外源γ-氨基丁酸對(duì)蛇龍珠葡萄果實(shí)糖酸代謝的影響

王宇航 韓愛(ài)民 張立梅 李斗 金鑫 王春恒 馮麗丹 楊江山

摘 要：【目的】探討外源γ-氨基丁酸（GABA）對(duì)葡萄果實(shí)糖酸積累及代謝的影響。【方法】以蛇龍珠葡萄為試材，于開(kāi) 花期、坐果期、膨大期和轉(zhuǎn)色期分別用5 mmol·L（-1 T1）、10 mmol·L（-1 T2）、15 mmol·L（-1 T3）、20 mmol·L（-1 T4）的GABA 溶液進(jìn)行葉面噴施，以噴施蒸餾水作為對(duì)照（CK），研究其對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖、酸組分含量以及相關(guān)代謝酶活性 的影響?！窘Y(jié)果】葉面噴施GABA溶液能顯著提高葡萄果實(shí)可溶性糖含量，T2處理顯著提高蔗糖、葡萄糖和果糖含量， 蔗糖合成酶合成方向（SuSy-s）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）及中性轉(zhuǎn)化酶（NI）活性均顯著提高。GABA 處理均能顯著提高谷氨酸脫羧酶（GAD）活性和果實(shí)GABA含量。適宜濃度GABA處理能顯著提高葡萄果實(shí)草酸、酒 石酸、富馬酸、檸檬酸、α-酮戊二酸、蘋(píng)果酸含量，酸代謝相關(guān)酶活性均顯著提高。GABA與NI、檸檬酸呈極顯著正相 關(guān)，與SPS、草酸、線粒體烏頭酸酶（Mit-ACO）呈顯著正相關(guān)?！窘Y(jié)論】外源GABA通過(guò)提高蔗糖合成相關(guān)酶、轉(zhuǎn)化酶活 性和有機(jī)酸代謝酶活性，提高了葡萄果實(shí)葡萄糖、果糖、蘋(píng)果酸、酒石酸等有機(jī)酸含量，進(jìn)而改善了葡萄風(fēng)味品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：蛇龍珠葡萄；γ-氨基丁酸；蔗糖代謝；有機(jī)酸代謝

中圖分類號(hào)：S663.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-9980（2023）04-0699-1

糖和有機(jī)酸是影響果實(shí)品質(zhì)的重要代謝物質(zhì)， 與揮發(fā)性物質(zhì)一起決定果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)[1] 。釀酒葡 萄適宜的糖和酸含量是決定葡萄酒風(fēng)味品質(zhì)的重要 因素，葡萄果實(shí)中最主要的可溶性糖是葡萄糖和果 糖，有機(jī)酸主要為酒石酸和蘋(píng)果酸，此外還含有少量 的琥珀酸、草酸和檸檬酸，糖和有機(jī)酸的合成與積累 主要受蔗糖代謝相關(guān)酶和三羧酸循環(huán)相關(guān)酶的調(diào) 控[2] 。目前生產(chǎn)中主要通過(guò)溫度、光照、水分、土壤 等環(huán)境因素的調(diào)控和栽培措施來(lái)提高葡萄果實(shí)糖分 和有機(jī)酸的積累[3] 。

