全 文 ：热 带亚 热带 植物 学报 2002，10(3)：271-280
Journal of Tropical and Subtropical Botany
果实软化的胞壁物质和水解酶变化
彭丽桃 饶景萍 杨书珍 任小林 王俊宁
(1．中国科学院华南植物研究所，广东 广州 510650；2．西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100)
摘要：果实软化通常被认为是由于胞壁水解酶如 多聚半乳糖醛酸 酶 、果 胶酯酶 、纤维素酶降解胞
壁物质导致 。本文概述了这三种酶分子与果实软化关系的研究进展。反义基因技术证 明，这三 种
酶基因的任一种表达被抑制，果实能够正常软 化 ，暗示果实的软化 有其它因子的参与 。其中由细
胞内的淀粉酶和蔗糖酶引起的细胞嘭压的变化及果胶的溶解可能 是引起果 肉软 化的重要原因。
关键词：果实软化；胞 壁降解酶 ；淀粉酶；蔗糖酶
中图分类号：Q945．65 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2002)03—0271—10
Changes in Cell W all Components and Related
Hydrolytic Enzymes in Fruit Softening
PENG Li．tao RAO Jing．Ping YANG Shu．zhen REN Xiao．1in WANG Jun．ning
(1．South China Institute of Botany，the Chineses Academy of Sciences，Guangzhou 510650，China；
2．Northwest Science and Technology Univers西y of Agriculture and Forest，Yangling 712100，China)
Abstract： Great concern IS focused on fruit softening since it occurs soon after harvest．It IS
generally accepted that fruit softening is due to the hydrolysis of cell wall components
mediated by enzymes such as polygalacturonase，pectinesterase，cellulase，etc．Advances in
studies of these enzymes and their role during fruit ripening an d softening are summ arized．
Antisense RNA transgenic fruits showed that the fruits softened normally when gene
expression in each of these enzymes was inhibited， which indicated tha
．
t other factors may
attribute to fruit softening． Several evidences indicated that turgor chan ge caused by amylase
an d invertase an d the solution of pectin play role in fruit softening．
Key words：Softening；Cell wall enzymes；Amylase；Invertase
果实迅速软化是采后生理学研究的重点 。果实成熟的一个重要特点是果 肉质地变
软 ，许 多研 究认 为细胞壁是细胞的支撑物 ，只有胞壁结构改 变 、胞壁成分发生降 解才能
导致果实软化 [i-4]。研究阐明果实软化的生理机制 ，找出关键的影响因子 ，有利于改善果
品贮藏保鲜措施 。目前对果实软化过程中的生理生化变化有了较为深入的研究 ，但对果
实软化的关键 因子和软化机理还未完全清楚 。本文综述果实软化过程中胞壁物质和水
解酶变化的研究进展。
收稿 日期：2001—02—12 接受日期：2001—05—21
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272 热带亚热带植物学报 第 1O卷
1 胞壁物 质的变化
果实细胞壁物质主要有纤维素 、半纤维素 、果胶和伸展蛋 白 ，各组分之间通 过共价
键 、氢键 、离子键 、疏水交互作用和无反应的随机填充构成细胞壁[】l。由于胞壁物质的 多
糖成分复杂 ，而且单糖分子间的连接方式多样 ，分析高分子多糖极为困难 。 目前常用的
方法是先提取 多糖组分 ，用高压液相色谱法分离出单组分多糖 ，再将糖 的游离羟基 甲基
化 ，进一步酸碱分离单糖 ，确定糖苷键的位置 ，这种分析方法称为甲基化分析[】。利用这
种方法 ，研究者们经过多年努力，已基本弄清了胞壁大分子的组分和结构特点 。
1．1 果胶
果胶是细胞壁的重要组成成分 ，主要存在于 中胶层 ，初生壁中也有一部 分。果胶多
糖的主要成分有半乳糖 、半乳糖醛酸 、鼠李糖 、阿拉伯糖等 。Weckler[1]采用甲基化分析方
法结合其它方法分析后得知 ，果胶分子中主链为 p一1，4一糖苷键结合的半乳糖醛酸 一鼠
李糖的重 复结构以及多聚半乳糖醛酸组成的聚合体 ，侧链结合有阿拉 伯糖 、半乳糖 、葡
萄糖等分子 。果胶物质不溶于乙醇 ，在高浓度的乙醇溶液 中交联成絮状物 。根据提取方
式的不 同，可将果胶分为水溶性果胶 、离子结合性果 胶和碱 溶性果胶 ，另外还有 NazCO
溶性果胶 ，盐酸溶性果胶等【 一。
许多研 究表明 ，随果实成熟度增加 ，原果胶含量(相 当于碱溶性果胶 )减少 ，水溶性
果胶增加。在仁果类果实中 ，“红星”苹果采后常温下 1-2周水溶性果胶增加 5-7倍 ，原
果胶含量也成倍下降【 。欧洲梨果实软化可促进水溶性果胶 、离子 结合性果胶和半乳糖
醛酸增加【1o】。Ning等【5】比较研究欧洲梨 ，沙梨 ，白梨三个主要梨 系统果实软化期间的果胶
变化 ，发现欧洲梨 “La France”和“Bartlet”品种果实成熟时可溶性果胶增加 ，盐酸溶性果
