园艺作物果实糖酸转化研究进展

吴昌琦，贾璐婷，樊进补，张臻，马敏，张苏铃，刘志强，任雅倩，王利斌，张绍铃

（南京农业大学，江苏南京 210095）

在苹果、梨、柑橘等园艺作物果实中，可溶性糖和有机酸的含量与组分是决定果实品质风味的重要指标[1]。果实中的可溶性糖主要有山梨醇、蔗糖、葡萄糖和果糖，有机酸主要有苹果酸和柠檬酸。糖酸组分和含量的改变会导致果实风味品质的变化，因此果实中糖酸含量及组分的研究一直受到广泛关注[2]。一般来说，糖酸比较高，果实口味偏甜；糖酸比较低，果实口味偏酸。在不同果实中，最适的糖酸比范围也不同。例如桔类品种的果实，糖酸比多在10～20 的范围，低于10 的则风味不佳[3]。

对园艺作物果实糖酸转化的分析和应用，能够用于果实风味品质的改良生产，为果树栽培研究提供参考与借鉴。糖酸各组分在线粒体、乙醛酸循环体及细胞质中转化后，大部分积累于液泡。在果实细胞中，液泡是糖酸等风味物质的主要贮藏场所，而糖酸对果实的风味形成起重要作用[4]。本文综述了果实发育过程中糖分和有机酸的积累特性、转化特性和涉及到的相关代谢酶，并对园艺作物果实糖酸代谢的研究方向进行了展望。

1 果实发育过程中可溶性糖和有机酸的积累

1.1 可溶性糖的积累特性

有些成熟果实中的可溶性糖含量丰富，例如苹果[5]、梨[6-7]、杏[6]等，主要以山梨醇、蔗糖、葡萄糖和果糖这几种类型为主。不同种类或同种类不同品种的果树中，由于可溶性糖的含量和组分不同而呈现不同的果实风味。根据成熟果实中可溶性糖的积累类型，可将果实分为己糖积累型和蔗糖积累型。苹果[5,8]、梨[7]、枇杷[9]、樱桃[10]、草莓[11]等属于己糖积累型果实；杏[6]属于蔗糖积累型果实。根据糖分积累模式又可将果实分为淀粉转化型、糖直接积累型和中间积累型[12]。在淀粉转化型果实中，叶片的光合作用产物除了用于果实的呼吸消耗和生长发育外，剩余部分则以淀粉的形式贮藏在果实中，再经果实的后熟作用转化为可溶性糖，这类果实有香蕉、芒果等。糖直接积累型果实中，果实的糖分主要来源于叶片光合作用产生的蔗糖，蔗糖再经过相关酶的分解或催化转换为葡萄糖和果糖，并贮藏于液泡中，这类果实有温州蜜柑、葡萄等。中间积累型果实，在发育早中期光合产物主要以淀粉的形式积累，在发育后期淀粉含量下降，转化为可溶性糖类，如苹果、桃、梨等[13]。

1.2 有机酸的积累特性

果实中有机酸的组分较多，不同果实中有机酸的种类和含量也不同。大多数果实以一种或两种有机酸为主，其他仅少量或微量存在。根据成熟果实中主要积累的有机酸种类，大体可将果实分为三类：苹果酸型、柠檬酸型和酒石酸型[14]。苹果酸型果实主要有苹果、梨、桃、枇杷和香蕉等；柠檬酸型果实主要有柑橘、菠萝、芒果、草莓和猕猴桃等；酒石酸型果实相对较少，最典型的代表是葡萄。在大部分的果实中，有机酸含量在生长发育过程中逐渐升高，直到进入成熟阶段时下降，例如枇杷、葡萄、苹果、菠萝等。但也有研究表明，某些成熟果实中的有机酸含量变化趋势与之相反，例如在柠檬中，有机酸含量在整个生长发育过程中持续上升，未见降低[15]。可见有机酸含量在不同果实的发育过程中有多种变化形式。

