不同果色枸杞果实糖积累特征及其与蔗糖代谢酶活性的关系

赵建华，李浩霞，尹　跃，安　巍，王华芳

(1北京林业大学 生物科学与技术学院，北京 100083；2宁夏农林科学院 国家枸杞工程技术研究中心，银川 750002；3宁夏农林科学院 荒漠化治理研究所，银川 750002)

不同果色枸杞果实糖积累特征及其与蔗糖代谢酶活性的关系

赵建华1,2，李浩霞3，尹跃2，安巍2，王华芳1*

(1北京林业大学 生物科学与技术学院，北京 100083；2宁夏农林科学院 国家枸杞工程技术研究中心，银川 750002；3宁夏农林科学院 荒漠化治理研究所，银川 750002)

摘要:以‘宁杞1号’(红色)、‘宁夏黄果’(黄色)和‘黑果’(黑色)3份不同果色枸杞为试材，测定枸杞果实发育过程中糖含量与蔗糖代谢酶活性的变化，并分析糖含量与蔗糖代谢酶活性的相关性，以探讨不同果色枸杞糖积累差异的生理基础，为进一步阐明枸杞品质形成及调控机理提供理论依据。结果显示：(1)气相色谱(GC)法检测结果为 ‘宁杞1号’果实含8种糖，‘宁夏黄果’含7种糖，‘黑果’仅检测到4种糖；且成熟期枸杞果实均以果糖、葡萄糖和蔗糖为主。(2)在枸杞果实发育过程中，各材料果实的果糖和葡萄糖含量呈现逐渐升高趋势，果实发育的后期升高幅度高于初期；而各材料蔗糖和赤藓糖含量却呈现出不同的变化趋势，不同发育时期材料间差异各异。(3)不同果色枸杞蔗糖代谢酶活性在枸杞果实发育过程中差异较大，其中酸性转化酶(AI)在果实发育的初期活性较低，材料间差别小，但在果实发育的后期活性高，材料间差异较大；从枸杞果实发育色变期到成熟期，供试材料AI和蔗糖合成酶(SS)活性高于中性转化酶(NI)和磷酸蔗糖合成酶(SPS)；在整个果实发育过程中‘黑果’保持着较低果糖含量和蔗糖代谢酶活性。(4)3种果色枸杞果糖含量均与AI活性达到显著相关关系，红色与黑色枸杞己糖(果糖和葡萄糖)含量与NI达到显著相关关系。研究表明，不同果色枸杞果实中的糖种类与含量、蔗糖代谢酶活性差异较大，AI活性升高有利于枸杞果糖的积累，转化酶在枸杞果实己糖积累过程中发挥着重要的作用。

关键词:枸杞；果色；果实发育；糖积累；蔗糖代谢酶

枸杞为茄科(Solanaceae)枸杞属 (LyciumL.)多年生落叶灌木, 全世界约有80种，主要分布在北美洲和亚洲[1]。中国自然分布有7种3变种，多分布于西北和华北地区，在诸多种中，绝大数种质资源未被利用，只有宁夏枸杞(L.barbarum)经过长期自然选择、人工驯化而形成了十多个农家品种[2]，其干燥果实具有味干、性平、归肝、肾经、益精、明目的功能，被历版《中国药典》[3]收载。宁夏农林科学院自20世纪80年代开始枸杞种质资源收集与保存工作，目前已建成世界上唯一枸杞种质资源圃，保存枸杞种质2 000余份[4]。

枸杞属于浆果类植物，其果实中含有丰富糖类物质[5]。Sung 等[6]通过GC-MS在宁夏枸杞果实中检出11种单糖；杨晓萍等[7]通过GC测定发现宁夏枸杞果实单糖主要是果糖、葡萄糖和木糖；欧阳华学等[8]利用高效液相色谱法测定枸杞中单糖和低聚糖，主要是鼠李糖、果糖、葡萄糖3种单糖和蔗糖、麦芽糖2种低聚糖；冯美等[9]发现枸杞果实中糖的积累主要以葡萄糖和果糖为主；郑国琦等[10]利用高效液相色谱测定不同地区宁夏枸杞果实糖含量发现，果实内的果糖量最高，葡萄糖量其次，蔗糖量最低。蔗糖是植物体内最重要的一种碳水化合物，蔗糖代谢起主要作用的酶有蔗糖合成酶(SS)、磷酸蔗糖合成酶(SPS)和蔗糖转化酶(IN)，它们在糖代谢中发挥着重要的作用[11]。目前，枸杞蔗糖代谢的相关研究主要集中在宁夏枸杞[12-15]上，其他类型枸杞资源尚未报道。因此，本研究选用不同果色枸杞为试材，考察枸杞果实发育过程中糖含量与蔗糖代谢酶活性的关系，旨在探讨不同果色枸杞果实糖积累差异的生理基础，为进一步阐明枸杞品质形成和调控机理提供理论依据。