γ-氨基丁酸（GABA）是一種廣泛存在于植物體 內(nèi)的四碳非蛋白氨基酸，GABA支路途徑是GABA 通過(guò)谷氨酸脫羧酶（GAD）生物合成，并繞過(guò)TCA循 環(huán)中2種關(guān)鍵酶α-酮戊二酸脫氫酶（α-KGDH）和琥 珀酰輔酶A連接酶（SCS）的反應(yīng)，最后以琥珀酸的 形式返回三羧酸循環(huán)[4] 。研究表明，外源 GABA 處 理可以提高采后蘋(píng)果果實(shí)中草酸、蘋(píng)果酸、烏頭酸、 琥珀酸的水平[5] 。Faraj等[6] 的研究結(jié)果表明GABA 處理提高了柑橘葉片中琥珀酸水平，并且提升了 GABA 轉(zhuǎn) 氨 酶（GABA- T）、琥 珀 酸 半 醛 脫 氫 酶 （SSADH）、蘋(píng)果酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶等的活 性；GABA在碳代謝與氮代謝之間也發(fā)揮重要作用， 谷氨酸脫羧酶（GAD）作為GABA合成的關(guān)鍵酶，在 GAD基因敲除的擬南芥中發(fā)現(xiàn)，擬南芥種子中可溶 性糖和有機(jī)酸含量明顯下降[7-8] 。但外源 GABA 在 葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中對(duì)果實(shí)糖酸積累及代謝的影響 鮮有報(bào)道。因此，筆者在本研究中以10年生釀酒葡 萄蛇龍珠為試材，對(duì)葡萄葉片進(jìn)行不同濃度GABA 處理，通過(guò)測(cè)定葡萄果實(shí)糖酸組分、糖酸代謝及GA BA 合成相關(guān)酶活性，探討 GABA 對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育 過(guò)程中糖酸代謝機(jī)制和GABA代謝的影響，以期為 釀酒葡萄優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院露地 葡萄園進(jìn)行，供試品種為10年生釀酒葡萄品種蛇龍 珠，株行距為0.75 m×1.5 m，單干雙臂Y形整形，南 北走向。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試 驗(yàn) 共 設(shè) 4 個(gè) GABA 濃 度 處 理 ：5（T1）、10 （T2）、15（T3）、20 mmol·L（-1 T4），以蒸餾水處理為對(duì) 照（CK），于盛花期、坐果期、膨大期、轉(zhuǎn)色期對(duì)長(zhǎng)勢(shì) 一致、無(wú)病蟲(chóng)害的植株進(jìn)行葉面噴施，以葉片開(kāi)始滴 液為準(zhǔn)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5株。果實(shí) 采樣時(shí)間為處理后第3天上午8：00，成熟期再取樣1 次，每株隨機(jī)選取1穗葡萄，冰盒貯運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，液 氮冷凍后放入超低溫冰箱備用。

1.3 果實(shí)可溶性總糖、糖組分含量及蔗糖代謝相關(guān) 酶活性測(cè)定

可溶性總糖含量采用蒽酮硫酸法測(cè)定[9] ，使用高 效液相色譜儀（美國(guó)Waters Acquity Arc）參照賀雅娟 等[10] 的方法進(jìn)行果實(shí)蔗糖、葡萄糖和果糖含量的測(cè) 定。葡萄果肉加液氮研磨后稱取 0.5 g，加入 5 mL 80%乙醇，35 ℃超聲提取20 min，12 000 r·min-1 離心 15 min，重復(fù)提取 2 次，每次加 80%乙醇 2 mL，合并 上清液，定容至10 mL，真空離心濃縮儀旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至 全干（60 ℃），用 1 mL 超純水 1 mL 乙腈復(fù)溶，用 0.22 μm 有機(jī)相微孔濾膜過(guò)濾后加入樣品瓶中待 測(cè)。色譜條件：XBridge BEH Amide色譜柱（4.6 mm× 150 mm，2.5 μm），柱溫 40 ℃，流動(dòng)相為 75%乙腈、 0.2%乙胺以及 24.8%超純水，流速 0.8 mL·min-1 ，進(jìn) 樣量 10 μL，檢測(cè)波長(zhǎng)為 254 nm。蔗糖、葡萄糖和 果糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為y=110 269x-9 598.4，R2 = 0.999 3、y=110 132x-9 849.6，R2 =0.999 4、y=104 844x-10 395，R2 =0.999 2。

SuSy-s（蔗糖合酶合成方向）、SuSy-c（蔗糖合酶 分解方向）、SPS（蔗糖磷酸合成酶）、AI（酸性轉(zhuǎn)化 酶）、NI（中性轉(zhuǎn)化酶）酶液提取參考文獻(xiàn)[11]的方 法，酶活性測(cè)定參考文獻(xiàn)[12]的方法。以鮮質(zhì)量計(jì)。

