全 文 ：中国农业科学 2013,46(19):4101-4109
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.19.016

收稿日期：2013-05-13；接受日期：2013-07-04
基金项目：教育部高等学校博士学科点专项科研基金（20121403110003）、科技部农业科技成果转化资金项目（2012GB2A300053）、山西省科技重大
专项（20121101010）、山西省科技基础条件平台建设项目（2013091004-0101）、山西省财政支持农业科技成果转化项目（2011）、山西农
业大学动植物育种基金（2006060）
联系方式：王鹏飞，Tel：0354-6285900；E-mail：pengfeiwang2004@163.com 通信作者杜俊杰，Tel：0354-6285906；E-mail：djj738@163.com


不同酸度欧李果实有机酸积累特性与相关代谢酶活性分析
王鹏飞 1，薛晓芳 1,2，穆晓鹏 1，张建成 1，曹 琴 1，杜俊杰 1
（1山西农业大学园艺学院，山西太谷 030801；2山西省农业科学院果树研究所，山西太谷 030800）

摘要：【目的】比较不同欧李品种果实中主要有机酸积累特性及相关酶活性。【方法】以 6年生欧李品种‘农
大 3号’和‘农大 4号’为材料，采用超高效液相色谱（UPLC）检测果实发育过程中总酸、苹果酸和柠檬酸含量，
并测定苹果酸和柠檬酸相关酶活性。【结果】两个品种果实中苹果酸和柠檬酸主要在果实发育后期积累，品种间积
累速率存在较大差异。果实发育前期 NADP-苹果酸酶（NADP-ME）活性较高，NAD-苹果酸脱氢酶（NAD-MDH）活性
和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性相对较低，使苹果酸仅少量积累；果实发育后期 NADP-ME 活性迅速下降，
而 NAD-MDH 活性和 PEPC 活性开始上升，促进了苹果酸大量积累；果实成熟时 NADP-ME 活性突然升高，而 NAD-MDH
活性和 PEPC 活性开始下降，促使苹果酸降解。果实成熟前（花后 18-19 周）‘农大 4 号’NAD-MDH 活性显著高于
‘农大 3 号’、而 NADP-ME 活性低于‘农大 3 号’，导致成熟时前者苹果酸含量高于后者。花后 17-19 周‘农大 3
号’柠檬酸合成酶（CS）活性高于‘农大 4 号’，成熟时柠檬酸含量也高于后者。【结论】果实发育后期是苹果酸
和柠檬酸积累的关键时期，苹果酸的积累差异主要由 NAD-MDH 活性和 NADP-ME 活性协同变化引起，柠檬酸积累差
异主要受 CS 活性变化影响。
关键词：欧李；果实；苹果酸；柠檬酸；代谢酶

Analysis of Organic Acid Accumulation Characteristics and Organic
Acid-Metabolizing Enzyme Activities of Chinese Dwarf Cherry
(Cerasus humilis Bunge) Fruit
WANG Peng-fei1, XUE Xiao-fang1,2, MU Xiao-peng1, ZHANG Jian-cheng1, CAO Qin1, DU Jun-jie1
(1College of Horticulture, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi; 2Research Institute of Fruit Tree，Shanxi Academy of
Agricultural Sciences, Taigu 030801, Shanxi)

