蔗糖代谢相关酶在卡因菠萝果实糖积累中的作用

以菠萝品种卡因为材料,测定了不同发育时期果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶-酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明,卡因果实的发育呈单"S型"曲线,在幼果期到果实迅速生长期,果糖和葡萄糖积累较多,蔗糖积累缓慢,此期蔗糖积累较少与高活性蔗糖转化酶有关;进入成熟期,果实中蔗糖迅速积累,而己糖略有上升,果实蔗糖的显著增加主要与SS和SPS活性有关.酸性转化酶和中性转化酶前期活性很强,后期降低;蔗糖合成酶(合成方向)和蔗糖磷酸合成酶的活性变化趋势相似,前期弱后期强.经过相关性分析:果实中蔗糖含量与SS和SPS活性存在极显著的正相关性(相关系数分别为r=0.97273**和r=-0.91004**),而与NI活性呈极显著负相关(r=-0.76419**),与AI的活性呈显著负相关(r=-0.60594*).     

果实糖含量及成分调控的分子生物学研究进展

采用分子生物学手段调控果实糖含量及成分、改良果实品质是近年来研究的热点之一。综合有关文献,对猕猴桃、草莓、杨梅、柑橘等果实中的蔗糖、果糖、葡萄糖及淀粉积累机制进行简要评述,重点阐述了通过淀粉代谢关键酶基因PGM、AGPase调控果实淀粉积累,通过蔗糖代谢关键酶基因Ivr、SS调控果实蔗糖积累,通过己糖代谢关键酶基因HXK、FRK调控果实己糖积累的国内外研究进展,结合本课题组长期研究经验的积累,提出多基因协同表达或果实专一表达可能是实现调控果实糖含量及构成的有效途径。     

GA3 诱导的单性结实‘宁海白’白沙枇杷糖代谢的研究

 研究了花蕾期GA₃ 0.5、1.0 g·L ^{- 1}处理诱导的单性结实‘宁海白’无核白沙枇杷的糖积累与代谢特性。结果表明: 两种浓度的GA3 诱导的无核枇杷中, 其蔗糖、葡萄糖、果糖和总糖的含量均低于正常有核果, 并随处理浓度的增加而下降, 其中成熟时处理与对照之间各种糖的含量差异达到显著水平。不同浓度GA₃ 处理后, 果实中蔗糖代谢酶( SS、SPS、转化酶) 、己糖代谢酶(HXK、FRK) 和山梨醇脱氢酶( SDH) 等的活力均低于正常有核果, 并随处理浓度的增加而下降。上述结果表明, GA₃ 诱导无核, 导致果实糖代谢酶活力的下降, 是无核枇杷果实含糖量下降的主要因子。     

糖代谢相关酶和GA_3、ABA在嫁接伽师瓜果实糖分积累中的作用

在不同发育时期测定了嫁接伽师瓜果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶———酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖积累与酶活性和激素含量的关系进行了分析。结果表明:蔗糖代谢相关酶和激素的综合作用是影响果实糖积累的重要因子之一;嫁接伽师瓜间果实发育过程中蔗糖、葡萄糖、果糖和糖代谢酶活性变化趋势基本一致。在果实发育早期,果实中以分解酶为主,糖分积累少;发育后期以合成酶为主,糖分积累多。嫁接伽师瓜果实糖分含量与同期自根伽师瓜相比明显减少;但嫁接伽师瓜植株生育期比自根伽师瓜延迟20-28d,果实生育期延迟15-18d,此时嫁接伽师瓜果实糖分含量明显高于自根伽师瓜。嫁接伽师瓜果实中ABA和GA3含量的变化明显滞后于自根伽师瓜,砧木可能通过影响果实糖代谢相关酶活性和激素含量来影响果实中糖分积累。     

