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

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。     

海巴戟果实发育过程中果糖、果糖激酶及其基因的变化

为揭示海巴戟果实风味形成机制,对果实发育过程的果糖激酶(FRK)活性及其基因的表达模式进行了研究.结果表明,海巴戟果实中的果糖、蔗糖、葡萄糖含量随发育不断积累,均在果实完全成熟时达到最高值,而果糖激酶活性随果实发育不断下降.从果实中克隆了果糖激酶基因TRINITY_DN17192_c0_g1,命名为McFRK2,Gen...     

糖代谢相关酶在灵武长枣叶片和果柄糖积累中的作用

以不同发育时期灵武长枣为试材,测定果实生长发育过程中叶片、果柄可溶性糖含量及蔗糖代谢相关酶活性的变化,探讨果实生长发育过程中叶片、果柄糖的积累与蔗糖代谢相关酶活性的关系。结果表明:(1)灵武长枣叶片、果柄均主要以积累蔗糖为主,叶片、果柄中葡萄糖和果糖含量的变化平缓且随果实发育略有上升,蔗糖含量则呈先下降后迅速上升的趋势,且蔗糖含量始终高于葡萄糖和果糖的含量。(2)在果实的整个发育期,叶片和果柄的酸性转化酶(AI)活性均远高于中性转化酶(NI),AI在前期升高后变化较平稳,而蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的变化各不相同。(3)SS分解方向酶活性(SSd)对叶片和果柄蔗糖的积累具有重要的调节作用。研究认为,蔗糖合成酶分解方向酶活性(SSd)对灵武长枣叶片和果柄蔗糖的积累起主要的调控作用。     

‘台农1号’芒果果实发育过程中的糖分积累与相关酶活性研究

以‘台农1号’芒果为材料,测定了果实生长发育过程中淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及淀粉酶、蔗糖代谢相关酶———酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖组分与酶活性的关系进行了分析.结果显示,(1)台农1号芒果果实属于单S型生长曲线,发育前期主要积累淀粉、葡萄糖和果糖,果实成熟软化时,淀粉酶活性降至最低,淀粉水解,蔗糖快速积累.(2)酸性转化酶活性在果实整个发育过程中维持最高,完熟时略有降低;蔗糖磷酸合成酶在果实发育前期略有降低,完熟时升至最高;蔗糖合成酶和中性转化酶活性在整个发育期一直很低且较稳定.(3)淀粉含量与淀粉酶活性呈显著正相关,与SPS活性呈极显著负相关,蔗糖、葡萄糖含量均与SPS、SS呈显著、极显著的正相关;果糖含量与SS呈极显著的正相关.研究表明,芒果成熟时淀粉分解、酸性转化酶活性的降低,且蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的增加是引起果实蔗糖积累的主要因子.     

杨梅果实发育进程中的碳水化合物代谢

以‘乌紫’和‘荸荠’两个杨梅品种为试材,测定了干鲜重、糖含量、可滴定酸含量、蔗糖和己糖代谢相关酶活性的动态变化。结果表明,杨梅果实的干鲜重、含糖量的快速增长和可滴定酸含量的快速下降均发生在果实发育后期。成熟‘乌紫’杨梅果实的蔗糖含量约占总糖的2／3以上,而‘荸荠’杨梅仅为总糖的49％。‘荸荠’杨梅的转化酶和蔗糖合酶分解活性随着果实发育呈上升趋势,‘乌紫’杨梅的则变化不大。两个品种的蔗糖磷酸合酶活性随着果实发育呈上升趋势,但蔗糖合酶合成活性到果实发育中期后下降。两个品种的己糖激酶活性变化相似,但果糖激酶活性的变化趋势不同。     

网纹甜瓜发育果实糖分积累与蔗糖代谢参与酶的关系

随着网纹甜瓜果实的发育,果实中葡萄糖和果糖的含量增加,蔗糖的快速积累发生在果实发育的中后期,高蔗糖积累型果实中蔗糖积累速率明显快于低蔗糖积累型.蔗糖磷酸合成酶活性在果实发育的前期短暂下降, 而后稳步上升,在果实发育的中后期高蔗糖积累型果实中该酶的活性显著高于低蔗糖积累型果实;随着果实发育,蔗糖合成酶的分解活性降低而合成活性升高.酸性和中性转化酶在未成熟果实中活性较高,而在成熟果实中很低; 高蔗糖积累型果实中酸性转化酶活性显著低于同期低蔗糖积累型果实.合成蔗糖的酶活性小于分解蔗糖的酶活性时蔗糖几乎没有积累.根据这些结果推测,转化酶活性的下降、蔗糖磷酸合成酶活性的增加以及蔗糖合成酶分解活性的下降和合成活性的增加,是引起果实蔗糖积累的主要内在因子.     