胶明显减少 ，果实硬度下降很快 ，而 “鸭梨”(白梨 )和“二十世纪梨”(沙梨 )成熟期间果胶
变化缓慢 ，两品种硬度下降也很缓慢。核果类果实中 ，周培根等【 】发现 “海复早桃”和“白
云早桃”成熟期间水溶性果胶增加 ，而总果胶相对稳定 。油桃【 】(桃 的变种)成熟后期果胶
多聚物增溶(非酶作用的变化 )、解聚 ，果胶中有半乳糖基多糖的净损失。甜樱桃[3】成熟过
程中随果实软化水溶性果胶和螯合性果胶增加。番茄在成熟过程中水溶性果胶增加 ，原
果胶下降 ，而不软化的番茄突变体果实成熟过程中总糖醛酸和胞壁果胶的含量不变【6】。
值得注意的是 ，Sasaka等发现果胶的最初释放不是 由于酶的作用 ，而是 Ca 等金属离子
在多糖连接处脱落或被替换所致 。Fishman等⋯， 也发现 提取的果 胶在透析中有分子变
小的趋势。Blackboum 等【 】认为 ，果实软化过程中细胞间连接的丧失 ，可来源于果胶质中
游离羧基的 S一腺苷甲硫氨酸甲基化 ，从而导致钙横向联接的相邻多糖醛酸苷的破坏 。
1．2 纤维素和半纤维素
纤维素是以 p一1，4一糖苷键连接 的葡萄糖的多聚物 ，在胞壁中形成微纤丝 。半纤维
素含有许多杂分子 多糖 ，主要有木聚糖和木葡聚糖两种组分。木葡聚糖能特异与纤维素
微纤丝结合 ，有稳定微纤丝的作用。果实软化期间的超微结构观察均发现有胞壁电子密
度降低 ，微纤丝解聚的特点【 。Harfield将不同成熟度的胞壁成分分离 ，发现鳄梨果实成
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第 3期 彭丽桃等：果实软化的胞壁物质和水解酶变化 273
熟初期有坚硬的纤维和极低 的纤维素酶活性 ，8 d后果 肉极度软化 ，半乳糖 、阿拉伯糖 、
鼠李糖减少 ，纤维素酶活性上升[ 。田建文用生物数学 的方法分析各组分对软化的贡献
时发现硬度与柿子果肉粗纤维含量呈正相关【 。Edward认为纤维素的最初水解对软化
的启动有很 重要的作用。半纤维素水解时释放 的寡糖物质一寡糖素 ，具有强烈的生理 活
性 ，能增强植物的抗病 、抗逆 以及加速果实衰老【rn，有关这方面的研究正逐步深入 。
2 分解细胞壁的几种主要酶及活性变化的特点
胞壁结构改变和胞壁各成分物质降解 目前被 认为是果 肉质地下降 的主要原 因。这
一 过程 与一 系列 水解酶有关 ，主 要有 ：多聚半 乳糖醛酸 酶 (PG，Polygalacturonase，EC，
3．1．1．15)、果胶 酯酶 (PE，Pectinesterase，EC，3．1．1．11)、纤维素酶 (Celulase，EC，3．2．1．4)
及其它糖苷酶类。
2．1 多聚半 乳糖醛酸酶 (PG)
多聚半乳糖醛酸酶是水解果胶物质的主要酶 ，而且一度被认为是控制果实软化的关
键酶 。吴明江等发现贮藏苹果 的可溶性果胶和 PG活性随呼吸上升而上升[1 。Xue等【 】
证实香蕉软化和果胶酶的活性呈正相关 ，甜椒【 。 和草莓 】也有同样的特 点。正常成熟番
茄硬度下降最快 ，PG活性迅速上升 ，当硬度下降达到 92．9％ 时 PG活性升 高了 100％，
而 ／20／"突变果硬度下降最慢 ，PG仅在后熟期间检 测出少量活性 。陆春贵等[2 】认为 PG活
性与番茄硬度密切相关。西洋梨成熟过程 中 PG活性升高了 4—5倍【 ，桃 、白梨 、柿 中也
有类似的情况[2,23】。Baldwin[ 4]用外源 exo-PG处理跃变前的绿熟番茄 ，诱导产生了大量乙
烯 ，果实成熟加快 ，果 肉迅速软化。PG在软化中有重要作用的主要证据有 ：(1)果 肉软化
与 PG活性升高有明显 的一致性[9,10,23,24]。(2)体外实验中 ，PG能水解从未熟果实中分离
的胞壁材料闭。(3)未熟果的果皮组织用 PG处理后超微结构的变化与果实成熟时超微结
构变化一致【 7】。(4)不能正常成熟和软化 的番茄突变体 (Ⅳr、tin、nO／")中 PG活性很低 。
(5)乙烯诱导跃变型果 实的呼吸跃变提前 ，并伴有 PG活性的上升。
但周培根等【 】认为果胶的加溶作用 引起细胞壁结构破坏可能是导致果实软化的重要
原因 ，因为水溶性果胶含量和 PG活性 的增加滞后于果实硬度的下降 。Fishmen等[11,12】发
现原果胶的变化可在没有酶参与的情况下发生 (即存在非酶介导的果胶降解 )。最有说
服 力的是转 PG反义基因的番茄果实中 PG活性被抑制了 99％，果实成熟初期果 肉硬度
的下降与对照果一致 ，只是后期较对照果稍硬[2 9】，果胶解聚受到一定程度的抑制 ，EDTA
溶性果胶 中的阿拉伯糖和半乳糖含量增加 ，Na：CO，溶性果胶较 多，水溶性果胶较 对照
少。Giovanoni[ o】将 PG基 因转入番茄 n突变体植株 ，果 肉中 PG有很高的表达 ，多聚半
乳糖醛酸有明显的降解 ，但果实并不软化 。由此看来 ，果肉软化并非由 PG单独控制 ，显
然还有其它因素参与 ，PG只是在软化后期发挥作用。
果实 中存在外切多聚半乳糖醛酸酶 (exo-PG)和 内切多聚半乳糖醛酸酶 (endo．PG)两
种类型【 ”。软肉桃 中有这两种酶 ，而硬肉桃中仅有外切酶活性 ，无内切酶活性。苹果中主
要是 exo-PG而无 endo-PG活性 ，但免疫杂交法及 cDNA探针检 测结果表明 ，苹果中有一
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274 热带亚热带埴物学报 第 10卷
定的 endo—PG活性【Ⅻ。硬肉桃中分离出的 exo—PG经色谱鉴定为两种酶组成 ，其分子量约
66 kD。果实成熟时 exo—PG显著增加[10】，表明 exo—PG对硬肉桃的软化有重要作用。endo—PG
与大多数果实成熟期间可溶性果胶的增加和果肉软化密切相关【321。Tonuti等㈣证实桃在
采收前的内切 PG有 PI 5．2和 PI 8．4的多肽 ，呼吸跃变后只存在 PI 8．4的多肽 ，其 exo—PG
在采前有 PI 4．9一种多肽 ，跃变后此多肽的酶活性降低 ，出现了 PI 8．8的多肽且此多肽 的
酶活性上升极快，而 Ruzzont 41等研究表明 ，桃中 endo—PG有 PI 5．2和 9．6两种类型，exo—PG