蔗糖代谢相关酶在温州蜜柑果实糖积累中的作用

 在不同发育时期测定了宫川温州蜜柑果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶———酸性转化酶(AI) 、中性转化酶(NI) 、蔗糖合成酶(SS) 和蔗糖磷酸合成酶(SPS) 的活性, 并对果实中糖积累与酶活性的关系进行了分析。结果表明: 蔗糖代谢相关酶的综合作用(蔗糖代谢相关酶的净活性) 是影响果实糖积累的重要因子之一。膨大期末至着色期初是果实中糖积累和蔗糖代谢相关酶的净活性变化的转折时期。着色期前果实中蔗糖代谢相关酶的净活性为负值, 蔗糖缓慢积累; 进入着色期蔗糖代谢相关酶的净活性转为正值,蔗糖积累迅速。完熟期果皮组织中蔗糖代谢相关酶的净活性为负值, 己糖积累明显高于可食组织。     

红沙枇杷‘大红袍’与白沙枇杷‘宁海白’糖积累及代谢的差异

以白沙枇杷品种‘宁海白’和红沙枇杷品种‘大红袍’为试材,分析了果实发育进程中果实糖含量、蔗糖与山梨醇代谢关键酶活性的变化。结果表明,两个品种的果实发育与糖积累进程基本相似,蔗糖含量在整个果实发育过程中变化不大,山梨醇含量随果实发育呈下降趋势,果糖与葡萄糖是这两个品种积累的主要糖,90%左右的果糖与葡萄糖是在成熟前3周内积累的;两个品种间果糖含量差异较大,‘宁海白’的果糖含量比‘大红袍’高约 1/3,而葡萄糖含量仅高8%。转化酶、SS分解活性和SDH的变化趋势基本类似,都是幼果期较高,此后随果实的发育呈下降趋势,到果实发育后期又转为上升直至成熟;SS合成活性和SPS活性变化与前面几个酶的变化趋势不同之处是成熟时的活性又有所下降。‘宁海白’的转化酶、SS分解活性均高于‘大红袍’,特别是果实发育后期的酸性转化酶活性远高于‘大红袍’,而SDH活性是‘大红袍’略高于‘宁海白’。以上结果表明,枇杷品种间糖含量的差异与其代谢酶的活性水平有关。     

不同时期采收的草莓果实糖含量差异的代谢机理

 以促成栽培的‘枥乙女’草莓为试材，分析了不同月份采收的果实糖含量和蔗糖代谢相关酶活性的变化。结果表明，不同时期采收的草莓果实糖含量有差异，成熟果实的总糖和蔗糖含量以2月份采收的最高，1月份次之，4月份最低；不同月份果实糖含量不同主要由蔗糖含量的差异引起。2月份果实的蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)合成方向活性显著高于1月份，而转化酶活性显著低于1月份，这样有利于2月份成熟果实的蔗糖积累。4月份成熟果实的SS(合成方向)、SPS和酸性转化酶(AI)活性水平均与2月份相近，但此时果实仍不能积累蔗糖，表明4月份草莓果实不能积累蔗糖与糖代谢关系不密切。     

番茄果实发育过程中糖的变化与相关酶活性的关系

 在日光温室内以普通栽培番茄(Lycopersicon esculentum Mill. ) ‘辽园多丽’为试材, 在番茄开花后不同天数, 分别取果柄维管束、萼片、果肉、果胶质和胎座、心室隔壁和果实维管束, 分别测定各部位糖的组成和含量以及糖代谢相关酶的活性。结果表明, 在番茄果实发育过程中, 果肉中葡萄糖和果糖的含量与蔗糖合成酶( SS) 活性呈显著和极显著负相关, 相关系数分别为-0.9497^*和-0.9598^**, 两者与转化酶的活性在果实整个发育期达到显著正相关; 而蔗糖的含量与酸性转化酶及中性转化酶活性均达到极显著负相关, 相关系数分别为-0.9706^**和-0.9669^**, 与SS活性呈显著正相关, 相关系数为0.8886^*。在果实整个发育期, 3种糖的含量均与蔗糖磷酸合成酶( SPS) 无显著相关, 说明番茄果实中各种糖的积累与代谢主要受SS和转化酶活性的调控, 与SPS活性关系不大。果实中淀粉的积累只与SS呈显著正相关, 与其它3种酶活性关系不大。所以转化酶与蔗糖合成酶( SS) 的共同作用是影响普通栽培型番茄果实中糖积累的重要因子。     

