影响特早熟柑橘果实品质的源库关系研究*

邓永辉，郭世泽，刘平润，程湘钰，王 烨，唐天睿，刘宏斌，彭奇慧，李 琦，杨学虎

（1 云南农业大学，昆明650100）（2 昭通市邵阳区园艺技术推广中心）（3 华宁县柑桔产业发展办公室）（4 鹤庆县茶桑果药站）

柑橘是云南省的第二大水果[1]，由于独特的山地气候，特早熟柑橘8 月即可上市[2]，具有较高的商品价值。但特早熟柑橘生长期短，普遍存在含糖量低的问题。研究特早熟柑橘果实的糖酸变化规律和提高果实含糖量对云南省柑橘品质提升有着更为重要的意义。果实中糖分积累主要来源于“源”叶片光合产物，光合作用固定的碳转变为蔗糖和淀粉，其中主要以蔗糖的形式向“库”果实运输。早熟柑橘果实中糖分主要有蔗糖、葡萄糖和果糖，其中以蔗糖积累为主[3]。蔗糖从叶片向果实转运和蔗糖在果实中的积累都受到蔗糖代谢酶的影响，与蔗糖代谢密切相关的酶主要有催化蔗糖分解为单糖的酸性转化酶（AI）、中性转化酶（NI）以及催化蔗糖合成的蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）[4]。已有的研究表明，覆膜[5]、果实遮光[6]、施肥[7]、改换砧木[8]、干旱[9]、水分胁迫[10]及病害[11]等栽培措施和生态因子的改变，对果实蔗糖代谢酶活性均有显著的影响，进而影响糖分转运、果实中糖的积累和组成成分变化。柑橘果实成熟往往伴随着AI 活性的下降和SPS 活性的上升[4]，SPS 活性直接反映着蔗糖的合成能力[12]，SPS 活性降低会导致同化产物对蔗糖的分配减少，影响叶片和果实中的糖组成成分[13-14]。

根据源库理论物质的就近运输原则[15]，结果枝着生叶片数对果实糖分积累有着更为直接的影响。前人研究发现，随着结果枝着生叶片数的增加，单果重增加[16-17]，果实总糖含量[18]显著增加。疏去结果枝着生叶片数少的果实，能够提升果实的品质[19]。董雪洁等[18]对柑橘叶片和果实中的酶活性与糖含量相关性进行了分析，但忽略了源叶光合产物合成能力和另一种重要的蔗糖代谢酶NI 活性对果实生长和糖分积累的影响。已有的研究对作为“源”的叶片数究竟如何影响果实发育和糖分积累的生理基础还不够清楚，本试验通过测定不同时期叶片碳水化合物、果实汁胞中糖组成成分、叶片和果实蔗糖代谢酶活性等指标，从库源关系方面来探索结果枝着生叶片数对云南特早熟柑橘品种果实糖分积累的影响及糖酸变化规律，以期为提升云南特早熟柑橘果实品质和栽培技术创新提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019 年5 月至2020 年11 月在云南省玉溪市华宁县亚热带果树示范园内进行。在同一地块选取3 株树势相近的9 年生‘枳壳’砧木的特早熟柑橘‘大浦早生’为试材。

1.2 样品采集和处理

于每年5 月以结果枝着生叶片数为指标对‘大浦早生’果实进行标记，在冠层的中部外围分别标记出1 片叶、3 片叶和5 片叶的果实。分别于2019年5 月16 日、6 月23 日、7 月17 日、8 月7 日、8月23 日和9 月8 日采集标记果实和结果枝叶片，装入密封袋中，用干冰盒运回实验室进行相关指标测定，包括果实汁胞中糖含量、叶片中碳水化合物含量、果实和叶片中蔗糖代谢相关酶活性。

2020 年7—9 月，在果实膨大期和成熟期采集标记果实，测定果实有机酸含量，果实成熟后进行品质分析，具体采样时间为7 月22 日、8 月4 日、8 月29 日。

1.3 生理指标的测定

果实中葡萄糖、果糖、蔗糖的提取和含量测定参考李云康等[20]的方法，使用安捷伦1260 Infinity高效液相色谱仪，Agilent Zorbax Carbohydrate（4.6 mm×250 mm，5 μm）糖分析柱。色谱条件：进样量10 μL，流动相为乙腈∶水＝75∶25，流速1.4 mL/min，时间15 min，柱温30 ℃。使用视差折光检测器，检测池温度为30 ℃。

叶片的淀粉含量和可溶性糖含量采用蒽酮硫酸法，TECAN infinite M200 PRO 多功能酶标仪测定。

果实中的柠檬酸、苹果酸含量的测定采用国家标准GB 5009.157—2016《食品安全国家标准 食品有机酸的测定》的方法，使用ZORBAX SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）柱，VWD 检测器。

果实和叶片中的蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、酸性转化酶（AI）、中性转化酶（NI）活性通过购买苏州格锐思生物科技有限公司试剂盒，使用多功能酶标仪进行测定。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2010 和SPSS 19 进行数据处理与分析，利用最小显著差法（LSD）（P＜0.05）进行单因素显著性分析。

