不同需冷量枣品种休眠期间糖组分含量及相关酶活性变化规律

王超 张川疆 王振磊 吴翠云 林敏娟 于军

关键词：枣；需冷量；休眠；碳水化合物；代谢酶活性

枣树（Zizyphus jujuba Mill.）是鼠李科枣属植物，为我国特色果树品种之一，具有较高的营养和经济价值。休眠期是果树重要的物候期，体内储藏的碳水化合物是抵御冬季逆境胁迫、维持最基本生理代谢的重要物质基础。其中休眠期间碳水化合物的积累和糖代谢酶活性的变化对进入休眠及解除休眠后的果树营养状况起着至关重要的作用。近年来，关于植物休眠期间碳水化合物和相关代谢酶活性变化的研究已成为国内外的研究热点，主要研究方向在于休眠结束后碳水化合物间的运输与转换、休眠前后碳代谢的转化与利用、休眠期碳水化合物代谢及相关基因表达、休眠期碳水化合物的变化与坐果之间的关系等方面。但目前关于枣树休眠期间碳水化合物代谢相关研究鲜有报道，对其生理机制的研究还不够深入。

果树休眠过程中糖类是保障其正常生命活动的重要能源物质，其含量变化会影响植物的生长、发育和代谢。有研究表明，蔗糖在果树生长代谢过程中起着较为重要的作用。为进一步探究碳水化合物代谢与枣树休眠之间的关系，本试验选取3个不同需冷量枣树品种当年生枣头枝条为材料，研究分析其休眠过程中不同糖分的积累特性及糖代谢相关酶活性的变化规律，以期找出与枣树休眠关系较为密切的生理生化指标，为枣树休眠生理机制研究提供理论参考。

1材料与方法

1.1试验材料

试验取材于塔里木大学园艺实验站枣种质资源圃。供试枣品种共3个，分别为高需冷量品种‘胎里红（816h）、中需冷量品种‘伏脆蜜（528h）和低需冷量品种‘京枣39（360h）。选取其休眠期间长势相同的当年生枣头中部枝条为试材，自然条件下试材从2020年10月15日开始采样，每隔14d采样1次，每次采集10根同一部位、粗细一致的当年生枝条，共计采样7次：人工低温处理试材与自然条件下试材同一时间开始采样，每个枣品种一次性选取150根当年生枣头枝条。

1.2样品处理

枝条采集后立即带回实验室分组进行样品处理。自然条件组样品用蒸馏水刷洗3次后剪成圆片，于液氮条件下将枝条均匀打成粉末，放入-80℃超低温冰箱中保存备用：人工低温处理组样品刷洗后用蜡将枝条伤口处封住，一组10根用报纸包住放入4℃冰箱中保存。以每个枣品种自然需冷量为中心前后设置15个低温时数梯度，京枣39、伏脆蜜、胎里红分别在低温处理时数达96、240、528h时取出，各时间点之后每隔24h取出一組，在液氮条件下将枝条均匀打成粉末，用于糖含量及糖代谢相关酶活性的测定。

1.3测定指标及方法

采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，采用高效液相色谱法（HPLC）测定鼠李糖、果糖、葡萄糖含量，每个样品重复3次。

酶液提取：称取枝条粉末1.0g，放人15mL离心管内，加入磷酸缓冲液（50mmol．L-1，pH值7.4）10mL，冰上研磨20min，4℃下、5000r/min离心20min，收集上清液4℃下保存，用于酶活性测定。

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）、淀粉酶（AMS）活性测定均使用试剂盒（酶联生物，mLbio）分光光度法测定。

1.4数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel进行整理．Ori-gin 2022软件进行相关数据分析与作图。

2结果与分析

2.1不同需冷量枣品种休眠期间枝条糖组分含量的变化

2.1.1可溶性糖含量的变化由图1可知，自然越冬条件下，3个枣品种枝条可溶性糖含量整体呈上升一下降一上升的变化趋势。其中，休眠前可溶性糖含量呈上升趋势，京枣39、伏脆蜜均于11月12日达到峰值，分别为1.28%、1.01%，胎里红于11月19日达到峰值，为1.10%：进入休眠后可溶性糖含量呈下降趋势，伏脆蜜、胎里红可溶性糖含量比京枣39提前到达谷值，休眠结束后可溶性糖含量随之升高，且伏脆蜜可溶性糖含量在进入休眠前高于其他2个品种，休眠解除后，伏脆蜜可溶性糖含量低于其他两个品种。

