甜瓜生长发育与糖组分梯度积累动态研究

郑贺云，耿新丽，张翠环，姚 军，再吐娜·买买提，廖新福

(新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所，新疆 鄯善 838200)

甜瓜生长发育与糖组分梯度积累动态研究

郑贺云，耿新丽，张翠环，姚 军，再吐娜·买买提，廖新福*

(新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所，新疆 鄯善 838200)

为探索甜瓜发育过程中生长模式、果实糖分积累与梯度分布的情况，在新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所甜瓜基地进行小区试验，以甜瓜品种西州密25号为研究对象，测定其不同生长期果实纵横径、糖分积累的变化规律。结果表明：甜瓜果实纵、横径、单果质量都是单“S”型生长曲线，生长发育前期增长相对较慢，随后迅速生长，后期生长缓慢趋于平缓；果实发育早期葡萄糖、果糖迅速积累，蔗糖含量几乎检测不到，然而甜瓜网纹期至成熟期蔗糖迅速积累。果实成熟期检测的糖分梯度变化为蒂部果肉葡萄糖含量>蔗糖含量>果糖含量，脐部果肉与中部果肉蔗糖含量>葡萄糖含量>果糖含量。

甜瓜；发育动态；糖积累；梯度分布

甜瓜属葫芦科(Cucurbitaceae)香瓜属(Cucumis)植物，含有人体内必需的各种营养物质蛋白质、脂肪、糖、胡萝卜素、维生素、钙、磷、铁等，具有很高的营养价值[1]。糖不仅是果实品质、风味的重要组成成分，也是氨基酸、VC等营养物质合成的基础原料[2]。果糖、葡萄糖和蔗糖是甜瓜果实中主要的可溶性糖组分，其含量和组成是构成其品质的关键[3]，蔗糖的积累量是决定果实品质的关键[4-5]。不同基因型甜瓜品种或品系间糖积累模式差异表现较大，并且糖组分在不同的组织空间也有不同的分布[6-8]。

西州密25号是最近几年广泛推广的精品甜瓜品种。其风味独特、肉质细、脆，为瓜中珍品，在新疆、广西、海南等地大面积种植，对农民经济增收起到了巨大作用。研究者对甜瓜栽培技术、生物学特性、成熟生理生化以及贮藏特性等有所研究[9-12]，但关于果实生长发育动态及糖分的积累分布规律研究鲜见报道。本研究以西州密25号为试材，分析甜瓜果实发育动态变化和糖分组成梯度分布情况，旨在探索甜瓜果实发育特性，为进一步研究甜瓜营养成分形成机理，为生产栽培采取合理措施，提高甜瓜的品质、产量，以及甜瓜初加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验以西州密25号为供试材料，该品种表现出较强的生长活力，植株长势稳定且不易疯长，具有抗枯萎病和蚜虫的能力。果实椭圆、麻绿底，网纹细密全，果肉呈橘红色，肉质细、松脆、果实风味较好，中心可溶性固形物含量高达15.6%～18%[13]。

1.2 试验处理

试验材料取自新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所试验基地。2016年4月14日播种，采用滴灌地膜覆盖方式栽培，行距2.7 m，株距0.4 m，试验地面积68 m×7 m。单蔓整枝，6月2日开花，选取同一天开花的植株进行挂牌，坐果节位10～12节，每株留果1个，肥水及田间管理与生产相同。授粉后每3 d随机取样，39 d采收果实，取样时每次取10个果，分别测定单果重和果实纵横经。将果实分为脐部、中部、蒂部3个部分，用打孔器取样，取出果肉，切取中间部位，混合后立即用液氮速冻，-30 ℃冰箱备用。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 果实发育动态观察测定 植株开花期，随机选择同一天开花的40株植株挂牌，之后用游标卡尺每2 d测定果实纵径和横径，至果实成熟结束，计算果实的生长量，并以时间为横坐标，果实纵、横径为纵坐标绘制果实生长动态曲线。用电子秤称其重量，直至果实成熟，每次测定时间为上午。计算果形指数，果形指数为果实纵横径比值。

1.3.2 果实糖组分含量的提取与测定 采用高效液相色谱法测定果实果肉中果糖、葡萄糖和蔗糖的含量。糖的提取[14]：取果肉冻样1 g，在研钵中研磨，加6 mL乙腈(色谱级)，60 ℃水浴10 min后，8000 r/min离心20 min，吸取上清液于25 mL的容量瓶中；残渣再加入6 mL双蒸水后，继续60 ℃水浴10 min，8000 r/min离心20 min，合并上清液；重复上一步再提取1次，合并上清液，最终定容到25 mL刻度。抽取1 mL上清液通过溶剂过滤器有机系(0.22 μm滤膜)过滤，供高效液相色谱检测用。