2 果实中可溶性糖的相互转化

叶片光合作用制造的有机物通过多个调控步骤进入果实液泡，经相关酶作用转化为山梨醇、蔗糖、葡萄糖、果糖等可溶性糖[16]。根据果实发育过程中存在的主要糖分类型，可将可溶性糖的转化分为山梨醇代谢、蔗糖代谢和己糖代谢三种途径。大部分的果实在发育初期山梨醇的含量较高，中期山梨醇转化为葡萄糖和果糖，蔗糖多在发育中后期积累。以黄冠梨果实为例，开花后33 d 进入快速生长期，0～63 d 果实内山梨醇含量呈持续下降趋势，花后63 d 开始积累果糖和葡萄糖，蔗糖含量在成熟后期才略有上升[17]。在多数桃果实中，山梨醇含量在花后10～20 d 内升高，之后呈波动状态，葡萄糖和果糖在花后10～30d 内持续升高，蔗糖含量则在成熟前期快速上升[18]。

2.1 山梨醇转化

在蔷薇科木本果树中，光合产物的主要运输形态为山梨醇。山梨醇在韧皮部装载，经长距离运输到花、果实等“库”器官中储存，同时与其他糖类组分相互转化。Grant 等[19]的报道表明，苹果叶片中的山梨醇含量约占叶片可溶性糖总含量的80%，因此，山梨醇的合成与分解是植物碳水化合物代谢的重要部分。

熊碧玲等[20]研究表明，鲜黄梨果实发育中，山梨醇主要在果实发育前期进行积累，含量先增加后降低，而山梨醇脱氢酶和山梨醇氧化酶在果实发育早中期活性逐渐增高，后期活性降低。在黄肉枇杷“解放钟”和白肉枇杷“白梨”果实发育期间，山梨醇含量总体均呈下降趋势，幼果期的葡萄糖和果糖含量较低，在花后95～140 d 内果糖含量逐渐上升并在成熟期急剧增加至峰值。果实中山梨醇脱氢酶（Sobitol dehydrogenase，SDH）和山梨醇氧化酶（Sorbitol oxidase，SOX）的活性呈先下降再升高的趋势，说明两种酶都参与了山梨醇与果糖、葡萄糖的相互转化调控[21]。由此可见，SDH 和SOX 是果实中山梨醇转化的关键酶。

山梨醇脱氢酶包括NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）依赖型山梨醇脱氢酶（NAD+-SDH）和NADP+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸） 依赖型山梨醇脱氢酶（NADP+-SDH）。NAD+-SDH 主要催化果实细胞质中山梨醇和果糖间的相互转化。Qura 等[21]在日本梨中提取出一个NAD+-SDH，发现该酶对果糖（4 239±33.5 mm）的米氏常数Km 值较山梨醇（96.4±8.60 mm） 高，说明NAD+-SDH 对果糖的亲和力低于山梨醇，即该反应倾向于向催化山梨醇向果糖方向转化。NAD+-SDH 在细胞质中催化山梨醇转化为果糖后，再通过液泡单糖转运蛋白等转运载体进入液泡中[4]。NADP+-SDH 则是催化山梨醇与葡萄糖间的相互转化。在梨果实中，NADP+-SDH 对葡萄糖的Km 值大于山梨醇，因此NADP+-SDH 主要催化向葡萄糖转化的可逆反应[22]。

SOX 催化果实中的山梨醇氧化成葡萄糖的反应，例如桃中的葡萄糖就主要来源于SOX 催化的山梨醇转化[23]。SOX 活性在苹果与梨中的总活性只有NAD+-SDH的1/10～1/5；在库尔勒香梨果实发育过程中，SOX 与SHD的活性都呈先下降后升高的变化趋势，但是SOX 变化幅度与活性都小于SHD[24-25]。推测由于果实中SOX 与SHD的活性差异，使其催化山梨醇转化为葡萄糖和果糖的能力不同，从而导致果实中积累的葡萄糖和果糖含量不同。

2.2 蔗糖转化

蔗糖是叶片光合作用的最终产物之一，主要通过筛管运输到果实中，再经果实液泡膜上运输蔗糖的糖蛋白进入液泡内贮藏[26]。蔗糖代谢酶主要包括转化酶（Invertase，Inv）、蔗糖合成酶（Sucrose synthase，SS）和磷酸蔗糖合成酶（Sucrose phosphate synthase，SPS）。