人工低温处理条件下，京枣39、伏脆蜜、胎里红枝条可溶性糖含量的变化趋势差异较大：京枣39随低温时数的增加，可溶性糖含量呈下降趋势，当达到一定低温时数时休眠解除，可溶性糖含量又缓慢上升；伏脆蜜可溶性糖含量整体呈上升趋势；胎里红可溶性糖含量整体变化不大，基本维持在0.6%～0.8%之间。

2.1.2鼠李糖含量的变化由图2可知，自然越冬条件下，3个枣品种枝条鼠李糖含量随休眠进程推进呈现上升一下降的变化趋势。其中京枣39于12月31日上升至最大值，含量为0.117%：伏脆蜜、胎里红鼠李糖含量均于12月24日升至最大值，分别为0.079%、0.072%，且3个枣品种枝条鼠李糖含量随着休眠的解除呈下降趋势。

人工低温处理条件下，京枣39枝条鼠李糖含量的变化幅度比其他两个品种大，随着低温处理时数增加，其含量呈现持续下降趋势：伏脆蜜鼠李糖含量在408h之前呈稳定性变化，至432h时急剧升至峰值，之后呈持续下降趋势：胎里红鼠李糖含量一直呈较稳定性变化趋势，含量范围在0.01%～0.03070之间。

2.1.3果糖含量的变化由图3可知，自然越冬条件下，3个不同需冷量枣品种枝条的果糖含量呈上升一下降的变化趋势。休眠前，3个枣品种枝条果糖含量持续增加，京枣39于12月31日上升至峰值，含量为0.34%，是10月15日采样时的3.4倍：伏脆蜜、胎里红均在12月24日上升至峰值，含量分别为0.31%、0.33%，较初始采样时增加1.0、1.8倍。

人工低温处理条件下，京枣39枝条果糖含量呈现持续下降趋势：伏脆蜜果糖含量在整个低温处理期间呈稳定性趋势变化，在0.1%～0.3%之间；胎里红果糖含量整体变化不大，但在需冷量达到624h时急剧增加至峰值，之后又快速下降。

2.1.4葡萄糖含量的变化由图4可知，自然越冬条件下，3个枣品种枝条葡萄糖含量呈下降一上升一下降的变化趋势，表现为进入深度休眠前葡萄糖含量总体提高，休眠解除后葡萄糖含量随之下降。其中，京枣39葡萄糖含量于12月31日到达峰值，为0.44%；伏脆蜜、胎里红均在12月24日到达峰值，含量分别为0.41%、0.44%。

人工低温处理条件下，3个枣品种枝条葡萄糖含量变化幅度差异较大：随着低温处理时数增加，京枣39葡萄糖含量总体呈下降趋势，伏脆蜜葡萄糖含量相对来说比较稳定，没有明显变化，胎里红葡萄糖含量总体呈上升趋势。

2.1.5蔗糖含量的变化由图5可知，自然越冬条件下，休眠前3个枣品种枝条蔗糖含量呈持续上升趋势，随着休眠进程的推进蔗糖含量开始缓慢下降，休眠解除后蔗糖含量呈持续上升趋势。11月12日，京枣39蔗糖含量上升到最大值，为0.63%：11月19日伏脆蜜、胎里红蔗糖含量均上升到最大值，分别为0.45%、0.36%。12月24日，京枣39蔗糖含量下降到最小值，为0.11%：12月31日伏脆蜜蔗糖含量下降到最小值，为0.05%;1月7日，胎里红蔗糖含量下降到最小值，为0.08%。

人工低温处理条件下，3个枣品种枝条蔗糖含量的整体变化趋势一致，但变幅有着明显差异且峰值、谷值所对应的时间也不同。其中，京枣39蔗糖含量在低温处理216h时达到峰值，低温处理360h时下降至谷值：伏脆蜜蔗糖含量在低温处理336h时达到峰值，低温处理达528h时降至谷值：胎里红蔗糖含量在低温处理600h时达峰值，低温处理816h时下降至谷值。分析得出，峰值和谷值对应着进入休眠和解除休眠的时间点，因此可以反映出蔗糖含量随着休眠进程而变化。