砧木对小型早熟西瓜果实糖代谢及相关酶活性的影响

 以小型西瓜品种‘小兰’自根植株为对照, 研究‘杭州长瓠’、‘超丰F₁’、‘勇士’、‘黑籽南瓜’4 种砧木对其果实糖代谢特性及相关酶活性的影响。结果表明: 4 种嫁接西瓜果实发育过程中蔗糖、葡萄糖、果糖含量和糖代谢酶活性变化趋势与自根西瓜一致。在果实发育早期, 果实中以分解酶类为主, 糖分积累低; 发育后期以合成酶类为主, 糖分积累多。西瓜嫁接后果实糖分含量明显降低, 降低程度依砧木而异, 超丰F₁/ 小兰、杭州长瓠/ 小兰西瓜的糖含量明显高于黑籽南瓜/ 小兰、勇士/ 小兰。砧木可能主要通过影响果实发育早期转化酶( Inv) 、发育后期蔗糖磷酸合酶(SPS) 、蔗糖合酶(SS) 活性来影响糖分积累。各处理糖代谢酶的净活性与糖分积累存在较好相关性, 说明糖代谢酶在西瓜果实糖分积累中的作用是综合的, 造成自根及嫁接西瓜果实糖分积累的差异是Inv、SPS、SS 几种酶共同作用的结果。     

设施栽培中‘春捷’桃糖积累与相关酶活性的变化

 以设施栽培中‘春捷’桃为试材, 研究了其果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢相关酶- 酸性转化酶(A I) 、中性转化酶(N I) 、蔗糖合成酶( SS) 及蔗糖磷酸合成酶( SPS) 活性的关系。结果表明:果实发育早期, 果实中的可溶性糖主要是还原糖; 中后期, 还原糖维持在相对较低的水平, 非还原糖大量积累。在整个发育过程中, 蔗糖持续积累, 尤其在成熟期急剧增加, 而果糖和葡萄糖含量在果实发育前期呈下降趋势, 中后期维持在一个相对较低的水平。A I、N I在果实发育前期活性最强, 之后迅速下降, 中后期维持在较低水平; SS在果实发育前期分解方向活性很强, 后期以合成方向为主, 并在果实成熟期保持较高水平; 在果实发育过程中SPS活性呈上升趋势, 但上升幅度较小。葡萄糖含量与A I、N I、SS-h活性显著正相关; 果糖含量与A I、SS-h显著正相关; 蔗糖含量与SS-s活性显著正相关, 与SPS不相关。     

甜瓜果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系

以伊丽莎白和乌引1号2个厚皮甜瓜品种为试材,测定了不同发育时期果实中的糖、淀粉含量以及蔗糖代谢相关酶—酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)的活性变化等,并对甜瓜果实糖积累的生理机制进行了系统分析。结果表明:(1)2个品种果实中糖积累动态十分相似,即成熟期之前,糖积累缓慢,特别是蔗糖几乎很少积累;进入成熟期,果实中蔗糖迅速积累,而单糖略有下降。(2)AI、NI的活性变化对2种甜瓜果实中糖的积累和构成具有重要影响,SS对2种甜瓜果实中糖积累的作用较小,SPS活性升高与成熟期伊丽莎白果实中蔗糖的积累相一致。(3)果实中糖的积累与淀粉含量变化无明显关系。     

