‘红太阳’梨花青苷与可溶性糖的相关性分析及外源糖的增色作用研究

张茜 杨健等

摘 要： 【目的】为了探究红皮梨花青苷与可溶性糖的相关性分析及外源糖的增色作用，【方法】以‘红太阳梨为试材，分析了果皮花青苷与可溶性糖积累的关系，以及喷施外源糖对‘红太阳果实着色的促进作用。【结果】结果表明，‘红太阳果皮花青苷变化呈现2个合成高峰，第1个在果实着色初期，第2个在果实成熟期前20 d，第2个合成高峰期导致了果实的大面积着色；花青苷含量变化与果糖呈极显著正相关，和蔗糖含量有一定联系，但不显著，而与葡萄糖含量不存在相关性。喷施2%的果糖溶液能有效提高果实可溶性糖含量，尤其是果糖的含量，并促进果皮花青苷的合成与积累，使果实更加红艳。【结论】‘红太阳梨花青苷与可溶性糖存在密切联系，且喷施外源果糖可有效促进果实着色。

关键词： ‘红太阳梨； 花青苷； 可溶性糖； 外源糖； 果实着色

中图分类号：S661.2 文献标志码：A 文章编号：1009-9980果实色泽是果实重要的商品性状，梨果皮的红色主要由花青苷的成分和含量决定的，因此，红皮梨果皮色泽发育研究的重点就放在花青苷代谢调控方面。梨果实成熟时，果皮色泽一般呈现出黄色、绿色、红色和褐色等。果皮呈红色是花青苷（anthocyanidin）积累的结果[1]，花青苷是植物花色素分子中的C3（或C3，C5）位上的羟基与葡萄糖、鼠李糖、半乳糖以及某些戊糖缩合而成，其积累种类、多少以及分布状况决定了果皮色泽深浅及着色早晚，正如Steyn等[2]提出的花青苷积累最终取决于基因的调节。而花青苷是在糖代谢基础上形成的，细胞中花青苷的合成要有足够的糖为条件。Karin等[3]研究表明，草莓果实由绿转红后，花青苷合成迅速增加，总糖含量增加，葡萄糖和果糖含量不变。‘攻瑰露葡萄的糖含量要达到14%时上色才好，‘康可葡萄的含糖量低于18%时不上色[4]。红色砂梨‘美人酥和‘云红梨1号花青苷的积累与糖含量的增加具有一致性，特别是花青苷的大量积累时期恰好与蔗糖开始有明显增加的时期相吻合[5]。李兴军[6]研究发现：在苹果花期和果实发育后期喷1%～2%白糖或葡萄糖水溶液可提高苹果坐果率，并促进红色苹果品种果实着红色。我们以‘红太阳梨为试材，分析了果皮花青苷、果实可溶性糖含量变化，同时研究了喷施外源糖对‘红太阳梨果实的增色效果，以探讨果皮花青苷与可溶性糖的相互关系，揭示‘红太阳梨果实色泽形成的机制，为红皮梨果实增色提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验于2010年在中国农业科学院郑州果树研究所梨品种资源圃进行。品种为该所选育的10 a生‘红太阳梨树，株行距2 m×4 m，管理水平较好。采用完全随机区组设计，选取树势一致的树24株，单株小区，3次重复。每次采样的前3 d将2%、4%的蔗糖、果糖和葡萄糖溶液均匀喷施在树冠上，以喷施清水为对照。自6月21日起，每隔10 d采1次样，并在树冠各方位均匀采样，每次各采10个果实。果实采下后立即放入冰盒带回，用削皮器均匀剥下果皮，同时取下果肉，立即用液氮冻好分装成袋，保存在 -23 ℃待用。对果皮花青苷、果实可溶性糖的测定，为消除误差，测定时将果皮、果肉研碎充分混合。

1.2 方法

1.2.1 果皮花青苷的测定 参照王惠聪等[7]方法，取0.5 g 果皮鲜样，放入10 mL 1% HCl甲醇溶液在4 ℃冰箱中浸提2 h。用分光光度计测定提取液在553 nm和600 nm处吸光值。以每g鲜果皮质量的提取液的光密度变化值D553nm-D600nm=0.01作为1个花青苷单位，以U表示。

