越瓜果实发育过程中糖的变化与相关酶活性的关系

田红梅 方 凌 王 艳 王明霞 江海坤 严从生 张其安

（安徽省农业科学院园艺研究所，安徽 合肥 230031）

越瓜（Cucumis melo L. var. conomon Makino）是葫芦科甜瓜属甜瓜种的变种，一年生草本蔓生植物，别名生瓜、梢瓜、脆瓜、酥瓜，宜嫩果生食。越瓜原产非洲，经中东传入印度，再经越南传入中国，故称越瓜（杜星莹和韦韦，2011）。其主要品质特征是酥、脆，且具有甜瓜的清香，口感佳，营养丰富，但糖含量较低，大大降低了其品质。糖分的积累是果实品质形成的关键，果实中的可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖、蔗糖，其中蔗糖是果实糖分的主要成分，是碳水化合物运输的主要形式，它决定着果实的风味、品质及产量，因此提高越瓜中的蔗糖含量是改善越瓜品质的重要途径。影响蔗糖代谢的酶包括酸性转化酶（AI）、中性转化酶（NI）、蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS），其中转化酶是降解蔗糖的酶，蔗糖磷酸合成酶是合成蔗糖的酶，而蔗糖合成酶在蔗糖代谢中的作用是双向的，既具有合成蔗糖的正向功能，又具有分解蔗糖的反向功能（张明方和李志凌，2002）。果实内糖的积累类型和组成与这3种酶的活力变化密切相关，不同植物、不同品种及不同发育时期糖代谢模式不尽相同。

以积累蔗糖为主的网纹甜瓜中糖的积累主要由蔗糖磷酸合成酶和酸性转化酶调控，果实发育前期酸性转化酶活性较高，葡萄糖及果糖含量也较高；至果实发育后期蔗糖磷酸合成酶活性逐渐升高，而酸性转化酶活性迅速降低，蔗糖迅速积累（张明方 等，2003）。而齐红岩等（2006）报道了在番茄果实发育过程中糖的积累主要由酸性转化酶、中性转化酶及蔗糖合成酶调控，其研究结果与Islam等（1996）的一致。本试验以从各地搜集到的越瓜品种为试材，研究不同越瓜品种的蔗糖积累模式，从而为提高越瓜果实品质奠定一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2011年9月～2012年3月在安徽省农业科学院园艺研究所进行。试验所用越瓜材料分别为潘集越瓜〔S1（2）〕、凤台越瓜（S2）、田集越瓜（S5）、青皮越瓜（S6）、毛集越瓜〔S7（1）〕、刘集越瓜（S8）。

1.2 试验方法

1.2.1 可溶性固形物含量测定 果实成熟期果肉可溶性固形物含量测定采用手持式折射计（VR102，北京远景兴业光电科技有限公司产品），每品种取5个果实进行测定，取平均值。

1.2.2 糖的提取及测定 取膨大期、转色期及成熟期的越瓜果实进行测定，3次重复。每个样品取2 g果肉，用80%乙醇于85 ℃下提取，离心后收集上清液，定容至50mL备用。

蔗糖含量测定：取0.4mL提取液，加入100μL 30% KOH溶液，95 ℃条件下水浴10min，然后加入3.5mL蒽酮试剂，90 ℃水浴15min，在620 nm下比色。

总糖含量测定：取0.1mL提取液，加入3.5mL蒽酮试剂，90 ℃水浴15min，在620 nm下比色。

1.2.3 蔗糖代谢酶的提取及活性测定 酶的提取：取膨大期、转色期及成熟期的越瓜果实进行测定，3次重复。每个样品取1 g果肉组织在冰浴中研磨，加少量的石英沙和10mL HEPES-NaOH缓冲液（pH 7.5）研磨成匀浆，4层纱布过滤，12000 r·min-1、4 ℃离心20min。弃沉淀，上清液中逐渐加入（NH4）2SO4至80%溶解度（每管加8g），放置15min，12000 r·min-1、4 ℃离心20min。弃上清液，用提取缓冲液2～5mL溶解沉淀，再用稀释10倍的提取缓冲液（不含PVPP）透析袋透析20h。

蔗糖磷酸合成酶活性测定：向0.2mL酶提取液中加入0.1mL 0.05mol·L-16-磷酸果糖、0.1mL UDPG、0.1mL 0.1mol·L-1Tris、0.05mL 10mmol·L-1MgCl2，在 37 ℃下保温 30min 后100 ℃水浴1min，定容至1mL，加入0.1mL 2mol·L-1NaOH。放入沸水浴中10min，经流水冲洗，加3.5mL 30% HCl和1mL 0.1%间苯二酚，摇匀，80 ℃水浴10min，经流水冷却，在480 nm下比色。

蔗糖合成酶活性测定：向0.2mL酶提取液中加入0.1mL 0.05mol·L-1果糖、0.1mL UDPG、0.1mL 0.1mol·L-1Tris、0.05mL 10mmol·L-1MgCl2。其他步骤同蔗糖磷酸合成酶活性测定。

酸性转化酶活性测定：向0.2mL酶提取液中加入0.6mL 0.1mol·L-1Na2HPO4-0.1mol·L-1柠檬酸钠（pH=4.8）和0.2mL 0.1mol·L-1蔗糖，37 ℃水浴30min，加入1mL蒸馏水，再加入1.5mL二硝基水杨酸停止反应，沸水浴5min，流水冲洗冷却，加入21.5mL蒸馏水，在520 nm下比色。