1材料和方法

1.1材料

供试材料分别为‘宁杞1号’(红果)、‘宁夏黄果’(黄果)和‘黑果’(黑果)，均采自宁夏农林科学院西夏区芦花台园林试验场枸杞种质资源圃 10～15年生枸杞植株，每份材料选2棵无性系，选取果实发育的幼果期(约开花后9～12 d)、青果期(约开花后14～19 d)、色变期(约开花后20～25 d)、初熟期(约开花后25～30 d)、成熟期(约开花后34～45 d)5个时期进行采样，不同果色枸杞形态特征见图1。样品采集后用铝箔纸包装置于液氮速冻，运送回实验室后立即放置到超低温冰箱中保存。

Ⅰ：幼果期；Ⅱ：青果期；Ⅲ：色变期；Ⅳ：初熟期；Ⅴ：成熟期；下同图1　不同果色枸杞5个发育期时期果实形态特征Ⅰ：Young fruit phase；Ⅱ：Green fruit phase；Ⅲ：Coloring fruit phase；Ⅳ：Immature fruit phase；Ⅴ：Mature phase；The same as below.Fig.1　Morphological characteristics in different color fruits of Lycium at five of ripening stages

1.2方法

1.2.1枸杞糖含量测定采用气相色谱仪(岛津GC-2010)进行糖含量测定。称取枸杞鲜样3 g，置于研钵中研磨后，立即倒入鸡心瓶中，加80%乙醇溶液75 mL，回流提取1 h，趁热过滤，残渣用80 % 热乙醇溶液洗涤(约25 mL)，洗后溶液一同过滤并入滤液中，冷却后定容至100 mL。移取4 mL滤液至具塞玻璃管中，抽气泵将其抽干，加入吡啶1 mL摇动使其溶解后，于冰水浴中依次加入0.4 mL六甲基二硅胺烷、0.2 mL三甲基氯硅烷，于20 ℃条件下静置30 min，离心，收集上清液，用于气相色谱测定。 气相色谱测定条件和程序如下：初温180 ℃，保持20min，以20 ℃·min-1升至280 ℃，保持10 min；FID检测器温度为300 ℃；进样口温度为280 ℃；H2流速30 mL·min-1；N2流速30 mL·min-1；空气流速300 mL·min-1；分流比为20∶1；进样量为1 μL。试验所需标样(果糖、葡萄糖、蔗糖、赤鲜糖、阿拉伯糖、鼠李糖、岩藻糖、半乳糖)均为Sigma公司生产。

1.2.2蔗糖代谢酶活性测定(1)酸性转化酶(AI)活性测定按照Lowell等[16]方法进行，略有改动。在1 mL的反应液中含0.6 mL 0.1 mol·L-1乙酸钠-乙酸(pH 4.8)、0.2 mL 0.1 mol·L-1蔗糖和0.2 mL酶提取液。在37 ℃水浴40 min后，加入1 mL 3,5-二硝基水杨酸试剂(DNS)充分反应，在沸水浴5 min，冷却至室温，4 000 r·min-1离心10 min，测定520 nm处吸光值A520，对照在反应体系中加入煮沸后酶液。用两者的差值来计算还原糖产生速率，表示转化酶的活性，通过测定还原糖的生成量表示其活性。(2)中性转化酶(NI)活性测定方法同AI，只是把乙酸钠-乙酸(pH 4.8)换成柠檬酸钠-柠檬酸(pH 7.2)。(3)磷酸蔗糖合成酶(SPS)测定的70 μL反应体系中含50 mmol·L-1Hepes-NaOH (pH 7.5)、15 mmol·L-1MgCl2、1 mmol·L-1EDTA、16 mmol·L-1尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)、4 mmol·L-16-磷酸果糖(F-6-P)、20 mmol·L-16-磷酸葡萄糖(G-6-P)和30 μL酶提取液。30 ℃反应30 min, 加入70 μL 5 mol·L-1NaOH终止反应, 沸水浴10 min, 冷却后加入1 mL 0.14 mol·L-1蒽酮(溶解在13.8 mol·L-1的硫酸中)， 40 ℃反应20 min, 测定620 nm处吸光值A620。对照的反应体系中不含6-磷酸果糖和6-磷酸葡萄糖。(4)蔗糖合成酶(SS)活性测定与SPS类似, 仅将反应体系中的6-磷酸果糖换成果糖。

