果实糖代谢及其相关酶基因研究进展

果实的糖分种类、含量及其构成比例和形成动态是果实风味形成的重要基础之一,同时对其代谢过程中色泽的形成以及其他营养成分的代谢具有重要的影响,是决定果实品质和商品价值的主要因素,对果实生长发育过程中糖的种类、数量、代谢途径的变化、代谢相关酶的变化及基因调控研究进行了整理综述,以期为果实品质改善、提高商品价值提供一定的理论参考。在糖的生理功能上,糖类物质是果树生长发育的重要物质,其不仅作为能源物质参与果树的生长发育过程,而且作为一种信号物质参与植物成花与果实成熟控制基因的表达调节,并且能抵抗外界非生物胁迫的作用;在糖的类型上,不同物种、不同器官组织、不同果实部位间糖的主要类型、数量、出现顺序均存在差异;叶片光合作用产物经过蛋白跨膜运输和系列酶反应,最终以蔗糖、山梨醇、果糖和葡萄糖的形式分散于果实的不同部位,使得果实具有独特的风味品质,蔗糖代谢、山梨醇代谢、己糖代谢和淀粉代谢途径是目前公认的4大糖代谢途径,这几种途径均由不同类型的代谢酶参与,不同物种间糖积累机制存在较大差异,代谢酶的调控作用也存在较大的差别,目前主要代谢酶有酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)等;在糖相关代谢酶基因上,不同果实生长发育时期,相关代谢基因的表达差异会导致其不同时期的糖分的积累量出现差异,依靠先进的科学技术水平,现已克隆出许多和糖代谢相关的基因;糖代谢受到各种因素的影响,可以分为环境因素与栽培管理因素,其中环境因素主要是光、温度、湿度、气体等,栽培管理措施主要是指套袋、铺设反光膜、胁迫、施肥等栽培技术,均会对糖代谢造成一定的影响。果实糖代谢是一个较为复杂的生理过程,内外影响因素较多,果实糖积累过程中其不同类型的糖组分动态变化及相关酶调控机制已较为清晰,但仍需进一步通过制备抗体等方式分离纯化糖代谢过程中的关键酶,以明确酶作用中心,同时应采用多组学联用的方式明确关键酶基因对果实糖分积累的直接作用方式,并探明糖积累的机理。     

苹果等4种水果果实糖酸组成及风味特点研究

采用高效液相色谱法,分析和测定了4种水果果实中可溶性糖和有机酸的组成及含量,以了解水果果实各具独特风味的影响因素。结果表明,国光苹果果实糖组分以果糖为主,葡萄糖和蔗糖次之,主要有机酸是苹果酸;沙糖桔果实糖组分以蔗糖为主,以柠檬酸和苹果酸为主要有机酸;水晶梨果实中糖组分以果糖和葡萄糖为主,蔗糖含量最低,主要有机酸为苹果酸,其次为柠檬酸;巴西蕉果实中以蔗糖为主要糖分,有机酸中苹果酸含量最高,同时还含有较高的柠檬酸。果实的风味和品质是糖、酸等多种物质综合作用的结果;糖酸比是影响水果果实甜酸风味的一个重要因素,总酸含量在影响果实风味方面起着重要作用。     

生态因子与果实品质的关系研究进展

果实品质包括外观和内在品质两大部分。外观是指果面色泽、亮度、平滑度、果实大小、形状等。内在品质主要是糖酸含量及糖酸比、香气、果肉纤维素含量、化渣程度、矿质成分、类胡萝卜素和维生素含量等。种子有无也是重要指标之一。在上述影响品质的诸多因子中．外观以色泽最为重要,而内在品质以糖为主。糖不仅是影响果实甜度的物质,而且还是酸、类胡萝卜素和其它营养成分及芳香物质合成的基础原料。     

荔枝糖酸代谢特性及其调控研究进展

荔枝风味主要取决于荔枝果肉中的糖酸组分及其比例,因此采取一定措施对荔枝糖酸积累与代谢进行调控,可提高果实风味品质。首先介绍荔枝果实糖酸组分构成、果实糖酸积累特性,并从营养调控、激素调控及分子调控3个方面较为全面地综述荔枝糖酸品质调控的研究进展,并针对目前研究存在的问题及今后的研究方向进行探讨与展望。     