2 结果与分析

2.1 果实糖分组成成分变化

由图1 可知，结果枝着生叶片数对果实糖分积累有一定的影响，随着叶片数的增多，果实成熟时糖含量增加，其中以蔗糖含量的增加为主。5 月中旬果实发育早期，结果枝着生1 片叶的果实蔗糖含量显著（P＜0.05）高于3 片叶和5 片叶。由总糖含量的变化可知，6 月下旬至8 月下旬是果实糖分快速积累的时期，8 月初果实进入着色期，结果枝着生不同叶片数的果实糖分增长开始出现分化。葡萄糖、果糖和总糖含量均于8 月下旬达到最大值。8月下旬至9 月初果实成熟，葡萄糖和果糖含量略有下降，蔗糖含量继续升高达到最大值，总糖含量变化不大，此时蔗糖与葡萄糖、果糖含量比例接近2∶1∶1。果实成熟时，结果枝着生5 片叶的果实葡萄糖和果糖含量均显著（P＜0.05）高于1 片叶和3 片叶；结果枝着生5 片叶和3 片叶的果实蔗糖含量均显著（P＜0.05）高于1 片叶。

图1 不同结果枝着生叶片数的果实糖组成及含量变化

2.2 果实有机酸组成成分变化

由图2 可以看出，不同结果枝着生叶片数对果实有机酸含量影响显著。‘大浦早生’果实中有机酸积累以柠檬酸为主，结果枝着生1 片叶和3 片叶果实成熟过程中柠檬酸含量逐渐下降，苹果酸含量呈先升高后下降的趋势；结果枝着生5 片叶的果实柠檬酸和苹果酸含量均呈先下降后上升的趋势。8月初，结果枝着生3 片叶和1 片叶的果实柠檬酸和苹果酸含量均显著高于5 片叶。在果实成熟时，不同结果枝着生叶片数的柠檬酸含量无显著差异，苹果酸含量表现为5 片叶＞3 片叶＞1 片叶，差异均达显著水平。

图2 不同结果枝着生叶片数的果实有机酸组成及含量变化

2.3 叶片碳水化合物含量变化

如图3 所示，在果实发育和糖分积累的过程中，不同结果枝着生叶片数的叶片淀粉和可溶性糖含量存在差异。特早熟柑橘叶片碳水化合物积累以可溶性糖为主，结果枝着生3 片叶和5 片叶的叶片淀粉含量变化不明显，1 片叶在8 月上旬有明显增加；结果枝着生3 片叶和5 片叶的叶片可溶性糖含量呈先升高后下降的趋势，1 片叶的叶片可溶性糖含量仅在8 月下旬有明显的增加。8 月上旬即果实糖分快速积累的中后期，叶片的碳水化合物含量达到最大值，结果枝着生1 片叶的叶片淀粉含量显著高于3 片叶和5 片叶；可溶性糖含量则相反，结果枝着生5 片叶和3 片叶的叶片可溶性糖含量显著高于1片叶。8 月上旬叶片碳水化合物含量达到最大水平，此时正是果实糖分快速积累的中后期，可溶性糖含量对叶片光合产物合成能力具有一定代表性。说明，果实糖分快速积累的中后期，结果枝着生叶片数多的叶片自身光合产物合成能力增强。

图3 不同结果枝着生叶片数的叶片碳水化合物组成及含量变化

2.4 蔗糖代谢酶活性变化

2.4.1 叶片中蔗糖代谢酶活性变化

由图4 可以看出，不同结果枝着生叶片数对叶片中的4 种蔗糖代谢酶活性的影响差异不大。在果实不同发育时期叶片中的SS 均保持较高的活性；叶片中SPS 活性随着果实糖分的积累波动升高，至8 月上旬活性达到最大值。在果实糖分快速积累期即6 月下旬至8 月下旬，结果枝着生1 片叶和3 片叶的叶片SS、SPS 活性基本高于5 片叶。叶片中的AI、NI 活性总体呈现先下降再升高的趋势；在果实糖分快速积累期，叶片中的AI、NI 活性基本保持较低的水平。6 月下旬至8 月上旬，结果枝着生3片叶的叶片NI 活性高于1 片叶和5 片叶；8 月中旬至果实成熟时，结果枝着生5 片叶的叶片AI、NI活性均高于1 片叶和3 片叶。说明，SS 和SPS 是影响特早熟柑橘叶片碳水化合物组成的主要蔗糖代谢酶，尤其是叶片中的SPS 在果实糖分快速积累期发挥着重要的作用。