1.3数据处理

每组试验重复4次，利用Excel 2003和DPS数据处理系统(14.5高级版)进行数据统计，采用LSD法进行差异显著性分析。

2结果与分析

2.1不同果色枸杞成熟期果实糖组成及其含量比较

3份不同果色枸杞成熟期果实糖组成和含量测定结果(表1)显示，‘宁杞1号’中检测出8种糖，种类最多，分别为果糖、葡萄糖、蔗糖、赤藓糖、阿拉伯糖、鼠李糖、岩藻糖和半乳糖；‘宁夏黄果’检测到上述8种糖中的7种糖，没有检测到半乳糖；‘黑果’检测到其中的4种糖，种类最少，分别为果糖、蔗糖、葡萄糖和赤藓糖。在所检测出的8种糖中，各种枸杞中果糖、葡萄糖和蔗糖的含量均占总糖分含量的98%以上。可见，不同果色枸杞成熟期果实的糖组成与含量存在较大差异，但主要糖分均为果糖、葡萄糖和蔗糖；‘宁杞1号’ 成熟期果实中果糖和葡萄糖含量较高，而‘宁夏黄果’和‘黑果’果实中果糖和蔗糖含量较高。进一步分析不同果色枸杞果实甜度(表1)发现，3份材料平均甜度为37.72，并以‘宁杞1号’最高(73.87)显著高于‘宁夏黄果’和‘黑果’，‘黑果’甜度最低，值仅为15.63。进一步说明‘宁杞1号’口感优于其他两个材料，也正是目前深受市场欢迎的主栽品种。

表1　不同果色枸杞成熟期果实中糖分组成及含量

注：甜度=1.0 [蔗糖] + 1.75 [果糖] + 0.7 [葡萄糖]; 不同小写字母表示0.05水平上差异显著,下同。

Note：Sweetness = 1.0 [sucrose] + 1.75 [fructose] + 0.7 [glucose]; The different lower case letters indicate significant difference at 0.05 level; The same as below.

图2　不同果色枸杞果实发育期过程中糖含量变化Fig.2　Changes of sugar contents in different color fruits of Lycium at five ripening stages

2.2不同果色枸杞果实发育过程中果实主要糖分含量变化特征

首先，随着果实的生长发育，不同果色枸杞果实中果糖和葡萄糖含量呈现出不断升高趋势(图2，A、B)。其中，各供试材料的果糖和葡萄糖含量从幼果期到青果期均较低，呈现出缓慢增长趋势；从青果期之后，‘宁杞1号’果实果糖和葡萄糖含量呈现出快速增长趋势，而‘宁夏黄果’和‘黑果’仍缓慢增加；在果实成熟期，三者的果糖和葡萄糖含量均达到最高值，‘宁杞1号’ 分别为40.83 和2.50 mg·g-1，显著高于‘宁夏黄果’(12.5 和0.89 mg·g-1)和‘黑果’(7.69 和1.11 mg·g-1)。在整个果实发育过程中，‘宁杞1号’果糖和葡萄糖含量均始终高于‘宁夏黄果’和‘黑果’，且从色变期到成熟期达到显著差异水平；而‘宁夏黄果’和‘黑果’ 果糖和葡萄糖糖含量较低，两者间无显著差异。

其次，随着枸杞果实的生长发育，不同果色枸杞蔗糖含量呈现出两种变化趋势(图2，C)。其中，‘宁杞1号’呈现出逐渐降低趋势，在果实成熟期达到最低；‘宁夏黄果’和‘黑果’呈现出“先升后降”变化趋势，从幼果期到初熟期蔗糖含量逐渐升高，并在初熟期达到最高(分别为6.8 和6.1 mg·g-1)，此时两者蔗糖含量显著高于 ‘宁杞1号’，随后降低。在成