1.4 果實(shí)GAD、GABA、有機(jī)酸組分含量及有機(jī)酸 代謝相關(guān)酶活性測(cè)定

GAD 酶液提取及酶活性測(cè)定采用文獻(xiàn)[13]的 方法，GABA 含量測(cè)定采用文獻(xiàn)[14]的方法。果實(shí) 草酸、酒石酸、莽草酸、富馬酸、檸檬酸、α-酮戊二 酸、蘋(píng)果酸含量測(cè)定參考文獻(xiàn)[15]的方法，葡萄果 肉加液氮研磨后稱取 1.5 g，加入 7.5 mL 超純水， 4 ℃、10 000 r·min-1 離心 10 min，用 0.22 μm 水相微 孔濾膜過(guò)濾，將濾液加入樣品瓶中待測(cè)，使用美國(guó) Waters Acquity Arc高效液相色譜儀，亞特蘭蒂斯T3 柱（4.6 mm×150 mm，3 μm），流動(dòng)相為 20 mmol·L-1 NaH2PO4 溶液（用 H3PO4 將 pH 調(diào)至 2.7），流速為 0.50 mL·min-1 ，柱溫為 30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為 210 nm， 進(jìn)樣量為 20 μL。草酸、酒石酸、莽草酸、富馬酸、檸檬酸、α-酮戊二酸、蘋(píng)果酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為y=28 071 704.260 7x-2 742.293 2，R2 =0.999 4、y= 4 250 792.452 8x-3 184.606 5 ，R2 =0.999 1 、y= 102 070x-30 412，R2 =0.997 9、y=174 769.779 9x+ 13 427.704 9 ，R2 =0.999 8 、y=1 877 841.095 9x- 2 096.561 6，R2 =0.998 6、y=18 989x-43 769，R2 =0.999 5、y=1 721 625.744 2x+5 796.673 9，R2 =0.999 9。

CS（檸檬酸合酶）、Cyt-ACO（細(xì)胞質(zhì)烏頭酸 酶）、Mit-ACO（線粒體烏頭酸酶）、NAD-IDH（NAD- 異檸檬酸脫氫酶）、PEPC（磷酸烯醇式丙酮酸羧化 酶）、NAD-MDH（NAD-蘋(píng)果酸脫氫酶）、NADP-ME （NADP-蘋(píng)果酸酶）酶液提取及活性測(cè)定參考文獻(xiàn) [16-17]的方法，以鮮質(zhì)量計(jì)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用 SPSS 23.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，方差分析采用 Duncans多重比較。采用Excel進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 GABA對(duì)葡萄果實(shí)可溶性總糖及糖組分含量的 影響

如圖1-A所示，在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，膨大期和轉(zhuǎn) 色期可溶性總糖含量迅速增加，成熟期增加緩慢；膨 大期GABA處理葡萄可溶性總糖含量較CK提高效 果最明顯，其中T3處理較CK提高了0.81倍；成熟期 GABA 處理均顯著提高了可溶性總糖含量（p＜ 0.05），其中 T2 處理較 CK 提高了 0.09 倍，說(shuō)明外源GABA處理有利于果實(shí)可溶性總糖的積累。 坐果期和膨大期蔗糖（圖 1-B）、葡萄糖（圖 1- C）、果糖（圖 1-D）含量緩慢增加，隨著葡萄果實(shí)成 熟，葡萄糖、蔗糖、果糖含量迅速增加。成熟期GA BA 處理均顯著提高了葡萄糖含量（p＜0.05），其中 T2處理效果最好，較CK提高了0.33倍；成熟期T2、 T3和T4處理蔗糖含量較CK均顯著提高（p＜0.05）， 其中T2處理提高效果最為顯著，較CK提高了0.63 倍；成熟期 T1 和 T2 處理果糖含量提高顯著（p＜ 0.05），分別較CK提高了0.32倍、0.48倍。

2.2 GABA對(duì)葡萄果實(shí)蔗糖代謝酶活性的影響

在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中CK處理SuSy-s活性呈先升 高后降低的變化趨勢(shì)，葡萄轉(zhuǎn)色期達(dá)到最高（圖 2- A）。經(jīng)過(guò)GABA處理后，各處理SuSy-s活性隨著時(shí)間的推移，均顯著高于CK，其中T2處理效果最為顯 著（p＜0.05），較CK坐果期、膨大期、轉(zhuǎn)色期和成熟 期分別提高了1.79、0.59、0.45、1.11倍。

