云新系核桃脂肪酸合成和种仁性状与酶活性相关性研究

摘要 为了解云新系核桃脂肪酸合成、缩仁率等种仁性状与相关酶活性的关系，以“云新高原”和“云新301”2个云新系品种为试验材料，研究果实在不同成熟期脂肪酸合成相关酶的活性情况。结果表明：种仁中植物乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）、植物丙酮酸激酶（PK）、植物6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PDH）3种脂肪酸合成相关酶的活性从硬核期至果实近成熟期均表现为先升高后降低。在脂肪酸组分中，成熟核仁中含量最高的是亚油酸，达56.30%，其次是油酸24.49%，α-亚麻酸8.67%，棕榈酸7.81%，硬脂酸含量最低2.73%。总体来说，所测云新系核桃中的油脂组分不饱和脂肪酸含量远高于饱和脂肪酸含量，5种脂肪酸与3个脂肪酸合成相关酶活性之间虽无显著相关关系，但是所测脂肪酸组分之间具有显著的相关关系。ACCase、PK、G6PDH 3种酶活性在核桃脂肪合成过程中均有重要作用，ACCase、PK 2种酶活性是影响核桃种仁脂肪含量的关键，也是影响核桃缩仁的关键因素。

关键词 云新系核桃；脂肪酸；脂肪酸合成酶

中图分类号 S 664.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）23-0111-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.023

Study on Fatty Acid Synthesis and Related Enzyme Activity of Yunxin Walnut

ZHU Qiu-rong1，ZHAO Zhuang2，HE Run-xi3 et al

（1.The Tropical Forestry Research Institute of Yunnan Academy of Forestry and Grassland， Puwen，Yunnan 666102;2.Qiubei County No.4 Middle School， Qiubei， Yunnan 663200;3.Southwest Forestry University， Kunming，Yunnan 6hyQD+fn07cNFUfUI8BLA2nghcIxvQaF/WJ4Xco0Cl0=650224）

Abstract In order to understand the relationship between seed traits such as fatty acid synthesis and kernel shrinkage rate and related enzyme activity in Yunxin walnut， two Yunxin cultivars， ‘Yunxin plateau’ and ‘Yunxin 301’， were used as experimental materials to study the activity of fatty acid synthesis related enzymes in fruits at different maturity stages. Results showed that： the activity of 3 kinds of fatty acid synthesis related enzymes in the seed acelase A carboxyrase （ACCASE）， plant acetone kinase （PK）， plant 6-phosphoric acid synthetic enzymes The near-mature period is manifested as a rise first and then decrease.Among the fatty acid components， the highest content of linoleic acid was 56.30%，followed by oleic acid was 24.49%，α-linolenic acid was 8.67%，palmitic acid was 7.81% and stearic acid was 2.73%.Generally speaking， the content of unsaturated fatty acids in the measured clouds in the new line of clouds is much higher than the content of saturated fatty acids.There is no significant correlation between 5 fatty acids and 3 fatty acid synthesis activity， but the measured is measured， but the measured measured There is a significant correlation between fatty acids.The three enzymes of ACCASE， PK， and G6PDH play an important role in the process of walnut fat synthesis.The two enzyme activity of ACCASE and PK is the key to affecting the content of walnut kernels and the key factor affecting walnut shrinkage.