有 PI 4．8和 8．6两种类型 ，酸性多肽在后熟时期下降 ，碱性多肽在此期上升 。鳄梨正常后
熟软化时 ，能纯化出的 PG有 55、52、49、48、46 kD 几种不同分子量的多肽 。这些 同工酶
等电点范围在 PI 4—7之间 ，约有 7条酶带 ，可见 PG同工酶的丰富【15】。这可能 是对果实不
同果胶组分及对后熟微环境的适应。
番茄一直是研究果实 后熟软化的 良好材料 。番茄果 实中至少有三种 同工酶 PG 、
PG：A、PG：B【 51，三者结构具有相似性 ，均含有 46 kD 的多肽 。PG 热稳定性好 ，其分子量高
于 另外两种酶型 ，有研究认为，PG。可能是 PG：A、PG： 组成的异源二聚体 ，但还需要进一
步研究 。PG 和 PG：。有抗体交叉反应。Alit 】认为两种同工酶的差异仅在于糖基化程度
不同。Fischer等【l01证实两者 N一末端和 C一末端相同 ，去除糖苷后的蛋白在 SDS—PAGE电
泳 中无差异 。有证据显示 PG的三种同工酶 由同一基因编 码 ，烟草转基因植株能表达
PG：A、PG： 两种酶 ，反义转基 因番茄果实的 PG同工酶合成受阻【 。
研究者利用免疫沉淀法筛选出了 pTOM 6编码番茄 PG的基因 ，以后依次找出了桃 、
鳄梨 、芒果的 PG基因，不同物种的 PG基因有一定的保守性 ，但还需要深入研 。
2．2 果胶酯酶 (PE)
果胶酯酶的作用是去除果胶分子链上半乳糖醛酸羧基上的酯化基团 (主要是羟 甲基
或羟乙基 )，增加果胶在水中的溶解度 ，利于 PG作用 ，同时 PE也具有其它生理作用 。PE
的活性随果 肉组织的软化也发生有规律的变化 。樱桃成熟时 ，果 肉持续软化 ，而果重 、体
积 、可溶性固形物含量、PG和 PE活性均迅速上升 ，且 PG活性最早出现[3 8】。柿子在九月初
(转黄期 )PE活性达到最高 ，生理成熟期 PE活性消退。田建文认为前期柿的软化是 PE作
用的结果[1司。西洋梨 “Bartlet”和“La France”的 PE活性快速增长与果 肉的软化一致【 ，而
“鸭梨 ”和“二十世纪梨”中 PE活性低 ，软化速度也较慢 。表明 PE对果实的软化有一定的修
饰作用。PE的反义基因转入植株后，植株的生长和发育没有明显的不同，只是 PEMEU1(番
茄中 PE基因)mRNA含量有所降低 ，果胶的分子量较对照高 ，且果汁 中醛酸含量较对照高
出 30％一50％，甲基化程度增加了 25％一250％t 9,40]。这从分子水平证明了 PE的作用 。
PE的多态性在桃 、番茄 、香蕉 、猕猴桃 、白葡萄 、樱桃和柠檬 中均有报道[4i-43】。成熟桃
果实 中有三种 同工酶 ，分子量约 为 34 kD，PE2和 PE3只是发生 了 Thr／Lys的替换 ，且
PE3的抗血清能与 PE1、PE2反应 ，说明三者有很高的同源性 。三者都不与伴刀豆球 蛋白
ConA发生沉淀反应 ，说明糖基化程度低或者不含糖基 ”。Cameron[ 发现柑橘汁中有对
热稳定的 PE，其活性 占总活性的 8．3％，分子量约为 40．1 kD，变性后为 42．7 kD。此酶能
与伴刀豆球蛋 白 ConA 结合 ，表明其含有 N一键糖基 ，去糖基化后分子量在 40．1—41．7 kD
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第 3期 彭丽桃等 ：果实软化的胞壁物质和水解酶变化 275
之 间。从红葡 萄中分离的 PE有四种 ，分子量在 20—40 kD 之 间 ，其中也有热稳定 的
RGPME3(红葡萄中的 PE基因 3)【 。Graft【 】鉴定 出番茄中有两大类 PE同工酶 ，这两类
对果实中 PE的多克隆抗体和亚麻胼胝质 PE的抗体有不同的免疫反 应。第一类 PE蛋
白质有 PI 8．2、PI 8．4、PI 8．5三种 ，均在果实 中表达 ，是 PE活性的主要形式 。而第二类酶
等电点在 pH 9．0以上 ，在果 肉和营养组织 中均有表达 ，能与亚麻 胼胝质 PE的 多克隆抗
体发生免疫交叉反应 ，且不受 PE反义基因表达的影响。这表明编码 PE的基因至少有两
个 ，且两者同源性较低 ，第二类 PE可能与植物生长发育相关。
2．3 纤维素酶(Celulase)
纤维素酶对羧甲基纤维素 、木葡聚糖和具有葡聚糖结构的物质表现活性 ，因此有些
文献称为葡聚糖酶 。纤维素酶在不同果实软化 中的作用不同，在番茄 、梨果实中一般认
为纤维素酶仅起次要的作用 ，而在鳄梨软化 中似乎起主导作用。Buse和 Laties["]发现鳄
梨纤维素酶活性随果实成熟度的增加而显著增加。采用荧光标记的纤维素酶抗体和 PG
抗体检测果肉圆片 中酶 的变化发现 ，呼吸高峰后一天 ，PG的表达检测不 出，而纤维素酶
在呼吸高峰 前就有表达 ，乙烯处理后纤维素酶和 PG的表达量显著增加 。Ben—Arie等【 s】
在柿子采收前两周喷 GA，，果实成熟延迟 ，在比较胞壁成 分变化后发现 处理果的纤维素
含量较高 ，这间接反映了纤维素酶在柿子软化 中的作用 。桃果实在跃变前只有 PI 6．5的
纤维素同工酶有活性 ，跃 变后纤维素酶出现 了 PI 6．5和 9．5两种同工酶【 。Ruzzon[ 在
桃上也得到 了同样的结果 ，并且认为纤维素酶在软化启动时起主要作用。 Hobson经过
实验发现番茄突变体无 PG活性 ，果实软化较慢 ，纤维素酶的活性 只有正常果实 PG活
性的 0．1％。杂交选择体外转译产物的免疫沉淀法检测出纤维素酶的前体在完熟期间至
少增加了 50倍 。
Benet和 Christofersen[4~]较早利用 cDNA确定了鳄梨的纤维素酶 ，并指 出其初级产
物约 54 kD，穿过细胞膜时切除信号肽变成 52．8 kD的分子 ，经过糖基化 ，再与膜结合为
成熟蛋 白，分子量增加到 54．2 kD。从番茄中克隆出两种结构不同的纤维素酶基因 cel 1
(celulase 1)和 cel 2(celulase 2)，两基 因编码的核心蛋 白在 51—53 kD之间 ，与细菌中的
纤维素酶有共同的保守氨基酸序列【 。cel 1和 cel 2间的氨基酸序列 同源性仅有 50％。
番茄的 cel 1与蚕豆的纤维素酶的氨基酸序列同源性达到 68％，而 cel 2则与鳄梨果 实
的纤维素酶的同源性达 57％。进一步序列分析表明 ：植物中至少有两类结构不同的纤维