如圖2-B所示，CK處理SPS活性在果實(shí)發(fā)育過(guò) 程中呈波動(dòng)型變化趨勢(shì)，在膨大期緩慢上升，在轉(zhuǎn)色 期到達(dá)最低點(diǎn)，隨后又開(kāi)始上升。坐果期GABA處 理均顯著提高了 SPS 活性（p＜0.05），分別是 CK 的 0.83、1.37、1.76、1.71倍；從膨大期至成熟期，T2處理 和T3處理SPS活性較CK提高顯著且波動(dòng)較小，轉(zhuǎn) 色期效果最為顯著（p＜0.05），分別是 CK 的 1.25、 1.01 倍。成熟期 GABA 處理 SPS 活性均顯著高于 CK（p＜0.05），但不同濃度GABA處理差異不明顯。 SuSy-c活性（圖2-E）在坐果期最高，隨著果實(shí)的 發(fā)育呈迅速下降-緩慢升高-迅速下降趨勢(shì)，坐果期 GABA處理均顯著增強(qiáng)了SuSy-c的活性（p＜0.05）， 其中，T1處理效果最好，較CK提升了0.55倍；但從 膨大期開(kāi)始至成熟期，GABA處理表現(xiàn)出明顯的抑 制作用，膨大期和轉(zhuǎn)色期T4處理的抑制作用表現(xiàn)最 強(qiáng)，成熟期T3處理抑制作用最顯著（p＜0.05），較CK 降低了17%。說(shuō)明T2處理能夠提高SuSy-s、SPS活 性，降低SuSy-c活性，有利于葡萄果實(shí)蔗糖大量合成 和積累，而T3處理抑制蔗糖分解作用最強(qiáng)。

AI（圖2-C）和NI（圖2-D）活性隨著果實(shí)發(fā)育均 逐漸升高，成熟期AI活性迅速降低，而NI活性降低 緩慢。膨大期、轉(zhuǎn)色期GABA處理AI活性均顯著提 升，其中膨大期 T3 處理效果最顯著（p＜0.05），較 CK 提高了 0.95 倍 ，轉(zhuǎn)色期 T2 處理最顯著（p＜ 0.05），較CK提高了0.40倍，成熟期各處理間差異均 不顯著。膨大期和轉(zhuǎn)色期各處理NI活性均沒(méi)有表 現(xiàn)出顯著差異，成熟期T3處理效果顯著（p＜0.05）， 較 CK 提高了 0.22 倍。AI 和 NI 活性的提高提升了 蔗糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖的速率，從而促進(jìn)了葡萄 糖和果糖的積累。

2.3 GABA對(duì)葡萄果實(shí)GABA含量和有機(jī)酸組分 含量的影響

如圖3-A所示，CK處理葡萄GABA含量在果實(shí) 發(fā)育過(guò)程中呈先升高后降低的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)GABA處 理后，各處理 GABA 含量隨著時(shí)間的推移，均顯著 高于對(duì)照（p＜0.05），其中坐果期 T3 處理對(duì) GABA 含量提升的效果最顯著，是CK的3.91倍，說(shuō)明外源 GABA處理能提高葡萄果實(shí)GABA含量。

草酸含量隨著果實(shí)成熟逐漸升高（圖 3-B），而 酒石酸含量在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中呈現(xiàn)出先升高后略微 降低再升高的趨勢(shì)（圖 3-C）。經(jīng)過(guò)對(duì) GABA 處理 后 ，成熟期草酸及酒石酸含量均顯著提高（p＜ 0.05），其中T2處理的效果最為顯著，分別是CK的 1.21、1.08倍，說(shuō)明不同濃度GABA處理均能提高草 酸及酒石酸含量。

莽草酸（圖 3-D）含量呈先升高后降低的趨勢(shì)， 坐果期各處理莽草酸含量達(dá)到峰值，其中T3處理莽 草酸含量最高，是 CK 的 3.23 倍，但隨著果實(shí)的成 熟，各處理莽草酸含量均較低且差異較?。欢获R酸 含量（圖 3-E）呈緩慢升高的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)色期和成熟期 變化較小，成熟期GABA處理顯著提高了富馬酸含 量（p＜0.05），以T2處理效果最顯著，富馬酸含量較 CK 提升了 0.49 倍；說(shuō)明適宜濃度 GABA 處理有利 于莽草酸及富馬酸的積累。