Key words Yunxin walnut;Fatty acid;Fatty acid synthase

基金项目 云南省重大科技专项“核桃优异种质评价”（2018ZG002-1）。

作者简介 朱秋蓉（1994—），女，云南腾冲人，研究实习员，硕士，从事经济林栽培与利用研究。*通信作者，教授，博士，博士生导师，从事经济林栽培与利用研究。

收稿日期 2024-04-02

核桃（Juglans regia L.）胡桃科胡桃属植物，是世界重要的油料作物，因其富含不饱和脂肪酸，被推荐为世界各地人类健康饮食的重要资源［1］。在评价坚果品质时，脂肪酸组成、氨基酸、基础营养物质等是评价的重要指标［2］，其中脂肪酸是植物主要能量来源，尤其是不饱和脂肪酸对于维持生命正常活动具有重要意义［1］。不饱和脂肪酸及饱和脂肪酸含量比值越大，对人体血浆胆固醇含量的降低越有利［3］，不饱和脂肪酸中的亚油酸对人体皮肤具有较好的保护作用［4］，亚麻酸具有预防心脑血管疾病及减肥、降血脂的功效［5］。核桃的产量及品质形成的机理复杂，受到多种因素的控制。早在云新系列核桃选育出来时，就有学者对其早实性、丰产性、营养价值、果实生长发育特性、种植技术、叶片营养动态变化等做了研究报道［6-11］。云新系核桃是通过云南深纹核桃与新疆核桃杂交选育出来的系列品种，在部分栽培区域缩仁现象较严重。核桃果实的主要成分为脂肪酸，缩仁果是种胚在发育后期受阻，引起以脂肪酸为主的营养积累减少，导致种仁萎缩。乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）， 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 （G6PDH）和丙酮酸激酶（PK）的活性对种仁脂肪酸合成中起着重要作用［12-14］ 。植物丙酮酸激酶（PK）是催化光合产物生成油脂的关键步骤，其活性下降将导致油脂减少；植物乙酰辅酶A羧化酶（ACCasease）是催化所有细胞中脂肪酸生物合成的初始反应；植物葡萄糖-6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PDHH）是为其脂质合成提供所需还原力NADPH，乙酰辅酶A和还原力NADPH在脂肪酸合酶（FAS）的作用下合成脂肪酸。核桃种仁内物质代谢途径的强弱与脂肪积累之间有着密切关系，物质代谢途径强弱可以以酶活性的大小为指标。因此，研究核桃脂肪相关酶活性的动态变化对于开展研究核桃脂肪代谢及调控有重要意义［12］。 笔者在云新系核桃品种缩仁现象较严重的地区，通过2个品种“云新高原”和“云新301”果实在成熟过程中种仁及果皮中脂肪酸相关酶活性变化与脂肪酸组分的含量测定，分析种仁脂肪酸合成与脂肪酸相关酶活性之间的相关关系，探究云新系核桃缩仁的脂肪酸代谢特性，以期为有效调控云新系品种果实发育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

样品采集于云南省陆良县云南大地生态产业开发有限公司，以“云新高原”和“云新301”2个品种核桃作为材料。“云新高原”在当地缩仁现象严重，而“云新301”缩仁现象较轻，作为对照（CK）。每个品种选择生长状况基本一致，无病虫害，开花结果正常且进入盛果期的植株作为样株。分3个时期采样，即硬核始期（5月15日）、油脂转化期（6月18日）和果实近成熟期（8月2日），每个品种设6个样株，每个样株采集2个青皮果，放入液氮罐中带回，在-80 ℃超低温冰箱中保存，备用。

“云新高原”是以泡核桃（Juglans sigillata）主栽优良品种“漾濞大泡”作母本，以新疆早实核桃（Juglan sregia）优良单株“云林Ａ７”作父本，种间杂交选育出来的核桃新品种［7］。该品种具有早实、早熟、丰产、矮化等优点，1988年8月被国家林业部列为全国示范推广良种［8］。

“云新301”是以三台核桃（Juglans.sigillata）作为母本，以新疆早实核桃优良单株“新早13号”作为父本，种间杂交选育出来的核桃新品种。该品种具有早实、丰产、优质、耐寒及树体矮化等优点［9-11］。

1.2 方法

脂肪合成酶活性测定用ELISA试剂盒，脂肪酸组分测定用气相色谱法， 脂肪含量测定用改良索氏法。

随机选取6个样株同一方位3年生枝条上具有代表性的“云新高原”和“云新301”的成熟果实各120个，其中60个果观察饱满坚果的个数，计算缩仁率，另外60个经45 ℃干燥烘干。根据《云南核桃遗传资源个性指标测定方法》以及GB/T 20398—2006《核桃坚果质量等级》［15］ 用1/100电子天平称取粒重量，剥壳取仁，测量果壳厚并称取仁质量，按以下公式计算出仁率、缩仁率。

