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。     

脐橙果实发育中有机酸合成代谢酶活性变化的研究

以红桔砧 10年生罗伯逊脐橙为试材 ,研究了脐橙果实发育过程中有机酸代谢有关酶的活性变化及其与有机酸积累的关系。结果表明 :①从 6～ 8月柠檬酸合成酶 (CS)活性迅速增加 ,8月中旬达到高峰 ,随后迅速下降 ,在 10月中旬其活性出现回升后又再次下降 ;② 6～ 8月磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPC)活性迅速上升 ,8月中旬达到高峰 ,进入果实膨大期后 ,PEPC活性迅速下降 ,在果实膨大末期和成熟期其活性基本不变 ;③在整个果实发育过程中 ,CS、PEPC活性的变化趋势与有机酸含量的变化趋势一致 ,并呈极显著正相关 ,相关系数 (r)分别为 0 916 0和0 8779。这不仅证明脐橙果实中存在通过CO2 固定合成有机酸的途径 ,还说明CS、PEPC是有机酸合成的关键酶 ,有效地抑制CS的活性能降低果实中有机酸的生成量     

设施内外春美桃果实有机酸含量及柠檬酸代谢酶活性差异研究

为了研究设施内外桃果实中有机酸含量及柠檬酸代谢酶活性差异,以设施栽培和露地栽培春美桃为试材,采用液相色谱方法测定桃果实中有机酸含量和组分,并分析柠檬酸代谢相关酶活性。结果表明,春美桃果实发育过程中,可滴定酸含量呈先上升后下降的趋势。设施春美桃成熟时果实中可滴定酸含量为0.49%,显著高于露地春美桃成熟时的可滴定酸含量(0.27%)。设施内与露地栽培的春美桃成熟时果实中各有机酸组分主要为苹果酸、柠檬酸、奎宁酸和莽草酸,其中苹果酸占比最高,分别为49.62%和56.47%,但柠檬酸含量差异最大,设施内桃果实中柠檬酸含量占25.31%,露地桃果实中柠檬酸含量占14.86%,说明成熟桃果实中有机酸总含量的差异主要受柠檬酸影响。柠檬酸含量与其相关代谢酶活性的相关性分析结果表明,果实发育前期设施内果实中柠檬酸含量显著低于露地果实,主要是该时期设施内果实中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸-异柠檬酸脱氢酶(NAD-IDH)活性高于露地,促进了柠檬酸的降解;果实发育后期设施内柠檬酸含量显著高于露地,主要是该时期设施内柠檬酸合成酶(CS)活性和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性均显著高于露地,促进了柠檬酸的合成。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的生物信息学分析

[目的]为改造磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因、提高PEPC活性寻找线索。[方法]对GenBank上登录的PEPC的cDNA序列、氨基酸序列进行BLAST搜索,运用生物信息学方法进行信号肽分析、亚细胞定位、结构域分析以及PEPC蛋白质氨基酸序列的同源性分析和系统进化树分析。[结果]共搜寻到62个PEPC蛋白质序列,绝大多数属于C3植物,9个属于C4植物。绝大多数PEPC没有存在信号肽的可能性。62个PEPC蛋白的亚细胞定位基本一致,均具有Phosphoenolpyruvate carboxylase结构域,未发现其他结构域。通过进化树分析可分别将C3植物和C4植物的PEPC酶分成4组和3组。62个PEPC蛋白质氨基酸序列的同源性为86.70%,而其在19个C3植物和9个C4植物中则分别为89.63%和89.61%。[结论]C4植物PEPC的423位上的丙氨酸和862位上的酪氨酸高度保守,而C3植物的428位和871位的氨基酸则缺少同源性,可能与C3和C4植物PEPC的活性差异有关。     

植物细菌型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中的拟南芥、油菜、大豆、花生和水稻等11种植物细菌型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因的核苷酸和氨基酸序列进行了比对分析,进而对其基因结构、系统进化、理化性质、亚细胞定位、疏水性、功能结构域及蛋白质三级结构等重要参数进行了预测和分析.     

