秦巧平，林飛凡，張嵐嵐

(浙江農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 臨安 311300)

枇杷Eriobotrya japonica味道鮮美，營養(yǎng)豐富，且有很高保健價值，深受消費者喜愛。糖和有機酸是果實食用品質(zhì)的核心，糖不僅決定果實甜度，也是色素、氨基酸、維生素和芳香物質(zhì)等其他營養(yǎng)成分合成的基礎(chǔ)原料。果實有機酸與糖一起形成糖酸比，決定果實風味，同時，果實有機酸作為呼吸底物為合成其他物質(zhì)提供基礎(chǔ)[1－2]。糖酸代謝過程極為復(fù)雜，從20世紀90年代開始，果實糖酸代謝機制逐漸受到關(guān)注，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其分子機制探索也在逐步深入。糖酸作為枇杷的重要品質(zhì)指標，對其機制的闡明可為栽培管理及高品質(zhì)育種提供理論依據(jù)。本文綜述了近年來有關(guān)枇杷糖酸代謝的生理學(xué)、分子生物學(xué)等方面的研究進展，以期能為栽培管理和相關(guān)科學(xué)研究提供啟示。

1 枇杷果實發(fā)育

枇杷一般秋冬開花，果實于春末夏初成熟。Hirai[3]將枇杷果實的發(fā)育分為2個階段:第1階段是以種子發(fā)育為代表的生長期；第2階段是以酸含量下降、色澤發(fā)育和果肉軟化為代表的成熟期，糖也在這一時期積累，鮮質(zhì)量增加。丁長奎和章恢志[4]將果實發(fā)育階段進一步分為4個時期:幼果滯長期、細胞迅速分裂期、果實迅速生長期和成熟期，即單S形生長。幼果滯長期為果實發(fā)育的前2個月，幼果發(fā)育基本處于停滯狀態(tài)，細胞分裂少，之后由于氣溫轉(zhuǎn)暖，細胞分裂旺盛，果實進入細胞迅速分裂期，但果形增大緩慢；在細胞分裂結(jié)束后果實進入迅速生長期，細胞迅速膨大，果實體積明顯增大，一直到果實充分成熟前15～20 d，果肉繼續(xù)迅速增大，直至成熟，果皮由黃綠色轉(zhuǎn)為黃色，成熟時為橙紅色或橙黃色，果肉組織軟化，糖量提高，酸量降低。

枇杷依據(jù)其果肉色澤可分為紅肉(或紅砂)和白肉(或白砂)2類。白肉類為鮮食佳品，汁多味甜、風味極佳，但是果小、皮薄、果實不耐儲運。紅肉類果實品質(zhì)不如白肉類，但是樹勢強健，抗凍力強，為育種的優(yōu)質(zhì)材料。研究[5－6]表明，白肉和紅肉品種果實風味差異較大與果實類胡蘿卜素含量的差異有關(guān)，同時也與成熟果實中糖酸組成有直接關(guān)系。

2 成熟果實中的糖分組成及糖積累

2.1 不同品種糖分組成

研究顯示:不同枇杷品種成熟果實中的糖分組成差異較大。紅肉枇杷品種‘田中’成熟果實中蔗糖最多，其次為果糖和葡萄糖，山梨醇僅占1%～2%[3]。白肉品種‘寧海白’和紅肉品種‘大紅袍’均以積累果糖和葡萄糖為主，成熟果實中蔗糖僅占總糖的1.5%～3.0%，山梨醇也極低(1.8%～3.7%)，但是，白肉品種的果糖與葡萄糖分別比紅肉品種高約32%和23%[7]。相反，白肉品種 ‘甜種’‘荸薺種’‘冰糖種’成熟果實中以蔗糖為主(60%～70%)，其次是果糖(20%～30%)和葡萄糖(9%～11%)，而紅肉品種‘寶珠’‘大葉楊墩’和‘大玫瑰紅袍’等3種可溶性糖比較接近；但是，陳秋燕等[8]研究發(fā)現(xiàn)，白肉品種果肉可溶性總糖高于紅肉品種，白肉品種蔗糖占總糖的比例顯著高于紅肉品種，而葡萄糖含量則相反，但果糖占總糖的比例在2類枇杷中比較接近。這些結(jié)果顯示，不同品種枇杷果實糖分組成差異較大，這可能與遺傳及栽培環(huán)境等均有關(guān)系。

2.2 果實糖的積累動態(tài)

不同枇杷品種果實糖的積累趨勢大致相似，糖在果實發(fā)育早期積累較緩慢，果實膨大期后則迅速積累，果實著色期后積累速度趨于平穩(wěn)，山梨醇在果實成熟期間轉(zhuǎn)化為蔗糖、果糖和葡萄糖[9]。