出仁率=仁重/坚果重×100%

缩仁率=缩仁果/总坚果数×100%

2 结果与分析

2.1 果实发育过程中脂肪合成相关酶活性与脂肪含量

由表1可知，“云新高原”和“云新301”核桃种仁中

ACCase、PK、G6PDH 3种酶中活性最高的是G6PDH，其次是ACCase，PK活性较低。在3个时期均以果实油脂转化期酶活性最高；“云新301”3种酶活性均明显高于“云新高原”，尤其是G6PDH的活性。粗脂肪含量与种仁内3种酶的活性有关，主要表现在果实发育中硬核始期和油脂转化期活性， “云新301”在这2个时期3种酶的活性明显高于“云新高原”，“云新301”在果实近成熟期的粗脂肪含量达64.79%，明显高于“云新高原”的41.45%。综上，在硬核始期和油脂转化期主要受到ACCase和G6PDH活性的影响，且G6PDH活性的影响较其他2种酶大。

2.2 核桃成熟过程中脂肪酸组成

由表2可知，“云新高原”“云新301”2个品种核桃在不同成熟时期种仁脂肪酸含量存在差异。 “云新高原”核桃种仁中棕榈酸含量随着果实的成熟呈逐渐减少趋势，从9.55%下降到7.81%；硬脂酸含量表现为先减少再增加，但总体呈减少趋势，从4.08%减少到1.37%，再增加到2.73%；油酸含量在3个发育时期表现为先减少后增加；亚油酸、α-亚麻酸含量呈先增加后减小趋势，至果实近成熟期油酸含量为24.49%，亚油酸含量为56.30%，α-亚麻酸含量为8.67%。“云新301”核桃种仁中

棕榈酸含量变化幅度不大，最高为8.81%，最低为8.30%，

3个时期棕榈酸含量无显著差异（P>0.05）；

硬脂酸含量变化呈先减少再增加的趋势，从3.06%下降到1.35%，再增加到2.07%；油酸、亚油酸、α-亚麻酸3种不饱和脂肪酸的含量在3个发育时期变化特性与“云新高原”相同，至果实近成熟期油酸含量为20.15%，亚油酸含量为60.56%，α-亚麻酸含量为8.95%，亚油酸的含量明显高于“云新高原”。

由表3可知，“云新301”的出仁率要比“云新高原”的高，缩仁率则相反。

根据表2、表3结果可以看出，缩仁率相对较高的“云新高原”硬脂酸含量较高，而出仁率较高的“云新301”则是亚油酸和α-亚麻酸的含量较高。

2.3 “云新高原”种仁脂肪酸组成与脂肪酸合成酶活性的相关性分析

由表4可知，“云新高原”核桃果实成熟过程中5种脂肪酸含量与3种脂肪酸合成酶活性的相关性不显著。棕榈酸含量与ACCase活性呈正相关关系，相关系数为0.358，相关性不显著，棕榈酸含量与PK、G6PDH活性呈负相关关系，相关系数分别为-0.331和-0.046。硬脂酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性均呈负相关关系，相关系数分别为-0.213、-0.561、-0.240。油酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性均呈负相关关系，相关系数分别为-0.418、-0.295、-0.435。亚油酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性呈正相关，相关系数分别为0.373、0.349、0.469。α-亚麻酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性呈正相关关系，相关系数分别为0.319、0.342、0.324。硬脂酸与油酸呈显著正相关，相关系数为0.781，硬脂酸与亚油酸呈极显著负相关，相关系数为-0.839，硬脂酸与α-亚麻酸呈极显著负相关，相关系数为-0.853；油酸与亚油酸、α-亚麻酸呈极显著负相关，相关系数分别为-0.978、-0.956，亚油酸与α-亚麻酸呈极显著正相关，相关系数为0.923。