干旱胁迫对黄果柑果实品质及糖酸代谢酶活性的影响

【目的】为研究干旱胁迫对黄果柑果实品质、发育过程中糖酸含量及蔗糖代谢相关酶活性的影响,进而为黄果柑的抗旱减灾提供理论依据。【方法】本试验以7年生黄果柑为试验材料,采用大田覆膜及严格控水的方法设计3个不同程度的干旱胁迫处理,并对各处理下相关指标进行测定分析。【结果】干旱胁迫对黄果柑果实大小发育具有一定的抑制作用,轻度干旱胁迫能有效提升果实中可溶性固形物含量、可溶性总糖含量和果实糖酸比等品质指标。果实发育后期,轻度干旱胁迫能提升果实中蔗糖合酶(SS)合成方向的活性,有利于果实可溶性糖的积累。细胞质顺-乌头酸酶(ACO)与异柠檬酸脱氢酶(NAD-IDH)是黄果柑果实发育后期有机酸含量差异的关键酶。干旱胁迫通过提升这2种酶的活性来增强果实中有机酸的降解。【结论】干旱胁迫对黄果柑果实增糖降酸的影响主要发生在果实发育后期,轻度干旱胁迫有利于提升黄果柑果实的综合品质。     

水分胁迫对果实品质的影响研究进展

水分是果实品质形成的关键因素之一,与果实品质的形成关系密切.鉴于我国水果种植普遍存在的季节性干旱问题,逼着综述了水分胁迫对果实大小、单果重、色泽等外观品质以及可溶性糖、有机酸、维生素C等物质含量的影响.在此基础上,还评价了相关研究的不足,并提出了探寻果实糖酸积累的关键酶、果实营养元素跨膜运输的载体蛋白、水分胁迫与细胞内源激素的互作关系、果实糖酸代谢中水分胁迫的调控机理等今后的研究方向.     

果实中糖酸积累机理研究进展

果实中糖、酸含量和糖酸比是决定果实风味最重要的指标。其中,糖类物质的形成及其代谢机理研究的较深入,蔗糖合成酶（sucrose synthase,SS）、蔗糖磷酸合成酶（sucrose phosphate synthase,SPS）和转化酶（invertase,IVR）是果实糖代谢的关键酶。酸的积累与柠檬酸合成酶（CS）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）等有关。     

水分胁迫对果实品质的影响研究进展

水分是果实品质形成的关键因素之一,与果实品质的形成关系密切。鉴于我国水果种植普遍存在的季节性干旱问题,逼着综述了水分胁迫对果实大小、单果重、色泽等外观品质以及可溶性糖、有机酸、维生素C等物质含量的影响。在此基础上,还评价了相关研究的不足,并提出了探寻果实糖酸积累的关键酶、果实营养元素跨膜运输的载体蛋白、水分胁迫与细胞内源激素的互作关系、果实糖酸代谢中水分胁迫的调控机理等今后的研究方向。     

樱桃番茄成熟期品质指标动态变化的研究

为探究樱桃番茄成熟期品质动态变化规律,以指导栽培管理措施并确立适宜的采收期,以FN110、FN207、FN208、FN402、FN403 5种樱桃番茄为试材,对成熟阶段果实的果形指数、硬度、可溶性固形物、可溶性蛋白、抗坏血酸、番茄红素、可溶性糖、可滴定酸和糖酸比进行持续观测,绘制各品质指标的动态变化规律。结果表明:果形指数、硬度、可溶性蛋白在整个果实成熟阶段呈现下降趋势;可溶性固形物、抗坏血酸、可滴定酸表现较为一致,均为先升高后降低;可溶性糖、糖酸比和番茄红素在成熟过程中逐渐上升;红果番茄和黄果番茄在物质积累的变化趋势上基本相同,但是不同果色番茄在物质快速积累的时期有一定差异。转色期、粉红期是樱桃番茄品质形成的关键时期,应当结合适宜的田间管理和环境调控以提高番茄品质和产量。樱桃番茄短期储藏的适宜采收期是粉红期,长期储藏的果实在转色期采收更佳。     