2.2不同需冷量枣品种休眠期间糖代谢相关酶活性的变化

2.2.1蔗糖合成酶活性的变化由图6可知，自然越冬条件下，3个不同需冷量枣品种枝条蔗糖合成酶（SS）活性的变化差异不大。其中，休眠前京枣39、伏脆蜜SS活性均呈上升趋势，胎里红SS活性呈下降趋势；进入休眠后，3个枣品种SS活性呈下降一上升一下降的变化趋势；休眠解除后，3个枣品种SS活性均呈缓慢下降趋势。

人工低温处理条件下，京枣39的枝条SS活性整体呈上升一下降一上升的变化趋势；伏脆蜜SS活性在整个休眠过程中波动不大；胎里红在休眠初期SS活性呈上升一下降趋势，进入深度休眠以后SS活性变化较显著并呈“M”型，休眠解除后SS活性迅速下降。

2.2.2蔗糖磷酸合成酶活性的变化由图7可知，自然越冬条件下，3个枣品种枝条蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性变化也均不相同，京枣39的SPS活性变化幅度较大，明显高于胎里红、伏脆蜜。其中，未进入休眠时，胎里红、伏脆蜜的SPS活性均呈缓慢下降趋势，京枣39的SPS活性呈缓慢升高趋势；进入休眠后，京枣39的SPS活性迅速下降，进入深度休眠期和解除休眠前又呈现迅速上升后迅速下降的趋势，胎里红和伏脆蜜2个品种休眠期间该酶活性变化差异不大：休眠解除后，伏脆蜜、胎里红的SPS活性均呈缓慢上升趋势。

人工低温处理条件下，京枣39的枝条SPS活性最高，伏脆蜜的最低：随着休眠的解除京枣39的枝条SPS活性呈上升趋势，胎里红、伏脆蜜的SPS活性均呈下降趋势。

2.2.3酸性转化酶活性的变化由图8可知，自然越冬条件下，伏脆蜜和胎里红的枝条酸性转化酶（AI）活性整体变化趋势一致，呈现下降一上升一下降一上升的变化趋势：京枣39的AI活性变化在休眠前期与其他两个品种一致，之后变化幅度较大。

人工低温处理条件下，京枣39的枝条AI活性整体呈上升趋势，但在低温处理时数达216h和336h时AI活性随之下降并且这两个低温处理时数与该品种进入深度休眠和解除休眠的低温时数一致，由此可说明当京枣39进入休眠关键节点时，AI活性会随之下降：伏脆蜜的AI活性变化幅度最小，在12～15umol·g-1 .min-1之间；胎里红的AI活性整体呈上升一下降趋势，低温处理816h前后AI活性呈迅速上升一迅速下降趋势。

2.2.4中性转化酶活性的变化由图9可知，自然越冬条件下，3个枣品种枝条的中性转化酶（NI）活性均呈现上升一下降一上升的变化趋势。其中，休眠前3个枣品种NI活性逐渐上升，进入休眠后活性下降，休眠解除后NI活性又上升。11月19日京枣39、伏脆蜜、胎里红NI活性均上升到峰值，分别为20.02、15.60、16.73um01·g-1·min-1；12月24日，京枣39的NI活性下降到最小值（12.60umol·g-1．min-1），12月31日伏脆蜜的下降到最小值（12.34um01·g-1·min-1），1月7日胎里紅的下降到最小值（11.36umol·g-1．min-1）。整个休眠进程中，京枣39的NI活性大于其他两个枣品种，并且最高点和最低点对应着进入休眠和解除休眠的关键时间点，因此NI活性是影响枣树休眠进程的重要指标。

人工低温处理条件下，3个枣品种枝条NI活性的变化与自然休眠进程一致均呈现上升一下降一上升的变化趋势。京枣39、伏脆蜜、胎里红低温处理时数分别达360、528、816h时这3个品种解除休眠，这与自然休眠的需冷量一致。

2.2.5淀粉酶活性的变化由图10可知，自然越冬条件下，胎里红的枝条淀粉酶（AMS）活性休眠前期降幅大于其他两个枣品种：京枣39的AMS活性变化幅度较其他两个品种相对较大并在11月19日降到最低值后又迅速升高。

人工低温处理条件下，休眠初期京枣39的枝条AMS活性在15～18umol·g-1·min-1之间波动，休眠解除后AMS活性逐渐升高：胎里红的AMS活性在整个休眠期呈下降一上升一下降的变化趋势：伏脆蜜整个休眠期AMS活性变化幅度很小，休眠解除时AMS活性逐渐升高。