熟期，‘黑果’蔗糖含量较高(1.39 mg·g-1)，‘宁夏黄果’次之(1.17 mg·g-1)，‘宁杞1号’明显较低(0.67 mg·g-1)。

另外，随着枸杞果实的生长发育，不同果色枸杞果实赤藓糖含量呈现出“先升后降”变化趋势(图2，D)。其中，从幼果期到青果期，各果色枸杞赤藓糖含量均升高，‘宁杞1号’在青果期达到最高值(0.31 mg·g-1)；随后，‘宁杞1号’赤藓糖含量逐渐降低，而‘宁夏黄果’和‘黑果’继续增大，两者均在色变期达到最高值(分别为0.35和0.27 mg·g-1)，此时‘宁夏黄果’显著高于‘黑果’，两者又显著高于 ‘宁杞1号’，随后又继续降低；在果实成熟期，赤藓糖含量以‘黑果’较高，‘宁夏黄果’次之，‘宁杞1号’较低。可见，随着枸杞果实的生长发育，不同果色枸杞蔗糖和赤藓糖含量均呈现出不同变化趋势，不同发育时期材料间差异各异。

2.3不同果色枸杞果实发育过程中果实蔗糖代谢酶活性变化特征

首先，不同果色枸杞果实AI活性随着果实发育呈现出两种变化趋势(图3，A)。其中，‘宁夏黄果’和‘黑果’AI活性表现出‘先升后降’的趋势，在果实发育的色变期之前增幅较小，均没达到显著水平，两材料间也无显著差异；随后快速升高，在果实发育的初熟期达到最高峰；然后又呈现出缓慢降低趋势。‘宁杞1号’AI活性呈现出逐渐升高的趋势，先在果实发育的色变期前缓慢升高，随后快速升高，并在果实发育的成熟期达到最高值。在果实成熟期，‘宁杞1号’果实AI活性最高(248.5 μmol·g-1·h-1)，‘黑果’次之(115.8 μmol·g-1·h-1)，‘宁夏黄果’较低(80.9 μmol·g-1·h-1)，且‘宁杞1号’显著高于其他两个材料。因此，不同果色枸杞果实AI活性在果实发育的幼果期到色变期值较低且变化小，但从色变期到果实成熟则活性高、变化大，此时以‘宁杞1号’AI活性显著较高。

图3　不同果色枸杞果实发育期过程中蔗糖代谢酶活性变化Fig.3　Changes of sucrose-metabolizing enzymes activity in different color fruits of Lycium at five ripening stages

表2　不同果色枸杞果实糖含量与蔗糖代谢酶活性的相关系数Table 2　Correlation coefficients between sugar content and activity of sucrose-metabolizing enzymes in different color fruits of Lycium

注：*和**分别代表0.05和0.01显著水平。

Note:*and**represent significant correlation at 0.05 and 0.01 level, respectively.

其次，随着果实生长发育，‘宁杞1号’果实NI活性整体呈现出逐渐升高趋势，即先从幼果期到色变期逐渐升高，随后维持恒定变化，接着又升高，最后在果实成熟期升至最高(62.4 μmol·g-1·h-1)；‘宁夏黄果’果实NI活性整体呈现出‘先升后降’变化趋势，并在果实初熟期出现峰值(96.4 μmol·g-1·h-1)，随后缓慢降低；‘黑果’果实NI活性呈现出缓慢升高的趋势，在果实成熟期升至最高(18.4 μmol·g-1·h-1)，且显著低于其它两个材料，其在果实发育的整个过程也始终低于其它两个材料(图3，B)。可见，不同果色枸杞果实NI活性变化在果实发育后期较前期更为活跃，这与AI活性表现相一致，可以推测在枸杞果实发育的后期转化酶可能参与多条代谢途径调控果实生长发育，从而表现出较高酶活性。

再次，随着不同果色枸杞果实生长发育，‘宁杞1号’果实SPS活性呈现出‘先降后升’的变化趋势，其从幼果期到色变期缓慢降低，于青果期出现低谷值，从色变期到成熟期又快速升高；‘宁夏黄果’ 果实SPS活性从幼果期到青果期维持恒定水平，随后缓慢降低，在色变期降至最低，于初熟期升至最高值(24.8 μmol·g-1·h-1)；‘黑果’果实SPS活性呈现出‘先升后降’的变化趋势，其从幼果期到色变期缓慢升高，在初熟期达到最高值(15.9 μmol·g-1·h-1)，随后又缓慢降低(图3，C)。在整个果实发育过程中，‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’保持着较高SPS活性，且两者差异较小，而‘黑果’维持较低SPS活性，始终显著低于前2个材料。