素酶基因家族 ，在番茄果实软化 中均有表达 ，说 明纤 维素酶的多种酶型参与胞 壁的降
解。 Nakaruma等【 8】用杨树纤维素酶的 N一端序列设计探针 ，筛选 出了编码该酶的 cDNA
进行分析 ，发现其开放读码框是 1 482 bp，编码 494个氨基酸 ，除去可能的信号肽后有 467
个氨基酸 ，与鳄梨和蚕豆的纤维素酶均有 70％的同源性。按纤维素酶的催化域划分 ，应是
E家族成 员。番茄用乙烯处理后 ，表达了 cel 1-cel 6共 6种纤维素酶基因 ，其中前 4种可
在果实中表达 。最近 ，Brummell等【 91将 cel 2基因的反义序列与烟草花叶病毒 CaMV 35S
启动子结合 ，转入番茄中抑制 ceZ 2的表达 。果皮和果柄中 ceZ 2的 mRNA含量分别较对
照降低了 95％和 80％，但果实软化与对照无显著区别 ，果实中乙烯的合成 也没有变化 ，
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276 热带亚热带植物学报 第 lO卷
只是采摘 4 d后果柄的折断阻 力增加了 27％(一转基 因品系)和 46％(另一转基因品
系)。纤维素酶不同酶型在果实 中的表达特 点 ，各类果实中纤维素酶的同源性 ，以及对果
实软化的作用尚不甚明了 。
2．4 糖苷酶 类
此外 ，在不同的果实中发现了一 系列与成熟软化有关的糖苷水解酶 (能够水解细胞
壁 )，有葡萄糖苷酶 、木聚糖酶 、木糖苷酶 、d，p一半乳糖苷酶等。番木瓜果实成熟时(p一糖
苷酶活性与 PG活性在果肉硬度迅速下降期间有较大幅度的上升[5o1。番茄突变体 Ⅳr果 肉
中的糖苷酶协助纤维素酶水解果实细胞壁 ，杏果实后熟期间糖苷酶活性上升 ，Cardarelli
等【s 1认为糖苷酶在果实软化中有一定作用。鳄梨果实后熟期间 ，木糖苷酶活性 上升至最
高时 ，纤维素酶活性和乙烯释放量达到峰值 ；外源木糖苷酶处理未熟鳄梨 圆片 ，能促进乙
烯产生 ，果肉软化的超微结构观察表明与正常后熟果实无差异[5 1。“富士”和 “Tsugaru”苹
果软化期间糖苷酶活性不太一致 ，其中 B一半乳糖苷酶活性快速增加 ，但检测不 出 PG活
性【 1。Redgwel等[541发现猕猴桃果实经乙烯处理后木葡聚糖内糖基转移酶(XET)活性显
著增加 ，与胞壁的膨胀松软相对应 。因此 ，他们认为 XET酶对细胞壁的松动是其他胞壁
水解酶作用的必需条件 。但这需要用生物技术的手段和其它方法进一步证实 。
3 与果实软化有关的胞内水解酶
人们偏重胞壁水解酶的研究 ，但胞 内水解酶的变化却很少引起人们的注意 。Bonghit 5】
等研究桃软化后发现纤维素酶和 PG只是在果实跃变后增加 ，他们推测果实后熟早期有其
它酶作用 ，并且在软化开始后产生 。淀粉酶在果实衰老中的作用很少报道 ，但猕猴桃软化
过程 中淀粉酶作用明显 。Lalu【5q等发现猕猴桃软化分为两个阶段 ，初始阶段硬度损失很
快 ，后期硬度损失缓慢 ，而且初期的硬度损失似乎不是乙烯作用引起。Macrae等【 刀发现 呼
吸高峰前期有淀粉水解和胞壁成分变化。王贵禧【 。1等进一步研究表明 ，猕猴桃硬度迅速
下降阶段淀粉大量水解 、胞 内淀粉粒减少 ，淀粉酶活性与此阶段果实软化 密切相关 。茶
多酚对猕猴桃的保鲜效应主要是抑制了淀粉酶的活性 ，降低了淀粉 的损失[591，而淀粉有
维持细胞膨压的作用。芒果成熟初期有大量的淀粉粒 ，成熟期 间淀粉水解 ，淀粉酶活性
增加 ，且 ABA促进成熟时 ，随胞壁物质的降解淀粉粒很快消失[6Ol。枣成熟时也有淀粉水
解现象 ，梁小娥等[61认为淀粉水解与枣果实胞壁物质和相关的水解酶共同导致 了软化 。
香蕉后熟时淀粉大量降解 ，Kojimat 1等认为果胶和半纤维素及淀粉的降解是香蕉软 化的
主要原因。我们实验发现淀粉酶在油桃软化早期有重要作用[631。
蔗糖酶活性 与果实软化衰老有一定关 系。张立平【删报道酸性蔗糖酶在 白兰 瓜子叶生
长后期升高 ，衰老发生后显著下降。徐昌 1等测定柑橘果实成熟期 间外切 PG、外切纤
维素酶活性时发现蔗糖酶活性很高 。柿子贮藏期间总糖含量稍有下降 ，而蔗糖含量逐渐
降低 ，20℃比 5~C下降显著 1。Sanchez[ 刀发现南美番荔枝胞壁降解酶 PG、纤维素酶和蔗
糖酶活性 高峰与呼吸高峰较为一致 ，果糖和葡萄糖在后熟期间一直增加 ，应该是蔗糖酶
作用的结果。Wangt 81以番茄酸性转化酶 (蔗糖酶 )的 eDNA 为探针 ，测定番茄果实成熟过
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第 3期 彭丽桃等 ：果实软化的胞壁物质和水解酶变化 277
程 中酸性转化酶的变化 ，发现后熟时酸性转化酶的 mRNA水平增加 ，从分子水平上证实
蔗糖酶在果实成熟衰老 中有一定的作用 。我们在油桃上的实验结果也表明 ，在果肉硬度
迅速下降期间蔗糖酶和淀粉酶活性较高 ，说 明蔗糖酶和 淀粉酶对果实软化有极 其重要
的作用。我们推测 ，果肉细胞软化期间细胞膨压的变化及细胞壁的承受能 力的变化应该
是果实软化的根源。Murayama[69]等证实“Le Lectier”梨在 95％RH条件下贮藏 3周后迅速
软化 ，而 75％和 55％条件下贮藏 4周果 肉硬度仍无较大变化 ，表明适度失水有利于一些
种类果实贮藏 ，这或许可 以认为是上述观点的间接证明。梨果实软 化前 ，细胞膨压影响
果实的抗张强度 ，而已经软化果肉的细胞膨压对果 实的抗张强度没有影 响[7o】，提示膨压
对果实软化有相 当重要的作用 。
4 结 语
果实的软化问题一直是研究者密切关注的问题 。随着研究的不断进展 ，人们对果肉
软化机理的认识越来越深入 ，从以前的单一注意果胶降解相关酶 PG、PE逐渐认识到细
胞壁的其它降解酶和 细胞内部与物 质降解有关的水解酶 ，如蔗糖酶 、淀粉酶 。此外 ，细胞
壁的溶解和解聚以及细胞膨压的变化对果 肉软 化的作用也 引起 了科学家们的注意 ，作
为细胞壁重要结构物质的伸展蛋白在植物的抗旱、抗寒、抗病以及对其它环境因子皆有
响应 。目前发现一伸展蛋 白基 因在果实 中特异表达 ，而且受后熟调控【7l】。Mcqueen·Mason
等报道 ，伸展蛋白在果实软化中具有重要作用 ，它促使微纤丝束和半纤维素的解离 ，使
