全 文 ：第 50 卷 第 11 期
2 0 1 4 年 11 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 11
Nov．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20141105
收稿日期:2014 － 04 － 19; 修回日期: 2014 － 07 － 20。
基金项目: 现代农业产业技术体系建设专项基金(CAＲS － 28) ; 公益性行业(农业)科研专项经费(201303093) ; 山东省 2013 年度农业重
大应用技术创新课题(2013 － nd － 6) ; 教育部长江学者和创新团队发展计划资助的论文( IＲT1155)。
* 沈向为通讯作者。
不同花粉对苹果果实中抗坏血酸相关酶活性的影响*
盖 瑞 郭小静 张 贞 王 荣 毛志泉 陈学森 吴树敬 沈 向
(山东农业大学园艺科学与工程学院 作物生物学国家重点实验室 泰安 271018)
摘 要: 采用自育高效授粉树的花粉，在富士、金帅、嘎啦苹果铃铛花期时进行授粉，自授粉后 20 天的幼果开始
间隔 20 天连续采样，对果实抗坏血酸(AsA)代谢中关键酶抗坏血酸氧化酶(AAO)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、
脱氢抗坏血酸还原酶(DHAＲ)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAＲ)、L － 半乳糖 － 1，4 － 内酯脱氢酶(GalLDH)、L －
半乳糖脱氢酶(GalDH)，以及 AsA 含量进行测定。结果表明: 苹果果实 AsA 的迅速积累期主要为授粉后 40 ～ 60
天期间，用高效授粉树花粉授粉的果实，在整个生长发育过程中，L － 半乳糖内酯脱氢酶的活性均比对照果实有明
显的提高，对于 L －半乳糖脱氢酶，虽然该酶在授粉果实内活性较对照果实有所提高，但其在整个生长发育时期活
性比较低; 对于处理果实，其还原酶 MDHAＲ 和 DHAＲ 的活性提高，而氧化酶 AAO 和 APX 的活性却较对照果实降
低，但总体活性水平差异不显著。AAO，APX，MDHAＲ，DHAＲ 4 个酶均在果实发育初期存在较高的活性，以后逐渐
降低并维持在稳定的水平，后期活性不高。这表明经高效授粉树授粉处理的果实主要是通过提高果实内 AsA 合成
酶的活性来提高果实内 AsA 的含量。
关键词: 苹果; 授粉; 抗坏血酸; 代谢物; 酶活性
中图分类号: S718. 43 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)11 － 0036 － 08
Effects of Different Pollens on Ascorbic Acid
Ｒelated Enzyme Activities in Apple Fruits
Ge Ｒui Guo Xiaojing Zhang Zhen Wang Ｒong Mao Zhiquan Chen Xuesen Wu Shujing Shen Xiang
( State Key Laboratory of Crop Biology College of Horticultural Science and Engineering，Shandong Agricultural University Tai’an 271018)
Abstract: Three apple (Malus domestica) cultivars including Fuji，Gala and Golden Delicious were pollinated before the
blooming period with pollens from different pollination trees． The ascorbic acid ( AsA ) metabolism relative enzymes，
including ascorbate oxygenase ( AAO )， ascorbate peroxidase ( APX )， dehydroascorbate reductase ( DHAＲ )，
monodehydroascorbate reductase (MDHAＲ)，L-galactono-1，4-lactone dehydrogenase (GalLDH)，L-galactose dehydrogenase
(GalDH)，in the fruits were determined every 20 days during fruit development stage． The results showed that AsA contents
increased significantly during 40 – 60 days after pollination． The GalLDH activity of the pollinated fruits was significantly
higher than that of the control． The GalDH activity of the pollinated fruits was also higher than that of the control even