另外，不同果色枸杞果实发育期过程中果实SS活性呈现出‘先降后升’的变化趋势(图3，D)。其中，‘宁夏黄果’和‘黑果’果实SS活性从果实幼果期到色变期不断降低，并在色变期降至最低，而‘宁杞1号’果实SS活性继续降低，最低值出现在初熟期，随后又升高。在整个果实发育过程中，‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’同样保持着较高SS活性，而‘黑果’维持较低SS活性，前两个材料SS活性在果实发育的幼果期和成熟期显著高于‘黑果’。可见，枸杞SPS和SS活性随果实发育过程的变化在不同材料间表现出较大差异，它们在‘宁杞1号’与‘宁夏黄果’间变化差异较小，而它们在‘黑果’中变化与‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’间差异较大。

2.4不同果色枸杞果实糖含量与其蔗糖代谢酶活性的关系

不同果色枸杞果实发育过程中糖含量与其蔗糖代谢酶活性之间相关性分析如表2所示。其中，‘宁杞1号’果实中果糖含量与葡萄糖含量极显著正相关，与蔗糖和赤藓糖含量显著负相关，与AI、NI和SPS活性显著正相关，而其葡萄糖含量与NI和SPS活性显著正相关；‘宁夏黄果’果实中果糖含量与葡萄糖含量显著正相关，与赤藓糖含量显著负相关，与AI活性显著正相关，而其葡萄糖含量与赤藓糖含量显著负相关；‘黑果’果实中果糖含量与AI和NI活性显著正相关，而其葡萄糖含量与NI和SS活性显著正相关。以上相关性分析结果表明，枸杞果实发育过程中，其己糖(果糖和葡萄糖)含量逐渐升高主要原因是运输到果实中蔗糖被转化酶(AI和NI)分解为果糖和葡萄糖。而‘宁杞1号’果实中低SPS活性对蔗糖合成作用并不大，这可能是由于低SPS活性导致合成产生蔗糖不足而影响了果糖积累。总之，枸杞果实发育过程中低含量蔗糖和赤藓糖有利于枸杞果实中己糖的积累；高AI活性提高有利于枸杞果糖的积累，转化酶在枸杞果实糖积累过程中发挥着重要作用。

3讨论

糖是果实品质和风味物质的主要成分，也是色素、氨基酸、维生素和芳香物质等其他营养成分合成的基础原料。糖含量高低是决定果实品质的重要因子。糖还具有其他重要的生理功能，如参与果实细胞膨大渗透推动力，调节植物生长发育过程中许多相关基因的表达[11]。本研究利用气相色谱法(GC)在不同果色枸杞材料中共检测出果糖、葡萄糖、蔗糖、赤藓糖、阿拉伯糖、鼠李糖、岩藻糖和半乳糖等8种糖。其中，‘宁杞1号’检测出8种，‘宁夏黄果’检测到7种(没有检测到半乳糖)，而‘黑果’仅检测到果糖、蔗糖、葡萄糖和赤藓糖4种糖，种类最少。其结果与Sung[6]利用GC-MS在宁夏枸杞中检测出11种糖和杨晓萍等[7]利用GC检测到枸杞子4种主要糖的结果基本相一致，但因检测方法的差异，本研究在‘宁杞1号’果实中没有检测到木糖、核糖和山梨糖。本研究表明不同果色枸杞果实糖种类和含量差异较大，在‘宁杞1号’ 检测到糖种类多且果糖含量高，‘宁夏黄果’检测到糖种类和果糖含量居中，而‘黑果’检测到糖种类少、果糖含量低。袁海静等[17]通过对中国枸杞种质资源主要形态学性状调查发现， ‘宁杞1号’与‘宁夏黄果’亲缘关系较近，与‘黑果’ 亲缘关系较远；枸杞果实颜色呈现出由黑色→红色→黄色演变趋势。‘宁杞1号’在生产上作为主栽品种已有30多年种植历史，而‘黑果’在近几年才被人们引种驯化种植，其生长习性还处于野生状态。可见，不同果色枸杞糖种类与含量差异一方面取决于自身遗传特性，另一方面取决于栽培环境条件，还可能与枸杞遗传演化也有关，但还有待于进一步研究。