河套蜜瓜果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系

以河套蜜瓜为试材,采用外部形态观测与内部生理指标测定相结合的方法,对其果实发育过程中果实生长模式以及果实中蔗糖、果糖、葡萄糖和淀粉含量以及蔗糖代谢相关酶活性进行测定,以揭示河套蜜瓜果实生长发育过程中糖的代谢积累与相关酶的关系.结果显示:(1)河套蜜瓜果实生长速率呈单"S"曲线,果实发育早期以积累葡萄糖为主,进入成熟期后蔗糖积累量迅速增加,最终由蔗糖和己糖共同构成果实品质.(2)在河套蜜瓜果实成熟期前,蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性维持较低水平,进入成熟期后,SPS活性迅速升高;蔗糖合成酶(SS)活性在成熟期前为分解活性大于合成活性,成熟期后表现为合成活性大于分解活性;在整个果实发育期,酸性转化酶(AI)活性较低,中性转化酶(NI)活性始终高于AI.(3)在果实整个发育期,蔗糖含量与蔗糖代谢酶的净活力呈极显著正相关,蔗糖代谢相关酶共同作用决定果实中蔗糖含量.研究表明,在河套蜜瓜果实发育前期,以蔗糖分解代谢为主,且蔗糖合成酶和中性转化酶是催化蔗糖分解的关键酶;果实成熟期间,蔗糖代谢转为合成方向为主,蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶在蔗糖积累中起主导作用.     

欧李果实发育期糖和酸组分及其含量的动态变化特性

以农大3号、农大4号、农大5号3个欧李品种为材料,测定果实发育过程中各组分糖、酸及总糖、总酸的含量,以明确欧李果实糖酸积累的动态变化特性.结果显示:(1)3个欧李品种果实成熟期糖含量、酸含量及糖酸比存在明显差异,其中农大3号品种的总糖含量最高,总酸含量最低,糖酸比值最高.(2)成熟期3品种各糖组分中均以果糖含量较高,葡萄糖和蔗糖含量较低,山梨醇含量微量;酸组分中均以苹果酸为主,柠檬酸少量.(3)3个品种果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇含量在整个果实发育期均呈持续增加态势,并以果糖积累为主;农大3号果糖含量在8周后增幅明显高于另2个品种,且一直保持到果实成熟;3个品种蔗糖含量的变化趋势相近,在前期和中期增加缓慢,接近成熟的2～3周则迅速增加并占整个发育期积累量的70%以上.(4)3个品种酸含量的变化趋势较为相似,苹果酸和柠檬酸在果实发育的前期和中期含量均较低,在果实发育后期迅速增加,但接近果实成熟时又大幅下降.研究表明,果糖与苹果酸的含量及其动态变化是影响欧李果实糖酸比、决定果实风味的主要因素.     

苹果果实糖积累特性与品质形成的关系

以'富士'和'国光'苹果为研究对象,对其果实发育过程中糖含量及其代谢关键酶活性的变化进行测定分析,以揭示糖分积累代谢特性对果实品质形成的影响.结果表明:(1)'富士'和'国光'均为己糖积累型果实, '富士'果实以积累果糖最多,果糖/葡萄糖(F/G)值为1.56,而'国光'以积累葡萄糖最多,F/G值仅为0.68;蔗糖在两品种中含量和所占比例均很低,在近成熟期'富士'高于'国光'.(2)'富士'果实蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性均随果实糖的累积量增加而显著升高,酸性转化酶(AI)活性也渐趋升高,而中性转化酶(NI)活性波动不大,且其糖累积与AI和SPS活性相关性最大,而与NI相关性不大,SS的作用主要表现在发育后期;在 '国光'果实糖积累过程中SPS起主导作用,SS和NI的作用主要表现在发育前期,而AI的作用不大.(3)'富士'和'国光'果实淀粉含量变化趋势相同,在淀粉积累高峰之后,'富士'果实淀粉降解速度更快,其淀粉含量迅速下降且低于'国光',此时其相应淀粉酶活性也高于'国光'.研究发现,'富士'和'国光'果实糖积累和淀粉代谢均存在显著差异,从而直接或间接地影响着果实糖代谢过程,进而导致果实品质的显著差异.     

套袋对梨果实发育过程中糖组分及其相关酶活性的影响

以翠冠和黄金梨为试材,测定套袋和未套袋(对照)梨果实发育时期果实中蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇含量以及蔗糖代谢相关酶酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖组分积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明:(1)两梨品种套袋果实在发育过程中蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨醇和糖代谢相关酶活性变化趋势与对照基本一致,套袋果实糖含量均低于对照但差异不显著,而各相关酶活性在两类果实间差异表现各异.(2)在梨果实发育早期,果实中以分解酶类为主,糖分积累低;发育后期以合成酶类为主,糖分积累多.(3)两品种套袋和对照果实AI活性与葡萄糖含量均呈显著或极显著正相关,SS合成方向活性与蔗糖含量均为极显著正相关,且翠冠对照果SPS活性与蔗糖含量呈极显著正相关.可见,套袋通过提高果实发育早期转化酶(Inv)活性,降低果实后期蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)的活性来影响糖分积累,从而影响梨果品质.     

