王玲平 戴丹麗 胡海嬌 包崇來 毛偉海

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，浙江杭州 310021）

果皮顏色是植物果實(shí)重要的生物學(xué)特性之一，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的商品價(jià)值有著重要的影響。茄子（SolanuMmelongenaL.）是以果實(shí)為產(chǎn)品的蔬菜，茄子果實(shí)色澤是果實(shí)外觀品質(zhì)的重要組成部分，它不僅影響果實(shí)外觀，而且著色程度與品質(zhì)密切相關(guān)。因此，茄子果實(shí)顏色是茄子育種的一個(gè)很重要的目標(biāo)，研究茄子果實(shí)著色機(jī)理，對(duì)于茄子育種至關(guān)重要。

茄子果實(shí)外觀顏色主要有白、綠、紫、紅色等，呈色與花青素苷、葉綠素、類胡蘿卜素等色素物質(zhì)有關(guān)，這些色素成分的種類和含量不同導(dǎo)致果皮呈現(xiàn)出不同的顏色（齊秀娟 等，2005；王貴元 等，2006）。而果實(shí)糖的種類和含量不僅是果實(shí)品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，還是酸、色素和一些芳香類物質(zhì)合成的基礎(chǔ)原料?；ㄇ嗨剀胀ǔＲ苑€(wěn)定的糖苷形式存在于植物中，游離的花青素苷元存在很少?；ㄇ嗨靥擒盏奶侵饕ㄆ咸烟?、半乳糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖等單糖或寡糖，這些可溶性糖與游離花青素環(huán)狀結(jié)構(gòu)中3、5、7碳上的羥基一個(gè)或者兩個(gè)結(jié)合形成花青素苷（Kong et al.，2003）。此外，蔗糖、葡萄糖和果糖也是葉綠素形成的重要碳素來源（周鳳麗 等，2008）。對(duì)于果實(shí)著色和可溶性糖之間的關(guān)系，在葡萄（Harbertson et al.，2003；Adams，2006）、蘋果（成鈺厚 等，1999）、荔枝（楊轉(zhuǎn)英 等，2008）等果實(shí)上均有報(bào)道，但在不同物種中的表現(xiàn)結(jié)果各不相同，存在不同的結(jié)論，而有關(guān)茄子果實(shí)著色機(jī)理的研究尚未見報(bào)道，對(duì)于茄子果實(shí)發(fā)育過程中花青素苷和葉綠素的形成與可溶性糖之間的相關(guān)關(guān)系也未有明確的結(jié)論，因此本試驗(yàn)通過研究不同茄子品種的色素變化和可溶性糖含量之間的關(guān)系，闡明茄子果實(shí)著色與可溶性糖之間的規(guī)律，以期為茄子果實(shí)顏色的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2008年在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所進(jìn)行。選取茄子果實(shí)顏色不同的 4個(gè)品種，即綠長(zhǎng)茄、野生綠茄、紫藤（紫黑色）、引茄1號(hào)（紫紅色）。種子經(jīng)55 ℃溫水浸泡后播于塑料營(yíng)養(yǎng)缽中，采用變溫（28 ℃/12 h，30 ℃/12 h）管理，2008年3月定植于塑料大棚，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每小區(qū)20株，進(jìn)行常規(guī)管理。分別于開花結(jié)實(shí)后5、10、15、20、25 d分小區(qū)取樣，所取樣品稱質(zhì)量后計(jì)算平均單株鮮質(zhì)量，然后將每次所取的果實(shí)（不剝皮）置于0～4 ℃砧板上，從果頂?shù)侥毑靠v向切成長(zhǎng)條塊，然后再切成小塊混勻，每份混合樣的一半在凍干前、后稱質(zhì)量，用于計(jì)算干物質(zhì)含量（%），并計(jì)算單株果實(shí)干質(zhì)量（g·株-1）；另一半速凍后用研缽和研棒在液氮中磨成細(xì)粉，用密封塑料袋裝后置于-80 ℃直至分析。