Hirai[3]研究表明:紅肉枇杷‘田中’果實發(fā)育早期，果實中的糖以山梨醇和果糖為主，在果實發(fā)育后期，蔗糖含量迅速增加，成為主要的糖。陳俊偉等[7]則發(fā)現(xiàn)，蔗糖在白砂品種‘寧海白’和紅砂品種‘大紅袍’2個品種整個果實發(fā)育過程中變化不大，山梨醇隨果實發(fā)育呈下降趨勢，90%左右的果糖與葡萄糖是在成熟前3周內(nèi)積累的。

綜合以上研究結(jié)果可見:山梨醇是枇杷果實在發(fā)育期間碳水化合物存在的主要形式，在果實成熟期間山梨醇轉(zhuǎn)化為蔗糖、果糖和葡萄糖，成熟果實中糖分的組成及比例在品種間差異較大，而在果實成熟期間，由于酸含量的快速下降，可溶性固形物含量與酸的比值隨著果實成熟迅速上升。

2.3 果實糖代謝酶的動態(tài)變化

參與枇杷果實糖積累的酶主要有山梨醇脫氫酶(SDH)、山梨醇-6-磷酸脫氫酶(S6PDH)、酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)等。S6PDH和SDH在果實發(fā)育前期酶活性較低，而后期則迅速上升，后期分解蔗糖的轉(zhuǎn)化酶活性和合成蔗糖的SS和SPS活性均上升并伴隨糖的積累[10]。陳俊偉等[7]發(fā)現(xiàn): ‘寧海白’和‘大紅袍’AI和SS分解活性和SDH的變化趨勢基本類似，都是幼果期較高，此后隨果實的發(fā)育呈下降趨勢，到果實發(fā)育后期又轉(zhuǎn)為上升直至成熟；SS合成活性和SPS活性變化與前面幾個酶的變化趨勢不同之處是成熟時的活性又有所下降?！畬幒０住腁I和SS分解活性均高于 ‘大紅袍’，特別是果實發(fā)育后期的AI活性遠高于‘大紅袍’，而SDH活性則相反。陳秋燕等[8]研究發(fā)現(xiàn):白肉枇杷果實中性轉(zhuǎn)化酶(NI)、酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)及SS合成方向和分解方向活性均低于紅肉枇杷，2類枇杷果肉蔗糖代謝酶的凈活性均為負值，但紅肉枇杷酶的凈活性較低，蔗糖代謝酶活性與2類枇杷果肉可溶性糖和組成差異存在密切關(guān)系。倪照君等[9]研究發(fā)現(xiàn):幾種枇杷果實在發(fā)育過程中AI，SS和SPS的活性變化與3種糖積累的動態(tài)變化趨勢相一致，N1和AI活性在果實膨大期之前都較低，之后均快速上升；SS和SPS的活性在果實膨大期之前都很低，隨后白砂品種‘雞蛋白’的活性迅速上升至果實成熟，而‘青種’和‘霸紅’隨果實成熟度的增加而升高，但均低于‘雞蛋白’。綜合以上結(jié)果可見，枇杷果實糖分積累主要是在果實發(fā)育后期，枇杷品種間糖含量的差異與其代謝酶的活性水平有很大關(guān)系，蔗糖代謝相關(guān)酶綜合調(diào)控果實中糖的積累水平。

3 果實糖代謝分子生物學(xué)

枇杷果實糖酸積累的分子生物學(xué)研究報道極少。GenBank中已經(jīng)登錄的枇杷糖代謝相關(guān)基因有:SDH(登錄號:FJ485729，F(xiàn)J481648)、山梨醇運輸?shù)鞍谆?登錄號:FJ481118，F(xiàn)J481649)和SPS(登錄號:HM146926，HM122759)。目前，有進一步研究報道的相關(guān)基因甚少。NAD-SDH全長1 572 bp，開放閱讀框為1 023 bp，編碼371個氨基酸，與蘋果Malus等植物NAD-SDH蛋白質(zhì)的相似性較高(97.8%)。NAD-SDH基因表達與蛋白質(zhì)和酶活性變化一致，這表明該基因沒有翻譯后修飾存在，是在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)糖的積累。NAD-SDH在果實發(fā)育前期表達較低，后期活性上升，在采收期略有下降[11]。此外，本課題組已經(jīng)分離枇杷果實糖代謝相關(guān)基因(登錄號:JF414121-JF414125)，目前，正在對這些糖代謝相關(guān)基因功能進行研究。

