脐橙果实糖酸比及代谢相关酶活性变化研究

以罗伯逊脐橙为试材,研究了脐橙果实糖酸比及其代谢相关酶的活性变化动态,旨在探索影响脐橙果实糖酸比的重要酶.结果表明:SS合成活性在果实膨大期与糖酸比大小呈显著正相关;花后120 d后,IDH的活性与糖酸比呈极显著正相关;SPS和细胞质ACO也对糖酸比有一定的作用;虽然CS和PEPC是有机酸合成的重要酶,但它对果实糖酸比的影响小.因而可认为脐橙果实糖酸比是SS合成、SPS、IDH和细胞质ACO综合作用的结果,但SS合成和IDH的作用更大.     

脐橙果实发育过程中有机酸合成代谢酶活性的变化

 以红桔砧10 年生罗伯逊脐橙为试材, 研究了果实发育过程中有机酸代谢相关酶活性的变化及其与有机酸积累的关系。结果表明: 在整个果实发育过程中, 柠檬酸合成酶(CS) 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC) 活性与有机酸含量呈极显著正相关。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, 抑制CS 的活性能降低果实中有机酸的生成量。     

杏果实发育过程中有机酸积累与相关代谢酶的关系

以新世纪杏为试材,测定了果实发育过程中有机酸质量分数及相关代谢酶—柠檬酸合成酶(CS)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、乌头酸酶(ACO)和苹果酸脱氢酶(MDH)的活性,并对果实中有机酸积累与酶活性的关系进行了分析。结果表明,杏果实有机酸主要有苹果酸和柠檬酸,成熟果实中苹果酸占总酸量的95%以上,在果实发育过程中,有机酸质量分数缓慢上升,花后51d达最大值,之后逐渐下降。相关分析表明,苹果酸质量分数与MDH活性呈正相关,与CS活性及ACO活性呈负相关。柠檬酸质量分数与CS活性呈正相关,与MDH活性呈显著负相关,相关系数为-0.8675*。研究认为,CS、MDH和ACO是杏果实有机酸积累的主要酶,PEPC的作用不大。     

琯溪蜜柚果实采后有机酸代谢

以琯溪蜜柚果实为材料,测定了果实采后贮藏过程中的有机酸含量及相关代谢酶——柠檬酸合成酶(CS)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)与细胞质乌头酸酶和NAD-异柠檬酸脱氢酶复合酶(NAD-IDH/Cyto-Aconitase)的活性,并探讨它们之间的相关性及有机酸的代谢机理。结果表明,1)琯溪蜜柚果实采后室温贮藏,果肉出现酸化,主要表现为柠檬酸含量大幅度增加,采后70 d达最高值,之后逐渐下降。相关分析表明,果实中的柠檬酸含量与CS活性呈极显著正相关,且与NAD-IDH/Cyto-Aconitase活性呈显著负相关。2)果实采后低温(6℃)贮藏,果实中的柠檬酸含量总体呈下降趋势,柠檬酸含量与PEPC活性呈极显著正相关。研究认为,CS、PEPC和NAD-IDH/Cyto-Aconitase是琯溪蜜柚果实采后有机酸积累的关键酶;果实采后低温(6℃)贮藏,可以较好地克服果实采后酸化的问题。     

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。     

菠萝果实发育过程中有机酸含量及相关代谢酶活性的变化

以菠萝品种卡因为试验材料,测定了不同发育时期果实中有机酸含量及其有机酸代谢相关酶—磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、柠檬酸合成酶(CS)的活性变化,并对果实中酸积累与酶活性的关系进行了分析。结果表明,卡因菠萝果实中所含有机酸有柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、草酸、马来酸,其中主要有机酸为柠檬酸(约占62%)、其次为苹果酸(约占14%)、酒石酸、乙酸和草酸的含量较低,马来酸微量。随着果实的发育,柠檬酸含量呈低-高-低的变化趋势,苹果酸、草酸、乙酸、酒石酸含量均呈下降趋势,柠檬酸在果实成熟时占主要优势,是果实主要的有机酸。在幼果期到果实迅速生长后期(花后10～70d),柠檬酸合成酶(CS)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性与柠檬酸含量呈显著正相关。进入果实青熟期(花后90d)后,果实柠檬酸含量变化与PEPC和CS活性并无明显联系,此期酸积累不仅仅依赖这些酶的活性水平,还与其他因素有关。     