大棚‘早钟6号’枇杷果实发育与品质积累特性

以大棚和露地栽培的‘早钟6号’枇杷为试材,测定了枇杷果实发育过程中单果重、色泽与糖、有机酸等品质成分含量的动态变化。结果表明,大棚设施栽培提高了早春棚内温度,有利于促进果实提早发育与成熟,成熟期比露地提早约40~50 d,平均单果重61 g左右、比露地提高了69%。露地与大棚枇杷中葡萄糖、果糖、蔗糖的变化趋势基本相近,都随果实发育而呈上升趋势,山梨醇则相反,随果实发育呈下降趋势;成熟时大棚枇杷的各种糖分含量均高于露地,以总糖含量计大棚枇杷比露地枇杷高约40%。大棚枇杷的奎宁酸含量在果实发育初期陡降至低位,随后呈缓缓下降趋势至成熟期;而露地果实是先缓缓上升至一高点后再随着果实的快速生长而下降。苹果酸的变化与奎宁酸不同,大棚枇杷的苹果酸先急升5倍后再随着果实的发育呈下降趋势,至成熟时最低;而露地枇杷的苹果酸先有一个缓慢上升的过程,再随着果实发育逐渐下降至成熟时最低。成熟时大棚枇杷的总有机酸含量为0.34%,仅为露地的一半。因此,大棚环境有利于枇杷果实发育与糖分积累,从而提早成熟、提高品质。     

采收成熟度对枇杷果实品质和耐贮性的影响

研究了不同采收成熟度"解放钟"枇杷果实中有机酸、总糖、可滴定酸等成份的变化和8～10℃低温保鲜及MAP保鲜效果。结果表明:枇杷果实中的有机酸主要为苹果酸(约占85%),其次为乳酸(约占10%);随着采收成熟度的提高,总酸含量下降,总糖和可溶性固形物含量上升,硬度下降;九成熟的枇杷鲜果柔软多汁,酸甜适口,风味较好;8～10℃低温保鲜的枇杷以八成熟采收为佳,MAP保鲜的枇杷以九成熟采收为宜。     

丽水白沙枇杷品种(系)果实发育的品质特性

以丽水‘太平白、‘大果太平白和‘塔下白等 3个本地白沙枇杷资源为试材,并以‘宁海白为对照,测定了枇杷果实发育进程中单果重、色泽及糖、可滴定酸、有机酸、总酚和类黄酮等品质成分含量的变化动态。结果表明,4个枇杷品种的果实发育与色泽变化趋势基本相似,采收时单果重以‘宁海白最大,‘大果太平白与‘宁海白接近,‘太平白最小。4个品种的糖、有机酸、总酚和类黄酮含量的变化趋势也基本一致。成熟时以果糖含量最高,约占总糖含量的54%~61%;葡萄糖含量次之,约占总糖含量的35%~37%;总糖含量以‘塔下白最高,‘太平白次之,‘宁海白最低。果实中可滴定酸和有机酸含量以‘塔下白最高,‘太平白次之,‘大果太平白最低。幼果期总酚和类黄酮含量较高,随着果实发育呈快速下降趋势,至成熟前2周保持相对恒定,品种间总酚和类黄酮含量差异较小。本试验表明,采前3周起至果实成熟是枇杷果实品质形成的关键时期。     