Abstract: 【Objective】 The accumulation characteristics of main organic acid and activities of acid-related enzymes between
two cultivars of Chinese dwarf cherry with different acidities were compared. 【Method】 Using the method of ultra performance
liquid chromatograph (UPLC), the contents of total organic acids, malic acid and citric acid, as well as the activities of organic
acid-metabolizing enzymes were analyzed during the fruit development of 6-year-old Chinese dwarf cherry ‘Nongda 3’ and ‘Nongda
4’. 【Result】Malic acid and citric acid of these two varieties accumulated mainly in the late period of fruit development, but their
accumulation rates were quite different. Because of the high NADP-ME activity and the low NAD-MDH and PEPC activities, there
was only a small amount of malic acid accumulation in the early period of fruit development. During the late period, NADP-ME
activity decreased rapidly and NAD-MDH activity and PEPC activity began increasing, which promoted a massive accumulation of
malic acid. The sudden increase of NADP-ME activity and the decline of NAD-MDH activity and PEPC activity caused the
degradation of mailc acid at the ripening stage. Before the ripening stage(18-19 weeks after anthesis), NAD-MDH activity of
4102 中 国 农 业 科 学 46卷
‘Nongda 4’ was higher than the activity of ‘Nongda 3’ , while NADP-ME activity of ‘Nongda 4’ was lower. As a result, the content of
malic acid of ‘Nongda 4’ was higher than the content of ‘Nongda 3’. The content of citric acid of ‘Nongda 3’ was higher (17-19
weeks after anthesis) because its CS activity was higher at the ripening stage.【Conclusion】The late period of fruit development is a
critical period for the accumulation of malic acid and citric acid. The difference in malic acid accumulation is mainly caused by the
coordination change of NAD-MDH activity and NADP-ME activity, while the difference in the accumulation of citric acid is mainly
affected by the change of CS activity.
Key words: Chinese dwarf cherry; fruit; malic acid; citric acid; metabolism-related enzymes

0 引言
【研究意义】欧李（Cerasus humilis Bunge）是中
国特有的灌木果树，果实有机酸含量丰富，苹果酸是
主要有机酸。有机酸种类和含量直接影响果实风味品
质和加工品质[1]，目前生产中栽培的欧李品种酸度高，
多用于加工果汁和果酒，而低酸鲜食品种很少，选育
低酸品种是欧李育种的重要目标[2]。因此，研究欧李
果实有机酸的积累机制，对于开展欧李专用品种选育
及应用基因工程改良欧李果实酸度具有重要意义。【前
人研究进展】通常有机酸在果实生长过程中积累，成
熟时作为糖酵解、三羧酸循环（TCAC）及糖异生作
用的基质而被消耗，其合成和降解过程是在酶促反应
下进行的 [3-4]（代谢途径见图 1)。果实中苹果酸的代
谢主要在细胞质进行，己糖通过糖酵解途径生成磷酸
烯醇式丙酮酸（PEP），PEP 经磷酸烯醇式丙酮酸羧
化酶（PEPC）催化生成草酰乙酸（OAA），OAA 经
苹果酸脱氢酶（NAD-MDH）催化生成苹果酸，苹果
酸在苹果酸酶（NADP-ME）作用下降解为丙酮酸。
果实中柠檬酸代谢主要在细胞质和线粒体中进行，线
粒体中柠檬酸合成酶（CS）催化 OAA 与乙酰辅酶 A
（Ac-CoA）缩合为柠檬酸，柠檬酸可移动到细胞之中。
柠檬酸在细胞质乌头酸酶（Cyt-ACO）和线粒体乌头
酸酶（Mit-ACO）的作用下转化为顺乌头酸，进而转
化为异柠檬酸，异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶（IDH）
作用下生成 α-酮戊二酸，IDH 存在 NAD 异柠檬酸脱
氢酶（ NAD-IDH）和异 NADP 柠檬酸脱氢酶
（NADP-IDH）两种形式，NAD-IDH只存在于细胞线
粒体参与 TCA 循环，而 NADP-IDH 则同时存在于胞
质、叶绿体、过氧化物酶体和线粒体等组织中。细胞
质中的苹果酸和柠檬酸可在液泡膜 H+-ATP 酶
（V-ATPase）和 H+-焦磷酸化酶（V-PPase）两个质子
泵作用下转移到液泡中贮藏起来[1]。不同品种果实酸
度的差异受关键代谢酶活性阶段性变化影响。姚玉新
等[5]研究表明，苹果果实中负责跨膜运输的液泡膜 H+-
ATP酶在高酸果实中有较高活性，而负责苹果酸降解
的细胞质依赖苹果酸酶（cyME）和磷酸烯醇式丙酮酸
激酶（PEPCK）在低酸果实中有较高活性，是导致苹
果果实酸度差异的主要原因。油桃[6]设施栽培条件下，
苹果酸酶活性（ME）与苹果酸含量呈极显著负相关，
桃果实 ME 催化苹果酸降解。文涛等[7]证实了脐橙果
实柠檬酸合成酶（CS）活性变化与柠檬酸含量显著正
相关，陈美霞等[8]认为 CS 是杏果实柠檬酸积累的关
键酶，在柑橘[9]、柚[10]上也有类似结果。但是 Parson
等[11]发现高酸菠萝品种和低酸菠萝品种的磷酸烯醇
式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性均与菠萝果实发育过程
中苹果酸和柠檬酸含量不相关。这些研究表明果实中
有机酸的积累是受相关代谢相关酶调控的，不同类型
果实中有机酸代谢相关酶的调控机制存在差异。【本
研究切入点】不同欧李品种有机酸含量差异较大，原
因尚不明确，需深入探究欧李果实有机酸的代谢机制。
【拟解决的关键问题】本研究以 2个不同酸度欧李品
种为材料，测定果实中发育期有机酸含量及相关代谢
酶活性，探讨欧李果实有机酸积累差异的生理基础，
为进一步研究欧李果实有机酸代谢的分子机制奠定基
础，并为进行欧李栽培和育种提供参考依据。
1 材料与方法
本试验于 2011年 6月至 2012年 2月在山西农业
大学园艺学院中心实验室进行。
1.1 试验材料
供试欧李品种‘农大 3号’和‘农大 4号’植株
为 6年生，定植于山西省太谷县小麦研究所欧李示范
园，取样试验田土肥水管理均为常规管理。‘农大 3
号’欧李株高 0.6—0.8 m，平均单果重 6.5 g，果实圆
形，果皮底色为黄色，向阳面红色，果肉黄色，粘核，
酸甜适口，可食率 93%，在山西晋中 8月下旬成熟，
为鲜食兼加工品种。‘农大 4号’株高 0.6—0.7 m，
平均单果重 6.0 g，果实扁圆形，果面红色至深红色，
果肉红色，离核，果实较酸，可食率 95%，山西晋中
地区 9月上旬成熟，适宜加工果汁、果酒、果酱等。
采样植株为随机区组设计，每个品种20株为1个小区，
19期 王鹏飞等：不同酸度欧李果实有机酸积累特性与相关代谢酶活性分析 4103
TCAC
Mitochondrion Cytoplasm
Vacuole