高效液相色谱条件：高效液相色谱(美国安捷伦1260)检测器为示差检测器(G1362A RID)；色谱柱：氨基柱(Platisil NH25 μm×250 mm×4.6 mm)；流动相是乙腈∶水=75∶25，流动相需要超声波脱气30 min，并经0.45 μm滤膜过滤；流速为1.00 mL/min，进样量20 μL，柱温35 ℃。

1.3.3 甜度的计算 参照薛素林等[15]研究方法，甜度=果糖×1.75+葡萄糖×0.7+蔗糖×1.0。

1.4 数据处理

用DPS和Excel 2003软件统计果实生长动态及糖含量数据并作图。

2 结果与分析

2.1 果实发育过程生长动态

2.1.1 果实纵、横径、重量的生长发育动态变化 果实从受精后开始生长发育，直到果实成熟采摘共计39 d。图1结果表明，果实纵径与横径变化势态基本保持一致，发育初期增长较快，发育20 d后变化平缓，成熟期趋于稳定。果实发育2～12 d为快速生长期，12～20 d为缓慢生长期。从全生育期生长曲线可以看出，果实纵径、横径以及单果重都是“S”型生长曲线，前期变化较慢，之后逐渐上升，后期增加缓慢，并且果实纵径的生长高于横径的生长，果形指数为1.36左右，直至成熟果实单果重为2.0～2.5 kg(图2)。

图1 果实纵、横径生长的变化动态

图2 果实重的变化动态

2.1.2 果实纵横径净增长量的变化 从图3可以看出，果实发育6 d和12 d果实纵径的净增长达到2个生长高峰，之后增长缓慢，发育18 d直到成熟期净增长量趋于平缓；横径的净增长量集中在果实发育6～8 d，12 d再次出现生长高峰，以后生长速度逐渐下降，与纵径的净增长量趋势相同，18 d以后接近停止生长。从果实整个发育期纵横径的变化趋势来看，果实纵径净生长量发育8 d之前均明显高于横径的净生长量，之后生长量是交替的。

2.2 果实发育进程中糖分积累与梯度分布

2.2.1 果实蒂部果肉糖分积累 如图4所示，在果实发育过程中，蒂部果肉葡萄糖和果糖含量变化趋势大致相同，发育24 d内快速上升，葡萄糖含量达到44.95 mg/g FW，果糖含量达到29.30 mg/g FW，之后略有下降，直到成熟前期又有所回升；蔗糖含量在发育27 d前积累几乎为0，之后至成熟期持续上升，采收时蔗糖含量达到39.37 mg/g FW，而39 d采收时蒂部果肉的葡萄糖含量高于蔗糖和果糖含量。

图3 果实纵、横径净增长量的变化动态

图4 蒂部果肉糖组分的变化动态

2.2.2 果实脐部果肉糖分积累 从图5可知，在果实发育27 d时，脐部果肉葡萄糖和果糖含量均达到最大值，葡萄糖含量49.88 mg/g FW，果糖含量32.26 mg/g FW，发育30 d后变化平缓；24 d脐部果肉蔗糖积累开始启动，之后积累速率加快，39 d采收时蔗糖积累量达到60.91 mg/g FW，均远高于葡萄糖和果糖含量。

图5 脐部果肉糖组分的变化动态

2.2.3 果实中部果肉糖分积累 中部果肉葡萄糖和果糖含量平缓升高之后下降，成熟后期又回升，果实24 d蔗糖开始快速积累，成熟期蔗糖含量为46.44 mg/g FW，葡萄糖含量43.67 mg/g FW，果糖含量26.98 mg/g FW，蔗糖含量均高于葡萄糖和果糖含量(图6)。

2.2.4 不同部位果肉蔗糖梯度的分布特点 果实蒂部、脐部、中部葡萄糖、果糖积累有类似的变化趋势(图4、图5、图6)。而发育初期各部位蔗糖积累极少，蒂部果肉在果实发育27 d才开始积累蔗糖，脐部和中部果实发育24 d蔗糖积累启动，比蒂部果肉提早3 d，并且脐部蔗糖积累量一直高于同期中部果肉和蒂部果肉的蔗糖含量。结果表明，甜瓜果实糖分梯度分布明显，从蒂部向脐部蔗糖积累量升高，果实成熟期葡萄糖积累中部果肉较高，各部位果糖含量差异较小(图7)。