本研究分析不同果色枸杞果实发育过程中糖分含量变化特征发现，从幼果期到青果期，3种枸杞果色均为绿色，材料间果糖和葡萄糖含量几乎没差异；从色变期开始，‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’果色呈现出绿黄色，而‘黑果’果色为绿紫，此时‘宁杞1号’果糖和葡萄糖含量显著升高，其他两种果色枸杞缓慢升高；从初熟期到成熟期，‘宁杞1号’果实由深黄变为红色，‘宁夏黄果’果色由浅黄变为黄色，‘黑果’果色由深紫变为黑色，该时期‘宁杞1号’的两种糖含量始终显著高于其他两果色材料。这与前人在宁夏枸杞上研究结果基本相一致[14,18]，也与不同果色枸杞发育阶段总类胡萝卜素含量变化相一致[19]。前人研究表明，‘宁杞1号’果实成熟时主要色素为类胡萝卜素和花青素[12]，而‘黑果’枸杞色素属于花色苷类色素[20]，由于色素种类差异使红黑果实呈现出截然不同颜色，其果实色素合成途径也不尽相同，而糖作为色素合成的前期原料是影响果实色素合成的重要因子[21]。但枸杞果实色素合成与己糖积累关系尚未报到，有待探讨。同时，本研究还发现不同果色枸杞果实蔗糖含量也呈现出不同变化趋势，其中的‘宁杞1号’随果实生长发育逐渐降低，并在果实成熟期达到最低，而‘宁夏黄果’和‘黑果’则呈现出“先升后降”变化趋势。不同果色枸杞间差异同样是材料间亲缘关系远、遗传差异大的缘故[17]。郑国琪等[14]和冯美等[18]发现，‘宁杞1号’蔗糖含量随着果实生长逐渐增加，并在花后31 d升至最高，随后又降低。其结果与本研究在‘宁杞1号’上观察到的变化不一致。枸杞是多年生木本植物，果实糖的积累与栽培环境的气候因素密切相关，这可能是造成本研究不同与前人结果的主要因素。

蔗糖是大多数植物同化产物运输的主要形式，也是许多果实中糖积累的主要形式[22]。蔗糖进入果实后，要经过一系列的酶代谢过程，在这些过程中起主要作用的有转化酶(IN)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS), 最终将蔗糖转化成其他糖形式被植物体利用[23]。冯美[12]发现宁夏枸杞果实转色前后枸杞果实中AI 和SPS的活性均明显升高，SS的活性明显降低，枸杞果实糖积累可能受AI和SS、SPS的综合调控；张萍等[13]发现亏缺灌溉下枸杞果实全生育期转化酶活性保持在较高水平，SS和SPS活性较低，并呈下降趋势；郑国琦[14]报道，宁夏枸杞果实中的两种转化酶活性随着果实的发育呈现逐渐增大的趋势，SS活性呈现出先增加后下降趋势，而SPS活性变化幅度较小，并在整个果实发育过程中活性明显低于SS。本研究结果表明，不同果色枸杞果实蔗糖代谢酶活性变化呈现不同变化趋势。其中，‘宁杞1号’转化酶活性变化表现为逐渐升高的趋势，这与前人研究相一致；而本研究中‘宁杞1号’的SPS和SS活性变化与前人研究不相一致，但在果实发育的后期不同果色枸杞中AI和SS活性高于NI和SPS活性，这与郑国琦[14]研究基本一致。在果实发育过程中，‘宁杞1号’和‘宁夏黄果’保持着较高蔗糖代谢酶活性，而‘黑果’维持较低酶活性，且始终低于前两个材料。这些研究结果进一步证明材料遗传特性是影响枸杞果实糖分含量和酶活性高低的主要因素。