2.2.1 参与蔗糖转化的转化酶

Inv 催化液泡中的蔗糖水解为葡萄糖和果糖。根据其最适pH 条件，Inv 可以分为中碱性转化酶（Alkaline/neutral invertase，NI） 与 酸 性 转 化 酶（Acid invenase，AI），结合亚细胞定位及溶解性又可以分为细胞质中性转化酶（Cell neutral invertase，CNI）、细胞壁结合酸性转化酶（Cell wall-bound invertase，CWI）以及液泡酸性转化酶（Vacuolar acid invertase，VAI）[27]。Inv 的活性与蔗糖积累呈负相关，转化酶活性降低是蔗糖积累的前提；转化酶的活性高，则果糖和葡萄糖积累较多。例如在翠冠梨果实发育前期，NI 和AI 的活性均很高，蔗糖含量低；随着果实的发育转化酶活性下降，蔗糖开始逐步积累[24,28]。杨梅[29]、杏[30]等园艺果实发育过程中，前中期Inv 的活性较高，后期活性降低，果实中可溶性糖的积累类型也逐渐从葡萄糖和果糖转化为蔗糖。同时有研究表明，有些果实在Inv 在分解蔗糖的过程中，NI 要比AI 活性强，例如南果梨[31]、菠萝[32]等。

2.2.2 参与蔗糖转化的蔗糖合成酶

SS 能够催化蔗糖与二磷酸尿苷（UDP）反应形成果糖与二磷酸尿苷葡糖（UDPG），且此反应为可逆反应，并且通常认为SS 主要起分解作用。目前已证明SS 是由分子量约为83～100 kD 的亚基构成的四聚体，并且在大多数植物组织中，至少有两种以上SS 的同工酶。目前国外研究者已经将马铃薯、甜菜、胡萝卜、水稻等作物的SS 编码基因从作物中克隆出来，它们在基因的调控上都有所不同[33]。梨果实中存在SSⅠ和SSⅡ两种蔗糖合成酶同工酶，SSⅠ主要存在于幼果和未成熟果实中，参与蔗糖分解反应；而SSⅡ主要存在于成熟果实中，参与蔗糖的合成[34-35]。对河套蜜瓜果实的研究表明，果实发育前期，蔗糖合成酶的分解活性大于合成活性，成熟后期则表现为合成活性大于分解活性[36]，也说明蔗糖合成酶的同工酶在果实发育期间起不同作用。

SS 参与蔗糖的转化，使果实库细胞与韧皮部之间形成蔗糖浓度梯度，利于蔗糖向库细胞方向的运输，影响果实库强[37]。在红富士苹果果实的整个发育周期，果实蔗糖积累与SS 活性的相关系数为0.840 4，呈显著正相关[38]，与其他糖代谢酶不存在显著的相关性，说明果实蔗糖积累主要受SS 的调控。对甜橙、番木瓜[39]的研究也表明，SS酶对蔗糖的积累起主要作用，影响果实库强。

2.2.3 参与蔗糖转化的磷酸蔗糖合成酶

SPS 可催化果糖-6-磷酸（F6P）与UDPG 反应生成蔗糖-6-磷酸（S6P），该反应可逆。蔗糖-6-磷酸可进一步在蔗糖磷酸酯酶催化作用下生成蔗糖。Huber 等[40]指出SPS 活性越高，蔗糖积累越多。例如，李果实的后熟过程中，蔗糖随着SPS 活性升高而逐渐积累[41]。番茄中，SPS过表达植株的蔗糖含量也比正常植株高60%左右[42]。陈露露等[28]发现，‘翠冠梨’果实在成熟期迅速积累蔗糖，且果实中SPS 的活性与蔗糖含量呈显著正相关。SPS 的基因表达也是独立调节的。从柑橘果实中克隆到3 个编码SPS 的cDNA 片段：CitSPS1、CitSPS2、CitSPS3，根据果实发育不同阶段的基因转录产物，发现不同的SPS 基因片段在柑橘果皮组织、汁胞组织和囊瓣表皮等不同部位进行表达，表达量在果实发育的不同阶段也存在差异[43]。