图6 中部果肉糖组分的变化动态

图7 不同部位果肉蔗糖梯度的分布特点

2.2.5 不同部位果肉甜度的分布特点 甜度是衡量甜瓜品质的重要因子之一，直接影响果实营养成分的分布。西州密25号果实不同部位果肉甜度均呈上升趋势，至发育39 d采收时达到最高值，脐部果肉甜度>中部果肉甜度>蒂部果肉甜度(图8)。研究表明，果实中的蔗糖代谢是糖积累、转化的重要环节，决定了发育期果实糖分积累的高低。

3 讨论

3.1 果实生长发育动态

甜瓜果实动态变化及品质形成包括形态和生理变化2个方面。果实生长动态呈2种基本动态变化，单“S”型和双“S”型。山楂、柚子、贵长猕猴桃[16]、库尔勒香梨[17]、串枝红杏[18]等为均双“S”型曲线，扁桃[19]、苹果、菠萝[20]、河套密瓜[21]为单“S”曲线。本研究测得西州密25号果实纵、横径呈单“S”型的生长曲线，坐果后纵、横径生长较慢，之后迅速生长，随着果实接近成熟，其生长曲线逐渐平行于发育时间轴线。从这点来看，果实纵横径接近停止状态，且纵径生长量在发育前期明显高于横径生长量，以后净增长量交替变化。在果实发育的初期，期果实纵横径增长迅速是因为这一时期甜瓜成熟叶片已占多数，叶片向外输出营养，两者之间的竞争缓解，果实细胞分裂加速，发育20 d后果实纵横径逐渐趋于缓慢状态，这个时期正是甜瓜网纹开始出现，并且蔗糖开始积累，这时果实需要大量的营养物质供给，导致果实纵、横径增长缓慢，果实进入生理成熟阶段，形态基本形成。

图8 不同部位果肉甜度的变化动态

西州密25号单果质量呈单“S”型生长曲线，果实质量幼果期增长速度相对较慢，膨大期开始迅速增长至成熟期增长较慢。果实的快速增长期是决定果实大小的关键时期，这个时期必须满足肥料和水的需求，这对提高果实品质和产量起着重要的作用，否则会导致果实形态畸形、重量、体积较小。

3.2 果实发育进程中糖分积累与梯度分布

糖含量和组成成分是衡量甜瓜品质的重要依据，西州密25号果实糖积累和组分受果实发育期的影响，果实发育前期葡萄糖和果糖快速积累，几乎检测不到蔗糖，但后期积累启动后蔗糖含量迅速增高并且脐部果肉蔗糖积累早于中部和蒂部果肉。成熟期甜瓜不同组织糖组分分布对果实营养和感官质量都密不可分，甜度存在纵向梯度分布，外果皮向中果肉也存在梯度变化，葡萄糖含量降低，蔗糖含量升高，中心果肉比外果肉蔗糖含量高10倍以上，差异极显著[22]。本试验研究表明，甜瓜蒂部果肉向脐部果肉糖组分也存在梯度分布，脐部果肉>中部果肉>蒂部果肉；蔗糖含量升高葡萄糖和果糖含量下降。

4 结论

西州密25号果实生长发育过程中，果实纵、横径、果实重量呈单“S”曲线生长，果型指数1.36左右，果实成熟期单果重达2.0～2.5 kg。果实发育前期葡萄糖和果糖迅速积累，几乎检测不到蔗糖含量，自甜瓜网纹期开始至成熟蔗糖迅速积累，且脐部果肉蔗糖积累比中部果肉和蒂部果肉提前3 d积累；果实成熟期糖分梯度变化情况为：蒂部果肉葡萄糖含量>蔗糖含量>果糖含量；脐部果肉和中部蔗糖含量>葡萄糖含量>果糖含量，果实甜度梯度变化：脐部果肉>中部果肉>蒂部果肉。

[1] 林德佩.新疆甜瓜西瓜志[M].乌鲁木齐：新疆人民出版社,1985：7.

[2] 秦巧平,林飞凡,张岚岚.枇杷果实糖酸积累的分子生理机制[J].浙江农林大学学报,2012,29(3):453-457.

[3] Alexandros A, Isaac J, Don G. Analysis of physiological and molecular changes in melon (CucumismeloL.) varieties with different rates of ripening[J]. Journal of Experimental Botany, 1997, 48(38): 769-778.

[4] Yamaguchi M, Hughes D L, Yabumoto K, et al. Quality of cantaloupes muskmelons: Variability and attributes[J]. Scientia Horticulturae, 1977, 6(1): 59-70.

