酶(分解方向)活性則呈下降趨勢(shì).但除α-淀粉酶和蔗糖合成酶(合成方向)活性外，遮陰處理的蔗糖磷酸合成酶、酸性轉(zhuǎn)化酶和蔗糖合成酶(分解方向)活性則均與對(duì)照存在顯著差異，其中70～90 d果實(shí)的蔗糖磷酸合成酶活性顯著低于對(duì)照，50～90 d果實(shí)的酸性轉(zhuǎn)化酶和蔗糖合成酶(分解方向)活性顯著或極顯著高于對(duì)照.這些說(shuō)明，30～90 d時(shí)，羅漢果將增強(qiáng)α-淀粉酶活性使淀粉分解消耗，增強(qiáng)蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶(合成方向)活性，降低酸性轉(zhuǎn)化酶和蔗糖合成酶(分解方向)活性，促進(jìn)蔗糖合成積累，遮陰則會(huì)阻礙蔗糖磷酸合成酶活性增強(qiáng)和酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合成酶(分解方向)活性降低，從而減少蔗糖合成積累.

表3 遮陰下的羅漢果糖代謝酶活性變化1)Tab.3 The changes of saccharide metabolizing enzymatic activities in shading

2.3 呼吸對(duì)羅漢果苷與糖積累的影響

表4顯示，CO2貯藏15 d果實(shí)在空氣中呼吸強(qiáng)度與對(duì)照相近，CO2貯藏45 d果實(shí)在空氣中呼吸強(qiáng)度則明顯高于對(duì)照，在貯藏15～45 d期間，對(duì)照果實(shí)呼吸強(qiáng)度大幅降低，CO2貯藏果實(shí)則大幅升高;CO2貯藏15 d果實(shí)的苷Ⅱ、苷Ⅲ、苷Ⅳ含量均高于對(duì)照，45 d時(shí)CO2貯藏與對(duì)照果實(shí)的苷Ⅱ、苷Ⅲ和苷Ⅳ含量均減少、消失;CO2貯藏果實(shí)的苷Ⅴ和可溶性糖、蔗糖、葡萄糖含量均低于同期的對(duì)照，在貯藏15～45 d期間，CO2貯藏與對(duì)照果實(shí)的苷Ⅴ、蔗糖含量均升高，可溶性糖、葡萄糖含量均降低，且對(duì)照果實(shí)苷Ⅴ含量增幅大，葡萄糖含量降幅也大，CO2貯藏果實(shí)苷Ⅴ含量增幅小，葡萄糖含量降幅也小.這些表明，減少果實(shí)呼吸會(huì)促進(jìn)葡萄糖積累，抑制苷Ⅴ合成積累，但未改變各處理果實(shí)隨苷Ⅱ、苷Ⅲ迅速減少、消失和苷Ⅴ急劇合成積累而葡萄糖含量明顯下降的變化規(guī)律，葡萄糖含量減少幅度隨苷Ⅴ含量升高幅度增大而增大，其減少非呼吸消耗所致.

表4 氣調(diào)貯藏下的羅漢果苷和糖含量變化Tab.4 Mogroside and saccharide content changes in gas storing conditions

2.4 溫度對(duì)羅漢果苷與糖積累的影響

表5顯示，隨著貯藏溫度升高，60和70 d離體果實(shí)硬度和葡萄糖含量均降低，苷Ⅴ和蔗糖、可溶性糖含量均升高，且70 d果實(shí)苷Ⅴ含量增加幅度大于60 d果實(shí)，葡萄糖含量降低幅度也大于60 d果實(shí);所有處理苷ⅡE、苷Ⅲ、苷Ⅳ都未檢出.這些表明，低溫貯藏下，升高溫度明顯促進(jìn)果實(shí)后熟和甜苷Ⅴ合成積累，使葡萄糖因消耗而減少且加劇，葡萄糖減少幅度隨苷Ⅴ含量升高幅度增大而增大.相反，隨著貯藏溫度降低，則將延緩果實(shí)后熟和抑制甜苷Ⅴ合成積累，促使葡萄糖積累增加.