此外，在不同植物中，蔗糖合成酶SS 和磷酸蔗糖合成酶SPS 对果实中蔗糖积累的贡献不同。桃果实在成熟过程中，SS 在蔗糖的积累过程中发挥了主要作用[44]。也有研究表明，在香蕉后熟过程中，参与蔗糖合成的主要酶是SPS 而非SS[45]。所以SS 和SPS 对果实中蔗糖合成作用的大小还有待进一步研究。

2.3 己糖转化

己糖是含有六个碳原子的单糖，葡萄糖和果糖是园艺作物果实中主要的己糖。己糖代谢是光合产物进入果实后进行其他代谢的基础，果实细胞中的蔗糖在相关代谢酶的作用下分解成己糖，己糖必须经过磷酸化才能进一步代谢，进而为其他生理活动提供能量与中间产物。从质外体进入或由山梨醇和蔗糖转化而来的果糖与葡萄糖经相应的激酶磷酸化后分别生成果糖-6-磷酸F6P与葡萄糖-6-磷酸（G6P）。F6P 可进入糖酵解途径或用于合成蔗糖，G6P 可进入戊糖磷酸途径或在磷酸葡萄糖异构酶（Phophoglucose Isomerase，PGI）作用下可逆转化为F6P，又或者在葡萄糖磷酸变位酶（Phosphoglucomutase，PGM）的催化下可逆转化为葡萄糖-1-磷酸（G1P）。G1P是植物体内碳水化合物代谢的关键性中间产物，可被ADPG 焦 磷 酸 化 酶（ADP-glucose pyrophosphorylase，AGPase） 或 UDPG 焦 磷 酸 化 酶（UDP-glucose Pyrophosphorylase，UGPase）催化，生成ADPG 或UDPG。

果实中催化己糖磷酸化的酶称为己糖激酶，从广义上来说己糖激酶主要有己糖激酶（Hexokinase，HXK）、果糖激酶（Fructokinase，FRK）和葡萄糖激酶（Glucokinase，GLK）。HXK 的首选底物为葡萄糖，FRK 与GLK 的底物分别为果糖与葡萄糖[46]。植物组织中，己糖激酶的活性在不同的发育阶段依据库的需求而改变。例如柑橘果实发育过程中，可食组织中FRK 活性逐渐降低，果糖含量增加[47]。草莓果实发育后期HXK 和FRK 的活力较低，有利于果实中果糖的快速积累[48]。其他研究表明，HXK 和FRK还可以将糖信号向下传递，参与调控植物的生长发育、胁迫响应等过程[49-50]。PGI 能催化己糖磷酸化产物G6P 和F6P 的可逆异构化，能为糖酵解和氧化戊糖磷酸途径提供代谢底物[27]。例如香蕉后熟时PGI 的活性随淀粉降解与蔗糖合成逐渐增加，进而对后熟过程中的碳通量起到调节作用[51]。

UGPase、PGM等酶在蔗糖与己糖之间的相互转化也起到一定作用[52]。UGPase 催化G1P 与UTP 合成UDPG 和磷酸。UDPG 是一种与多种代谢途径相通的中间糖[53]，同时也是合成蔗糖的葡萄糖供体，故UGPase 的活性与蔗糖的合成速率有十分密切的关系。Terra 等[54]在香蕉后熟过程中用抑制剂抑制UGPase 的活性，发现G1P 到UDPG 的转化比率减小，从而导致蔗糖的合成减少。在杨树UGPase 基因过表达时发现树体中的可溶性糖含量也显著减少[53]。根据植物细胞内定位，PGM可分为胞质型PGM和质体型PGM（pPGM）。胞质型PGM（cPGM）主要参与蔗糖的代谢，cPGM可以催化G1P 和G6P 相互转化，使其处于动态平衡的状态；而CPGM在此过程中则保证淀粉合成所需的G1P 供应。前人利用amiRNA 方法使拟南芥完全丧失cPGM活性并进行处理，发现突变体植株中蔗糖与葡萄糖含量显著升高，F6P 和G6P 的含量也显著高于野生型。对拟南芥pPGM突变体的研究表明，光照下突变体中可溶性糖含量高于野生型，积累的淀粉含量极少[55]。