‘纽荷尔’脐橙果实发育过程中几种柠檬酸代谢相关基因的表达特征分析

【目的】探讨‘纽荷尔’脐橙果实发育过程柠檬酸变化规律及其与相关基因表达的关系。【方法】以赣南脐橙‘纽荷尔’为材料,利用高效液相色谱法(HPLC)测定了脐橙果实中有机酸组分的变化规律并采用实时定量PCR(Q-PCR)分析了柠檬酸代谢相关基因的相对表达量。【结果】‘纽荷尔’脐橙果实有机酸以柠檬酸为主,奎尼酸次之,苹果酸最少。伴随着果实发育成熟,柠檬酸、奎尼酸和酒石酸含量则呈下降的趋势,总有机酸及可滴定酸的变化趋势与柠檬酸的变化趋势一致;Cit CS1的转录丰度呈现不规则的表达模式,而Cit CS2的转录丰度变化不大,中期略有下降,呈现相对稳定的表达模式;Cit Aco1呈前期低丰度表达,后期高丰度表达,而Cit Aco2从盛花后60 d到成熟呈平稳上升趋势,伴随果实发育,Cit Aco3相对表达量变化幅度较大,总体上呈现先升后降的趋势;果实中Cit IDH1和Cit IDH3的相对表达量呈平稳上升的态势,而Cit IDH2的相对表达量在整个发育阶段比较低;Cit GAD4呈高丰度表达的态势,且变化幅度比较大,在盛花后120 d相对表达量达到最大值,但果实中Cit GAD5的相对表达量一直较低,且伴随果实成熟呈下降趋势;脐橙果实中Cit GS2表达水平略低,在整个发育阶段呈现先平稳上升再平缓下降的趋势,变化幅度不大。【结论】随着‘纽荷尔’脐橙果实发育成熟,柠檬酸降解,总有机酸含量下降,这种变化与柠檬酸合成无直接关联,而对降解相关基因的表达有所影响,尤其是Cit Acos、Cit IDH1、Cit IDH3与Cit GAD4的表达水平随着柠檬酸的下降而不断升高,可能是影响‘纽荷尔’脐橙果实成熟过程有机酸含量不断下降的原因之一。     

‘靖安椪柑’果实发育阶段柠檬酸含量变化及其代谢相关基因的表达分析

【目的】明确‘靖安椪柑’果实发育过程中柠檬酸含量的变化规律及其与相关基因的表达关系。【方法】以‘靖安椪柑’发育阶段的果实为材料,采用高效液相色谱法(HPLC)测定了盛花后60~200 d果实有机酸含量变化,运用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析柠檬酸代谢相关基因相对表达量,同时分析有机酸含量变化与相关基因表达的关系。【结果】柠檬酸为‘靖安椪柑’果实主要有机酸,在果实中含量最高;在椪柑果实发育期间,柠檬酸含量呈现出先上升后下降的变化规律,奎宁酸、酒石酸和苹果酸含量呈递减的趋势,总有机酸和可滴定酸含量变化与柠檬酸含量变化一致;柠檬酸代谢相关基因表达及相关性分析结果显示,在发育期间,‘靖安椪柑’果实Cit CS1相对表达略有下降,Cit CS2和CitPEPC1相对表达先增加后减少,Cit PEPC2和Cit PEPC4的表达量在果实发育后期有所升高,这些柠檬酸合成基因表达均与柠檬酸含量无显著性相关;柠檬酸降解相关基因中,Cit PEPCKs、Cit Aco1和Cit FBPases相对表达整体呈缓慢下降的趋势,与柠檬酸含量无显著性相关,Cit Aco2/3和Cit ACLα1相对表达整体呈增长的趋势,Cit IDH1、Cit ACLα1和Cit ACLβ相对表达呈先下降后上升的趋势,Cit IDH2/3、Cit GADs和Cit GS2相对表达均呈先上升后下降的趋势,其中Cit Aco2/3和Cit ACLα1相对表达与柠檬酸含量呈显著负相关,Cit IDH1/2相对表达与柠檬酸含量呈极显著负相关。【结论】‘靖安椪柑’果实发育阶段有机酸含量主要由柠檬酸含量决定,随着果实发育成熟,柠檬酸和有机酸含量呈先升高后降低的变化,这种变化与柠檬酸合成相关基因表达无直接关联,主要受降解相关基因影响,尤其是Cit Aco2/3、Cit IDH1/2和Cit ACLα1的相对表达量的变化可能是调控‘靖安椪柑’发育阶段果实柠檬酸含量下降的主要原因之一。     

