張紅娜　李建光　舒　波　楊為海　鄧　旭　決登偉　石勝友　劉麗琴

摘 要 為探索龍眼果皮發(fā)育過程中糖分積累以及相關(guān)酶活性的變化規(guī)律，以‘石硤龍眼（Dimocarpus longan Lour. cv‘shixia）為試材，對花后45 d到果實成熟期間果皮質(zhì)量、厚度，果糖、葡萄糖、蔗糖含量，以及蔗糖代謝相關(guān)酶活性水平進(jìn)行測定。結(jié)果表明，果實發(fā)育后期，果皮質(zhì)量增加的速度變緩，果皮厚度則表現(xiàn)為由厚到薄的變化模型。糖分水平顯示，果實發(fā)育過程中果皮可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖和蔗糖，同期果糖含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于葡萄糖，蔗糖含量較低。蔗糖代謝酶活性表明，龍眼果皮中NI和SS（分解方向）活性較高，為調(diào)控‘石硤龍眼果皮糖代謝的主要酶類，SPS、SS（合成方向）活性則較低，為果糖和葡萄糖生成發(fā)揮非常重要的作用。

關(guān)鍵詞 果皮；糖積累；相關(guān)酶活性

中圖分類號 S667.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

Abstract In order to clear the variations both sugar accumulate and sugar metabolizing enzymes activities in longan pericarp in the process of fruit development stage，the weight and thickness of the pericarp， the concentration of fructose， glucose and sucrose， and the activities of the sucrose metabolizing enzymes were all measured in the pericarp of‘shixialongan during the stage that 45 d after flowering to fruit maturity. The results showed the growth rate of pericarp weight was from quickly to slowly and the thickness development model was thin～thick～thin. The sugar mainly included fructose， glucose and sucrose. The content of fructose was significant higher than glucose，however the content of sucrose was at low level during the whole growing period. The activities of NI and SS（the decomposition direction）maintained higher level， which were the main enzyme mediating the sugar accumulated in the pericarp， SPS and SS（the composition direction）with lower activity played very important role in accumulation of fructose and glucose that activities were lower.

Key words Longan pericarp； Sugar accumulate； Sugar metabolizing enzymes activities

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.06.002

龍眼（Dimocarpus longan Lour.）是我國南亞熱帶特產(chǎn)水果，其果實營養(yǎng)佳美，風(fēng)味獨特。一般認(rèn)為龍眼果實的品質(zhì)主要是果肉，所以大量的研究工作集中在果肉品質(zhì)形成和采后保鮮等方面，而有關(guān)果皮的研究較少，少量報道僅限于保鮮技術(shù)、褐變機(jī)理、果皮結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分等方面[1-6]。林河通等[2]認(rèn)為龍眼果皮與果實的耐藏性、抗病性和耐運(yùn)性有關(guān)。有學(xué)者對龍眼果皮化學(xué)成分研究發(fā)現(xiàn)，龍眼果皮中有多糖、三萜、黃酮、香豆素、多酚、木栓酮、沒食子酸、鞣花酸等次生物質(zhì)[5-6]。此外未見龍眼果皮的相關(guān)報道。

糖是果實品質(zhì)和風(fēng)味的重要物質(zhì)，也是其他次生物質(zhì)合成的基礎(chǔ)原料，在果樹生長發(fā)育中有重要的生理功能，如為果實細(xì)胞膨大提供滲透推動力，通過復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)植物中許多與生長發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)等。多數(shù)糖代謝方面的研究均集中在果肉及其他可食部分[7-10]，在果皮的研究僅在柑橘[11]、蘋果[12]、西瓜[13]等幾種水果有少量報道，有關(guān)龍眼果皮糖代謝的研究還未見報道。據(jù)于安民[14]的觀點，糖代謝是整個生物代謝的中心，溝通了蛋白質(zhì)代謝、脂類代謝、核酸代謝及各類次生物質(zhì)的代謝，因此本研究以‘石硤龍眼果皮為試材，對生長發(fā)育過程中糖分積累和蔗糖代謝相關(guān)酶活性變化進(jìn)行研究，旨在為探索龍眼果實糖代謝的機(jī)理提供理論依據(jù)，也為進(jìn)一步研究龍眼果皮物質(zhì)的代謝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試果實采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所（廣東湛江）龍眼園內(nèi)10年生的‘石硤龍眼。選擇無病蟲害生長健壯花期一致的植株5棵，掛牌標(biāo)記，花后15 d開始采樣，每10 d采樣1次，直至果實成熟。每棵樹每次從不同方向隨機(jī)采集10個果實，混合所有果樣。根據(jù)龍眼果實的發(fā)育特點，授粉受精后果皮和種皮開始發(fā)育，此期果皮和種皮難以分離，從花后45 d開始剝離果皮。剝?nèi)〉墓ぜ磿r液氮冷凍，置于-80 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩Ｔ囼炛貜?fù)3次。