李果实中苹果酸含量与花色素苷合成的关系初探

以大石早生和黑琥珀李为试材,探讨了果实中苹果酸含量与花色素苷合成的关系.结果表明,果实成熟前果皮中花色素苷含量逐渐增加,果肉中苹果酸含量逐渐下降,而果皮内苹果酸含量不断提高.苹果酸脱氢酶(MDH)和磷酸烯醇丙酮酸羧酶(PEPC)活性测定显示,果皮中的酶活性比果肉高,MDH 和PEPC酶活性变化与苹果酸含量变化无显著相关性.外源有机酸促进了果实着色,使果皮中花色素苷含量增加,这说明果皮内酸含量可能与花色素苷合成存在一定关系.     

2种中国樱桃果实有机酸积累及代谢相关酶活性的研究

研究‘黑樱桃’和‘红樱桃’2种中国樱桃果实生长发育过程中有机酸积累及相关代谢酶活性,探究中国樱桃发育过程中二者间的关系,为国内樱桃优质生产提供理论依据。以汉源县当地种植的10 a生‘黑樱桃’和‘红樱桃’为试验材料,测定发育时期内果实有机酸组分的质量分数以及酸代谢相关酶的活性。结果表明,2种中国樱桃果实中苹果酸质量分数最高,并呈先升高后降低的变化趋势,成熟时苹果酸质量分数占总酸质量分数85%以上,其他有机酸质量分数很低,且‘红樱桃’果实总酸质量分数高于‘黑樱桃’;苹果酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性与苹果酸质量分数变化趋势相近,并呈显著正相关;苹果酸酶活性在果实发育后期迅速升高,与苹果酸质量分数呈负相关;柠檬酸合成酶活性与柠檬酸质量分数呈显著正相关。2种中国樱桃果实有机酸积累以苹果酸为主,‘黑樱桃’果实有机酸质量分数更低,有着更好的风味,苹果酸脱氢酶、苹果酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶是2种中国樱桃果实苹果酸积累代谢的关键酶。     

盐度和营养对凡纳滨对虾谷氨酸脱氢酶和丙酮酸羧激酶活性的影响

研究了盐度和饲料营养水平与凡纳滨对虾谷氨酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性间的关系。结果表明：随着盐度的上升,凡纳滨对虾鳃组织中谷氨酸脱氢酶活性逐渐上升：肝胰脏中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性逐渐下降。同一盐度水平下,谷氨酸脱氢酶活性随饲料蛋白质水平升高而升高,差异显著（P〈0．05）。方差分析表明,盐度和饲料蛋白质水平单因素对凡纳滨对虾谷氨酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性影响差异显著（P〈0．05）;器因子交互作用对凡纳滨对虾的谷氨酸脱氢酶活性影响差异不显著（P〉0．05）,对磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性影响差异显著（P〈0．05）。     

葡萄果实发育过程中糖酸含量的动态变化

【目的】研究葡萄果实发育过程中糖酸含量的动态变化。【方法】以我国东北地区栽培的8个葡萄品种为试材,应用高效液相色谱法(HPLC)测定葡萄果实不同发育阶段的糖酸组分及含量变化。【结果】供试8个葡萄品种成熟果实中总糖平均含量为182.74 mg/g FW, 其中北冰红含量最高(236.82 mg/g FW),红地球最低(139.82 mg/g FW)。葡萄糖和果糖是为主要的可溶性糖,含量约为1.1∶1,均随果实发育逐渐积累;供试品种有机酸平均含量7.64 mg/g FW,以酒石酸和苹果酸为主,占总酸含量87.79%以上, 其中双红含量最高(12.69 mg/g FW),维多利亚含量最低(3.96 mg/g FW)。欧美杂交种藤稔、高妻以苹果酸为主要有机酸(分别占总酸含量52.60%、53.77%),其余6个品种以酒石酸为主(占比47.39%~66.16%)。【结论】葡萄果实中可溶性糖以葡萄糖和果糖为主,总糖含量随着果实发育呈上升趋势;有机酸以酒石酸和苹果酸为主,总酸含量呈先升后降的趋势。各品种果实进入糖分快速积累、有机酸迅速分解阶段的先后与其生育期的长短存在对应关系,而糖分快速积累及有机酸快速分解所需时间长短与各品种生长发育周期的长短并无正比例对应关系。     