图 1 果实细胞有机酸代谢途径
Fig 1 Organic acid metabolism in fruit cell
重复 3次。采样时期从盛花后 6周到果实成熟，果实
发育前期（果实缓慢生长期，即盛花 6—16 周）每 2
周采样 1次，果实发育后期（果实迅速生长期）和成
熟期每 1周采样 1次，‘农大 3号’品种采样时间到
花后 19 周，‘农大 4 号’品种采样时间到花后 20
周。每次采集基生枝中部发育一致的果实，采样后将
果实迅速用液氮冷冻（-196℃），然后保存于-80℃
的超低温冰箱备用。
1.2 试验方法
1.2.1 有机酸组分确定 分别准确称取苹果酸、柠檬
酸各 25 mg，抗坏血酸、富马酸、琥珀酸标准品各 20 mg，
乙酸、乳酸各 0.1 mL，用超纯水溶解并定容到 10 mL
容量瓶中（注：标准品均为色谱纯），配制成标准品
母液，稀释至所需浓度后，用 0.45 µm滤膜过滤，采
用超高效液相色谱（UPLC）分析，根据各成分的保
留时间确定有机酸组分，采用峰面积归一法计算含量，
总酸由各组分酸相加而得。各有机酸标准品从 Sigma公
司购买，各有机酸标准品的液相色谱检测结果见图 2。
A
U

1：苹果酸；2：抗坏血酸；3：乳酸；4：乙酸；5：柠檬酸；6：富马酸；7：琥珀酸
1: Malic acid; 2: Ascorbic acid; 3: Lactic acid; 4: Acetic acid; 5: Citric acid; 6: Fumaric acid; 7: Succinic acid