图4 不同结果枝着生叶片数的叶片蔗糖代谢酶活性变化

2.4.2 果实中蔗糖代谢酶活性变化

由图5 可知，不同结果枝着生叶片数对果实汁胞中的SS、SPS、AI、NI 活性均有一定的影响。在果实糖分快速积累的过程中，汁胞中的SS 和SPS活性整体表现出先升高再下降的趋势；结果枝着生5 片叶的SS 活性和SPS 活性整体高于3 片叶和1 片叶，且差异显著（P＜0.05）。果实汁胞中AI 活性整体表现为先升高后下降的趋势，6 月下旬果实发育的早期，表现极高的活性水平；6 月下旬至8 月下旬，结果枝着生1 片叶的汁胞AI 活性整体高于5片叶和3 片叶；7 月中旬至果实成熟，结果枝着生1 片叶的汁胞NI 活性始终高于3 片叶和5 片叶，8月上旬表现出显著（P＜0.05）差异。说明，早期果实的发育与AI 活性有着极大的相关性，结果枝叶片数的增多降低了果实汁胞NI 活性，同时提高了SS 和SPS 活性，促进糖分向蔗糖合成方向进行。

图5 不同结果枝着生叶片数的果实汁胞中蔗糖代谢酶活性变化

2.5 果实品质分析

由表1 可知，结果枝着生叶片数对特早熟柑橘果实品质有显著影响。结果枝着生5 片叶的果实横径、单果重、果肉重均显著高于3 片叶和1 片叶，其中单果重的增加主要源于横径的增长。但与结果枝着生1 片叶相比，结果枝着生5 片叶的果形指数和可食率均显著降低。随着结果枝着生叶片数的增加，果实可溶性固形物含量和固酸比均随之增加，结果枝着生5 片叶的可溶性固形物含量显著高于1片叶，但三者的固酸比差异不显著。

表1 不同结果枝着生叶片数的果实品质

3 讨 论

果实中的糖分主要来源于叶片光合产物，“源”的数量和质量是影响作物产量的基础[21]。结果枝着生叶片数是影响“源”的数量的重要指标，已有研究表明，随着结果枝叶片数的增多，单果重[16-17]和果实总糖含量[18,22]增加。本试验研究结果与前人相似，同时也发现不同结果枝叶片数单果重的增加主要来源于横径的增长，糖分增加以蔗糖为主。5 月中旬果实发育的早期，结果枝着生5 片叶的果实汁胞中的蔗糖含量较1 片叶和3 片叶低。这可能与早期叶片快速生长需要消耗更多的光合产物有关，此时叶片叶绿素含量低光合产物少，叶片数越多结果枝叶片自身生长消耗能量增加，使得运输向果实的糖分减少。很多研究发现，果实库容变大能提高叶片光合速率[23]，本试验中源叶片数多的果实单果重显著增加、库容增大，可能是引起果实糖分快速积累中后期的叶片可溶性糖含量即光合产物增加的原因。综上所述，“源”的质量即叶片光合产物的增加和“源”的数量即结果枝叶片数的增加，促使叶片合成更多的糖分向果实运输，是叶片数多的果实糖分积累增多的主要原因。

蔗糖代谢酶活性影响着叶片与果实之间的糖分转运和积累。SPS 活性与叶片中的蔗糖含量呈正相关[12]，然而本试验中果实糖分快速积累前中期7月中旬至8 月中旬，结果枝着生1 片叶的叶片SS和SPS 活性均高于5 片叶，但可溶性糖含量却显著低于5 片叶。这可能是为了维持果实发育，结果枝着生1 片叶的叶片输出了更多的蔗糖到果实中，同时果实汁胞中的NI 活性显著提高，也加快了果实蔗糖分解和蔗糖浓度下降，进一步促使蔗糖从叶片向果实运输。SS 和SPS 活性水平的高低是衡量果实库强的重要生理指标[4-6]，本试验发现，7 月中旬至果实成熟，结果枝着生5 片叶果实汁胞中的SS 活性和SPS 活性整体高于3 片叶、1 片叶，结果枝着生1 片叶果实汁胞的AI 和NI 活性高于3 片叶、5片叶，结果枝着生叶片数的增多提高了果实合成蔗糖的能力，即库强增强。说明果实糖分的增加主要受源叶的数量和质量影响，同时果实汁胞中的蔗糖合成酶活性提高使果实内糖分转化向有利于蔗糖积累的方向进行。

有机酸含量也影响果实的风味。本试验中结果枝着生叶片数多的果实柠檬酸和苹果酸含量均高于叶片数少的果实，这与前人研究随结果枝着生叶片数的增多可滴定酸含量增加的结果相符[16]。但在本试验中结果枝着生叶片数多的果实糖分显著提高，固酸比增加，这使得果实风味更浓，口感更佳。

4 结 论

综上所述，随着结果枝着生叶片数的增多果实含糖量增加，其中以蔗糖含量的增加为主。含糖量增加的主要原因是源叶数量和源叶自身光合产物增加，产生更多糖分，进而促进果实膨大和糖分积累。另一方面，结果枝着生叶片数多的果实中的NI活性降低，SS 和SPS 活性增强，有利于糖分转化向蔗糖合成方向进行，使果实积累更多的糖分。