表5 不同低溫貯藏下的羅漢果苷和糖含量變化Tab.5 Mogroside and saccharide content changes in different low temperature storing conditions

3 討論

李典鵬等［14］TLC檢測(cè)5～85 d羅漢果果實(shí)發(fā)現(xiàn)，苷ⅡE、苷Ⅲ、苷Ⅳ和苷Ⅴ隨著果實(shí)發(fā)育依次出現(xiàn).劉金磊等［17］HPLC法進(jìn)一步研究表明，5 d果實(shí)即可檢測(cè)到苷ⅡE、苷Ⅲ，50 d前果實(shí)僅檢測(cè)到苷ⅡE、苷Ⅲ，60 d后果實(shí)則僅檢測(cè)到苷Ⅴ，苷ⅡE、苷Ⅲ、苷Ⅴ依次主要存在于5～30、30～50、60～85 d果實(shí).本研究中不同品種和不同遮陰條件下，果實(shí)中羅漢果苷、糖積累規(guī)律一致，即30 d果實(shí)主要含低糖苷苷ⅡE、苷Ⅲ，隨著30 d～70 d果實(shí)苷ⅡE、苷Ⅲ的迅速減少、消失，50～70 d果實(shí)高糖苷苷Ⅳ、苷Ⅴ開(kāi)始積累出現(xiàn)，雖然苷Ⅳ很快減少、消失，但苷Ⅴ迅速積累接近最高含量，70～90 d果實(shí)則只可檢測(cè)到苷Ⅴ，與二者研究結(jié)果類(lèi)似;30～90 d果實(shí)的淀粉逐漸分解，轉(zhuǎn)化為葡萄糖、蔗糖等可溶性糖，葡萄糖含量先升后降(70 d后含量出現(xiàn)明顯下降)，氣調(diào)和低溫貯藏試驗(yàn)進(jìn)一步表明葡萄糖含量下降不是呼吸消耗所致，且其下降幅度隨苷V合成積累量增加幅度增大而增大.糖類(lèi)可作為重要信號(hào)調(diào)節(jié)次生代謝產(chǎn)物的生成［24］.因此，羅漢果甜苷Ⅴ生物合成與低糖苷、葡萄糖代謝密切相關(guān)，其可能是在葡萄糖積累信號(hào)誘導(dǎo)下，以苦味低糖苷苷ⅡE為前體物，依次與葡萄糖結(jié)合，經(jīng)由苷Ⅲ、苷Ⅳ等轉(zhuǎn)化而成.

光合作用的直接產(chǎn)物是葡萄糖.本研究中高光合效率品種‘農(nóng)院B6’果實(shí)的葡萄糖含量高，甜苷Ⅴ含量也高，但是遮陰條件下降低了葉片凈光合速率，果實(shí)葡萄糖、甜苷Ⅴ含量卻升高.氣調(diào)貯藏減少果實(shí)呼吸促進(jìn)葡萄糖積累，卻抑制苷V合成積累.這與增強(qiáng)葉片光合效率和減少果實(shí)呼吸，將增加果實(shí)葡萄糖含量，從而提高甜苷Ⅴ含量的預(yù)期結(jié)果相反，說(shuō)明調(diào)控生育后期葉片光合速率和果實(shí)呼吸增加葡萄糖量不能促進(jìn)其合成積累.雖然遮陰果實(shí)甜苷Ⅴ含量升高，葡萄糖含量也升高，但隨著果實(shí)發(fā)育，不同品種和遮陰果實(shí)，蔗糖含量均持續(xù)急劇上升，且成熟時(shí)(90 d)葡萄糖含量仍達(dá)10%左右，減少、消失的是苷ⅡE、苷Ⅲ等低糖苷，故認(rèn)為葡萄糖量對(duì)甜苷Ⅴ合成需求是充足的，無(wú)需過(guò)度消耗儲(chǔ)存的蔗糖來(lái)加以補(bǔ)充，供應(yīng)不足的可能是低糖苷.遮陰使甜苷Ⅴ含量增加的原因可能是羅漢果喜陰涼環(huán)境，露天栽培氣溫太熱，遮陰降低了生境溫度，植株處于最佳生長(zhǎng)溫度24～26℃，增強(qiáng)了甜苷Ⅴ合成關(guān)鍵酶活性所致.果實(shí)低溫貯藏降低酶活性，甜苷V合成則明顯受到抑制.再有，Tang等［25］報(bào)道，50～70 d甜苷V急劇積累期，果實(shí)中調(diào)控羅漢果苷元前體合成的鯊烯環(huán)氧酶(SQE)、葫蘆二烯醇合酶(CS)和苷元糖基化的葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(UDPG)基因表達(dá)水平大幅上調(diào)或下調(diào).因此，甜苷Ⅴ生物合成可能主要受到低糖苷量不足和限速酶活性影響.高光合效率品種果實(shí)甜苷Ⅴ含量高，可能是其低糖苷合成和相關(guān)葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶活性也較高所致.