中性转化酶活性测定：向0.2mL酶提取液中加入0.6mL 0.1mol·L-1Na2HPO4-0.1mol·L-1柠檬酸钠（pH=7.2）和0.2mL 0.1mol·L-1蔗糖。其他步骤同酸性转化酶活性测定。

2 结果与分析

2.1 不同越瓜品种可溶性固形物含量的差异

成熟越瓜果实中可溶性固形物含量测定结果表明（图1），S2、S5、S8的可溶性固形物含量均达到9.0%以上，远高于其他3个品种。

2.2 越瓜果实不同发育期蔗糖及总糖含量的变化

由图2可见，越瓜果实发育前期，蔗糖积累量较小，进入转色期以后蔗糖含量迅速增加，至果实成熟时蔗糖含量达到最大值，其中S5和S8蔗糖含量较高，S7（1）蔗糖含量最低，S5的蔗糖含量比S7（1）高72.7%。

越瓜果实总糖含量变化趋势与蔗糖相似，随着果实的发育，总糖含量呈逐渐递增趋势，至果实成熟时总糖含量达到最大值，其中S5、S2、S8总糖含量较高，S6总糖含量最低，S5的总糖含量比S6高19.1%。

2.3 越瓜果实不同发育期蔗糖磷酸合成酶活性的变化

在越瓜果实发育过程中，除了S7（1）在果实成熟期蔗糖磷酸合成酶活性稍有下降外，蔗糖磷酸合成酶活性总体呈现逐渐升高的趋势，其变化趋势与蔗糖及总糖含量变化趋势相似；S5在各个发育期蔗糖磷酸合成酶活性均高于其他5个品种（图3）。

2.4 越瓜果实不同发育期蔗糖合成酶活性的变化

由图4可知，在越瓜果实不同发育期蔗糖合成酶活性基本没有变化（S8除外），但品种间蔗糖合成酶活性差异较为明显；S8的蔗糖合成酶活性在果实发育前期较低，随着果实发育，酶活性逐渐提高，转色期以后该酶活性没有变化。

图1 不同越瓜品种的可溶性固形物含量

2.5 越瓜果实不同发育期转化酶活性的变化

由图5可见，在越瓜果实膨大期酸性转化酶活性较高，且该酶在S7（1）中活性最高，在果实膨大期与果实转色期之间活性变化幅度较小，果实转色以后该酶活性均急剧下降，至果实成熟时达到最小值；其中S5和S2的酸性转化酶在各个发育期均较低，至果实成熟时该酶活性稍有降低。

图2 越瓜果实不同发育期蔗糖及总糖含量的变化

图3 越瓜果实不同发育期蔗糖磷酸合成酶活性的变化

图4 越瓜果实不同发育期蔗糖合成酶活性的变化

图5 越瓜果实不同发育期酸性转化酶和中性转化酶活性的变化

在果实膨大期，中性转化酶在S7（1）和S1（2）中活性较高，S6和S8次之，随着果实的发育该酶活性逐渐降低，至果实成熟时活性达到最低值；S2和S5在果实整个发育期中性转化酶活性均较低，且整个发育期活性基本无变化。

3 结论与讨论

本试验结果表明，越瓜果实以积累己糖为主，蔗糖含量所占比例较小，这可能是越瓜果实口感降低的原因。

Harbron等（1981）曾指出蔗糖磷酸合成酶可能是蔗糖合成途径中的一个重要控制点，它的活性反映蔗糖生物合成的能力。Huber（1983）也指出蔗糖的积累往往与蔗糖磷酸合成酶活性紧密相连。本试验中，随着果实的发育蔗糖磷酸合成酶活性逐渐升高，至果实成熟时该酶活性达到最大值，与糖的积累趋势相同，说明蔗糖磷酸合成酶活性的提高促进了越瓜果实中糖的积累。

在甜瓜果实的整个生长发育期，酸性转化酶活性在前期较高，且蔗糖含量较低，随着果实进一步发育，酸性转化酶活性迅速下降，而蔗糖含量急剧升高（Schaffer et al.，1987；McCollum et al.，1988；Hubbard et al.，1989）。由此说明，甜瓜果实中酸性转化酶活性与蔗糖生成量呈负相关。本试验中，S7（1）酸性转化酶在果实发育前期活性最高，之后随着果实发育活性急剧降低，而S2与S5的酶活性在果实整个发育期变化幅度较小。前人对中性转化酶的研究较少，本试验中越瓜果实中性转化酶活性变化趋势与酸性转化酶相似，但其活性远远低于酸性转化酶，除S2和S5整个发育期活性无变化外，其余品种均是果实发育前期活性高，至果实成熟时活性达到最小值。本试验中蔗糖合成酶活性在越瓜果实整个发育期差异不显著，在越瓜果实蔗糖积累方面作用不大，说明越瓜果实蔗糖积累主要由蔗糖磷酸合成酶、酸性转化酶和中性转化酶控制，且酸性转化酶活性远远大于蔗糖磷酸合成酶活性。因此生产中可通过外源刺激调控蔗糖磷酸合成酶或酸性转化酶活性，促进越瓜果实中蔗糖的积累，进而提高果品质量。

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