1.2 方法

1.2.1 色素的提取與測(cè)定 花青素苷含量的測(cè)定參照 Ray等（2003）的方法，稍有改動(dòng)。從每份冷凍保存的細(xì)粉中分別取 3份于液氮中進(jìn)一步研磨成粉。每份樣品稱取 1 g，加入適量 1 %（V/V）HCl-甲醇，在冰浴中繼續(xù)研磨成勻漿。將勻漿全部轉(zhuǎn)入離心管，用1 % HCl-甲醇溶液避光提取2 h，過濾，定容至25 ML。以1 % HCl-甲醇溶液為對(duì)照，25 ℃條件下用DU-800型光度計(jì)（BECKMEN）在522 nm處測(cè)定吸光值OD522。每份樣品平行測(cè)定3次；測(cè)定值計(jì)算以干質(zhì)量為基礎(chǔ)，根據(jù)吸光值將樣品所含花青素苷總量用cyanin chloride相當(dāng)量來表示，葉綠素含量采用95 %乙醇提取法（朱廣廉，1990）進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 可溶性糖含量的測(cè)定 每份冷凍細(xì)粉取3份，在研缽中充分研磨成粉，分別稱取0.5 g，各加入適量體積80 %乙醇繼續(xù)研磨成勻漿。將勻漿轉(zhuǎn)移至15 mL離心管，80 ℃提取40 min，10 000×g離心40 min，取上清液。殘?jiān)儆?0 %乙醇重復(fù)提取2次。合并上清液轉(zhuǎn)入25 mL的容量瓶中，定容，待測(cè)?？偪扇苄蕴呛繀⒄?Chang（1979）的蒽酮-濃 H2SO4比色法測(cè)定?？傔€原糖含量參照Chinnasamy和Bal（2003）的Nelson（銅試劑）-偶砷鉬酸鹽試劑比色法測(cè)定；葡萄糖含量采用葡萄糖氧化酶法測(cè)定。蔗糖含量參照 Frei等（2003）的酶解-比色法測(cè)定?？偪扇苄远嗵呛涂偟途厶呛繀⒄胀豕鈦啠?002）的方法測(cè)定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 用 Microsoft Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值及標(biāo)準(zhǔn)差的分析，繪制曲線圖；應(yīng)用SAS8.2統(tǒng)計(jì)分析軟件包（version 6.12；SAS Institute，Cary，NC）進(jìn)行方差分析和線性回歸相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種基因型茄子果實(shí)干物質(zhì)積累比較

由圖1-a、b可知，4種基因型的茄子果實(shí)在生長(zhǎng)發(fā)育過程中單株果實(shí)干質(zhì)量和干物質(zhì)含量的變化總趨勢(shì)為逐漸增加，果實(shí)干質(zhì)量在生長(zhǎng)中期（結(jié)實(shí)后10～20 d）增長(zhǎng)最快，而干物質(zhì)含量則是生長(zhǎng)后期（結(jié)實(shí)后20～25 d）增長(zhǎng)最快；3個(gè)茄子栽培品種果實(shí)干質(zhì)量在任何時(shí)間都明顯大于野生綠茄，但干物質(zhì)含量則相反。

圖1 4種基因型茄子果實(shí)發(fā)育過程中干質(zhì)量和干物質(zhì)含量變化

2.2 4種基因型茄子果實(shí)發(fā)育過程中花青素苷含量的動(dòng)態(tài)變化

在茄子果實(shí)發(fā)育過程中，花青素苷含量因品種而異。圖2-a顯示，每個(gè)品種茄子果實(shí)在形成初期均有花青素苷形成，此后總趨勢(shì)是隨果實(shí)發(fā)育而不斷增加。但是，在紫色茄子（紫藤和引茄1號(hào)）果實(shí)形成后期雖然果實(shí)增長(zhǎng)速率減緩，而單株果實(shí)干質(zhì)量卻一直增加（圖1-a），因此，對(duì)色素積累相對(duì)有一個(gè)稀釋作用，從而使花青素苷相對(duì)含量表現(xiàn)降低，此后，果實(shí)膨大速度減慢，色素積累表現(xiàn)迅速增加；綠色茄子（綠長(zhǎng)茄和野生綠茄）花青素苷含量隨著果實(shí)不斷成熟而逐漸降低，但是至果實(shí)成熟時(shí)仍含有一定量花青素苷。綠色茄子花青素苷含量同期都遠(yuǎn)低于兩個(gè)紫色茄子（紫藤和引茄1號(hào)），其中最高含量時(shí)，紫藤為綠長(zhǎng)茄的45倍，引茄1號(hào)為綠長(zhǎng)茄的25倍，4種基因型茄子同期花青素苷含量大小依次為紫藤＞引茄1號(hào)＞野生綠茄＞綠長(zhǎng)茄，且結(jié)實(shí)后15 d差異顯著。