綜上所述，羅漢果甜苷Ⅴ由低糖苷與葡萄糖逐漸結(jié)合轉(zhuǎn)化而成，調(diào)控生育后期葉片光合和果實(shí)呼吸增加葡萄糖量不能促進(jìn)其合成積累，其合成積累主要限制因子可能是低糖苷量和合成關(guān)鍵酶活性.選擇高光合效率品種，于涼爽生態(tài)區(qū)進(jìn)行栽培或利用基因工程技術(shù)調(diào)控SQE、CS、UDPG等關(guān)鍵酶基因過(guò)表達(dá)，促進(jìn)低糖苷合成及其與葡萄糖結(jié)合，將有利于改善羅漢果甜苷品質(zhì).

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【責(zé)任編輯李曉卉】

Physiological regularities of Siraitia grosvenorii mogrosideⅤbiosynthesis

MO Changming1，2，WANG Haiying3，4，MA Xiaojun1，3，TANG Qi2，WAN Lingyun5，ZHAI Yongjin2
(1 Agricultural College，Guangxi University，Nanning 530004，China;2 Guangxi Key Laboratory of Medicinal Resources Protection and Genetic Improvement，Guangxi Botanical Garden of Medicinal Plant，Nanning 530023，China; 3 Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences，Beijing 100193，China; 4 College of Chinese Materia Medica，Tianjin University of Traditional Chinese Midicine，Tianjin 300193，China; 5 Sichuan Academy of Chinese Medicine Sciences，Chengdu 610041，China)

【Objective】To discuss physiological regularities ofSiraitia grosvenoriimogrosideⅤbiosynthesis.【Method】Comparative experiments of variety，shading，gas storing and low-temperature storing were carried out.Through these experiments，correlations betweenSiraitia grosvenoriimogrosides and saccharides metabolizing in fruits，effects of photosynthesis，respiration and temperature on them were analysed.【Result and conclusion】In 30 d fruits，mogrosides were mainly mogrosideⅡE andⅢ，sucrose and glucose content were low.During 30-70 d，mogrosideⅡE andⅢcontent rapidly decreased;sucrose and glucose content increased;mogrosideⅤoccrred，and its content sharply rose to near the peak value.During 70-90 d，mogrosideⅤwas what only detected and found among mogrosides;sucrose content continually increased;glucose content obviously decreased.The higher photosynthetic rates of the variety，the higher its mogrosideⅤand glucose content.In shading conditions，photosynthetic rate of leaves decreased，but mogrosideⅤand glucose content of fruits both climbed up.Both gas storing and low-tem-perature storing improved glucose accumulation but inhibited mogrosideⅤbiosynthesis.These studies suggested that low saccharide group mogrosides gradually combined glucoses into mogrosideⅤ.It did not improve mogrosideⅤbiosynthesis that leaf photosynthesis and fruit respiration were regulated to increase glucose amount at a late developmental stage.These results showed that low saccharide group mogrosides amount and key enzymatic activities，not the glucose amount，were possibly the main factors of limiting mogrosideⅤbiosynthesis.

Siraitia grosvenorii;mogrosideⅤ;glucose;photosynthetic rate;enzymatic activity

S 667;Q53

A

1001-411X(2014)01-0093-07

莫長(zhǎng)明，王海英，馬小軍，等.羅漢果甜苷Ⅴ合成生理規(guī)律的研究［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，35(1)：93-99.

2012-11-29優(yōu)先出版時(shí)間：2013-11-07

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http:∥www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.S.20131107.1610.012.html

莫長(zhǎng)明(1977—)，男，副研究員，碩士，E-mail:mochming@126.com;通信作者:馬小軍(1958—)，男，研究員，博士，E-mail:xjma@public.bta.net.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金(81373914);國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BA101B03);廣西科技攻關(guān)項(xiàng)目(桂科攻11107010-2-11)