3 果实中有机酸的转化

3.1 苹果酸转化

苹果酸是一种四碳二羧酸，参与多个细胞的代谢过程，可以调节细胞pH、维持渗透压平衡。苹果酸是碳四植物（C4）和景天酸代谢（CAM）植物主要的光合产物，并且作为三羧酸循环的中间产物为植物体生长发育提供能量[56]。因此，苹果酸在生物体的代谢过程中处于枢纽位置，将不同细胞器的多种代谢联系起来，对细胞的代谢调控有重要作用。果实中苹果酸的代谢过程较复杂[57]，细胞质中的葡萄糖经糖酵解途径生成磷酸烯醇式丙酮酸（Phosphoenolpyruvate，PEP），随后在丙酮酸激酶的作用下转变成丙酮酸，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（Phosphoenolpymvate carboxylase，PEPC）和细胞质型NAD+依赖的苹果酸脱氢酶（cyNAD-MDH）的作用下生成苹果酸。苹果酸一旦在细胞质中合成，细胞质型NADP+依赖的苹果酸酶（cyNADP-ME）可将其降解成丙酮酸，生成的丙酮酸被运输至线粒体，参与三羧酸循环，为其它代谢途径提供能量。此外，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（Phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）可以将苹果酸催化生成PEP 后再通过糖异生作用转化为糖。其中PEP 是苹果酸代谢过程中重要的中间产物。PEP 可以由丙酮酸通过丙酮酸磷酸二激酶（Pyruvate orthophosphate dikinase，PPDK）催化而来。PPDK 所需的丙酮酸来自细胞质溶液中的NADP-cyME 对苹果酸的羧化作用，该反应为可逆反应，但倾向于苹果酸的脱羧[57]。PEP 也可被磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化可逆合成草酰乙酸（Oxobutanedioic acid，OAA）。

3.1.1 参与苹果酸转化的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶

PEPC 存在于细胞质，是果实苹果酸合成的关键酶，能够催化PEP 羧化生成OAA 和无机磷酸盐[42,58]，如果需要的话，草酰乙酸会进一步转变成苹果酸或直接进入三羧酸循环。Yao 等[59]在苹果中的研究发现，PEPC 参与苹果酸的积累，且PEPC 基因的表达与PEPC 的酶活呈正相关。虽然PEPC 在果实有机酸代谢中发挥重要作用，但PEPC 的催化活性极易受苹果酸和丙酮酸的反馈抑制作用，同时也会受细胞质pH 和可逆磷酸化等因素影响，因而PEPC 对果实有机酸代谢的作用较为复杂。

3.1.2 参与苹果酸转化的苹果酸脱氢酶

苹果酸脱氢酶（Malate dehydrogenase，MDH）广泛存在于生物体内，能够将苹果酸脱氢转化为草酰乙酸或将草酰乙酸还原成苹果酸，但主要趋向于苹果酸的合成[57,59]。植物中的MDH 有2 种类型：一是以NADP+为辅基的MDH（NADP-MDH），主要存在于叶绿体中，少量存在于细胞质；二是以NAD+为辅基的MDH（NAD-MDH），主要分布于线粒体（mMDH）、细胞质（cyMDH）、过氧化体（pMDH）和乙醛酸体（gMDH）中[60]。姚玉新等[60]克隆了苹果中编码cyMDH 酶的MdcyMDH 基因，该基因在果实发育过程中的表达水平与MDH 活性呈正相关，而与苹果酸含量无关，说明其在苹果酸的积累中起主要作用。同时MdcyMDH 过表达能够促进苹果愈伤组织和番茄果实中苹果酸的积累，也证明该基因直接参与苹果酸的合成。然而，Etienne 等[61]在桃果实中的研究发现，cyNAD-MDH的基因表达与苹果酸含量的变化关系不大。可见在不同果实中，cyNAD-MDH 活性对苹果酸积累的贡献不同。