图 2 标准样品中有机酸的超高效液相色谱检测结果
Fig. 2 UPLC identification of organic acids in standard samples
4104 中 国 农 业 科 学 46卷
1.2.2 有机酸提取与测定 参照韩振海等 [12]的方
法，稍作改动。将果实去皮后，称取 1.0 g果肉加入 6
mL 80%的乙醇溶液，35℃提取 20 min，室温下 4 000 g
离心 15 min，取上清液；重复上述步骤两次，合并所
有上清液，定容到 25 mL。在 70℃旋转蒸发仪蒸干，
用超纯水溶解转入 10 mL容量瓶，加入 1 mol·L-1磷酸
0.04 mL，并用超纯水定容到 10 mL。样液经内装 0.45
µm 微孔滤膜过滤，滤液供 UPLC 分析用。色谱柱条
件为：ACQUITY UPLCTMBEH C18 柱（1.7 µm，2.1
mm×100 mm Column，P/N：186002352），流速 0.3
mL·min-1，柱温 25℃，流动相为 0.01 mol·L-1磷酸氢二
铵溶液，用磷酸调节 pH为 2.8。
1.2.3 酶液的制备 参照陈美霞[8]和Hirai[13]的方法，
略有改动。取果肉 2 g 加 3 mL 研磨缓冲液（0.2
mol·L-1Tris-HCl（pH 8.2），0.6 mol·L-1蔗糖，10 mmol·L-1
异抗坏血酸），用液氮研磨，于 4 000 g、4℃离心 20
min，取上清液定容至 5 mL，其中 2 mL于 15 000 g、
4℃离心 15 min，取上清液用缓冲液提取（缓冲液为
0.2 mol·L-1 Tris-HCl（pH 8.2），10 mmol·L-1，异抗坏
血酸，0.1% TritonX-100），定容至 4 mL即得 Cyt-ACO；
沉淀用提取缓冲液定容至 2 mL 即得 Mit-ACO 和
NAD-IDH。另外 3 mL加等体积提取缓冲液，可用于
测定 NAD-MDH和 NADP-ME，取其中 4 mL分为两
份，在大量透析液（即提取缓冲液）中 4℃透析过夜，
用新鲜透析液定容即得 PEPC 和 CS 酶液。酶液提取
的整个过程都在 4℃以下进行。
1.2.4 酶活性测定 参照Hirai[13]和 Sadka[14]的方法，
测定的反应体系 3 mL。各种酶的反应体系为：
NAD-MDH反应液含 0.8 mol·L-1 Tris-HCl 300 µL（pH
8.2），0.2 mol·L-1 KHCO3 150 µL，0.04 mol·L-1 MgCl2
150 µL，0.01 mol·L-1 GSH 150 µL，3 mmol·L-1 NADH
150 µL，酶液 500 µL，4 mmol·L-1 OAA 1 600 µL，紫
外波长 340 nm。NADP-ME 反应液含 0.8 mol·L-1
Tris-HCl 300 µL（pH 7.4），4 mmol·L-1 MnSO4 150 µL，
3.4 mmol·L-1 NADP 150 µL，超纯水 300 µL，酶液 500
µL，4 mmol·L-1苹果酸 1 600 µL，紫外波长 340 nm。
PEPC反应液含 0.8 mol·L-1 Tris-HCl 300 µL（pH 8.5），
0.04 mol·L-1 MgCl2 150 µL，0.2 mol·L-1 KHCO3 150
µL，0.01 mol·L-1 GSH 150 µL，3 mmol·L-1 NADH 150
µL，酶液 500 µL；4 mmol·L-1 PEP 1 600 µL，紫外波
长 340 nm。CS反应液含 0.8 mol·L-1 Tris-HCl 300 µL
（pH 9.0），0.8 mmol·L-1 DTNB 150 µL，0.8 mmol·L-1
AcCoA 150 µL，超纯水 300 µL，酶液 800 µL，0.08
mol·L-1 OAA 1 300 µL，紫外波长 412 nm。细胞质乌
头酸酶（Cyt-ACO）和线粒体乌头酸酶（Mit-ACO），
的测定酶液不同，反应体系相同。反应液含 0.8 mol·L-1
Tris-HCl 300 µL（pH 7.5）；2 mmol·L-1 NaCl 150 µL；
超纯水 450 µL；酶液 1 200 µL；2 mmol·L-1 乌头酸（反
应底物）900 µL，测定前酶液用等体积 2 mmol·L-1
GSH，30℃共培养 80 min，紫外波长为 340 nm。
NAD-IDH 反应液含 0.8 mol·L-1 Hepes 300 µL（pH
9.0）；16 mmol·L-1 NAD 150 µL；4 mmol·L-1 MnSO4 150
µL；超纯水 600 µL；酶液 1 200 µL；20 mmol·L-1 异
柠檬酸钠 600 µL，紫外波长为 340 nm。加入反应底物
后立即用 UV-2450 型紫外分光光度计测定,以 1 min
OD 值变化 0.01 作为 1 个酶活性单位, 酶活性表示为
（U·g-1 protein），重复 3次。
1.3 数据分析
采用 Excel 2003进行数据整理与绘图，采用 SAS
8.0和 SPSS 13.0软件进行显著性差异和相关性分析。
2 结果
2.1 成熟欧李果实中主要有机酸组分及含量
通过 UPLC测定，两个品种成熟果实中有机酸主
要以苹果酸为主，柠檬酸少量，其它有机酸（包括乳
酸、乙酸、琥珀酸、富马酸）微量（表 1）。‘农大 4
号’苹果酸含量和总酸含量均显著高于‘农大 3号’，
后者柠檬酸含量显著高于前者。‘农大 4号’品种为