新疆杏果实发育过程中可溶性糖和有机酸的变化

【目的】明确新疆杏果实可溶性糖和有机酸的组成与含量特征,揭示果实发育过程中糖、酸动态变化规律。【方法】以5个新疆杏品种不同发育阶段的果皮和果肉为试验材料,使用高效液相色谱法(high performance liquid chromatograph,HPLC)检测各样品中可溶性糖和有机酸,对比分析果实发育过程中其组成与含量的变化情况。【结果】从新疆杏果实中共检测到3种可溶性糖(蔗糖、葡萄糖和果糖)。其中,蔗糖和葡萄糖为主要糖。果实成熟时,果皮中两种主要糖分别占总糖含量的60.7%—79.1%和13.5%—34.7%,果肉中占总糖含量的65.5%—82.4%和8.2%—25.9%,果皮、果肉中果糖的含量相对较低,仅占总糖含量的4.6%—10.6%和6.5%—10.7%。整个果实发育过程中,3种可溶性糖和总糖的含量均明显增加,各种糖的比例也发生明显变化。葡萄糖占总糖的比例不断减少,果皮中葡萄糖占总糖比例从79.4%降至13.5%,果肉中从74.1%降至8.2%;而蔗糖的比例不断增加,果皮中从11.0%增加到79.1%,果肉中从11.0%增加到82.4%,成为成熟果实中最主要的糖。从新疆杏果实中共检测到6种有机酸,包括苹果酸、奎宁酸、柠檬酸、酒石酸、草酸和富马酸。成熟果实中苹果酸、奎宁酸和柠檬酸是最主要的有机酸,占总酸含量的94.6%—98.3%。果实发育过程中,苹果酸和草酸呈下降趋势,柠檬酸、奎宁酸和富马酸呈上升趋势,酒石酸无明显变化规律。果实发育前期(幼果期至膨大期),总酸的含量明显增加,而在果实成熟过程中(转色期至完熟期)迅速下降。整个果实发育过程中,尽管苹果酸占主导地位,但各品种在有机酸的积累模式上有明显差异,依据其变化特点可分为2种模式:由苹果酸和奎宁酸或苹果酸向苹果酸、奎宁酸和柠檬酸3种主要有机酸共积累。果实成熟时,3种共积累酸的比例在品种间差异较大:‘库尔勒托拥’(KE)、‘阿克牙勒克’(AK)和‘克孜佳娜丽’(KZ)中,柠檬酸苹果酸奎宁酸;‘索格佳娜丽’(SG)中,奎宁酸苹果酸柠檬酸;‘苏联2号’(SL)中苹果酸、奎宁酸和柠檬酸的比例相当。果皮和果肉在可溶性糖、有机酸的组成、含量和积累模式上均无明显差异。【结论】新疆杏果实发育过程中,可溶性糖和有机酸积累呈现明显的变化规律,糖的积累模式由葡萄糖积累型向蔗糖积累型转变,有机酸由苹果酸和奎宁酸积累型或苹果酸积累型向苹果酸、奎宁酸和柠檬酸3种酸共积累的模式转变,糖、酸积累模式的转变在新疆杏果实甜度和酸度以及风味品质决定中都具有十分重要的作用。     

西瓜果实发育过程中糖分积累与相关酶活性的变化

以5个西瓜品种为试材,研究了西瓜蔗糖代谢与相关酶调控的关系。结果表明:5个不同品种西瓜果实中糖积累动态十分相似,果实发育前期,糖积累缓慢;进入生长中期,蔗糖迅速积累,单糖下降;生长后期蔗糖下降,单糖略有回升;中育6号西瓜蔗糖含量最高,三白西瓜最低;AI和NI活性变化对糖分的积累和成分构成具有重要影响,SS酶活性对蔗糖的积累作用较小,SPS和蔗糖的积累趋势相一致,在蔗糖代谢中起关键作用。     

园艺植物果实糖积累的研究进展

 糖的种类与含量对果实风味和品质具有重要影响。本篇综述在两个层次上对高等植物果实糖的积累机理进行了全面综述：（1）糖在果实中的卸载及转化;（2）果实中糖积累过程的调控因子。并重点阐述了糖代谢的关键酶、耗能性无效循环、信号调节等因素在糖积累过程中的调节作用。总结了糖积累的重要因素,结合目前的研究现状,提出了糖代谢研究的主要方向。     

Functional analysis of MdSUT2.1, a plasma membrane sucrose transporter from apple