枣果实发育过程中有机酸质量分数及相关代谢酶活性的变化

以骏枣和酸枣为试材,采用高效液相色谱(HPLC)检测了枣果实发育过程中有机酸组分和质量分数,并对苹果酸脱氢酶(NAD-MDH)、苹果酸酶(NADP-ME)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、柠檬酸合成酶(CS)等相关代谢酶的活性进行测定。结果表明:(1)骏枣和酸枣果实发育过程中,除酒石酸外,苹果酸和柠檬酸质量分数的变化均呈先升高后降低的趋势。(2)NAD-MDH、CS活性与苹果酸和柠檬酸质量分数的变化趋势基本一致,NADP-ME活性变化则相反。(3)相关性分析表明:NAD-MDH活性变化与苹果酸质量分数呈正相关,NADP-ME活性变化与苹果酸质量分数呈负相关;CS活性变化与柠檬酸质量分数达到极显著正相关;而PEPC活性变化与苹果酸和柠檬酸质量分数相关性不大。因此,NAD-MDH、NADP-ME和CS活性对枣果实中有机酸代谢发挥重要作用,而PEPC作用不大。     

菠萝果实生长发育过程中营养品质的变化

 以‘巴厘（Ananas comosusr cv. Yellow Mauritius）’、‘卡因（Ananas comosusr cv. Cayenne）’和‘台农11号（Ananas comosusr cv. Tainung 11）’3个菠萝品种的果实为试材, 进行果实发育过程中糖、酸以及维生素C含量的分析。结果表明：蔗糖、葡萄糖和果糖是菠萝果实的主要糖类;在果实发育早期,各糖分含量较低,随着果实生长速度减慢,糖含量迅速增加,在果实成熟期达到最大值;在成熟果实中,不同品种间糖份的比例有较大差异,其中,‘巴厘’为3.71:1.11:1,‘卡因’为2.67:0.74:1。菠萝果实中所含有机酸有柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、草酸和马来酸;随着果实的发育,不同品种间有机酸的含量、比例以及变化规律有一定的差异;在成熟果实中有机酸含量由高到低依次,‘巴厘’为柠檬酸（约占65.7%）、苹果酸（约占24.9%）、乙酸、草酸和马来酸,酒石酸没有检测到,‘卡因’为柠檬酸（约占62.2%）、苹果酸（约占14.4%）、酒石酸、乙酸、草酸和马来酸。菠萝果实中也有较丰富的维生素C,不同品种维生素C含量差异较大,‘巴厘’最高（0.49mg/g）,‘卡因’次之（0.19mg/g）,‘台农11号’最低（0.11mg/g）。     

猪囊尾蚴体内发育过程中能量代谢变化规律的研究

研究猪囊尾蚴体内发育过程中能量代谢变化规律,应用分光广度法系统地测定了体内发育过程中猪囊尾蚴磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)、丙酮酸激酶(PK)、延胡索酸还原酶(FR)、异柠檬酸脱氢酶(ICD)、苹果酸酶(ME)活性的变化及葡萄糖(GLC)含量、乳酸(LAC)含量的变化。结果表明,随虫体发育PEPCK、FR、ICD成升高趋势,PK活性和PK/PEPCK比值呈下降趋势,GLC和LAC略有升高。提示随虫体生长发育PK代谢通路减弱而PEPCK通路增强。     