表 1 两个欧李品种成熟果实中有机酸组分及含量
Table 1 Composition and contents of organic acid contents in ripe fruit of Chinese dwarf cherry
品种
Cultivars
苹果酸含量
Malic acid content
(mg·g-1 FW)
柠檬酸含量
Citrate acid content
(mg·g-1 FW)
其它有机酸含量
Other organic acid content
(mg·g-1 FW)
总酸
Total organic acid content
(mg·g-1 FW)
农大 3号 Nongda 3 10.24B 3.85A 0.43b 14.52B
农大 4号 Nongda 4 18.24A 2.54B 0.51a 21.29A
同列不同小写字母代表 0.05差异显著水平，不同大写字母代表 0.01差异极显著水平
Different small letters in the same column mean significant difference at 0.05 level (P＜0.05), different capital letters mean significant difference at 0.01 level (P＜0.01)
19期 王鹏飞等：不同酸度欧李果实有机酸积累特性与相关代谢酶活性分析 4105
高酸类型，‘农大 3号’品种为中酸类型。
2.2 欧李果实中有机酸的积累动态
两个欧李品种总酸含量的动态变化趋势相近，在
果实发育前期和中期缓慢增加，接近果实成熟时迅速
增加，成熟时总酸含量开始下降。花后 18—19周，‘农
大 3号’品种酸度开始下降，而‘农大 4号’欧李果
实总酸仍大量积累，19周后开始下降。两个品种果实
成熟前 2—3 周总酸的积累差异决定了成熟时的酸度
差异（图 3-A）。两个品种果实生长发育期中苹果酸
含量变化的总体趋势与总酸相似（图 3-B），苹果酸
含量花后 14周开始明显增加，果实成熟时下降。‘农
大 3号’苹果酸含量在花后 18周增加至最高，成熟时
下降。‘农大 4号’品种从花后 18—19周苹果酸含量
急剧增加，19周达到最高，成熟时下降。成熟前 2—3
周前‘农大 4 号’苹果酸积累速率明显高于‘农大 3
号’。果实发育前期柠檬酸含量都很低且缓慢增加，
果实膨大期快速增加，果实成熟时开始下降（图 3-C）。
花后 16—18周，‘农大 3号’柠檬酸积累速率远高于
‘农大 4号’。果实成熟前 3—4周是欧李果实苹果酸
和柠檬酸积累的关键时期。
2.3 欧李果实苹果酸相关代谢酶活性的变化
两个品种果实生长发育期 PEPC 活性变化在果实
生长发育前期较为平缓，果实接近成熟时两个品种
PEPC活性大幅度增加，成熟时增速减缓（图 4-A）。
‘农大 3号’果实 PEPC活性从花后 16—18周迅速增
加，18—19周略有下降。‘农大 4号’果实 PEPC活
性花后 18—19周迅速增加，花后 19—20周增速减缓。
两个品种在成熟前 2—3 周苹果酸含量的迅速增加与
此时 PEPC活性迅速增加有关。相关性分析表明，‘农
大 3号’和‘农大 4号’果实 PEPC活性均与苹果酸
含量变化显著正相关，相关系数分别为 0.763*和 0.756*
（表 2）。
两个品种果实中NAD-MDH活性从花后 6周开始
呈现逐步增加的趋势，在果实膨大期增加较快，成熟
时 NAD-MDH 活性开始下降（图 4-B）。花后 18 周
时，‘农大 3号’果实 NAD-MDH活性仍高于‘农大
4号’，此时‘农大 3号’苹果酸含量也高于‘农大 4
号’，但花后 18—19 周，‘农大 3 号’NAD-MDH
活性开始下降，而‘农大 4号’NAD-MDH活性则迅
速增加，这是成熟时‘农大 4号’苹果酸含量显著高
于‘农大 3号’的主要原因。相关性分析表明，‘农
大 3号’和‘农大 4号’果实 NAD-MDH活性均与苹