2.4 “云新301”种仁脂肪酸组成与脂肪酸合成酶活性的相关性分析

由表5可知，“云新301”核桃果实成熟过程中棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、α-亚麻酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性的相关性不显著。其中，棕榈酸含量和ACCase活性呈负相关关系，相关系数为-0.005，与PK活性呈正相关关系，相关系数为0.177，与G6PDH活性呈负相关关系，相关系数为-0.210；硬脂酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性均表现为负相关关系，相关系数分别为-0.489、-0.376、-0.551；油酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性呈负相关，相关系数分别为-0.482、-0.473、-0.270；亚油酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性均呈正相关关系，相关系数分别为0.460、0.369、0.233。α-亚麻酸含量与ACCase、PK、G6PDH活性均为正相关关系，相关系数分别为0.581、0.660、0.535。硬脂酸与油酸呈极显著正相关，硬脂酸与亚油酸呈极显著负相关，相关系数为-0.844，与α-亚麻酸呈显著负相关，相关系数为-0.782，油酸与亚油酸、α-亚麻酸呈极显著负相关，相关系数分别为-0.986、-0.859，亚油酸与α-亚麻酸呈显著正相关，相关系数为0.796。

3 讨论与结论

3.1 讨论

该研究结果表明，云新系2个品种核桃种仁中的脂肪合成相关酶ACCase、PK、G6PDH活性在果实成熟过程中总体呈先升高后降低趋势，说明果实成熟过程中3种酶调控果实的成熟完成后，酶活性开始下降。这与蒋瑶等［14-17］对ACCase、PK、G6PDH的功能分析研究结果相似。在所测3种酶中，ACCase活性在前期逐渐升高，说明ACCase在脂肪合成过程中是关键一步，最终会影响脂肪含量，这也说明ACCase在脂肪合成中起着重要的调节作用，它或许是影响脂肪合成的关键酶之一。 G6PDH酶活性较其他2种酶的活性高，说明G6PDH酶在果实成熟过程中有重要的作用，G6PDH是磷酸戊糖途径中的一个关键酶，能为脂肪合成提供NADPH、ATP和前体，从而促进脂肪合成，在整个脂肪合成过程中，G6PDH起到了至关重要的作用。PK有着多种同工酶，同工酶的活性依赖于不同植物和植物的不同组织，有研究表明，PK的缺失会影响果实油脂的积累，导致萌发延迟、种苗的成长依赖外源糖的供给，这说明PK是植物体内催

化光合产物生成油脂的关键步骤［13］，而这一研究结果能解释在核桃果实成熟过程中PK酶活性增加的原因。而PK酶活性的大小也可能是影响核桃缩仁的关键因素。总体来说，所测云新系核桃中的油脂组分不饱和脂肪酸含量远高于饱和脂肪酸含量，这与谷瑶等［18-20］等对核桃含油率和脂肪酸组分及其动态变化的研究结果相似。在脂肪组成与脂肪酸相关合成酶活性的相关性分析中，5种脂肪酸与3个脂肪酸合成相关酶活性之间无显著的相关关系，3个种仁合成相关酶活性先升高后下降，说明在果实成熟过程中酶活性具有重要意义，但是完全成熟后，酶活性会有所下降，说明酶主要控制果实成熟。此外，硬脂酸、油酸、亚油酸含量之间具有显著相关关系，说明脂肪酸含量不仅受到所测3种酶活性的影响，且油脂各组分的含量相互影响，而这与常君等［21］的研究结果相似。核桃果实发育成熟过程中，种仁中脂肪酸各组分含量的变化存在差异，这可能是由于不同品种间存在差异导致的。该研究从酶活性方面探讨了影响脂肪合成的关键酶，ACCase、PK、G6PDH酶活性在核桃脂肪合成过程中均有着重要的作用，ACCase、PK酶活性或是影响核桃种仁脂肪含量的关键，亦是影响核桃缩仁的关键因素，至于核桃脂肪合成机制，需要从更加深入的分子水平、基因水平等进行研究。

3.2 结论

综上所述，云新系2个品种果实ACCase、PK、G6PDH主要脂肪酸合成相关酶的活性从硬核期至果实近成熟期均表现为先升高后降低，“云新301”3种酶的活性明显高于“云新高原”，油脂转化期酶活性高低决定果实成熟期种仁油脂含量。

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