草莓果实发育过程中糖代谢相关基因的表达分析

 为了分析草莓（Fragaria × ananassa Duch.）果实发育过程中可溶性糖积累与相关基因表达量的关系,以‘杜克拉’草莓7个发育时期的果实为试材,利用实时荧光定量RT-PCR的方法,分析果实发育中蔗糖转运蛋白及糖代谢关键酶（酸性转化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶）4个基因的表达量以及可溶性糖含量的变化趋势。结果表明,蔗糖、葡萄糖和果糖含量随着果实发育都呈逐渐增加的趋势,尤其蔗糖积累与果实成熟的关系较密切。随着果实发育,蔗糖磷酸合成酶基因表达量呈逐渐增加的趋势,尤其在果实发育的后期增加较快;蔗糖合成酶和酸性转化酶基因表达量除了白熟期和转色期外,呈逐渐降低的趋势;蔗糖转运蛋白基因表达量呈先升后降,降后又升的变化趋势,尤其在白熟期前急剧增加。结合可溶性糖和基因变化趋势分析表明,蔗糖转运蛋白和蔗糖磷酸合成酶在草莓果实发育过程中发挥着重要的作用。     

Changes in sugar content and relative enzyme activity in grape berry in response to root restriction

Root restriction often depresses photosynthetic capacity and reduces shoot growth, but the photosynthate accumulation in fruit under restriction is higher than in control fruit. However, changes in metabolism responsible for these differences are unclear. To identify the metabolic mechanism by which root restriction affects sugar accumulation in fruit of ‘Kyoho’ grape (Vitis vinifera × V. labruscana), sugar metabolism and related enzyme activities in grape berries produced with and without root restriction were compared. Total sugar content of fruit produced under root restriction was higher than that of control fruit. Acid invertase (AI, EC 3.2.1.26) activity, which increases with berry development, was significantly higher in root-restricted berries than in control berries. Neutral invertase (NI, EC 3.2.1.26) activity showed a similar trend to AI, but the amount of NI activity was lower than AI in both treatments. Sucrose phosphate synthase (SPS, EC 2.4.1.14) and sucrose synthase (SS, EC 2.4.1.13) activity changed slightly with berry development, and there was no significant difference in SS and SPS activity between root restriction and control treatments. Therefore, AI appears to be the key enzyme induced by root restriction that explains the higher sugar content found in grape berry produced under root restriction.     

荔枝果实的糖积累与相关酶活性

 以‘糯米糍’和‘妃子笑’两个品种为试材, 对比研究两者在果实发育和成熟过程中假种皮中糖积累和转化及其与糖代谢相关酶类———酸性转化酶(AI) 、中性转化酶(NI) 、蔗糖合成酶(SS) 和蔗糖磷酸合成酶(SPS) 活性的关系。结果表明: 1. 糯米糍荔枝以积累蔗糖为主, 蔗糖/ 还原糖比值约为1. 5 ; 妃子笑荔枝以积累还原糖为主, 蔗糖/ 还原糖比值仅约为0. 4 ; 2. 荔枝糖积累与库活力密切相关, 但不同品种库活力的主要构成酶类不同, 糯米糍主要是SS , 而妃子笑则主要是NI + SS; 3. 不同的糖代谢酶活性决定了糖组分的不同, 积累蔗糖为主的糯米糍具有高的SS 和SPS 活性, 而转化酶活性较低; 以积累还原糖为主的妃子笑的SS 和SPS 活性较低, 而转化酶活性较高。     

脐橙在不同生境下果实蔗糖代谢相关酶的研究

 研究了四川3 个生态型区5 个代表性果园中的脐橙果实蔗糖合成酶(SS) 和蔗糖磷酸合成酶(SPS) 的活性变化及其与果实糖积累的关系。结果表明: SPS 是影响果实膨大期糖积累的重要酶, 而成熟期的关键酶则是SS 合成方向; 在不同生境下, 果实内SPS 和SS 分解方向活性差异不明显, 而SS 合成方向活性的差异则达到极显著水平, 说明虽然SS 分解方向和合成方向都通过调节果实库强而影响糖的运输和积累, 但SS 合成方向才是引起不同生境下脐橙果实含糖量差异的关键酶。