b
a
a
a
a
aaaa
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b
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a
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b
0
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6 8 10 12 14 16 17 18 19 20
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酸
含
量
To
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en
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m
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g-
1
FW
)
农大3号 Nongda 3
农大4号 Nongda 4
a
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a
a
a
a
a
a
b
b
a
b
a
a b
b
a
a
0
5
10
15
20
25
6 8 10 12 14 16 17 18 19 20
苹
果
酸
含
量
M
al
ic
a
ci
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co
nt
en
t (
m
g·
g-
1
FW
)
a
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a a a a
a
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a
0
5
10
15
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6 8 10 12 14 16 17 18 19 20
花后周数 Weeks after anthesis (w)
柠
檬
酸
含
量
C
itr
ic
a
ci
d
co
nt
en
t (
m
g·
g-
1
FW
)
花后周数 Weeks after anthesis (w)花后周数 Weeks after anthesis (w)
A B
C


图 3 ‘农大 3号’和‘农大 4号’欧李果实发育过程中总酸（A）、苹果酸（B）及柠檬酸（C）含量的变化
Fig. 3 Changes of total organic acid (A), malic acid (B) and citric acid (C) during the development of Chinese dwarf cherry
‘Nongda 3’ and ‘Nongda 4’ fruits
4106 中 国 农 业 科 学 46卷
N
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n)


图 4 ‘农大 3号’和‘农大 4号’欧李果实发育过程中 PEPC（A）、NAD-MDH（B）、NADP-ME（C）活性的变化
Fig. 4 Changes of PEPC (A), NAD-MDH (B) and NADP-ME (C) during the development of Chinese dwarf cherry ‘Nongda 3’ and
‘Nongda 4’ fruits

表 2 欧李果实有机酸与其代谢酶活性的相关性
Table 2 Correlation between organic acids and metabolizing enzymes activities of Chinese dwarf cherry fruits
品种 Varieties PEPC NAD-MDH NADP-ME CS Cyt-ACO Mit-ACO NAD-IDH
农大 3号 Nongda 3 0.763* 0.967** -0.867** 0.976** 0.857** -0.964** -0.132
农大 4号 Nongda 4 0.756* 0.972** -0.896** 0.959** 0.561 -0.867** -0.136
表中*，** 分别表示相关性在 0.05、0.01水平显著 *, ** Represent correlation is significant at 0.05 and 0.01 level, respectively