1.2.2 果实可溶性糖含量的测定 参照韩振海等[8]方法，取1 g果肉样品，加入6 mL 80%乙醇，35 ℃提取20 min，室温下4 000 g离心15 min，取上清液；重复上述步骤2次，合并上清液定容至25 mL，取2.5 mL在35 ℃减压旋转蒸干后，用1.0 mL重蒸水溶解并转移到离心管中；于室温下5 000 g离心10 min，收集上清液即为HPLC分析样品。流动相为色谱纯乙腈∶重蒸水=82%∶28%，色谱柱为氨基柱（Agela 4.6 mm×250 mm，USA），示差检测器（waters2414，USA），流速1 mL·min-1。

1.2.3 果皮颜色色差参数的测定 参照Mcguire[9]方法，用色差计（Konica Minolta CR-400，USA）测定果实赤道表面的色差值，其中L*表示果实表面颜色的亮度，C表示色泽饱和度，h°则表示色调角，当h°=0°表示红色，h°=90°表示黄色，h°=180°表示绿色，h°=270°表示蓝色。

试验采用Excel和SAS软件对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 ‘红太阳梨果皮花青苷含量的变化

来看，在果实着色初期（即6月21日），‘红太阳梨果皮中就含有少量花青苷， 随着果实的发育至7月1日，其花青苷合成出现第1个高峰，含量高达68.21 U·g-1，之后有所下降，这可能是在果实着色中期果皮叶绿素含量增加或环境变化所导致；从7月11日开始，花青苷含量逐渐上升，至7月21日达到了第2次合成高峰，含量为71.08 U·g-1；在接近果实成熟期花青苷含量又逐渐下降。‘红太阳梨在整个果实着色期，其花青苷含量呈“M”型变化趋势。

2.2 ‘红太阳梨可溶性糖含量的变化

‘红太阳梨果实发育过程中可溶性糖含量变化如图2所示。在果实着色初期，‘红太阳梨可溶性糖组分按所占比例由高到低依次为葡萄糖、果糖和蔗糖。从7月初开始至8月11日，葡萄糖含量总体呈下降趋势，与花青苷含量变化趋势截然不同；而果糖含量总体呈上升趋势，并且在7月1日和21日出现2次合成高峰，其含量高峰期恰好与果皮花青苷合成高峰期相吻合，即从7月1至8月1日，但在果实接近成熟时果糖含量有所下降；蔗糖含量在整个果实发育期变化不大，始终保持较低水平。

2.3 ‘红太阳梨花青苷变化与可溶性糖的关系

‘红太阳梨果皮花青苷含量与不同种类可溶性糖含量之间其相关性各不相同。其中花青苷含量与果糖含量呈极显著正相关，其相关系数为0.917；而蔗糖含量与花青苷含量虽没有明显相关性，但相关系数为0.437。这表明‘红太阳 梨果实中花青苷的合成与果糖含量关系密切、与蔗糖含量有一定的关系，而与葡萄糖含量关系不大，因其相关系数仅为0.236。

2.4 喷施外源糖对‘红太阳梨果实着色的促进效应

2.4.1 各处理对‘红太阳梨果面色泽参数的影响

喷施外源糖处理明显促进了果实着色。其中喷施2%果糖和蔗糖的果实与对照果相比h°和L*值偏低，但C值较高于其他处理，这表明喷施外源糖的果实着色程度较深，色泽更加鲜艳。对同一种类型的外源糖而言，可溶性糖浓度影响了喷施处理的效果。2%果糖和蔗糖溶液处理的果实h°值明显高于4%果糖和蔗糖的处理，但L*和C值却显著低于2%的处理，表明高浓度外源糖处理虽然能使果面着色更深，但色泽较暗淡2.4.2 各处理对‘红太阳梨果皮花青苷含量的影响

由图3可以看出：喷施2%、4%果糖和2%蔗糖溶液后，果皮花青苷含量的变化规律与对照基本一致，但其含量明显高于对照。对结果进行显著性分析发现，果糖和蔗糖溶液处理‘红太阳 梨果皮花青苷含量显著高于其他处理和对照，7月21日2%果糖溶液处理的果皮花青苷含量要比对照果高出26.69 U·g-1，达到合成高峰。4%果糖和2%、4%蔗糖溶液处理同样显著提高了‘红太阳 梨花青苷的含量，而2%、4%的葡萄糖溶液处理，对其花青苷含量几乎没有促进作用。故2%的果糖溶液处理更有利于花青苷的合成。