3.1.3 参与苹果酸转化的苹果酸酶

苹果酸酶（Malic enzyme，ME）催化苹果酸氧化脱羧生成丙酮酸、CO2和NAD(P)H[62]。目前，植物中的ME 分为NAD-ME 和NADP-ME 两大类，主要存在线粒体中。基于NADP-ME 存在部位不同还可将其分为胞质型NADP-ME （cyNADP-ME）和质体型 NADP-ME（pNAD-ME）[63]。在柑橘、枇杷和葡萄等果实成熟过程中，伴随着苹果酸含量的下降，cyNADP-ME 活性呈不断上升趋势[64-65]。李明等[66]从苹果果实中克隆了cyME 基因，发现cyME 基因的转录水平与苹果酸含量呈负相关。因此，cyNADP-ME 活性变化与果实衰老期苹果酸含量变化较为一致，并且在调节果实苹果酸含量中扮演了非常重要的角色。

3.1.4 参与苹果酸转化的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

PEPCK 存在于细胞质中，催化OAA 形成PEP 和CO2。苹果酸被PEPCK 催化生成PEP 后，一部分通过糖异生作用转化为糖，另一部分则进入三羧酸循环[67]。研究表明，PEPCK 在葡萄、番茄和黑莓等果实成熟过程中参与调节有机酸含量，并且能通过糖异生作用将有机酸转化为糖[68]。

3.2 柠檬酸转化

柠檬酸是柑橘、菠萝、草莓等成熟果实中重要的有机酸，其含量高低对于果实风味品质也有很大的影响[69]。研究表明，柠檬酸是由果实自身通过固定CO2的暗反应合成。通过同位素示踪、嫁接等试验发现14CO2在果实内部被固定，并且在果实中发现较高含量的14C 柠檬酸[70]。果实中柠檬酸的合成途径以三羧酸循环为主，细胞质中的PEP 在PEPC 的作用下羧化生成OAA，然后进入线粒体，在柠檬酸合成酶（Citrate synthase，CS）的作用下与乙酰辅酶A（Ac-CoA）结合生成柠檬酸，随即进入细胞质，被转运到液泡中积累。

园艺果实中柠檬酸的转化是一个复杂的生理过程，涉及到许多代谢酶，主要有柠檬酸合成酶、顺乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶等。在代谢过程中，柠檬酸首先在顺乌头酸酶（Aconitase，ACO）催化下生成异柠檬酸，然后经异柠檬酸脱氢酶（Isocitric dehydrogenase，IDH）、谷氨酸脱氢酶（Glutamatedehydrogenase，GDH）作用降解为α-酮戊二酸和谷氨酸。谷氨酸一方面在谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase，GS）作用下生成谷氨酰胺，另一方面在谷氨酸脱羧酶（Glutamate decarboxylase，GAD）的作用下进入γ-氨基丁酸（GABA）途径[71]。GABA 途径属于TCA 循环的一个侧枝，也被称作GABA 支路（GABA shunt），是指谷氨酸在GAD 的催化下生成GABA，GABA 在GABA 转氨酶（GABAtransaminase，GABA-T） 和琥珀酸半醛脱氢酶（Succinic semialdehyde dehydrogenase，SSADH）作用下生成琥珀酸，进入TCA 循环。果实柠檬酸还可以通过谷氨酰胺途径降解，柠檬酸反应生成谷氨酸后，通过GS 的催化生成谷氨酰胺，随后谷氨酰胺可能参与维生素B1的生物合成[72]。