果酸含量变化极显著正相关，相关系数分别为 0.967**
和 0.972**（表 2）。
两个品种果实发育过程中 NADP-苹果酸酶
（NADP-ME）活性较高，花后 12周开始迅速下降、
成熟前 1周又突然增加（图 4-C）。花后 17—18周，
‘农大 3号’果实 NADP-ME活性开始上升，促进了
苹果酸的降解，而花后 18—19周，‘农大 4号’果实
NADP-ME 活性仍在下降，苹果酸仍在积累，此为成
熟时‘农大 4号’比‘农大 3号’苹果酸高的另一个
主要原因。相关性分析表明，‘农大 3号’和‘农大
4 号’果实 NADP-ME 活性均与苹果酸含量变化极显
著负相关，相关系数分别为-0.867**和-0.896**（表 2）。
2.4 欧李果实柠檬酸相关代谢酶活性
两个品种果实发育柠檬酸合成酶(CS)活性变化
趋势较为相似，即在果实发育初期 CS 活性处于较
低水平，且增速很慢，果实发育后期快速上升，果
实成熟前 1周开始下降（图 5-A）。花后 14周开始，
‘农大 3号’CS活性及增速均高于‘农大 4号’，
是‘农大 3 号’果实柠檬酸含量高于‘农大 4 号’
的主要原因。相关性分析表明 ‘农大 3号’和‘农
大 4 号’两个品种果实发育过程中 CS 活性与柠檬
酸含量的变化显著正相关，相关系数分别为 0.976**
和 0.959**（表 2）。
乌头酸酶（ACO）参与柠檬酸的降解，两个品种
Cyt-ACO活性都是果实发育前期较高，花后 8周时开
始小幅下降，花后 16周 Cyt-ACO活性开始快速增加，
直到果实成熟，且‘农大 3号’增速较‘农大 4号’
快，成熟期 Cyt-ACO活性高于果实发育初期值。两个
19期 王鹏飞等：不同酸度欧李果实有机酸积累特性与相关代谢酶活性分析 4107
品种Mit-ACO活性变化的总体趋势相近（图 5-C），
Mit-ACO活性前期较高，促进了柠檬酸降解，从而抑
制了柠檬酸的积累；果实发育后期Mit-ACO活性的下
降使得柠檬酸分解变慢，促进了柠檬酸的积累（图
5-C）。相关性分析表明 ‘农大 3号’和‘农大 4号’
两个品种果实发育过程中 Mit-ACO 活性与柠檬酸
含量的变化显著负相关，相关系数分别为 0.964**和
0.867**（表 2）。
果实发育过程中，两个品种 NAD-异柠檬酸脱氢
酶（NAD-IDH）活性都很低，增减起伏变化，无一定
规律，由表 2 可知 NAD-IDH 与柠檬酸含量变化呈负
相关，且相关系数都很低。但果实接近成熟时两个品
种 NAD-IDH 活性则突然增加，可能促进了柠檬酸的
降解（图 5-D）。

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a
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a a
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a
b b
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农大3号 Nongda 3
农大4号 Nongda 4
花后周数 Weeks after anthesis (w) 花后周数 Weeks after anthesis (w)
A B
C D


图 5 ‘农大 3号’和‘农大 4号’欧李果实生长发育过程中 CS（A）、Cyt-ACO（B）、Mit-ACO（C）、NAD-IDH（D）活性
的变化
Fig. 5 Changes of CS(A), Cyt-ACO(B), Mit-ACO(C) and NAD-IDH(D) during the development of Chinese dwarf cherry ‘Nongda
3’ and ‘Nongda 4’ fruits