细胞壁松弛[72】，但其作用机理还不太清楚。所有这些都将成为新 的研究热点。尽管 目前
果 肉软化的关键因子还没有找到 ，但生物技术手段的运用 ，必将使我们对果实软化的认
识更全面 ，更深入。
参 考 文献 ：
[1】Weclder D E．Structural characterization of pectic polymers during ripening and storage of apple(gal~tans，arabinans，
arabincI~ actan)[D】．DAI-C，58／04，P1990，1997．
[2】 周培根，罗祖友，吴邦 良．桃成 熟期间果实软化与果胶及有 关酶的关系 [J】．南京农业 大学学报 ，1991，14(2)：
33～37．
[3】 Fils—Lycaon M，Lovatl C J，Coggins C W，et a1．Loss offlrmne~ and changes in pectic fractions during ripening and
over-ripening of swect cherry[J】．HortSci，1990，25(7)：777-778．
[4】 Dawson D M，Walkins C B，Melton L D．Intermitent harming afects cel wal compositon of‘Frantasia’nectarine
during—pcning and storage[J】．J Amer Soc Hort Sci，1995，120(6)：1057～1062．
IS] Ning B，Kubo Y．Softening characteristics of Chinese pear‘Yali’fruit with special relation to changes in cel wall
polysaccharides and their degrading enzymes【J1．Scientific Reports of the Faculty of Agriculture Okayama University，
1997，86：71-78．
[61 lgdaller M，Sanders R．Postharvest evaluation of transgenic tomatoes with reduced levels of polygalacturonase，
processing~nlness and disease resistance[J】．Post Biol Tech，1992，1(2)：4l1—419．
[7】 Carrington C M S，Greve L C，Labavitch J M．Cel wal metabolism in ripening fruit．VI．Efect of the antisense
p0lygalac咖 nasc gene on cel wall changes accompanying ripening in transgenic tomatoes⋯ ．Plant Physml，1993，
1 03·429-434．
维普资讯 http://www.cqvip.com
278 热带亚热带植物学报 第 10卷
【8】 Von-Molendof L J，Jacob G，De—Viliers O T．Efects of temperature and fruit size on filTlmess，extractable juice，
wooliness and browning in two nectarine cultivars【J】．J Hortsci，1992，67(5)：647—654．
【9】 夏春森 ，王兰英．“红星”苹果在贮 藏中果 肉发棉生理过程的研究 【J】．园艺学报 ，1991，8(2)：29—36．
【l0】Fischer R L，Bennea A B．Role of cell wall hydrolyses in fruit ripening【J】．Annu Rev Plant Physiol，1991，42：675—
683．
【11】 Fishman M L，Gross K C， Gilespie D T，et a1．Macromolecular components oftomato fruit pectin 【J】．Arch
【l2】
【l3】
【18】
【l9】
【2O】
【21】
22
23
24
25
【26】
Biochem Biophys，1989，274：179—191．
Fishman M L， vy B，Gillespie D T．Chan ges in the physiol-chem ical properties of peach fruit pectin during on-tree
ripening and storage【J】．J Amer Soc Hort Sci，1993，l18(3)：343—349．
Blackboum H D，Jeger M J，John P，et a1．Inhibition ofdegreening in the peel ofban anas ripened at tropical tem per—
atures．Ⅱ．Ch anges in plastid ultrastructure an d chlorophyll protein complexes accompan ying ripening in ban an as an d
plantains【J】．Ann Appl Biol，1990，l 17：147—161．
饶景萍，任小林．果 实成熟过程 中组织超徽结构变化 【J】．西北植物学报 ，1997，17(1)：128-134．
Harfield R，Nevins D J．Cell wall changes in ripening avocado fluits【J】．Plant Physiol，1985，77(4)：62-68．
田建文．柿子常温贮 藏研 究 【D】．杨凌：西北农业大学，1991．
曹宗哭 ，周阮宝 ，赵毓桔．其它生长调节物 质 【A】．余叔文 ，汤章城．植物分子与分子生物学 【M】．北京 ：科学出
版社，1998．512—534．