though the enzyme had relatively low activity during fruit development process． The activity of MDHAＲ and DHAＲ in the
pollinated fruits was relatively higher than the controls during the fruit development stage，while the activity of AAO and
APX in the pollinated fruits was lower than the controls，but there were no significant differences in those enzymes activities
between the pollinated fruits and the controls． Besides，the activity of AAO，APX，DHAＲ，and MDHAＲ maintained a
relatively high level at the early fruit development stage，then declined and finally remained stable at a low level． The study
suggests that the increase of the synthetase activity leads to the increase of AsA contents in the pollinated fruit．
Key words: apple; pollination; ascorbic acid; metabolism; enzyme activity
抗坏血酸( ascorbic acid，AsA)是植物和大多数
动物体内合成的一类己糖内酯化合物，它不仅是维
持人体健康的必须物质，而且对植物本身也具有重
要的生理功能。AsA 在光合作用和代谢调控方面起
着重要的作用(郭新波等，2011)，若植物体内 AsA
不足或代谢受阻，将会导致植物的抗逆性降低 (靳
第 11 期 盖 瑞等: 不同花粉对苹果果实中抗坏血酸相关酶活性的影响
月华等，2003) 和生长发育受限 (Veljovic-Jovanovic
et al．，2001)。目前，对植物 AsA 代谢和水平调控的
研究(侯长明等，2009)和刺梨(Ｒosa roxburghii)果
实 AsA 的代谢机制 (安华明等，2005)有较为深入
的研究。在高等植物体内，AsA 的主要合成途径主
要为: D － 葡萄糖 － 6 － 磷酸→D － 果糖 － 6 － 磷酸
→D －甘露糖 － 6 －磷酸→D －甘露糖 － 1 － 磷酸→
GDP-D －甘露糖→GDP-L － 半乳糖→L － 半乳糖 －
1 －磷酸→ L － 半乳糖→ L － 半乳糖内酯→ AsA
(Lorence et al．，2004)，在该途径中，L －半乳糖 － 1，
4 －内酯脱氢酶(GalLDH)能够催化半乳糖内酯直接
形成 AsA，在 AsA 合成途径中起着非常关键的作
用。而果实内高 AsA 的积累主要是由于 AsA 合成
途径中的关键酶 GalLDH 能在果实整个发育时期内
长时间保持较高的活性。除此之外，抗坏血酸氧化
酶(AAO)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)作为植物
体内氧化分解 AsA 的主要酶，在 O2 和 H2O2 的参与
下，将 AsA 氧化为不稳定的单脱氢抗坏血酸并形成
DHA，而 DHA 可在脱氢抗坏血酸还原酶(DHAＲ)和
单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAＲ)的作用下还原为
AsA，从而得以循环再生。因此，在植物体内这 4 种
循环代谢酶的活性也会影响 AsA 水平的高低。植
物细胞中 AsA 的积累水平主要取决于 AsA 合成与
循环再生两者之间的平衡关系 ( Ishikawa et al．，
2006)。目前，对于高效授粉树花粉对苹果 (Malus
domestica)果实发育期 AsA 积累与相关酶活性的影
响及其相互关系的研究较少。
我国苹果种植面积和产量分别占世界苹果种
植总面积和总产量的 47% 和 51% (范英，2010)，
果实品质形成的理论基础与技术方法一直是研究
者和生产者关注的焦点。苹果果实 AsA 代谢是果
实品质形成的关键要素(李明军，2009)。如何提
高苹果果实内 AsA 的含量成为提高苹果商品价值
的重要因素。前期研究表明，高效授粉树的花粉
能提高苹果果实内 AsA 的含量(董彦等，2012 )，
而对于高效授粉树花粉是如何提高果实 AsA 含量
的机制还不清楚。本研究通过采样比较经高效授
粉树授粉处理后的苹果果实在整个发育过程中
AsA 积累量与关键酶活性的变化，揭示苹果果实
AsA 合成过程中关键酶的影响。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