在不同的果实中，CS 活性对于果实中柠檬酸的转化存在差异。在脐橙果实发育过程中，CS 的活性变化与可滴定酸水平的变化趋势一致，抑制CS 的活性会导致果实中柠檬酸积累显著降低。但在柑橘果实中，CS 的活性与高、低酸品种果实的柠檬酸水平变化无关。因此，CS 在柠檬酸转化过程中的作用机理还有待进一步研究[73]。ACO 的活性也与果实中柠檬酸的转化密切相关。Femando 等[74]发现，转基因番茄果实中Aco 基因缺失，会导致果实中ACO 酶活性降低，柠檬酸含量升高。并且有研究表明Aco 基因的过量表达，将促使番茄果实中柠檬酸的含量显著降低。在植物体中顺乌头酸酶有两种同工酶，分别存在于线粒体和细胞质中。线粒体中ACO 酶活性与柠檬酸积累主要呈负相关。张文利等[75]用NO 抑制线粒体ACO 活性后，发现内源柠檬酸浓度上升。液泡中的柠檬酸积累到一定水平时，细胞质ACO 活性增加，由于其能够促进柠檬酸异构化为异柠檬酸，成熟果实中的柠檬酸水平表现为下降[73]。线粒体和细胞质中都存在异柠檬酸脱氢酶，二者的作用不同。线粒体中的异柠檬酸脱氢酶IDH 主要催化α-酮戊二酸固定二氧化碳形成异柠檬酸，而细胞质中的异柠檬酸脱氢酶IDH 主要参与柠檬酸的降解[73]。对琯溪蜜柚果实的研究发现，果实柠檬酸含量与NAD-IDH/Cyto-Aconitase 复合酶活性呈极显著负相关，在室温贮藏过程中，该复合酶活性也维持在较低水平，这与柠檬酸含量的上升紧密相关[76]。

柠檬酸的分解是多种酶协同作用的结果，在不同果实中，柠檬酸代谢相关酶所起的作用也是不同的。例如影响琯溪蜜柚采后有机酸积累的关键酶是CS、PEPC 和NAD-IDH/Cyto-Aconitas[76]；梅果中编码CS 和ME 的基因是有机酸合成与代谢的关键基因，而杏果实中ME 基因是影响有机酸代谢的关键基因[77]。

4 糖酸代谢对风味的影响

果实中决定甜度和风味的可溶性糖主要有山梨醇、果糖、葡萄糖和蔗糖。李文生等[78]认为，尽管可溶性糖中各种糖分的甜度不相同，但可以利用糖的总含量来评价水果的甜度高低。有机酸的种类和含量也是决定果实风味的重要因子。孙德权[79]对不同黄皮果实的有机酸进行分析，发现9 个品种的有机酸的含量在品种间存在类型差异，有柠檬酸型和苹果酸型。由于苹果酸具有明显的呈味作用，酸味强度略比柠檬酸略大，但其酸味柔和、爽快，与柠檬酸相比刺激性缓慢、保留时间长，因此二者对果实风味的影响也不同，也就形成了不同风味的黄皮品种。糖酸比对果实整体的甜度和酸度起决定性作用，因此是评价果实风味的重要指标。在姜凤超等[80]对桃果实的研究中，发现成熟果实甜度明显高于匀浆处理果实，并推测果实酸甜风味的变化主要是由糖、酸在细胞内的分布差异导致的。此现象不能用传统的糖酸比理论进行解释，因为两个处理果实的糖、酸总含量相同，因此糖酸比也相同。在应用细胞水平的分析中，块状处理果实的糖酸主要分布在液泡中，并且块状处理果实液泡中糖的含量是匀浆处理的1.7 倍，因此在糖酸比接近的条件下，块状处理的果实甜度优于匀浆处理。从糖、酸浓度方面分析，糖酸在液泡、细胞质和细胞间隙间存在明显的浓度梯度，块状果实液泡中的糖酸浓度较高，匀浆处理的果实不同细胞器之间糖酸浓度平稳，而舌头味蕾接受的瞬间酸甜等味觉主要来自于液泡，故块状处理的果实口感较好。这也说明了决定和分析果实风味的因素较为复杂，糖酸比的运用也不仅局限于宏观水平中，亦可以从细胞水平等多方面对果实风味进行分析。

5 小结

从目前对果实糖酸转化方面的研究来看，具体的某种糖和酸对于果实风味的特定影响、果实在不同发育阶段糖酸积累差异的内在机制、糖酸转化关键酶对不同果实的不同作用等问题仍有待研究。未来可以借助分子生物学、生物信息技术等手段，帮助研究者进一步挖掘和认识与果实糖酸转化有关的代谢酶及核心调控因子，完善果实糖酸代谢的分子调控网络，为今后提升果实品质和风味提供基因资源。