吴明江，张忠恒，于萍．苹果软 化过程 中质壁互作的生理和结构研究 【J】．园艺学报，1995，22(2)：181—182．
Xue Y B，KuboYznaba A．Efects of humidity on ripening and texture in banana fruit【J】．J Japan Soc Hort Sci，
1995，64(3)：657-664．
Jen J J，Robison M L．Pectolytic c11zynles in sweet bell peppers【J】．J Food Sci，1984，49(4)：1085—1087．
Huber D J．Straw~my fruit softening：the potential roles ofpolyurouldes and hernicellulosc【J】．J Food Sci，1984，
49(5)：13l一135．
陆春贵，徐鹤 林，周立新．PG、ACC、乙烯对番茄果实成熟的影响 【J】．园艺学报 ，1995，22(1)：57—60．
周宏伟，吴耕 西．长把梨贮藏过程 中 PG酶与果胶 甲酯酶作用 【J】．山东农业大学学报 ，1992，23(1)：67—70．
Baldwin E A．Exopolygalacuronase elicits ethylene production【J】．HortSci，1990，25(7)：779-780．
卢春 彬，刘存德，粱厚 果．PG在番 茄成熟 中的作 用 及二价 金属离 子与 乙烯对 PG 活性影 响 【J】．植物 学报 ，
1990，32(5)：337—342．
Bolin H R， Huxsoll C C． Scanning elec tron microsco pe ／image analyzer determination of dimem tional postharvest
changes in fruit cels【J】．J Food Sci，1987，52(6)：l649—1650．
【27】Crooks P R，Grieson D．Ultrastructure oftomato fruit ripening and the role ofpolygalacturonase isoenzymes in cel
wal degradation【J】．Plant Physiol，1983，72：1088-1093．
【28】 Sm C J S，Watson C F，Moris P S． Inheritance and efect on ripening ofantisens~polygalacturonase genes in
transgenic tomato【J】．Plant Mol Biol，1990，14：369-379．
【29】 Brummel D A， Labavitch J M． Efect ofantisense suppresion ofendopolygalacturonasc activity on polyuronide
molecular weight in tomato fiult and in fiuit homogenates 【J】．Plant Physiol，1997，l15(2)：717-725．
【30】Giovannonni J J，De lapenna D，Bennet A B，et a1．Expression of a chimeric polygalacturonase gene in transgenic r／n
tomato fruit：Results in polyuronide degradation but not fruit sot~ning【J】．Plant Cel，1989，l：53-63．
【3l】Pressey R．Polygalactoronases in higher plants 【A】．In：Fishman M L，Jen J J．Chem istry and Function of Pectins
【M】．．~j-fler Ch em Soc Set，Vo1．910，1986．157-174．
【32】Benne~A B，De lapanna D．Polygalacturonase：Its importance and regulation in ripening【A】．In：Nevius N，Jones R．
Tomato Biotechnology【M】．New York：Elsevier，1987．299—3O8．
【33】Tonutti P，Bonghi C，Vidrih R，et a1．Biochemical and molecular aspects ofpeach fruit ripening【A】．h：Hribar J，
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 彭丽桃等 ：果实软化的胞壁物质和水解酶变化 279
【34】
【35】
【36】
【37】
【38】
【39】
Johnson D S。Bo~mg H． The Post-harvest Treatment ofFruit and Vegetables： Quality Cfi~da． Proceedings ofa
Workshop【C】．Italy：Bled，Slovenia，1994．101—104．
Ruzzon S，Ruperti B，Bonghi C，et a1．Activity and biochemical characterization of endo-beta-1，4~ucanasc and poly-
galacturonascs during development and ripening of peach fruits【A】．In：Atti del Workshop Nazionale．Postraccolta
Degli Ortoflorofruticoli，Vo1．5【C】．Italy：Ascea Marina，1998．32-35．
BradyC J，Meyl8．ssonW B，Dcasson JA．Interactions betweenthe amountan dmolecularforms ofpolygalacturonasc，