2.5 喷施外源糖对‘红太阳梨果实可溶性糖含量的影响

2.5.1 各处理对‘红太阳梨果实葡萄糖含量的影响

如表2所示：树冠喷施外源糖后，随着叶片和果实的吸收和一系列代谢活动，造成果实可溶性糖含量增加。果实着色初期，‘红太阳果实葡萄糖在果实可溶性糖含量中所占比例最大，但其含量变化一直呈下降的趋势，喷施各种外源糖对‘红太阳果实葡萄糖含量的影响没有显著效果。

2.5.2 各处理对‘红太阳果实果糖含量的影响 从表3可以看出：‘红太阳果实在果糖和蔗糖溶液处理作用下，其果实果糖含量的积累明显增加，其中果糖溶液处理效果最佳，果实果糖含量始终高于对照；蔗糖溶液处理也可以增加果实果糖含量但效果不显著；葡萄糖溶液处理的果实果糖最低。不同浓度外源糖溶液处理的效果相似。

2.5.3 各处理对‘红太阳梨果实蔗糖含量的影响

从表4结果显示：‘红太阳 梨果实蔗糖含量在可溶性糖含量中所占比例最低。喷施外源糖后，各处理和对照果实蔗糖含量均呈上升趋势。随着果实的生长发育，2%、4%果糖溶液处理果实的蔗糖含量之间没有明显差异，但它们都显著高于与其他处理及对照；蔗糖和葡萄糖溶液处理果实的蔗糖含量与对照相比，不存在显著差异。

3 讨 论

花青苷是许多红色果实着色的物质基础，其积累的时间和数量决定了果实红色显现的时期和程度[10]。在自然生长条件下，苹果具有两个花青苷的合成高峰期，第2个合成高峰期才真正导致了果实的着色[11]。红色砂梨品种‘云红梨1号和‘美人酥在云南的着色和花青苷的积累与苹果相似，在成熟时达到最大值[12]。西洋梨[13]和红色砂梨 ‘满天红 及其芽变 ‘奥冠 红梨[14]的着色与花青苷的合成高峰期仅出现在果实生长发育中期，而临近果实成熟时花青苷含量下降。本研究表明，‘红太阳梨在果实着色初期就含有一定量的花青苷。7月上旬，‘红太阳 梨花青苷开始快速积累，随着果实迅速膨大，花青苷含量出现第1次的合成高峰。到7月21日，花青苷含量迅速增加直至达到第2个合成高峰期。但在接近果实成熟期，花青苷含量又有一定程度的下降，导致果皮红色变淡。据果园中温湿度记录仪（ZDR-20h型）所记录的数据，试验梨园2010年7月25日—8月5日的平均气温27.3 ℃，8月初的白天最高气温38.9 ℃。这可能是果实成熟期的高温导致花青苷的降解与果实膨大稀释的双重作用所引起的单位果面的花青苷含量下降的原因。本试验结果与Steyn等[2]在西洋红梨上的试验结果相一致。

红皮梨花青苷是在糖代谢基础上形成的，细胞中花青苷的合成要有足够的糖为条件。凡能导致果实细胞中糖份积累的因素都能在不同程度上促进花青苷的合成[15]。Neta-sharir等[16]发现：葡萄离体培养中糖可作为一种信号机制，激活花青苷合成途径中一些酶的活性，从而促进花青苷的合成。但也有人认为，果实着红色与糖含量关系不大，红色品种和黄色品种成熟期间果实中蔗糖的变化不大[17]。这些事实说明了糖分只在一定范围内影响着色，其含量超过一定阈值后则会成为限制因素。花青苷的积累最终取决于基因的调节，而糖分只是物质条件。本试验结果表明，‘红太阳梨果皮花青苷含量与果糖含量呈极显著正相关，蔗糖含量与花青苷的相关性没有达到显著水平但仍存在一定的联系，而葡萄糖含量与花青苷合成没有直接相关性。‘红太阳 梨的果糖与蔗糖含量在7月中旬达到最大值时，花青苷含量也同样达到最高峰，2者变化趋于基本一致。这说明，红太阳梨花青苷的合成与果实中果糖和蔗糖的代谢密不可分。