设施油桃果实发育过程中糖酸代谢的研究

以设施内超红株油桃果实为试材,测定果实中可溶性糖、有机酸含量及相关代谢酶活性。结果表明,果实发育早期糖分积累以还原糖即葡萄糖和果糖为主;果实发育后期,还原糖含量下降,蔗糖含量迅速升高,蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性呈上升趋势;有机酸与苹果酸含量均呈先升高后降低趋势,柠檬酸含量呈逐渐上升趋势;果实发育后期苹果酸酶（ME）活性逐渐升高,苹果酸舍量呈下降趋势;苹果酸脱氢酶（MDH）活性呈先升高后降低趋势,与苹果酸含量变化趋势相似。说明SS和SPS与蔗糖积累有关,MDH与苹果酸合成有关,ME与苹果酸降解有关。     

两种不同气候类型下酿酒葡萄果实有机酸代谢的比较分析

有机酸是葡萄果实中重要的风味化合物。在浆果发育过程中,环境温度会影响有机酸的积累。以酿酒葡萄‘赤霞珠’和‘马瑟兰’为试材,比较了新疆鄯善为代表的的炎热气候与山西乡宁地区为代表的冷凉气候两种栽培条件下葡萄果实中有机酸积累的差异。结果表明,山西乡宁葡萄果实更大,果粒百粒质量、横纵径均高于鄯善产区;鄯善地区葡萄可滴定酸含量显著低于乡宁,pH则高于乡宁。转色前有机酸持续积累,包括酒石酸、苹果酸及少量柠檬酸;转色后鄯善和乡宁葡萄果实可滴定酸分别降低84.8%和78.5%,其中以苹果酸的降解尤为显著。鄯善地区成熟葡萄果实酒石酸含量保持在7.23～8.96 mg/粒,乡宁葡萄果实酒石酸含量显著高于鄯善,达到9.06～10.75 mg/粒;在葡萄发育的整个周期,乡宁葡萄果实中酒石酸、苹果酸和抗坏血酸含量均高于鄯善,两个供试品种表现趋势一致。此外,相较于苹果酸合成与降解相关基因,液泡膜质子泵基因VvVHP在响应高温转运苹果酸并改变可滴定酸含量中可能发挥了更关键的作用。     

设施油桃果实发育过程中糖酸含量变化的研究

研究了设施栽培条件下油桃生长发育过程中糖酸含量的变化。结果表明：果实发育早期,糖分积累以还原糖即葡萄糖和果糖为主;果实发育后期,还原糖含量下降,蔗糖含量迅速升高。有机酸含量呈先升高后降低趋势,苹果酸含量与有机酸变化趋势相似,柠檬酸呈逐渐升高趋势,至果实成熟有所降低。果实成熟期苹果酸与柠檬酸含量相差不大。     

避雨栽培对酿酒葡萄有机酸的影响

利用反相高效液相色谱技术,对同一地区露地和避雨栽培下‘赤霞珠’和‘霞多丽’葡萄果实中4种有机酸含量进行了比较,同时利用Real—timePCR分析了葡萄果实中酒石酸合成关键酶——艾杜糖酸脱氢酶基因（L—VvldnDH）表达差异。结果表明：避雨栽培显著提高了发育中的‘赤霞珠’果实酒石酸、苹果酸和草酸含量,但在采收期,2种栽培方式下的果实中有机酸含量无显著差异;避雨栽培对‘霞多丽’果实发育过程4种有机酸积累无明显影响;避雨栽培显著上调了幼果期‘赤霞珠’果实中L—VvldnDH基因的表达,并在发育中后期保持较高转录本。这可能是导致该品种果实避雨栽培下酒石酸积累较多的主要原因。     

小麦导入磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）基因的初步研究

[目的]将磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）基因导入普通小麦临优145。[方法]利用根癌农杆菌遗传转化系统,以普通小麦临优145为材料,将磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）基因,导入小麦胚性愈伤组织中,用含潮霉素（hyg）的筛选培养基连续筛选,并从分子水平上检测该基因。[结果]获得了hyg抗性植株,经GUS组织化学染色检测表明,抗性苗叶片被染成了深蓝色;PCR检测出目标条带。[结论]初步证明磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）基因已经导入受体材料中。     