3类生境下脐橙果实细胞壁酶、瓤囊壁超微结构和品质变化的研究

为改进脐橙果实质地和科学生态区划与高品质栽培技术提供理论依据,研究了四川3类不同生境下脐橙果实果胶甲酯酶(PE)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)、纤维素酶(CX)、瓤囊壁超微结构及主要品质指标的变化。结果表明:果实生长发育期细胞壁酶活性逐渐升高,但不同生境类型的变化趋势不同。超微结构中,南亚热带攀枝花脐橙的线粒体明显,中胶层清晰,细胞壁形态结构较完整;中亚热带江安和中北亚热带雅安脐橙细胞壁的中胶层明显裂解,线粒体膜分解,细胞器空泡化。不同生境SSC和可溶性糖差异显著。PG酶活性与≥10℃积温、1月份平均气温、年平均气温显著负相关,与年降雨量显著正相关。固酸比与≥10℃积温、年平均气温、1月均气温极显著正相关,与日照时数极显著正相关,与降雨量显著负相关。     

‘蜂糖李’果实发育过程中有机酸含量变化及其与苹果酸代谢相关酶的关系

【目的】明确‘蜂糖李’果实有机酸组成与含量特点,揭示其发育过程中有机酸含量的变化规律及其与苹果酸代谢相关酶的关系,阐明有机酸积累的关键时期和关键酶。【方法】以‘蜂糖李’及对照‘四月李’为材料,采用高效液相色谱法(high performance liquid chromatograph,HPLC)分析测试李果实发育过程中有机酸组分及含量,并测定苹果酸代谢相关酶的活性。【结果】利用高效液相色谱分析李果实中有机酸组分及含量,发现‘蜂糖李’果实成熟时总酸含量(ω,后同)为5.94 mg·g-1,包括苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、莽草酸和琥珀酸6种,其中以苹果酸含量最高(占总酸含量的88%),‘四月李’果实中有机酸组分与‘蜂糖李’一致,均属于苹果酸型。2个李品种果实中总酸含量的差异主要是由苹果酸含量的差异所致。通过分析李果实发育过程中有机酸含量的变化,发现‘蜂糖李’果实中苹果酸含量大量积累的关键时期在果实发育前期,整体呈先增加后降低的趋势,草酸、酒石酸含量逐渐降低,而柠檬酸含量逐渐升高。与‘四月李’相比,‘蜂糖李’果实中苹果酸、草酸、酒石酸及总酸含量的变化趋势与之一致,且苹果酸及总酸含量在整个过程中均显著低于‘四月李’,而柠檬酸含量的变化趋势与之相反。最后通过分析苹果酸含量与相关代谢酶活性之间的相关性,表明‘蜂糖李’果实中苹果酸在果实发育前期大量积累主要是该时期磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性增强促进了苹果酸的大量合成以及NADP-苹果酸酶(NADP-ME)活性降低减少苹果酸的分解,与NAD-苹果酸脱氢酶(NAD-MDH)关系不大,而‘四月李’苹果酸积累的关键酶是NAD-MDH。在果实发育后期,‘蜂糖李’及‘四月李’NADP-ME活性迅速升高,前者PEPC活性减弱,后者NAD-MDH活性下降,使得2者果实中苹果酸的降解大于合成而呈降低趋势。【结论】‘蜂糖李’是以苹果酸为主要有机酸的低酸型李品种,其果实中苹果酸积累的关键时期为果实发育前期,苹果酸含量的变化由PEPC和NADP-ME协同调控,而对照‘四月李’由NAD-MDH和NADP-ME起主要的调控作用。     

Changes in organic acids and acid metabolism enzymes in melon fruit during development

A novel melon cultivar (‘Flavor No. 3’) containing high acid concentration as well as high sugar content in the mature fruit was successfully bred out. The aim of this study is to determine the main organic acids present in this novel melon and to clarify the mechanisms of acid accumulation. Fruit development and acid accumulation patterns in ‘Flavor No. 3’ were compared with those of a conventional low-acid melon, ‘Xuelihong’. The titratable acidity (TA) and organic acids in fruits were measured at different developmental stages. There is a positive correlation between TA and citric acid content in ‘Flavor No. 3’, indicating that citric acid is the predominant organic acid present throughout the fruit development. The activities of the enzymes involved in citric acid metabolism, including phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC), citrate synthase (CS), aconitase (ACO), isocitrate dehydrogenase (IDH), malate dehydrogenase (MDH), and malic enzyme (ME), were determined. Although no single enzyme was responsible for citric acid accumulation throughout the fruit development, the activities of ACO and ME were positively correlated with citric acid concentration in the two cultivars from 5 to 25 days after pollination (DAP). Moreover, ACO and ME activities in ‘Flavor No. 3’ increased over time and were higher than those in ‘Xuelihong’, resulting in citric acid accumulation in the fruits of ‘Flavor No. 3’. Although a sharp decrease in ACO activity took place after 25 DAP in the fruits of ‘Flavor No. 3’, the earlier accumulation of citric acid was sufficient enough to maintain the high acid concentration until the melon fruits became mature.     