4 果實中酸的組成

枇杷果實生長發(fā)育過程中通常有機酸含量逐漸增高，生長停止轉(zhuǎn)入成熟階段后，有機酸下降[12-15]。不同枇杷品種成熟果實中的有機酸組成差異較大，同一品種栽培在不同地方其酸度也有差異。多數(shù)枇杷品種成熟果實中蘋果酸為主要有機酸，其次為奎尼酸，檸檬酸品種間差異較大，此外多數(shù)品種果實中還含有異檸檬酸、α-酮戊二酸、富馬酸、草酰乙酸、酒石酸、乳酸等[13-14，16]。陳發(fā)興等[16]利用高效液相色譜(HPIC)技術(shù)測定了18個枇杷品種的成熟果肉中的有機酸組成及含量，并通過聚類分析，將18個品種分為極高酸、高酸、中酸、低酸和極低酸群。研究[12，14]顯示:在枇杷果實發(fā)育前期，隨著果實生長發(fā)育有機酸增加，而在果實發(fā)育后期有機酸降低，采收到成熟期有機酸降至最低。

5 果實中的有機酸代謝酶

果實中的有機酸代謝較為復(fù)雜，參與有機酸代謝的酶主要有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)，檸檬酸合成酶(CS)，烏頭酸酶(Aco)，異檸檬酸脫氫酶(IDH)，NAD-蘋果酸脫氫酶(NAD-MDH)，NADP-蘋果酸酶(NADP-ME)，蘋果酸合成酶(MS)和異檸檬酸裂解酶(ICL)。

Chen等[15]發(fā)現(xiàn):低酸和高酸品種果實中的酸的差異主要來自蘋果酸，而這2個品種蘋果酸的差異主要是NAD-MDH和NADP-ME的差異造成的，蘋果酸與PEPC活性變化也呈線性關(guān)系，而NAD-MDH可能是有機酸代謝的主要酶。NAD-IDH，CS，NADP-ME和NAD-MDH均是在果實發(fā)育早期活性較高，而后期則較低。

6 栽培措施對枇杷果實糖酸組成的影響

栽培管理措施(如套袋、大棚栽培)對枇杷果實糖含量及組成均有影響。套袋可使白砂枇杷果實可滴定酸明顯降低，可溶性固形物增加[17]。也有研究發(fā)現(xiàn):套袋處理后枇杷果實總糖降低[18]。Polat等[19]研究發(fā)現(xiàn):密植保護地栽培可以使果實較露地栽培提早成熟13～20 d，但是果實可溶性固形物和酸均小于露地果實，pH值高于露地果實。

陳俊偉等[20]研究了花蕾期赤霉素(GA3)0.5，1.0 g°L－1處理誘導(dǎo)的單性結(jié)實‘寧海白’無核白砂枇杷的糖積累與代謝特性，結(jié)果表明:GA3誘導(dǎo)的無核枇杷果實中的糖(包括蔗糖、葡萄糖、果糖和總糖)的均低于正常有核果，處理濃度越大則糖下降越多。不同濃度GA3處理后,果實中SS，SPS和AI及己糖代謝酶和SDH等的活性均低于正常有核果。鐘秋珍等[21]報道:枇杷果實生長中后期，用75 mg°L－1吲熟酯噴布葉和果，可降低果實含酸量20.7%～31.3%，糖酸比提高16.1%～49.6%，達到明顯降酸增甜作用，吳德宜等[22]也得到了相似的研究結(jié)果。

7 結(jié)語

西班牙、阿爾及利亞、日本、中國、巴西等國為世界枇杷主產(chǎn)國。2006年，中國枇杷栽培面積及產(chǎn)量躍居世界第一，約占世界枇杷總產(chǎn)量的60%以上。中國為枇杷生產(chǎn)大國，名優(yōu)品種果形大、外觀好，但是總體來講，品質(zhì)及風味與西班牙優(yōu)質(zhì)枇杷相比仍然遜色，主要表現(xiàn)在口感、可食率、耐儲運方面，其中尤以口感為甚?？诟惺侵袊箨戣凌瞬皇車H市場歡迎的主要因素。糖酸比是影響果實口感的最主要因子，也是目前國際上直接評價果實適口性的主要指標之一，糖酸比過高則甜而無味，不爽口，糖酸比過低則酸而澀口，因此，糖和酸對枇杷果實風味品質(zhì)起至關(guān)重要作用，且二者相互聯(lián)系，密不可分。糖和有機酸代謝過程復(fù)雜，并且受內(nèi)在遺傳特性和外在自然環(huán)境、栽培管理措施等因素的共同作用。雖然目前對枇杷果實糖酸代謝機制已經(jīng)有一定了解，但是許多方面尚不十分清楚，筆者認為，將來在枇杷糖酸代謝機制與調(diào)控方面的研究重點可以從以下幾方面考慮:①進一步明確栽培措施和環(huán)境因子對果實糖酸代謝的影響及分子機制；②探明果實糖、酸運輸?shù)姆肿訖C制；③應(yīng)用遺傳工程調(diào)控果實糖酸組成；④探明糖積累與酸積累的相互作用機制?，F(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展，為進一步闡明果實糖酸積累提供了有效手段，現(xiàn)代科研技術(shù)的運用必將推進糖酸機制的相關(guān)研究，為提高果實品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

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