檸檬酸含量（圖3-F）隨著果實(shí)的發(fā)育呈先迅速 升高、略微降低后再升高的趨勢(shì)，在膨大期達(dá)到峰 值，成熟期 GABA 處理均顯著提高了檸檬酸含量 （p＜0.05），其中T2處理效果最好，是CK的2.26倍， GABA處理能促進(jìn)果實(shí)檸檬酸的積累。

在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，CK 處理α-酮戊二酸含量 （圖3-G）呈逐漸降低的趨勢(shì)，但GABA處理呈先上 升后下降的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)色期達(dá)到峰值，其中T2處理效 果最為顯著（p＜0.05），轉(zhuǎn)色期T2處理是CK的3.74 倍，成熟期T2處理是CK的3.41倍。

如圖3-H所示，CK處理蘋(píng)果酸含量隨著果實(shí)發(fā) 育呈逐漸降低的趨勢(shì)，但T2處理呈先上升后下降的 趨勢(shì)，與CK相比，T2處理均顯著提高了蘋(píng)果酸含量 （p＜0.05），其中膨大期T2處理蘋(píng)果酸含量最高，隨 著果實(shí)成熟迅速降低，成熟期T2處理是CK的1.11 倍。

2.4 GABA對(duì)葡萄果實(shí)GAD及有機(jī)酸代謝相關(guān)酶 活性的影響

GAD可以通過(guò)谷氨酸合成GABA。如圖4-A所 示，在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，CK處理葡萄GAD活性緩慢 降低，經(jīng)過(guò)GABA處理后，各處理GAD活性隨著時(shí) 間的推移，均顯著高于CK（p＜0.05），且降低幅度較 小，其中，成熟期T4處理提升效果最為顯著，較CK 提高了0.50倍。

如圖4-B所示，CK處理CS活性呈緩慢降低-迅 速升高-迅速降低的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)色期活性最高，成熟期 迅速降低。坐果期、膨大期和轉(zhuǎn)色期GABA處理CS 活性均顯著高于CK（p＜0.05），其中膨大期T3處理 的提升效果最顯著，CS活性是CK的3.95倍。

ACO催化檸檬酸產(chǎn)生水和順烏頭酸，Cyt-ACO 和Mit-ACO是植物中的2種同工酶。如圖4-C、D所 示，Cyt-ACO活性在坐果期最高，隨著果實(shí)發(fā)育逐漸 降低，各處理Mit-ACO活性在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中均呈 迅速降低-緩慢上升的變化趨勢(shì)，轉(zhuǎn)色期 Mit-ACO 活性最低。坐果期 GABA 處理均顯著提高了 Cyt ACO和Mit-ACO活性（p＜0.05），其中T3處理效果 最為顯著，分別是CK的2.90和1.67倍。ACO活性 的提高可加快檸檬酸的利用，但ACO活性較CS活 性低，有利于檸檬酸積累，NAD-IDH也是檸檬酸降 解的控制因子，NAD-IDH活性（圖4-E）在果實(shí)發(fā)育 過(guò)程中呈先緩慢降低后迅速升高的變化趨勢(shì)，成熟 期 NAD-IDH 活性最高。NAD-IDH 活性成熟期 T4 處理提升效果最為顯著（p＜0.05），是CK的1.58倍。

如圖 4-F 所示，PEPC 活性隨果實(shí)成熟逐漸上 升，成熟期酶活性最高且各處理均差異顯著（p＜ 0.05），其中，T2處理提升效果最為顯著，較CK提高 了0.86倍。NAD-MDH活性在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中先迅 速升高后緩慢升高（圖4-G）；成熟期T2、T3和T4處 理 NAD-MDH 活性均與 CK 差異顯著（p＜0.05），其T4 處理提升效果最顯著，較 CK 提高了 0.41 倍。 CK處理NADP-ME活性在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中逐漸升 高（圖 4-H）。GABA 處理與 CK 相比均顯著提升了 NADP-ME 活性（p＜0.05），以膨大期提升效果最顯著，分別是CK的1.44、1.14、1.27、1.51倍，但不同濃 度GABA處理的效果不顯著。

2.5 葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中GABA代謝與糖組分含 量及糖代謝相關(guān)酶活性的相關(guān)性