在果实着色期间，通过喷施外源糖可增加果实中的糖含量。而糖作为花青苷代谢过程中的前提物质，可促进花青苷的代谢；也可作为信号分子，通过特定的信号传导途径诱导花青苷的合成[18]。葡萄糖、果糖和山梨醇糖等都有利于芥菜花青苷的合成[19]。邓科等[20]研究发现：相同浓度的外源葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸（G6PDH的底物）和6-磷酸葡萄糖酸（G6PDH的产物）都可以提高桃果肉花青苷合成相关酶（PAL）的活性，并且增加组织中酚类物质的含量，尤其是6-磷酸葡萄糖酸的处理效应最明显。本试验结果与其基本一致。果糖和蔗糖溶液处理的果实h°和L*值显著低于其他处理及对照，C值较高于后者，其中2%浓度处理效果最佳，表明外施低浓度果糖和蔗糖有效促进了花青苷的积累，同时有效抑制了果实成熟后期花青苷含量的下降。喷施果糖和蔗糖溶液后，通过吸收和代谢过程，使果实可溶性糖含量增加（尤其是果糖和蔗糖），有利于果实红色素花青苷的合成和积累，进而对果实着色起到了促进作用。

4 结 论

在果实着色过程中，‘红太阳 梨果皮花青苷含量在果实着色初期由低快速升高，到达中期后短时下降，之后又快速升高，直至成熟才又出现下降，花青苷含量呈现2个合成高峰，分别在果实着色初期和果实成熟前的20 d，第2个合成高峰期导致了果实的大面积着色。‘红太阳果实中果糖含量变化与花青苷含量关系紧密，并达到显著水平。喷施果糖及蔗糖溶液均能明显增加果实内可溶性糖含量，尤其是喷施2%的果糖溶液，可显著提高果实内果糖和蔗糖的含量，进而促进果皮花青苷的积累，对于‘红太阳梨果实增色有显著的促进作用。

参考文献 References：

[1] DUSSI M C， SUGAR D， WROLSTAD R E. Characterizing and quantifying anthocyanins in red pears and the effect of light quality on fruit color[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science， 1995， 120（5）：785-789.

[2] STEYN W J， HOLCROFT D M， WAND S J E， JACOBS G. Anthocyanin degradation in detached pome fruit with reference to preharvest red color loss and pigmentation patterns of blushed and fully red pears[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science， 2004， 129（1）： 13-19.

[3] KARIN S， JUNOCHIRO N，MAMI Y. Recent advances in the biosynthesis and accumulation of anthocyanins[J]. Natural Product Report，2003（20）： 288-303.

[4] HUANG Hui-bai. Fruit setting and fruit mature[M]//ZENG Xiang. Fruit tree physiology. Beijing： Beijing Agricultural University Press，1992.

黄辉白. 坐果与果实发育成熟[M]//曾骧主编. 果树生理学， 北京： 北京农业大学出版社，1992.

[5] HUANG Chun-hui， YU Bo， SU Jun，SHU Qun， CHENG Zai-quan， ZENG Li-qiong， TENG Yuan-wen. A study of visual change and skin transaction structure of fruit of two red Chinese sand pear cultivars during coloring[J]. Journal of Fruit Science， 2009， 26（1）： 19-24.

黄春辉，俞波，苏俊，舒群，程在全，曾黎琼，滕元文. 红色砂梨2个品种着色过程中的外观变化及其解剖学结构观察[J]. 果树学报， 2009， 26（1）： 19-24.

[6] LI Xing-jun. Effect of apple on promotion coloration in the blooming period and the late period of the development of fruit[J]. South China Fruits，1997（2）： 41.

李兴军. 苹果花期和果实发育后期喷糖溶液促进果实着色[J]. 中国南方果树，1997（2）： 41.

[7] WANG Hui-cong， HUANG Xu-ming， HUANG Hui-bai. A study on the causative factors retarding pigmentation in the fruit of ‘Feizixiao litchi[J]. Acta Horticulturae Sinica，2002，29（5）： 408-412.

王惠聪，黄旭明，黄辉白.‘妃子笑荔枝果实着色不良原因的研究[J]. 园艺学报，2002，29（5）： 408-412.

[8] HAN Zhen-hai， CHEN Kun-song. Experimental horticulture[M].Beijing： Higher Education Press，2006（2）： 443-444.

韩振海，陈昆松. 实验园艺学[M]. 北京：高等教育出版社，2006（2）： 443-444.