CAM植物PEPC聚合—解离周期性振荡的动力学条件

利用动力学方法建立了景天科酸代谢（ＣＡＭ）植物中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（ＰＥＰＣ）聚合—解离反应系统所遵循的动力学方程组,由此得出了ＰＥＰＣ二聚体与高聚体聚合态发生周期性振荡变化时反应系统中各反应常数所满足的动力学条件．     

不同酸度欧李果实有机酸积累特性与相关代谢酶活性分析

【目的】比较不同欧李品种果实中主要有机酸积累特性及相关酶活性。【方法】以6年生欧李品种‘农大3号’和‘农大4号’为材料,采用超高效液相色谱（UPLC）检测果实发育过程中总酸、苹果酸和柠檬酸含量,并测定苹果酸和柠檬酸相关酶活性。【结果】两个品种果实中苹果酸和柠檬酸主要在果实发育后期积累,品种间积累速率存在较大差异。果实发育前期NADP-苹果酸酶（NADP-ME）活性较高,NAD-苹果酸脱氢酶（NAD-MDH）活性和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性相对较低,使苹果酸仅少量积累;果实发育后期NADP-ME活性迅速下降,而NAD-MDH活性和PEPC活性开始上升,促进了苹果酸大量积累;果实成熟时NADP-ME活性突然升高,而NAD-MDH活性和PEPC活性开始下降,促使苹果酸降解。果实成熟前（花后18-19周）‘农大4号’NAD-MDH活性显著高于‘农大3号’、而NADP-ME活性低于‘农大3号’,导致成熟时前者苹果酸含量高于后者。花后17-19周‘农大3号’柠檬酸合成酶（CS）活性高于‘农大4号’,成熟时柠檬酸含量也高于后者。【结论】果实发育后期是苹果酸和柠檬酸积累的关键时期,苹果酸的积累差异主要由NAD-MDH活性和NADP-ME活性协同变化引起,柠檬酸积累差异主要受CS活性变化影响。     

烘烤过程中烟叶苹果酸含量及相关代谢酶活性的变化

【目的】分析烘烤过程中烟叶苹果酸及相关代谢酶活性的变化, 为进一步探明烘烤过程中烟叶内在化学成分的变化及调控机制提供理论依据。【方法】以K326、云烟87和豫烟6号为试验材料,研究不同品种烤烟烟叶在烘烤前、烘烤过程中关键温度点（38,42,48,54 ℃）及烘烤结束后苹果酸、总有机酸含量及苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)及琥珀酸脱氢酶(SDH)活性的变化,并对总有机酸、苹果酸含量与代谢酶活性的相关性进行分析。【结果】不同品种烤烟的MDH、PEPC和SDH酶活性变化均表现出一定的规律性。烘烤过程中,MDH活性先升高后降低,并在48 ℃达到最大值;PEPC活性呈先升高后下降再上升的走势变化,但整体呈上升趋势;38 ℃之后SDH活性持续下降,54 ℃降至最低;烘烤过程中,丙二酸含量呈上升趋势,且在54 ℃时达到最大值。K326、云烟87和豫烟6号的苹果酸和总有机酸含量在烘烤过程中均呈先升高后降低的趋势,且分别在54,48和42 ℃达到最大值。相关分析表明,不同品种烤烟MDH活性与苹果酸含量相关性不显著;K326和豫烟6号的PEPC活性与苹果酸、总有机酸含量呈正相关,云烟87的PEPC活性与苹果酸、总有机酸含量呈负相关,相关性均不显著;K326和豫烟6号的SDH活性与苹果酸含量呈显著性负相关,云烟87的SDH活性与苹果酸含量相关性不显著。【结论】不同品种烤烟间苹果酸含量差异较大。SDH对苹果酸积累的作用大于MDH和PEPC,相对较高的MDH和PEPC活性与相对较低的SDH活性均能够促进苹果酸的积累。