Sugar content is a determinant of apple (Malus×domestica Borkh.) sweetness.  However, the molecular mechanism underlying sucrose accumulation in apple fruit remains elusive.  Herein, this study reported the role of the sucrose transporter MdSUT2.1 in the regulation of sucrose accumulation in apples.  The MdSUT2.1 gene encoded a protein with 612 amino acid residues that could be localized at the plasma membrane when expressed in tobacco leaf protoplasts.  MdSUT2.1 was highly expressed in fruit and was positively correlated with sucrose accumulation during apple fruit development.  Moreover, complementary growth assays in a yeast mutant validated the sucrose transport activity of MdSUT2.1.  MdSUT2.1 overexpression in apples and tomatoes resulted in significant increases in sucrose, fructose, and glucose contents compared to the wild type (WT).  Further analysis revealed that the expression levels of sugar metabolism- and transport-related genes SUSYs, NINVs, FRKs, HXKs, and TSTs increased in apples and tomatoes with MdSUT2.1 overexpression compared to WT.  Finally, unlike the tonoplast sugar transporters MdTST1 and MdTST2, the promoter of MdSUT2.1 was not induced by exogenous sugars.  These findings provide valuable insights into the molecular mechanism underlying sugar accumulation in apples.     

柑橘果实柠檬酸降解代谢途径与调控研究进展

柑橘果实属于柠檬酸型果实,果实中柠檬酸代谢参与合成氨基酸、香气物质、生物活性物质的代谢过程,是决定果实品质和风味的重要指标之一。聚焦柑橘果实柠檬酸降解代谢的途径及其调控研究进展,综述柠檬酸降解的不同代谢途径,柑橘果实发育阶段、贮藏及采后调控过程中柠檬酸降解代谢的相关酶活性变化,相关基因表达及分子生物学研究等方面内容,并提出今后研究中有待解决的问题。     

荔枝鲜果及其加工品香气物质研究进展

香气作为重要的次生代谢产物,赋予了 荔枝独特的风味品质,是评价荔枝果实及其加工品品质的 重要指标之一。荔枝香气物质的研究主要集中在挥发性物质的成分和含量鉴定方面,随着检测方法的发展,荔 枝果实的香气成分研究也在不断深入,目前主要采用的技术有顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱 - 质 谱联用（GC-MS）等。目前已从荔枝果实中鉴定出萜烯类、酯类、醛类、醇类、酸类、酚类等多种挥发性成分, 其中萜烯类为主要呈香物质。根据合成前体物质的不同,香气合成途径可以分为萜类代谢、氨基酸代谢和脂肪 酸代谢三大途径,荔枝香气成分的生物合成途径研究目前还较少。综述了国内外对荔枝果实及其加工产品的挥 发性物质提取和检测技术,香气物质的种类和成分、合成途径,以及加工工艺和采后处理对其含量的影响。展 望了今后荔枝香气物质的研究方向,为荔枝果实风味品质研究提供科学的理论支撑,为荔枝选育优良品种和优 质加工品的开发利用提供参考。     

靖安椪柑果实发育阶段糖、酸组分含量变化

以靖安椪柑果实为实验材料,采用高效液相色谱法(HPLC)测定其发育阶段果实糖、酸组分含量。结果表明:柑橘果实糖分以蔗糖为主,其次为果糖和葡萄糖。果实总糖和蔗糖含量均随发育时间变化呈上升趋势,并在盛花后200 d(即果实成熟期)达到最大,果糖和葡萄糖含量伴随着果实成熟呈现迅速上升转变为缓慢上升的态势,且在后期略有下降。靖安椪柑果实有机酸含量以柠檬酸为主,奎尼酸次之,苹果酸含量最低。总有机酸和柠檬酸含量均在发育阶段呈先上升后下降的趋势,并在盛花后第120天达到最大值,且与可滴定酸含量的变化趋势相同,奎宁酸和酒石酸含量随发育时间变化呈递减的趋势,而苹果酸含量在整个发育阶段含量均低于0.052 mg/g,变化不明显。此研究旨在更好地了解靖安椪柑果实发育阶段的糖酸含量变化规律,为靖安椪柑糖酸代谢机制和品质调控提供理论依据。