利用SPSS軟件對(duì)葡萄果實(shí)GABA含量、GAD、 糖組分含量及糖代謝相關(guān)酶活性進(jìn)行相關(guān)性分析， 獲得相關(guān)系數(shù)矩陣（表 1）。結(jié)果表明，GABA 與 GAD、NI呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與SPS呈顯著 正相關(guān)（p＜0.05）。蔗糖與可溶性糖、葡萄糖、果糖、 SuSy-s 呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與 SuSy-c、NI 呈 極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）。葡萄糖和果糖與可溶性 糖 、蔗糖 、SuSy- s 呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與SuSy-c、NI 呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），與 AI 呈顯 著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。

2.6 不同濃度 GABA 處理對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程 中GABA代謝與有機(jī)酸組分含量及有機(jī)酸代謝相 關(guān)酶活性的相關(guān)性

利用SPSS軟件對(duì)葡萄果實(shí)GABA含量、GAD 活性、有機(jī)酸組分含量及有機(jī)酸代謝相關(guān)酶活性 進(jìn)行相關(guān)性分析，獲得相關(guān)系數(shù)矩陣（表2）。結(jié)果 表明，GABA與GAD、檸檬酸呈極顯著正相關(guān)（p＜ 0.01），與 草 酸 、Mit- ACO 呈 顯 著 正 相 關(guān)（p＜ 0.01）。草酸與富馬酸、酒石酸、IDH、MDH、ME、 PEPC呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與GABA、CS呈 顯著正相關(guān)（p＜0.05）。富馬酸與草酸、酒石酸、α- 酮戊二酸、CS、MDH、ME、PEPC 呈極顯著正相關(guān) （p＜0.01）。酒石酸與草酸、富馬酸、ME呈極顯著 正相關(guān)（p＜0.01），與檸檬酸、MDH呈顯著正相關(guān) （p＜0.05）。莽草酸與 GAD、蘋(píng)果酸、Cyt-ACO、 Mit- ACO 呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與 MDH、 PEPC 呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。檸檬酸與 GABA 呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與酒石酸呈顯著正相關(guān) （p＜0.05）。蘋(píng)果酸與 GAD、莽草酸、MDH、PEPC 呈 極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與 Mit-ACO 呈顯著正相關(guān) （p＜0.05），與CS、IDH、ME呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。α-酮戊二酸與富馬酸呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與 GAD、草酸、CS呈顯著正相關(guān)（p＜0.05）。

3 討 論

糖、有機(jī)酸是構(gòu)成果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)的重要組成部 分，而在釀酒葡萄中，糖和有機(jī)酸含量是影響葡萄酒 品質(zhì)的重要因素。研究表明，釀酒葡萄中的糖類大部 分轉(zhuǎn)化為酒精，約10%轉(zhuǎn)化為脂類和酚酸類物質(zhì)，蔗 糖、葡萄糖及果糖含量的提高可以增加葡萄酒的風(fēng)味 強(qiáng)度，而有機(jī)酸種類及含量的變化不僅對(duì)葡萄酒的口 感、色澤及穩(wěn)定性都有影響，還具有調(diào)節(jié)酸堿平衡的 作用[18] ；張揚(yáng)等[19] 研究表明酒石酸等有機(jī)酸含量的提 高可以增強(qiáng)葡萄酒的色澤和香氣。在蛇龍珠葡萄發(fā) 育過(guò)程中，各種糖類物質(zhì)含量逐漸上升，有機(jī)酸含量 逐漸降低，在果實(shí)成熟期，蛇龍珠葡萄中葡萄糖含量略高于果糖含量，蔗糖含量較低，有機(jī)酸中酒石酸和 蘋(píng)果酸含量最高，10 mmol·L-1 GABA處理后，蔗糖、 葡萄糖及果糖含量均顯著高于對(duì)照，且果糖含量略 高于葡萄糖含量，酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸等有機(jī)酸 含量也顯著提高。因此，外源GABA處理提高了釀 酒葡萄糖和有機(jī)酸含量，使釀酒葡萄果實(shí)達(dá)到適宜 的糖酸含量，可能是提高葡萄酒品質(zhì)的重要措施。