1.2 方法

1.2.1 果實發(fā)育動態(tài)研究 每次采樣從混合果樣中隨機(jī)選取10個果實，用電子天平測定果皮質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺測定果皮厚度。

1.2.2 糖的提取和測定 可溶性總糖的測定采用馬志良[15]的蒽酮法。果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、木糖、乳糖、甘露糖、山梨醇的提取參照趙智中[16]的方法，糖含量測定采用高效液相色譜（HPLC）法，色譜條件為：Series200氨基酸柱，柱溫35 ℃，流動相：乙腈 ∶ 水=85 ∶ 15（V/V），流速1 mL/min，示差檢測器及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。所用的標(biāo)準(zhǔn)樣均為分析純樣品。

1.2.3 酶的提取 蔗糖代謝相關(guān)酶的提取參照趙智中[16]的方法，測定參照張秀梅等[7]的方法。所有的操作均在低溫進(jìn)行。3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 果皮發(fā)育動態(tài)

龍眼授粉受精后，果皮和種皮開始發(fā)育，此期果皮和種皮持續(xù)增大變厚，但難以將二者分離。果皮從花后45 d開始剝?nèi)。蓤D1可以看出，果皮質(zhì)量從花后45 d開始急速增加，持續(xù)40 d左右，到85 d開始緩慢增加，呈現(xiàn)由快到慢的增長趨勢。果皮厚度呈現(xiàn)由厚到薄的生長趨勢，花后65 d達(dá)到最厚，約為1.131 mm，之后就迅速減小，到果實成熟期僅為0.520 mm，約為最大厚度的一半。果皮顏色在幼果期呈現(xiàn)綠色，之后葉綠素逐漸減少，紅色素逐漸增加，到成熟時果皮呈現(xiàn)黃褐色。

2.2 果皮糖含量的變化

果皮可溶性總糖含量呈先降低后升高的變化趨勢，前期降低速度緩慢，花后65 d達(dá)到最低峰值1.69%，之后開始急速上升，到成熟期達(dá)到生長發(fā)育期的最大值3.49%（圖2）。

高效液相色譜檢測結(jié)果顯示，龍眼果皮中的可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖和蔗糖，另外有微量麥芽糖，但由于麥芽糖峰面積較小，峰型和分離度差，沒有進(jìn)行統(tǒng)計分析。此外沒有檢測到其他糖的峰面積。由圖3可以看出，果糖含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于葡萄糖，從初期的6.71 mg/g急劇降低至生長發(fā)育期的最小值3.75 mg/g，而后逐漸增大，到花后95 d達(dá)到最高值19.01 mg/g，隨著果實成熟，又急劇下降至11.98 mg/g。葡萄糖的變化呈“降低～升高～降低”的趨勢，花后55 d前，葡萄糖含量有小幅度降低，之后趨于平緩，隨著假種皮快速生長，果皮葡萄糖含量迅速上升，到花后95 d達(dá)到最大值12.88 mg/g，而后又急劇降低。蔗糖在整個生長發(fā)育期處于較低水平，呈波浪狀曲線變化，生長發(fā)育初期和成熟期含量差異不顯著?？梢姟堼堁酃ぴ谏L發(fā)育過程中以積累單糖為主。

2.3 蔗糖代謝相關(guān)酶活性的變化

2.3.1 AI和NI活性的變化 ‘石硤 龍眼果皮發(fā)育過程中轉(zhuǎn)化酶的活性見圖4。NI活性從較高水平不斷降低，花后75 d前，下降速度較平緩，之后維持在較穩(wěn)定水平，10 d后開始大幅度下降，到果實成熟期，達(dá)到生長發(fā)育期的最小值8.64 μmol/（h·g FW）。AI活性處于較低水平，呈“降低～升高～降低”的變化趨勢?；ê?5 d以后，活性緩慢降低，到花后65 d，活性降低至生長發(fā)育期的最小值4.27 μmol/（h·g FW），之后急速升高，到花后85 d AI活性達(dá)到生長極值14.88 μmol/（h·g FW），之后又開始降低，果實成熟期，與NI活性差異不顯著。