不同中间砧对苹果果实苹果酸代谢关键酶活性及其相关基因表达的影响

为深入探究中间砧影响苹果果实苹果酸代谢的机理,以SH40实生后代（代号53、111和236）为中间砧嫁接的‘天红2号’苹果树为试材,测定果实发育过程中苹果酸含量、相关代谢酶活性及基因相对表达量。结果表明：果实成熟时,以53号为中间砧嫁接的‘天红2号’果实苹果酸含量显著高于以111号为中间砧的。盛花后30、40、100 ~ 160 d,以53号为中间砧的果实中苹果酸脱氢酶（NAD-MDH）活性显著高于以111号为中间砧的;盛花后30、40和130 d,53号处理的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性显著高于111号处理的;盛花后100 d,以111号为中间砧的果实中苹果酸酶（NADP-ME）活性显著高于以53号为中间砧的。基因表达结果显示,盛花后100和160 d,以53号为中间砧的NAD-MDH基因相对表达量显著高于以111号为中间砧的,同时NADP-ME基因表达量也显著高于以111号为中间砧的;盛花后30 和160 d,以53号为中间砧的PEPC基因相对表达量显著高于以111号为中间砧的。     

NAA对葡萄果实中糖酸含量及相关基因表达的影响

以‘里扎马特’葡萄为试材,于果实始熟期分别利用50、100和200 mg ? L-1的NAA喷施果实。结果表明：NAA处理可显著抑制果实中葡萄糖、果糖、蔗糖以及可溶性总糖的积累,阻碍酒石酸、苹果酸、柠檬酸、草酸及总酸的降解,且以200 mg ? L-1处理最为显著,但处理并未改变果实中的糖酸组分。NAA处理还可显著抑制可溶性糖代谢关键基因SS和SPS的表达,但对NI表现为前、中期抑制,后期促进,对FRK表现为前、中期促进,后期抑制。对于有机酸代谢相关基因而言,NAA处理显著促进MDH和PEPC的表达,抑制ME基因的表达,但对IDH基因表达的影响并不显著。由此推断,外源NAA处理抑制果实成熟的原因可能在于其改变了部分糖酸代谢相关基因的表达,进而阻碍了可溶性糖的积累和有机酸酸的降解。     

Pineapple organic acid metabolism and accumulation during fruit development

Developmental changes in pineapple (Ananas Comosus (L.) Merrill) fruit acidity was determined for a ‘Smooth Cayenne’ high acid clone PRI#36-21 and a low acid clone PRI#63-555. The high acid clone gradually increased in fruit acidity from 1.4 meq/100 ml 6 weeks from flowering, and peaked a week before harvest at ca 10 meq/100 ml. In contrast, the low acid clone increased in acidity 6 to 8 weeks after flowering, peaked 15 weeks after flowering at ca. 9 meq per/100 ml and then sharply declined in 2 weeks to 6 meq/100 ml. The increased in total soluble solids (TSS) of the low acid clone began 6 weeks after flowering and for the high acid clone at 12 weeks after flowering. The increase in titratable fruit acidity (TA) paralleled the changes in the citric acid content of both clones. Citric acid content increased from less than 1 mg/g at 6 weeks after flowering to 6 to 7 mg/g, 9 weeks later. The malic acid concentration in both clones varied between 3 and 5 mg/g and showed no marked changes just before harvest. The developmental changes in fruit potassium were significantly correlated with fruit acidity and fruit total soluble solids in both the high and low acid clones. Developmental changes in acid-related enzymatic activities showed an increase in citrate synthase (EC 4.1.3.7) activity that occurred a week before harvest, coincided with the peak in citric acid in the high acid clone. An increase in aconitase (ACO, EC 4.2.1.3) activity was observed just before harvest as the decline in acidity occurred in the low acid clone. The activities of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC, EC 4.1.1.31), malate dehydrogenase (MDH, EC 1.1.1.37) and malic enzyme (ME, EC 1.1.1.40) did not parallel any changes in fruit acidity. The results indicated that the change in pineapple fruit acidity during development was due to changes in citric acid content. The major difference in acid accumulation occurred in the low acid clone just before harvest when acidity declined by one-third. The activities of citrate synthase and aconitase possibly played a major role in pineapple fruit acidity changes.