calcium and~ nness in tomato fruit【J】．J Anler Soc Hort Sci，1985，l l0(2)：254—257．
Ali I M，Brady C J．Purifcation and characterization ofpolygalacturonascs oftom~o fruits 【J】．Aust J Plant Physiol，
1982．9：l55—169．
黄卫东 ，原永兵．温带果树开花结实生理 【M】．北京 ：农业 出版社，1996．240—289．
Barrett D M，Gonzalez C．Activity of softening cliz~ es during chery maturation【J】．J Food Sci，1994，59(3)：574—
577．
Graft J， Tiznadi M E， Han da A K． Characterization an d functional expression ofa ubiquitously expressed tomato
pectin methylestcrase【J】．Plant Physiol，1997，l 14(4)：1547-l556．
【40】Thakur B R，Singh R K，Handa A K．Efect of antisense pectin methylesterase gene on the chemistry of pectin in
tomato(Lycopersion esculentum)juice【J】．J Agric Food Chcm，1996，44(2)：628-630．
【4l】Hilary G，Colin B．Purifcation ofthree pectin esterases from ripe peach fruit【J】．Phytochcm，1994，31(4)：949—955．
【42】 Cameron R G，G-rob．mann K．Purifcation and characterization ofa thermaly tolerant pectin methylesterase from a
commercial valencia fresh frozen orange juice【JJ．J Agric Food Chcm，1996，4 (2)：458-462．
【43】Cameron R G，Grohmann K．Partial purifcation and thermal characterization of pectinmethylesteras~from red grape
fruit fimsh~ pulp【J】．J Food Sci，1995，60(4)：821-825．
【4】 Bust L E， Laties G G． Ethylene-mediated posttranscriptional regulation in ripening avocado Persea americana)
me．carp discs【J】．Plant Physiol，1993，102：417-423．
【45】Ben-Arie R，Sacks Y，Sonago L，et a1．Cel wall metabolism in gibborelin treated persimmon fruits【J】．Plant Growth
Regulation，1996，19(1)：25-33．
【46】Bennett A B，Christofersen R E．Synthesis and pmcessing ofcellulasc from ripening avocado fruit【J】．Plant Physiol，
1986，81：830-835．
c47】 Lashbrook C C， Gonzalez B C， Bennett A B．Two diw卿 t endo-beta-I，4-ghcenase genes exhibit overlapping
expression in ripening fruit and abscising flowers【J】．Plant Cel，1994，6(1O)：1485-1493．
【48】Nakamura S，M嘶 H，Subai F，et a1．Cloning and sequencing of a eDNA for poplar endo-i~-1，4-glucanasc【J】．Plant
Cel Physiol，1995，36(7)：1229—1235．
【49】Brurnmel D A，Hal B D，Bennett A B．Antisense suppression oftomato end~l，4-b~a-gincenase Cel2 mRNA accIl·
mulation increases the force required to break fruit abscission zones but does not afect fruit softening【J】．Plant Mol
Biol，1999，4o(4)：615-622．
【50】Lazan H，Slam at M K，Ali Z M．B-galactorunase and pegtinesteras~in diferential soit~fing and cel wall modification
during papaya fruit ripening【J】．Physiol Plant，1995，95：lo6—112．
【5l】Cardarelli M T，Botondi R，Mencarelli F．Role ofglycosidases in the soRening ofapricots during postharvest ripening
【A】．In：Atti del Workshop Nazionale．Postraccolta i Ortoflorofruticoli Vo1．5【C】．Italy：Ascea Marina，1998，
27—31．