研究表明，外源噴施GABA通過(guò)提高正常條件 和低溫條件下番茄葉片葉綠素含量，提高抗氧化酶 活性和葉片凈光合速率，從而提高可溶性糖、還原糖 及非還原糖含量[20] 。GAD 作為 GABA 支路中 GA BA合成的關(guān)鍵酶，擬南芥GAD突變體種子表現(xiàn)出 部分糖和有機(jī)酸含量降低[8] 。在本研究中，通過(guò)噴 施不同濃度的GABA，各處理均表現(xiàn)出可溶性糖、葡 萄糖、果糖、蔗糖含量增加。

在植物中，蔗糖、葡萄糖及果糖的積累主要由 SuSy、SPS、AI 及 NI 共同調(diào)控 ，蔗糖的合成通過(guò) SuSy和SPS催化，而葡萄糖和果糖的積累則來(lái)自蔗 糖的分解，由轉(zhuǎn)化酶和SuSy催化[21] 。在蛇龍珠葡萄 果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，在果實(shí)發(fā)育初期SPS活性較高，在 果實(shí)發(fā)育后期活性下降，SuSy-s活性則在果實(shí)發(fā)育 的中后期迅速升高，而果實(shí)中的蔗糖含量隨著果實(shí) 的成熟逐漸升高，因此，SuSy可能是決定果實(shí)蔗糖 積累的重要因素。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，蔗糖含量 與SuSy-s活性呈極顯著正相關(guān)，與SuSy-c活性、NI 活性呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明SuSy可能是調(diào)控果實(shí)蔗 糖含量的關(guān)鍵酶，而NI可能是果實(shí)成熟過(guò)程中調(diào)控 蔗糖分解的關(guān)鍵酶；這與寇單單等[22] 的結(jié)果一致。 通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，GABA含量與SPS活性呈顯著正相 關(guān)，GABA可能通過(guò)影響SPS活性影響蔗糖含量，但 其調(diào)控機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。外源 GABA 處理顯 著提高了葡萄糖和果糖的水平和轉(zhuǎn)化酶活性，而 GABA處理在果實(shí)發(fā)育中后期，SuSy-c活性在果實(shí) 發(fā)育過(guò)程中呈緩慢降低的趨勢(shì)，且酶活性均較低， AI活性在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中逐漸升高，且活性較高， AI可能在調(diào)控葡萄糖和果糖積累過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵 作用，與文獻(xiàn)[23-24]結(jié)論一致。通過(guò)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)， GABA含量與NI活性呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明GABA 也可能通過(guò)提高NI活性，從而影響蔗糖代謝。研究 表明，蔗糖可作為信號(hào)分子調(diào)控基因的表達(dá)，從而影 響酶催化活性[25] 。蔗糖水平的提高可能提高了轉(zhuǎn)化 酶活性，進(jìn)而促進(jìn)了葡萄糖和果糖的積累[26] 。本研 究結(jié)果顯示外源GABA處理提高了蔗糖合成相關(guān)酶 的活性，降低SuSy-c活性，促進(jìn)了蔗糖的積累，通過(guò) 提高轉(zhuǎn)化酶活性提高了葡萄糖和果糖含量。但其調(diào) 控機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