柑橘果实遮光处理对发育中的果实光合产物分配、糖代谢与积累的影响

研究了柑橘果实膨大初期遮光处理对果皮色素、果实含糖量、光合产物在果实内的分配及果实中蔗糖代谢相关酶活力变化的影响.结果表明遮光处理使果皮中的叶绿素含量迅速降低而类胡萝卜素积累缓慢,蔗糖的相对含量则明显上升.遮光处理还促进了光合产物向果皮运输,相应地降低了汁囊中光合产物分配比率,使果实汁囊中蔗糖含量下降.果皮中SS、SPS和转化酶活力在遮光处理后均有较大的提高,而汁囊中则差异不大.上述结果表明,在果实自身光合作用被抑制的条件下,果皮是通过提高酶活力来增强库强度,从而使其在与汁囊竞争中获得更多的光合产物,造成汁囊含糖量下降.     

Divergent fructokinase genes are differentially expressed in tomato.

Two cDNA clones (Frk1 and Frk2) encoding fructokinase (EC 2.7.1.4) were isolated from tomato (Lycopersicon esculentum). The Frk2 cDNA encoded a deduced protein of 328 amino acids that was more than 90% identical with a previously characterized potato (Solanum tuberosum) fructokinase. In contrast, the Frk1 cDNA encoded a deduced protein of 347 amino acids that shared only 55% amino acid identity with Frk2. Both deduced proteins possessed and ATP-binding motif and putative substrate recognition site sequences identified in bacterial fructokinases. The Frk1 cDNA was expressed in a mutant yeast (Saccharomyces cerevisiae) line, which lacks the ability to phosphorylate glucose and fructose and is unable to grow on glucose or fructose. Mutant cells expressing Frk1 were complemented to grow on fructose but not glucose, indicating that Frk1 phosphorylates fructose but not glucose, and this activity was verified in extracts of transformed yeast. The mRNA corresponding to Frk2 accumulated to high levels in young, developing tomato fruit, whereas the Frk1 mRNA accumulated to higher levels late in fruit development. The results indicate that fructokinase in tomato is encoded by two divergent genes, which exhibit a differential pattern of expression during fruit development.     

奉节脐橙果实苯丙氨酸解氨酶活性及其基因表达与果皮褐变的关系

柑橘果皮褐变严重影响果实的商品价值和耐贮性．以奉节脐橙（Citrus sinensis Osbcck）果实为材料,通过采后常温、涂蜡、低温、机械损伤等处理研究了果实果皮褐变率、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性及PAL上基因在果皮褐变过程中表达水平的变化。结果表明,涂蜡、损伤处理均极显著地提高果实的果皮褐变率,而低温贮藏可显著降低其发生率;贮藏期问各处理的PAL活性均呈上升趋势,损伤处理PAL活性显著高于对照。果实发生褐变或受到机械损伤后,PAL2、PAL6基因的表达均比对照明显增强。结果首次表明脐橙果实PAL活性变化以及PAL2基因的表达与果皮褐变具有非常密切的关系．     

Inhibition of fructokinase and sucrose synthase by cytosolic levels of fructose in young tomato fruit undergoing transient starch synthesis

Immature tomato fruit are characterized by a transient period of starch accumulation. Sucrose synthase (EC 2.4,1.13) and fructokinase (EC 2.7,1.4) are two of the initial enzymes in the sucrose to starch synthetic pathway. Both enzymes in tomato fruit are significantly inhibited by fructose at concentrations physiological to young tomato fruit. Compartmental analysis of immature fruit pericarp indicates that fructose is not specifically compartmentalized in the vacuole and that physiological cytosolic concentrations of fructose in young tomato fruit are above 30 m M . Such physiological levels of fructose significantly inhibit sucrose synthase cleavage activity as well as the activity of a partially purified fructokinase. These data suggest a mechanism of a coordinated, in vivo regulation of tomato sucrose synthase and fructokinase activity, which may be potentially limiting to starch accumulation in young tomato fruit.     

Analyses of enzyme II gene mutants for sugar transport and heterologous expression of fructokinase gene in Corynebacterium glutamicum ATCC 13032

Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 has four enzyme II (EII) genes of the phosphotransferase system in its genome encoding transporters for sucrose, glucose, fructose, and an unidentified EII. To analyze the function of these EII genes, they were inactivated via homologous recombination and the resulting mutants characterized for sugar utilization. Whereas the sucrose EII was the only transport system for sucrose in C. glutamicum, fructose and glucose were each transported by a second transporter in addition to their corresponding EII. In addition, the ptsF ptsG double mutant carrying deletions in the EII genes for fructose and glucose accumulated fructose in the culture broth when growing on sucrose. As no fructokinase gene exists in the C. glutamicum genome, the fructokinase gene from Clostridium acetobutylicum was expressed in C. glutamicum and resulted in the direct phosphorylation of fructose without any fructose efflux. Accordingly, since fructokinase could direct fructose flux to the pentose phosphate pathway for the supply of NADPH, fructokinase expression may be a potential strategy for enhancing amino acid production.