[5] BurgerY, ShenS, Petreikoy M,et al. The contribution of sucrose to total sugar content in melons[J]. Acta Horticulturae, 2000, 510: 479-485.

[6] 张明方,李志凌,陈昆松,等.网纹甜瓜发育果实糖分积累与蔗糖代谢参与酶的关系[J].植物生理与分子生物学学报,2003,29(5):455-462.

[7] Burger Y, Schaffer A A. The contribution of sucrose metabolism enzymes to sucrose accumulation inCucumismelo[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 2007, 132(5): 704-712.

[8] Zhang M F, Li Z L. Acomparison of sugar accumulating patterns and relative compositions in developing fruits of two oriental melon varieties as determined by HPLC[J]. Food Chemistry, 2005, 90(4): 785-790.

[9] 孙玉萍,张瑞.优质哈密瓜西州密25号设施高效栽培技术[J].中国瓜菜,2013,26(6):47-48.

[10] 李学文,杨军,廖新福,等.贮藏温度对早熟甜瓜采后生理及品质变化的影响[J].中国农学通报,2012,28(25):154-156.

[11] 许建,廖新福.1-MCP处理对常温运输甜瓜货架期品质与生理代谢的影响[J].中国瓜菜,2014,27(3):17-19.

[12] 王静，廖新福.热处理和壳聚糖涂膜对采后接菌哈密瓜生理生化特性的影响[J].西北植物学报,2012,32(2):318-323.

[13] 张瑞,廖新福,杨军,等.优质哈密瓜新品种西州密25号的选育[J].中国瓜菜,2012,25(3):20-23.

[14] 孟伊娜,张瑞廷,史强,等.高效液相色谱法测定甜高粱茎秆中3种糖含量[J].中国农学通报,2010,26(8):90-95.

[15] 薛素琳,李学文,吴海波,等.成熟度对伽师瓜采后蔗糖代谢及后熟甜度的影响[J].新疆农业科学,2014,51(12):2212-2220.

[16] 金方伦,韩成敏,黎明.贵长猕猴桃果实生长发育规律研究[J].贵州农业科学,2010,38(5):180-183.

[17] 陈月,刘永杰,李疆.库尔勒香梨及不同芽变类型果实发育动态和品质比较[J].新疆农业科学,2014,51(5):817-823.

[18] 郝云,杨途熙,魏安智,等.串枝红杏果实发育动态及品质的研究[J].北方园艺,2009(7):15-18.

[19] 高启明,李疆,罗淑萍.扁桃幼果发育的形态解剖学研究[J].西北植物学报,2007,27(3):455-459.

[20] 张秀梅,李建国,孙光明.菠萝品种间糖积累差异的研究[J].热带作物学报,2011,32(9):1673-1678.

[21] 张中霞,刘艳,白立华,等河套密瓜果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系[J].西北植物学报,2011,31(1):123-129.

[22] 马梦婕,李鹏鹏,李楠楠,等.甜瓜果实发育动态和糖积累变化[J].河南农业科学,2015,44(9):82-85.

(责任编辑：曾小军)

Dynamic Study on Growth, Development and Sugar Component Gradient Accumulation in Melon

ZHENG He-yun, GENG Xin-li, ZHANG Cui-huan, YAO Jun, ZAITUNA Mai-maiti, LIAO Xin-fu*

(Institute of Grape and Melon of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Shanshan 838200, China)

In order to explore the dynamics of growth, development and sugar component gradient accumulation in melon, the author carried out a plot test to study the change rule of fruit size and sugar component accumulation in melon variety “Xizhoumi 25” at various growth stages. The results showed that the growth of fruit transverse diameter, fruit vertical diameter, and single-fruit mass of melon all belonged to “single-S-shape” curve, and their growth was relatively slow at earlier growth stage, then became rapid, and finally tended to be slow and smooth at later growth stage. At the early stage of fruit development, glucose and fructose were accumulated rapidly in melon, while sucrose could hardly be detected. From checkered stage to maturing stage, sucrose was accumulated rapidly in melon. In fruit mature period, the gradient changes in sugar components revealed the following sequences: glucose content > sucrose content > fructose content in pedicel pulp; sucrose content > glucose content > fructose content in both umbilical pulp and middle pulp.

Melon; Dynamics of development; Sugar accumulation; Gradient distribution

2017-05-15

国家西甜瓜产业技术体系(CARS-25)；公益性科研院所基本科研业务费专项资金(KYGY2016157)。

郑贺云(1986─)，女，新疆鄯善人，农艺师，硕士，研究方向：甜瓜贮藏与运输。*通讯作者：廖新福。

S652

A

1001-8581(2017)09-0032-04