苹果品种‘嘎啦’(Malus domestica‘Gala’)、‘金
帅’(M． domestica‘Golden Delicious’)、‘富士’(M．
domestica‘Fuji’)均为 20 年生成龄果树，生长良好，
结果正常，位于山东农业大学莱州市金城镇试验基
地。花粉为自选育海棠高效授粉树优系 1379 的花
粉，花粉活力强，花粉量充足。
1. 2 试验处理
花粉于 2013 年 4 月中旬采自山东农业大学观
赏果树实验站，于同年 5 月 2 日在莱州市金城镇试
验基 地 进 行 人 工 授 粉，对 照 授 以 新 红 星 ( M．
domestica‘Starking’)苹果品种的花粉。每株随机选
取 200 朵铃铛花进行去雄授粉，每朵花序保留 1 ～ 2
朵花，随后套以无纺布，防止异源花粉的干扰，5 天
后去除无纺布，以保证其正常的光合和生长发育。
以授粉后 20 天的幼果为试材，每 20 天采样 1 次，样
品放入冰盒中保存并带回，进行相关指标和酶活性
的测定。其中‘嘎啦’和‘金帅’共采样 6 次，‘富士’
采样测定共 8 次。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 单果质量 每次随机取 10 ～ 15 个果实直接
称重并计算平均单果质量。
1. 3. 2 AsA、水溶性总糖与可滴定酸含量 AsA 含
量采用钼蓝比色法(齐树杰等，2009)测定; 可溶性
总糖含量参考姚改芳等(2010)的方法测定; 可滴定
酸含量采用 NaOH 滴定法(韩雅珊，1992)测定。
1. 3. 3 GalLDH 活性的测定 参考 ba 等(1995)的
方法，3 mL 反应体系含 50 mmol·L － 1 的 Tris-HCl
(pH8. 0)，0. 1% TritonX-100，0. 1 mol·L － 1 的 NaN3，
0. 02 mmol·L － 1的 cytc，4. 5 mmol·L － 1 的 L － 半乳
糖 － 1，4 内酯以及 0. 2 mL 酶液。测定 550 nm 处吸光
值的变化，以每分钟吸光值变化 0. 01 为 1 个酶活力
单位，结果以U·min － 1 g － 1 FW表示。
1. 3. 4 L －半乳糖脱氢酶(GalDH)活性的测定 参
考 Gatzek 等(2002)的方法，在 1. 5 mL 100 mmol·L － 1
的 Tris-HCl(pH8. 0)反应体系中含 0. 5 mmol·L － 1的
NaD +，1 mmol·L － 1的 L －半乳糖和 0. 1 mL 酶液。340
nm 下测定吸光值的变化，以每分钟吸光值变化 0. 01
为 1 个酶活力单位，结果以 U·min － 1 g － 1 FW 表示。
1. 3. 5 APX，AAO，DHAＲ，MDHAＲ 活性的测定
APX 活性的测定参考 Nakano 等(1981)的方法，反
应体系包含 50 μmol·L － 1的 AsA，90 μmol·L － 1的
H2O2，50 mmol·L
－ 1磷酸钾缓冲液( pH6. 5)，3 mL 反
应液中加入 0. 1 mL 酶液后记录单位时间内365 nm
下吸光值的变化。
MDHAＲ 和 DHAＲ 活 性 的 测 定 参 考 Ma 等
(2003)的方法。DHAＲ 反应体系包含 0. 2 mmol·L － 1
的 DHA，2. 5 mmol·L － 1的 GSH 和 100 mmol·L － 1的磷
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林 业 科 学 50 卷
酸钾缓冲液(pH6. 3)，3 mL 反应液中加入 0. 1 mL 酶
液后记录单位时间内 265 nm 下吸光值的变化。
MDHAＲ 反应体系包含 50 mmol·L － 1的磷酸钾缓冲液
(pH7. 6)，0. 1 mmol·L － 1的 NADH，0. 25 mmol·L － 1的
AsA，0. 3U 的 AO，3 mL 体系加入 0. 1 mL 酶液后记录
单位时间内 340 nm 下吸光值的变化。
AAO活性的测定参考 Pignocchi 等(2003)的方法，
反应体系包含 0. 15 mmol·L － 1的 AsA，0. 5 mmol·L － 1的
EDTA 和 50 mmol·L － 1磷酸钾缓冲液(pH7. 0)。3 mL
反应液中加入0. 1 mL酶液后记录单位时间内 265 nm
处吸光值的变化。以上结果以每分钟吸光值变化
0. 01 为一个酶活力单位，结果以 U·min － 1 g － 1 FW)
表示。
1. 4 数据统计与分析
用 DPS 统计分析软件计算不同处理间所测定
指标的平均值和标准差，进行方差分析与相关性回
归分析。
2 结果与分析
2. 1 果实质量的变化
从表 1 中可以看出，自花后 20 天开始，果实开
始迅速膨大，其中嘎啦在 100 天后单果质量增加速
率开始减慢，富士在 140 天后单果质量增加速率开
始明显减慢。在果实发育时期，对于相同品种的经
授粉处理的果实和 CK 来说，处理的果实质量比 CK
的单果质量小，在最后 1 次采样测定中，嘎啦、金帅、
富士处理果实比 CK 分别低 1. 7%，1. 8%和 2. 5%，