2.3 4種基因型茄子果實(shí)發(fā)育過程中葉綠素含量的動(dòng)態(tài)變化

葉綠素是茄子果實(shí)著色的另一主要色素。圖2-b表明，紫色茄子（紫藤和引茄1號(hào)）葉綠素在果實(shí)發(fā)育過程中積累的總趨勢(shì)為先升后降，而綠色茄子（綠長(zhǎng)茄和野生綠茄）盡管在結(jié)實(shí)后15 d前也是如此，但是此后葉綠素含量一直大幅增加，所以，在茄子果實(shí)發(fā)育的整個(gè)過程中表現(xiàn)為迅速積累。綠色茄子在葉綠素含量上和紫色茄子相比，前者遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過后者，與在花青素苷含量的表現(xiàn)相反；其中，在葉綠素含量差異最大時(shí)，綠長(zhǎng)茄為0.63 mg·g（DW），而紫藤僅為0.002 mg·g-1（DW），綠長(zhǎng)茄比紫藤高291倍；4種基因型茄子的葉綠素含量同期相比，均表現(xiàn)為綠長(zhǎng)茄＞野生綠茄＞紫藤＞引茄1號(hào)，且結(jié)實(shí)后15 d差異顯著。

圖2 4種基因型茄子果實(shí)發(fā)育過程中花青素苷和葉綠素含量變化

2.4 4種基因型茄子果實(shí)發(fā)育過程中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化

在茄子果實(shí)發(fā)育過程中，葡萄糖和蔗糖均為最重要的可溶性糖，而且葡萄糖是主要的還原糖，兩種可溶性糖含量都遠(yuǎn)高于總可溶性多糖和總低聚糖的含量。4種基因型茄子果實(shí)蔗糖（圖3-a）、總還原糖（圖3-b）、總可溶性糖（圖3-c）、總低聚糖（圖3-d）的含量都是隨果實(shí)的生育進(jìn)程而增加，變化趨勢(shì)基本一致，除果實(shí)形成前10 d這4種可溶性糖含量相差不明顯外，結(jié)實(shí)后10 d通常都是栽培種大于野生種，其中蔗糖、總還原性糖和總可溶性糖達(dá)到顯著差異，而且蔗糖含量都是紫色茄子大于綠色茄子。葡萄糖（圖3-e）和總可溶性多糖（圖3-f）積累的變化趨勢(shì)不同于前4種可溶性糖，而是從果實(shí)形成開始遞增至初后期（結(jié)實(shí)后10 d）或中期（結(jié)實(shí)后15 d）達(dá)最大后再減少；4種基因型相比，整個(gè)果實(shí)發(fā)育過程中，葡萄糖含量栽培種大于野生種，而總可溶性多糖在后期與總低聚糖一樣基因型間差異不明顯。在結(jié)實(shí)25 d時(shí)，蔗糖、葡萄糖、總還原糖的含量都是紫色茄子大于綠色茄子，但只有蔗糖達(dá)到顯著性差異。

圖3 4種基因型茄子果實(shí)發(fā)育過程中蔗糖、總還原糖、總可溶性糖、總低聚糖、葡萄糖、總可溶性多糖含量變化

2.5 4種基因型茄子果實(shí)色素與可溶性糖含量變化相關(guān)性分析

從茄子果實(shí)發(fā)育過程中花青素苷（圖 2-a）、葉綠素（圖 2-b）與葡萄糖（圖 3-e）、蔗糖（圖3-a）的含量變化來看，紫色茄子花青素苷和綠色茄子葉綠素的變化總趨勢(shì)與蔗糖一致，而綠色茄子花青素苷和紫色茄子葉綠素的變化總趨勢(shì)更與葡萄糖相似。色素與可溶性糖的含量相關(guān)性分析顯示（表 1），色素和各類可溶性糖的相關(guān)性存在基因型差異。在茄子果實(shí)整個(gè)發(fā)育期，野生綠茄和綠長(zhǎng)茄果實(shí)花青素苷與各種可溶性糖的含量無顯著相關(guān)。2個(gè)紫色茄子（紫藤和引茄 1號(hào)）花青素苷與蔗糖、總還原糖及總低聚糖的含量都表現(xiàn)顯著或極顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)r分別為0.884 6、0.916 2、0.886 9和0.959 2、0.948 7、0.950 1）。從葉綠素與各可溶性糖的含量相關(guān)性分析表明野生綠茄的葉綠素含量與蔗糖（r=0.890 0）、總還原糖（r=0.893 7）、可溶性糖（r=0.952 3）均達(dá)到顯著相關(guān)。綠長(zhǎng)茄的葉綠素含量與總可溶性糖（r=0.880 1）達(dá)到顯著相關(guān)。此外，花青素苷與葉綠素的含量在兩個(gè)紫色茄子中呈負(fù)相關(guān)（r=-0.609 3、-0.561 8），但是在兩個(gè)綠色茄子中則呈正相關(guān)（r=0.376 8，0.344 3）。