3 讨论
果实有机酸代谢是一个非常复杂的过程，由多个
基因表达及相关酶综合调控，还受环境因子[15]、栽培
措施[16-17]的影响。果实中细胞中，PEPC、NAD- MDH、
NADP-ME 是参与苹果酸代谢的关键酶[18]，其活性变
化直接影响苹果酸的积累速率，在苹果[19-20]、桃[6,21]、
杏[8]等果实中已得到证实。本研究首次表明，欧李果
实发育后期 PEPC 活性增强促进了苹果酸的积累，
PEPC 活性变化与苹果酸含量的变化呈正相关；两个
品种果实苹果酸含量开始迅速增加的时期和
NAD-MDH 活性开始迅速增加的时间一致，
NAD-MDH活性与其相应苹果酸含量都呈极显著正相
关，NAD-MDH是影响欧李果实苹果酸积累的关键酶。
有些呼吸跃变型果实在成熟过程中 NADP-ME活性显
著上升，有机酸含量急剧下降，表明呼吸跃变主要以
有机酸作为底物[22]。本研究表明，欧李果实发育过程
中两个品种 NADP-ME活性与苹果酸含量都呈极显著
负相关，果实成熟时 NADP-ME的作用使苹果酸降解
大于合成，从而使苹果酸含量表现为下降，NADP-ME
是欧李果实苹果酸降解的关键酶，其活性在欧李果实
成熟时高强度表达。另外，成熟果实中苹果酸主要在
液泡中累积，其含量的多少取决于苹果酸合成、液泡
贮藏和转移之间的平衡[23-24]，应进一步研究欧李果实
液泡膜质子泵对果实有机酸的调控作用，进而详尽阐
明欧李果实苹果酸代谢的生理机制。
4108 中 国 农 业 科 学 46卷
果实中有机酸积累是各种酶协同作用的结果[4]，
本试验表明，在整个果实发育过程中苹果酸的积累速
率受 3个酶协同调控。欧李果实发育后期 NAD-MDH
活性和 PEPC活性开始上升，而 NADP-ME活性迅速
下降，是苹果酸大量积累的主要原因。欧李果实成熟
时，NADP-ME 活性突然升高引起苹果酸快速降解，
苹果酸降解也可能是作为糖代谢的底物被消耗，需进
一步研究。UPLC检测表明，欧李果实属于苹果酸型，
两个品种酸度差异主要由苹果酸含量差异决定。本试
验中，‘农大 4号’欧李在达到峰值前 1周 NAD-MDH
活性快速上升，同时 NADP-ME活性仍在下降，促进
了苹果酸大量积累。‘农大 3号’欧李在达到峰值前
1周 NAD-MDH活性增速已减缓，而 NADP-ME活性
已开始上升，此期苹果酸积累量较小。成熟时两个品
种 NADP-ME活性上升速率相近，对酸度影响较小，
说明欧李果实苹果酸积累差异主要受合成相关酶活性
影响。对苹果[5]、桃[23]、葡萄[24]等的研究表明，苹果
酸合成酶不是酸度差异形成的主导因素，而负责苹果
酸降解的苹果酸酶起主要作用，可见欧李果实苹果酸
相关代谢酶特性与其它果实有一定差异，有其自身的
代谢特征。
柠檬酸合成酶（CS）催化 OAA与 Ac-CoA缩合
为柠檬酸。本研究结果显示，两个品种 CS 活性变
化与柠檬酸含量显著正相关，果实膨大期 CS 活性
迅速增加，促进了柠檬酸的合成；果实接近成熟时
CS活性略有下降，柠檬酸含量也随之下降，这与脐
橙[7]、杏[8]菠萝[11]等果实的研究结果一致，但 Kubo
等[25]和证实日本夏橙果实发育过程中 CS 活性与柠
檬酸积累并不相关，罗安才等[26]在不同柑橘品种研
究中表明柠檬酸的积累差异与 CS 活性无关，说明
CS对果实柠檬酸合成调控作用因树种而异，进一步
应从分子水平上研究欧李果实 CS 酶基因的作用机
理。Sadka等[9]研究甜来檬和酸柠檬果实发育过程中
ACO 活性的表达和变化，发现 ACO 存在两种同工
酶 Cyt-ACO和 Mit-ACO，参与柠檬酸的降解。本研
究结果显示，欧李果实膨大期 Mit-ACO活性一直在
降低，这有利于果实中柠檬酸积累；但 Cyt-ACO活
性在果实发育后期迅速增强，其原因有待深入研究。
本研究中，在果实发育前期和果实膨大期，
NAD-IDH活性变化没有一定的规律，似乎与柠檬酸
含量变化无关，当果实接近成熟期时，两个品种
NAD-IDH 活性都迅速升高，可能参与柠檬酸的降
解。
4 结论
欧李果实有机酸在成熟前 3—4周迅速积累，成熟
时又突然下降，栽培生产中可根据鲜食或加工需要选
择最佳采收时期。欧李果实有机酸积累差异受多个酶
协同调控，苹果酸的积累差异主要由 NAD-MDH活性
和 NADP-ME活性协同变化引起，柠檬酸积累差异主
要受 CS活性变化影响。果实发育后期Mit-ACO活性
下降促进了柠檬酸的积累，而成熟时柠檬酸下降则与
NAD-IDH活性上升有关。

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（责任编辑 曲来娥）