【52】 Ronen R，huberman G，Akerman M，et a1．Xylanasc and xylosidas~activities in avocado fiuit【J】．Plant Physiol，
1991．95：961—964．
【53】 Kang I K，Kim H Y，Kweon H J，et a1．Changes in ethylene production，respiration rates and cel wall hydrolase
维普资讯 http://www.cqvip.com
280 热带亚热带植物学报 第 1O卷
activities during storage ofapples【J】．J Kor Soc Hort Sci，1999，40(4)：451—454．
【54】 Redgwel T B， Fry S C．Xyloglucan endotransglycosylase activity increases during kiwifruit (Actinidia del~ sa)
ripening【J】．Plant Physiol，1993，103：1399—1406．
【55】Bonghi C．Peach ripening：the involvement of celulase and polygalacturonasc【A】．Proceedings of the Third Congress
of European Society for Agronomy【C】．Italy：Lucca，1994．580—581．
【56】Lallu N，ScMe A N，Macrae E A．An investigation ofripening and handling storages for early season kiwifruit【J】．J
Sci Food Agric，1989，47(4)：387—400．
【57】Macme E，Redwel R．SoRening in kiwifruit【J】．Postharvest News and Information，1992，3(3)：49—52．
【58】王贵禧 ，韩雅珊 ，于 梁．猕猴桃软化过程 中阶段性专 一酶活性 变化 的研究 【J】．植物 学报 ，1995，37(3)：198-
203．
【59】王绍美 ，赵讲 芬．茶多酚对采后猕猴桃果实生理生化的影响 【J】．果树科学 ，2000，17(4)：273—276．
【60】Hador S．赤霉素对 芒果成熟及品质的影响 【J】_热带作物译丛 ，1990，(2)：33—35．
【6l】梁小娥，王三宝，赵迎丽，等．枣采后果肉软化的生化和细胞超微 结构变化 【J】．园艺学报 ，1998，25(4)：333—
337．
【62】Kojima K，Sakurai N，Kuraishi S．Fruit soRening in banana：c0rrelation among stress—relaxation parameters，cel wal
components and starch during ripening【J】．Physiol Plant，1994，90(4)：772—778．
【63】彭丽桃．油桃 后熟软化机理及 GA，处理效应研 究 【D】．杨凌 ：西北农林科技大学 ，2000．
【64】张立平 ，文江 祁 ，杨成德 ，等 ．白兰瓜子 叶衰老过程 中蔗糖 同工酶 的分离及其 活性变 化 【J】．植物 生理学 报 ，
1993，19(1)：l7-20．
【65】徐昌杰，陈 昆松，张上 隆．蔗糖酶对外切纤 维素酶 和外切多聚半乳糖醛酸酶 活性 测定的干扰及排除 【J】．植物
生理学通讯 ，1997，33(1)：43～46．
【66】高经成，袁明耀，徐 容江．柿子 后熟过程 中生理代谢 和品质 变化及 乙烯催熟 效果 【J】．食品 科学 ，1993，(4)：
14-l6．
【67】 Sanchez J A，Zanlorano J P，Alique R．Polygalacturonasc，cellulase and invertase activities during chcrimoya fruit
ripening【J】．J Hort Biol，1998，73(1)：87-92．
【68】Wang F，Smith A G，Brenner M L．Isolation and sequencing oftomato fruit sucrose synthase cDNA【J】．Plant Physiol，
1993，103：1463-1464．
【69】Murayama H，Satoh D，Ohta Y，et a1．Efect of relative humidity on ripening of‘Lc Lectier’pear fruit【A】．In：
Postharvest Physiology ofFruits Vo1．398【M】．Netherlands：ISHS，1995．187-193．
【70】Belic N D，Hallett I C，aarkel"R，et a1．Influence ofripening and turgor on the tensile properties ofpoars：a microscopic
study of eellular and tissue changes【J】．J A／rlel"Soc Hort Sci，2000，l25(3)：35O一356．
【7 l】Rose J K C，Howard H L，Bennet A B．Expression of a divergent expansion gene is fruit-specifc and ripening regulated
【J】．Proc Natl Acad Sci USA，1997，94(11)：5955-5960
【72】Mcqueen-Mason S，Cosgrove D J．Disruption of hydrogen banding between plant cell wall polymers by proteins that
induce wal extension【J】．Proc Natl Acad Sci USA，1994，91：6574—6578．
维普资讯 http://www.cqvip.com