2.3.2 SPS和SS活性的變化 由圖5可見，SS分解蔗糖方向的活性變化趨勢較為復(fù)雜，花后55 d前，活性從較低水平快速升高到最高峰值27.70 μmol/（h·g FW），為生長初期的3.8倍，之后迅速降低，到花后65 d又有小幅度升高，花后75 d后又持續(xù)降低，到果實成熟時達(dá)到15.76 μmol/（h·g FW）。合成蔗糖方向，SS活性一直處于較低水平，除65～75 d有小幅度降低以外，基本呈上升趨勢，到果實成熟期達(dá)到最大，為6.80 μmol/（h·g FW）。龍眼果皮SPS活性呈先升高后降低的變化趨勢，花后55 d之前，SPS活性基本保持不變，之后快速升高達(dá)到峰值13.24 μmol/（h·g FW），而后一直呈緩慢下降趨勢，直至果實成熟時，SPS活性為6.41 μmol/（h·g FW）。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著后期果實不斷變大，果皮質(zhì)量不斷增加，而果皮卻不斷變薄。依據(jù)陳清西等[17]的觀點，果皮生長與假種皮發(fā)育密切相關(guān)，假種皮生長對種皮有一定的擠撐作用，是導(dǎo)致種皮后期變薄的主要原因。果皮質(zhì)量呈現(xiàn)不斷增加的變化趨勢，這與果糖、葡萄糖和蔗糖的積累變化趨勢不一致，可見果皮中除了糖分積累以外，還有其他成分積累，有待進(jìn)一步研究。

本研究中‘石硤龍眼果皮是以積累單糖（果糖和葡萄糖）為主，主要受NI和SS（分解方向）的調(diào)控和影響；而筆者對‘石硤龍眼果肉糖分積累的研究表明，果肉是以積累蔗糖為主，起主導(dǎo)作用的酶為AI和SS（分解方向），二者有較大差異。這說明，果實發(fā)育的不同階段和不同部位，糖分積累的方式是不同的，這與前人在柑橘、番茄、葡萄等的報道相一致[11，16，18-19]。龍眼果肉和果皮的不同糖分積累和代謝，是內(nèi)在的遺傳特性和外在的因子等因素相互作用的結(jié)果。但是目前植物中蔗糖從源到庫運(yùn)輸?shù)娜可硗緩讲]有完全闡明，是研究的主要課題。

筆者發(fā)現(xiàn)，SS（分解方向）在龍眼果肉和果皮中均起主導(dǎo)作用，這與錢瓊秋等[13]在西瓜的研究一致。此外，龍眼果皮起主導(dǎo)作用的酶NI和SS（分解方向）的活性高于果肉起主導(dǎo)作用的酶AI和SS（分解方向）的活性；而糖分積累量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于果肉。筆者推測，果肉在生長發(fā)育前期，較高活性的AI促進(jìn)蔗糖分解為己糖，主要用以維持胞間和液胞內(nèi)外高的蔗糖濃度梯度，從而促進(jìn)物質(zhì)的韌皮部卸載和跨膜運(yùn)輸，來構(gòu)建各種細(xì)胞器，而生長后期，細(xì)胞器已構(gòu)建完成，AI主要促進(jìn)糖分積累；而果皮呼吸代謝較強(qiáng)，較高活性的NI催化蔗糖分解為己糖，少部分糖分用于貯藏積累，大部分用于為呼吸代謝提供碳源和果皮其他物質(zhì)合成提供能量。故果皮的酶活性高于果肉，而糖分積累量卻低于果肉。蔗糖代謝相關(guān)酶在不同作物不同時期甚至不同部位的生理作用和活性大小均不相同，糖分積累和代謝是各種酶綜合作用的結(jié)果，目前龍眼蔗糖代謝酶的生理功能和作用機(jī)制還沒有完全闡明，有待于進(jìn)一步證實。