表1 4種基因型茄子果實(shí)色素與可溶性糖的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

花青素苷和葉綠素是影響植物果實(shí)著色的兩大主要色素，在茄果類蔬菜中對(duì)產(chǎn)品的商品經(jīng)濟(jì)價(jià)值和品質(zhì)有著重要的作用。本研究結(jié)果顯示，在整個(gè)紫色茄子果實(shí)發(fā)育過程中，色素一直逐漸積累，果實(shí)顏色逐步加深，但是果實(shí)發(fā)育有時(shí)膨大速度快于色素積累，色素相對(duì)含量表現(xiàn)被稀釋減少，這與王偉杰等（2006）研究橘子果實(shí)色素變化所觀察到的結(jié)果相一致。紫色茄子在果實(shí)成熟后期，花青素苷含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于綠色茄子，而葉綠素含量在兩類茄子中則剛好相反，但是紫色茄子在成熟期仍然有一定數(shù)量的葉綠素存在，綠色茄子也有一定數(shù)量的花青素苷存在，說明茄子果實(shí)的色澤表現(xiàn)需要色素間的共同作用，并不為單一色素的呈現(xiàn)，色素的種類和含量決定茄子果實(shí)的最終呈色。

糖在花青素苷合成過程中起著重要而又復(fù)雜的作用（Field et al.，2001；Hara et al.，2004），它們不僅可以在液泡內(nèi)與游離花青素糖苷化而合成花青素苷，而且對(duì)花青素苷合成起重要信號(hào)傳導(dǎo)作用，花青素苷是經(jīng)莽草酸途徑合成而來，而莽草酸的合成依賴于旺盛的戊糖呼吸，戊糖呼吸的活躍需要足夠的糖積累，尤其蔗糖分解成葡萄糖和果糖。因此，糖對(duì)花青素苷的合成、穩(wěn)定和積累起至關(guān)重要的作用（Weiss，2000；Field et al.，2001；Siriwoharn et al.，2004）。趙宗芳和謝嘉寶（1992）報(bào)道富士蘋果果皮花青素苷的合成與果實(shí)還原糖、可溶性糖含量之間分別呈極顯著線性相關(guān)；此外，大量的離體和非離體實(shí)驗(yàn)也表明，果實(shí)中糖含量高，有利于花青素苷的積累（孟祥春 等，2007；王貴元 等，2010）。但是，也有研究結(jié)果表明，花青素苷與可溶性固形物含量沒有關(guān)系（Bae & Lee，1995），這說明花青素苷的積累可能最終由基因決定，而糖只是物質(zhì)條件。本研究結(jié)果表明，4個(gè)茄子品種的花青素苷在整個(gè)茄子果實(shí)發(fā)育過程中表現(xiàn)不同，2個(gè)紫色茄子品種葡萄糖、蔗糖、還原糖相對(duì)來說都要高于另外兩個(gè)綠色茄子品種，說明糖含量高有助于茄子果實(shí)花青素苷的積累。同時(shí)，相關(guān)性分析也表明，2個(gè)紫色茄子品種的花青素苷的積累與蔗糖、還原糖、低聚糖呈顯著正相關(guān)。但是，花青素苷與葡萄糖無顯著相關(guān)。4個(gè)茄子品種的花青素苷含量與可溶性糖含量變化的關(guān)系表現(xiàn)不同，這可能也是4個(gè)茄子品種果實(shí)著色產(chǎn)生差異的原因之一，但其規(guī)律還需通過進(jìn)一步的生理分子機(jī)理的分析探討。

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