3讨论

3.1枣枝条中糖含量变化与休眠的关系

碳水化合物是果树在休眠及生长萌芽过程中物质代谢的主要能量来源。果树休眠期间糖类物质的代谢与果树的休眠进程紧密相关，但不同树种其碳水化合物的种类和含量也有差异。例如：秋季苹果树韧皮部的糖分主要以山梨醇的形式存在，其次为葡萄糖、蔗糖和果糖；落叶前桃树韧皮部的糖分主要是山梨醇和果糖，蔗糖含量较少；葡萄在休眠期间树体内主要是由淀粉来提供能量。本试验得出，枣树休眠期间枝条可溶性糖含量最高。一些研究结果表明，可溶性糖含量高会提高树体的抗性能力，可能是欧李抗性能力强的原因。本试验发现，枣树进入休眠后，其可溶性总糖含量整体呈下降趋势，当到达深度休眠后其含量持续在一个相对较低的水平，这可能是由于枣树休眠过程中代谢能量的损失主要是由可溶性糖提供。高、中、低3个不同需冷量枣品种在自然越冬和人工低温处理条件下，其果糖、葡萄糖、鼠李糖含量变化并不一致，因此与枣树休眠关系并不紧密：但其蔗糖含量随着休眠进程的推进呈阶段性变化，即休眠前蔗糖含量上升，随着休眠进程的推进缓慢下降，休眠解除后又呈持续上升趋势，且自然越冬与人工低温处理条件下蔗糖含量的变化趋势相同。这与王慧等对油桃的研究结果基本一致。张丽丽等研究发现，蔗糖代谢途径通路被阻断后会对果树生长、发育进程产生影响。本研究发现，当高、中、低需冷量枣品种进入和解除休眠关键时期时，枝条蔗糖含量也会产生很大的波动。因此认为蔗糖是枣树休眠进程中较为关键的物质，其含量影响着枣树休眠，可以作为判断枣树休眠进程的重要指标。

3.2枣枝条糖代谢酶活性变化与休眠的关系

糖代谢在落叶果树休眠期生理生化活动中占主导地位，而糖类物质的代谢离不开相关酶的作用。蔗糖代谢是糖积累与代谢的重要环节，与蔗糖代谢关系较为密切的酶有蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖转化酶（Inv）等。本试验中，休眠期间高、中、低需冷量枣品种的糖代谢酶活性变化有着明显差别，且参与糖代谢的酶活性各不相同。其中高需冷量枣品种较中、低需冷量枣品种较为活跃的糖代谢酶种类多，酶活性变化幅度也较大，且同一种酶的活性变化也不同，由此说明糖代谢相关酶活性变化调控过程并不一致。

隨着休眠进程推进，3个枣品种的中性转化酶（NI）活性均呈现上升一下降一上升的变化趋势，且人工低温处理条件下的酶活性变化和自然越冬条件下得出的结论一致，故可以判断NI是影响枣树休眠进程的关键酶之一。常尚连等对西瓜、袁野等对番茄的研究结果与本试验一致。另外，Lombardo等研究指出，桃果实的糖代谢过程中，SPS、SS起着至关重要的作用：王永章等对苹果果实的研究表明，蔗糖代谢主要是由AI和SS调控：胡丽松等对菠萝蜜、卢彩玉等对葡萄果实的研究也皆与本研究结论不一致。这可能是由于研究的果树品种及生长的气候条件等不同所致，具体原因还有待进一步研究。

本试验目前只研究了休眠期间不同需冷量枣树品种各类糖代谢酶活性的变化，未对糖代谢酶分工进行研究，因而仍需深入探究糖代谢的机制，以进一步优化枣树的设施栽培。

4结论

枣树休眠期间枣枝条中的碳水化合物主要以可溶性糖为主，蔗糖含量的变化会影响枣树休眠进程．中性转化酶活性的变化与3个不同需冷量枣品种休眠进程有着紧密联系。高需冷量枣品种较中、低需冷量枣品种参与糖代谢较为活跃的酶种类多，说明相关代谢酶在低温达到一定时数时才能被激活，且中性转化酶是枣树休眠过程中糖分积累的关键酶。因此蔗糖和中性转化酶对枣休眠进程有重要的调控作用，可以作为判断枣树休眠进程的关键指标。