4 結(jié)論

‘石硤龍眼果皮在生長發(fā)育過程中以積累單糖為主，可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖和蔗糖，同期果糖含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于葡萄糖，蔗糖在整個生長發(fā)育期處于較低水平。果皮生長發(fā)育過程中，蔗糖代謝相關(guān)酶NI和SS（分解方向）是調(diào)控‘石硤龍眼果皮糖代謝的主要酶類。高活性的NI和SS（分解方向）均有利于蔗糖分解成果糖和葡萄糖，這與果皮生長發(fā)育過程中以積累單糖（果糖和葡萄糖）為主相一致。而AI、SPS和SS（合成方向）活性較低，低活性的SPS和SS（合成方向）也有利于果糖和葡萄糖積累，AI活性較低則有利于蔗糖積累。

參考文獻(xiàn)

[1] 林河通， 陳紹軍， 席玙芳， 等. 龍眼果皮微細(xì)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡觀察及其與果實耐貯性的關(guān)系[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2002， 18（3）： 95-99.

[2] 林河通， 席玙芳， 陳紹軍， 等. 龍眼果實采后失水果皮褐變與活性氧及酚類代謝的關(guān)系[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報， 2005， 31（3）： 287-297.

[3] 劉熙東， 吳振先， 韓冬梅， 等. 龍眼采后果皮細(xì)胞壁代謝相關(guān)酶活性的變化[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2006， 27（2）： 24-28.

[4] 鄧斯聰， 楊為海， 朱效傳， 等. 龍眼果皮發(fā)育解剖學(xué)觀察[J]. 果樹學(xué)報， 2008， 25（2）： 193-197.

[5] 鄭公銘. 龍眼果實的化學(xué)成分及其生物活性的研究[D]. 廣州： 中國科學(xué)院華南植物園， 2009.

[6] 陳麗華. 龍眼殼多糖的提取、 分離純化與性質(zhì)研究[D]. 重慶：西南大學(xué)， 2009.

[7] 張秀梅， 杜麗清， 孫光明， 等. 菠蘿果實發(fā)育過程中糖積累與其代謝酶的關(guān)系[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2008， 29（1）： 10-13.

[8] 王惠聰， 黃輝白， 黃旭明， 等. 荔枝果實的糖積累與相關(guān)酶活性[J]. 園藝學(xué)報， 2003， 30（1）： 1-5.

[9] 武紅霞， 邢姍姍， 王松標(biāo)， 等. ‘臺農(nóng)1號 芒果果實發(fā)育過程中的糖分積累與相關(guān)酶活性研究[J]. 西北植物學(xué)報， 2011， 31（9）： 1 811-1 815.

[10] 張中霞， 劉 艷， 白立華， 等. 河套蜜瓜果實發(fā)育過程中糖積累與蔗糖代謝相關(guān)酶的關(guān)系[J]. 西北植物學(xué)報， 2011， 31（1）： 123-129.

[11] 陳俊偉， 張上隆， 張良誠， 等. 柑橘果實遮光處理對發(fā)育中的果實光合產(chǎn)物分配、糖代謝與積累的影響[J]. 植物生理學(xué)報， 2001， 27（6）： 499-504.

[12] 宋 哲， 李天忠， 徐貴軒， 等. ‘富士 蘋果著色期果皮花青苷與果實糖份及相關(guān)酶活性變化的關(guān)系[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2008， 24（4）： 255-260.

[13] 錢瓊秋， 劉慧英， 朱祝軍， 等. 嫁接西瓜果實發(fā)育過程中蔗糖代謝及相關(guān)酶調(diào)控的研究[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版）， 2004， 30（3）： 285-289.

[14] 于安民， 張 敏， 楊錦芬， 等. 陽春砂果實發(fā)育過程中可溶性糖及蔗糖代謝酶活性變化規(guī)律的研究[J]. 世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化， 2014（7）： 1 497-1 504.

[15] 張志良， 瞿偉菁. 植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2003.

[16] 趙智中， 張上隆， 徐昌杰， 等. 蔗糖代謝相關(guān)酶在溫州蜜柑果實糖積累中的作用[J]. 園藝學(xué)報， 2001， 28（2）： 112-118.

[17] 陳清西，廖鏡思，胡又厘. 龍眼果實生長曲線和各組織的相關(guān)分析[J]. 福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1995， 24（1）： 19-22.

[18] 齊紅巖， 李天來， 劉海濤， 等. 番茄不同部位中糖含量和相關(guān)酶活性的研究[J]. 園藝學(xué)報， 2005， 32（2）： 239-243.

[19] 孫凌俊， 趙文東， 郭修武， 等. 晚紅葡萄著色期光合產(chǎn)物14C的分配規(guī)律[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2010， 26（14）： 186-189.