进一步分析果实糖含量与蔗糖代谢酶之间相关性发现，枸杞果糖含量与AI活性显著正相关。前人研究发现分布在液泡中AI和存在于细胞质中NI是调节蔗糖分解和己糖积累的关键酶[24]，枸杞成熟期果实中高果糖含量和高转化酶活性结果表明，枸杞糖积累主要依赖于液泡中高活性AI将光合产生蔗糖水解为果糖和葡萄糖，这在番茄[25]也有同样的研究结果。在枸杞果实糖积累过程中，‘宁杞1号’果实中果糖含量不仅与两种转化酶活性显著相关，还与SPS活性显著正相关，而SPS活性的升高与许多果实成熟过程中蔗糖的积累密切相关[24,26]。这可能是较低SPS活性将果实中尚未利用己糖暂时转化为稳定蔗糖储存下来，从而减少枸杞果实中糖的“无效循环”[27]。‘黑果’果实中葡萄糖含量与SS活性显著正相关，在植物体中SS既可以催化蔗糖的合成又可以催化蔗糖的分解，但通常认为SS主要起催化蔗糖分解的作用[28], 因此成熟期SS(分解方向)活性提高有助于果实中己糖积累，这与番茄果实中SS活性与可溶性总糖含量显著正相关结果[29]相一致 。可见，枸杞果实发育过程中， 果实中糖积累是以AI为主、SPS与SS协同作用的结果。

总之，在果实发育过程中，不同果色枸杞糖种类与含量不同，成熟期果实以果糖、葡萄糖和蔗糖为主，不同果色枸杞己糖(果糖和葡萄糖)含量变化趋势基本相同，蔗糖代谢酶活性变化差异较大，AI活性升高有利于枸杞果糖的积累，转化酶在枸杞果实己糖积累过程中发挥着重要作用。

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(编辑:裴阿卫)

Relationship between Sugar Accumulation and Activities of Sucrose-Metabolizing Enzymes in Different Color Fruits ofLyciumduring Fruit Development

ZHAO Jianhua1,2，LI Haoxia3，YIN Yue2，AN Wei2，WANG Huafang1*

(1 College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083，China; 2 National Wolfberry Engineering Research Center, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Yinchuan 750002, China; 3 Desertification Control Research Institute, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Yinchuan 750002, China)

Abstract:The contents of sugars and the activities of sucrose-metabolizing enzymes in three different color fruits of Lycium were determined during five fruit development stages, and the correlation between sugar contents and sucrose-metabolizing enzymes activities were analyzed for exploring the difference of sugar accumulation on the physiology and illustrate the mechanisms of quality formation and regulation in Lycium fruit. Results showed that: (1) eight kind of sugars were detected in ‘Ningqi No.1’ by using gas phase chromatography (GC), seven kind of sugars were detected in ‘Ningxiahuangguo’ and four were detected in ‘Heiguo’. The main sugars were fructose , glucose and sucrose at mature stage. (2) The contents of fructose and glucose increased gradually with the fruit growth and development, and the growth rates of sugar contents in fruit developing late stage was significantly higher than that in the early stage. The sucrose and erythrose contents showed various changes during fruit development stages, and there were greatly different among Lycium at different developmental stages. (3) The activities of three sucrose-metabolizing enzymes have great difference in three different color fruits of Lycium during fruit development process. The acid invertase (AI) activity was low at fruit developing early stage and had no significant differences among materials, but it was high at late stage and had significant difference among materials. The activities of AI and sucrose phosphate synthase (SS) in three materials were higher than those of neutral invertase (NI) and sucrose phosphate synthase (SPS) from coloring fruit phase to fruit maturity phase. The content of fructose and three sucrose-metabolizing enzymes activities in‘Heiguo’ maintained a lower level during fruit development process. (4) Fructose content and AI activity were significantly (P<0.05) and positively correlated among three different color fruits of Lycium. The hexose (fructose and glucose ) content and NI activity were significantly (P<0.05) and positively correlated among red and black fruits. This suggests that sugar constituents and sucrose-metabolizing enzymes activities had large differences among three Lycium, increasing AI activity was favorable to fructose accumulation and invertase played an important role in hexose accumulation in Lycium fruits.

Key words:Lycium L.；fruit colors；fruit development；sugar accumulation；sucrose-metabolizing enzymes

文章编号:1000-4025(2016)04-0706-09

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.04.0706

收稿日期:2015-12-14;修改稿收到日期:2016-03-18

基金项目:国家自然科学基金项目(31360191, 31060104)；宁夏农林科学院科技创新先导资金项目(NKYJ-14-07)

作者简介:赵建华(1977-)，男，博士，副研究员，主要从事枸杞种质创新与利用研究。E-mail：zhaojianhua0943@163.com *通信作者:王华芳，教授，主要从事林木生物化学与分子生物学研究。E-mail：hfwang@bjfu.edu.cn。

中图分类号:Q945.6+5

文献标志码:A