谷氨酸脫羧酶（GAD）是谷氨酸合成GABA的限 速酶，外源 GABA 通過(guò)提高 GAD、GABA-T 活性和CmGAD基因表達(dá)量，促進(jìn)GABA的生物合成，進(jìn)而增 強(qiáng)了GABA支路的效率[27- 28] 。這與本研究的結(jié)果一 致，外源GABA條件下，GAD活性和GABA含量顯著 提高，相關(guān)性分析表明，GABA含量與GAD活性呈極 顯著正相關(guān)，說(shuō)明GAD可能是GABA合成的關(guān)鍵酶。 GABA通過(guò)GABA支路連接三羧酸循環(huán)，而三 羧酸循環(huán)是果實(shí)中碳水化合物、有機(jī)酸和氨基酸代 謝的橋梁[29] 。果實(shí)中各種有機(jī)酸的積累取決于有機(jī) 酸的合成、降解和利用的平衡[30] 。酒石酸、蘋(píng)果酸、 琥珀酸、草酸和檸檬酸是影響葡萄果實(shí)風(fēng)味的主要 有 機(jī) 酸 ，受 PEPC、NADP- ME、NADP- IDH、Cyt ACO、NAD-MDH和CS直接或間接調(diào)節(jié)。PEPC將 磷酸烯醇丙酮酸催化為草酰乙酸，隨后在 NAD MDH 存在下降解為蘋(píng)果酸或通過(guò) CS 降解為檸檬 酸，而蘋(píng)果酸可通過(guò) NADP-ME 進(jìn)一步降解為丙酮 酸，檸檬酸鹽可通過(guò)ACO和NAD-IDH分解為α-酮 戊二酸和二氧化碳[31] 。噴施使用同位素標(biāo)記的GA BA 發(fā)現(xiàn)，GABA 能快速轉(zhuǎn)化為琥珀酸并進(jìn)入 TCA 循環(huán)[32] 。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)外源 GABA 能提高 TCA 循環(huán) 的速率，增強(qiáng)酸代謝相關(guān)酶活性，從而促進(jìn)了有機(jī)酸 的積累[6，33] 。Shoukun[5] 認(rèn)為GABA處理的果實(shí)可加 速蘋(píng)果酸的生物合成和抑制其分解 ，通過(guò)上調(diào)MdGAD、MdGABA-T和MdSSADH，促進(jìn)GABA分流 的活性，這可能導(dǎo)致琥珀酸和GABA的積累。筆者 在本研究中發(fā)現(xiàn)外源GABA增加了果實(shí)中CS、Cyt ACO、Mit- ACO、NAD- IDH、PEPC、NAD- MDH、 NADP-ME的活性，果實(shí)中草酸、酒石酸、莽草酸、富 馬酸、檸檬酸、α-酮戊二酸和蘋(píng)果酸含量也顯著提 高，通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，GABA含量與檸檬酸含量 呈極顯著正相關(guān)，與草酸含量呈顯著相關(guān)，說(shuō)明GA BA處理能促進(jìn)檸檬酸和草酸的積累。可能是外源 噴施 GABA 后，能使果實(shí)中 GABA 含量迅速升高， GABA 通過(guò) GABA 支路轉(zhuǎn)化為琥珀酸進(jìn)入 TCA 循 環(huán)，琥珀酸含量的增加通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)使α-酮戊二 酸含量增加，從而降低檸檬酸的分解速率，促進(jìn)了檸 檬酸的積累；而琥珀酸含量的增加也可提高蘋(píng)果酸合成的底物水平，從而促進(jìn)蘋(píng)果酸的積累；TCA 循 環(huán)速率的提高為其他中間代謝產(chǎn)物提供了較高水平 的底物，促進(jìn)了草酸、酒石酸、莽草酸、富馬酸的積 累。有研究表明，GABA調(diào)節(jié)ALMT（鋁活化陰離子 蛋白）的活性來(lái)引發(fā)跨膜電位差的變化，從而影響三 羧酸循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物[34] 。Alexis[35] 的研究表明VvALMT9 能夠介導(dǎo)向內(nèi)整流蘋(píng)果酸鹽和酒石酸鹽 電流，促進(jìn)這些二羧酸在葡萄漿果液泡中的積累。

4 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，外源GABA通過(guò)提高SuSy-s和 SPS活性，抑制SuSy-c活性來(lái)促進(jìn)蔗糖的積累，通過(guò) 提高轉(zhuǎn)化酶活性來(lái)促進(jìn)葡萄糖和果糖的積累。外源 噴施GABA通過(guò)提高GAD活性來(lái)促進(jìn)GABA的生 物合成，從而提高TCA循環(huán)速率，檸檬酸合酶、細(xì)胞 質(zhì)烏頭酸酶和線粒體烏頭酸酶、NAD-異檸檬酸脫氫 酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、NAD-蘋(píng)果酸脫氫酶 和 NADP-蘋(píng)果酸酶活性均顯著提高，促進(jìn)了草酸、 酒石酸、莽草酸、富馬酸、檸檬酸、α-酮戊二酸和蘋(píng)果 酸的積累，進(jìn)而改善了葡萄風(fēng)味品質(zhì)，以葉面噴施 10 mmol·L-1 GABA效果最好。

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