[9] MCGUIRE R G. Reporting of objective color measurements[J]. Hort Science，1992， 27： 1254- 1255.

[10] QI Xiu-juan， LI Zuo-xuan， XU Shan-kun. Relationship between soluble sugars and peel pigments in hawthorn fruit[J]. Journal of Fruit Science，2005，22（1）： 81-83.

齐秀娟，李作轩，徐善坤. 山楂果实中可溶性糖与果皮色素的关系[J]. 果树学报，2005，22（1）： 81-83.

[11] HONDA C， KOTODA N， WADA M， KOBAYASHI S， SOEJIMA J， ZHANG Z L， TAUDA T， MORIGUCHI T. Anthocyanin biosynthetic genes are coordinately expressed during red coloration in apple skin[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2002，40： 955-962.

[12] HUANG Chun-hui， YU Bo， SU Jun，SHU Qun， TENG Yuan-wen. A study on coloration physiology of fruit in two red Chinese sand pear cultivars ‘Meirensu and ‘Yunhongli No.1[J]. Scientia Agriculture Sinica，2010，43（7）： 1433-1440.

黄春辉，俞波，苏俊，舒群，滕元文. ‘美人酥和‘云红梨1号红色砂梨果实的着色生理[J]. 中国农业科学，2010，43（7）： 1433-1440.

[13] DUSSI M C， SUGAR D，WROLSTAD R E. Characterizing and quantifying anthocyanins in red pears and the effect of light quality on fruit color[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science， 1995， 120（5）： 785-789.

[14] FENG Shou-qian， CHEN Xue-sen， ZHANG Chun-yu， LIU Xiao-jing， LIU Zun-chun， WANG Hai-bo， WANG Yan-ling， ZHOU Chao-hua. A study of the relationship between anthocyanin biosynthesis and related enzymes activity in Pyrus pyrifolia‘Mantianhongand its bud sports ‘Aoguan[J]. Scientia Agricultura Sinica，2008 ，41（10）： 3184-3190.

冯守千，陈学森，张春雨，刘晓静，刘遵春，王海波，王延玲，周朝华. 砂梨品种‘满天红及其芽变品系‘奥冠花青苷合成与相关酶活性研究[J]. 中国农业科学，2008，41（10）： 3184-3190.

[15] ZHANG Xian-zheng， CHEN Feng-yu， WANG Rong-fu. Experimental manual of plant physiology[M]. Shenyang： Shenyang Science and Technology Press，1994： 150-151.

张宪政，陈凤玉，王荣富. 植物生理学实验技术[M]. 沈阳： 辽宁科学技术出版社，1994： 150-151.

[16] NETA-SHARIR， SHOSEYOV O， WEISS D. Sugars enhance the expression of gibberellin induced genes in developing petunia flowers[J]. Physiol Plant ， 2000 ，109： 196-202.

[17] NORO S， KUDO N， KITSUWA T. Differences in sugar and organic acid contents between bagged and unbagged fruits of the yellow apple cultivars，and the effect on development of Anthocyanin[J]. Japan Soc Hort Sci，1989，58（1）： 17-24.

[18] LI Qian， ZHANG Li-jun， ZHANG Xu，RUAN Yan-ye， CUI Zhen-hai. Regulation of sugar on the biosynth- esis and accumulation of anthocyanins in plants[J]. Chemistry of Life，2009，29（2）： 218-222.

李倩，张立军，张旭，阮燕晔，崔震海. 糖对植花色素苷合成和积累的调节[J]. 生命的化学，2009，29（2）： 218-222.

[19] AN Tian-qi. Color physiology and biochemistry[M]. Beijing： China Forestry Publishing，1989： 9.

安田齐.花色的生理生物化学[M].北京：中国林业出版社，1989： 9.

[20] DENG Ke， KONG Wei-fu， ZHAN Ji-cheng， WANG Xiu-qin， HUANG Wei-dong. The study on increasing activity of phenylalanine ammonia-lyase and phenols accumulation induced by sugar in peach fruit[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2011，27（25）：162-167.

邓科，孔维府，战吉宬，王秀芹，黄卫东. 糖诱导桃果实园片果实苯丙氨酸解氨酶活性上升和酚类物质积累的研究[J]. 中国农学通报，2011，27（25）： 162-167.