这表明花粉直感对果实质量有较为显著的影响，这
与李保国等 (2004 ) 研究相似，其中对富士的影响
较大。
表 1 果实生长发育过程中质量的变化①
Tab． 1 The changes in single fruit weight during fruit development g
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 1. 00 ±0. 10e 16. 01 ±0. 60cd 42. 21 ±2. 00cd 74. 80 ±3. 51d 117. 20 ±2. 91b 131. 80 ±2. 24c — —
GL-N 3. 65 ±0. 24a 18. 07 ±0. 48c 39. 10 ±1. 77de 83. 76 ±5. 01bc 121. 04 ±5. 18b 134. 18 ±5. 61bc — —
FS-S 1. 69 ±0. 29cd 15. 17 ±0. 37d 35. 42 ±2. 95e 80. 05 ±5. 74cd 87. 24 ±5. 91d 135. 20 ±6. 45c 171. 96 ±3. 26a 199. 38 ±3. 98a
FS-N 2. 39 ±0. 49b 17. 73 ±0. 44c 53. 96 ±1. 29b 93. 86 ±3. 82b 104. 81 ±1. 40c 142. 73 ±3. 42b 185. 62 ±2. 83b 204. 43 ±3. 10a
JS-S 1. 30 ±0. 23de 20. 78 ±0. 88b 46. 28 ±2. 95c 87. 52 ±5. 64b 119. 72 ±1. 93ab 179. 69 ±1. 33a — —
JS-N 1. 84 ±0. 17c 28. 12 ±0. 27a 67. 72 ±0. 51a 112. 41 ±1. 35a 131. 44 ±4. 07a 182. 91 ±0. 96a — —
①GL-S，FS-S，JS-S 分别代表嘎啦、富士和金帅苹果的授粉果实，GL-N，FS-N，JS-N 分别为它们的对照。同列中含相同字母表示差异不显著，
否则表示差异显著，P ＜ 0. 05。由于嘎啦、金帅成熟期比富士早，因此最后 2 次没有结果，用‘———’表示。下同。Each of the GL-S，FS-S，JS-S
represents the pollinated fruit Gala，Fuji and Golden delicious，and regard the GL-N，FS-N，JS-N as the contrast． Paired treatments followed by different
letters are significantly different，P ＜ 0. 05． Because the Gala and Golden delicious ripened earlier than Fuji，there were no results at the last two
measurements，used ‘—’to express． The same below．
2. 2 果实 AsA 含量的变化
从表 2 看出，在果实生长发育阶段，果实 AsA
的含量逐渐减少，其中幼果的含量显著高于成熟
果实，幼果 AsA 含量约为成熟果实 AsA 含量的
10 ～ 15倍。就不同品种来说，在果实整个发育时
期，AsA 的含量从高到低依次是富士、嘎啦、金帅;
就相同的品种来说，处理果实中 AsA 的含量在整
个果实发育时期均显著高于 CK，其嘎啦、富士、金
帅成熟时期 AsA 的含量分别是 CK 的 1. 35，1. 54
和 1. 12 倍。
表 2 果实生长发育过程中 AsA 含量的变化
Tab． 2 The changes of AsA contents during fruit growth and development mg·(100 g) － 1
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 23. 17 ± 0. 57c 11. 80 ± 0. 04b 8. 20 ± 0. 86b 7. 73 ± 0. 33a 2. 02 ± 0. 62b 2. 30 ± 0. 82abc — —
GL-N 20. 53 ± 0. 33ab 11. 60 ± 0. 09b 5. 23 ± 0. 36bc 5. 07 ± 0. 35ab 1. 87 ± 0. 54b 1. 70 ± 0. 15c — —
FS-S 26. 03 ± 0. 87bc 14. 90 ± 0. 05a 11. 93 ± 0. 32a 3. 60 ± 0. 66bc 3. 80 ± 0. 86a 2. 60 ± 0. 74bc 2. 60 ± 0. 35a 2. 0 ± 0. 09a
FS-N 23. 80 ± 0. 49a 14. 70 ± 0. 01a 8. 37 ± 0. 24b 2. 13 ± 0. 93bc 1. 57 ± 0. 36b 1. 63 ± 0. 38ab 2. 23 ± 0. 12a 1. 3 ± 0. 08b
JS-S 25. 30 ± 0. 35c 9. 50 ± 0. 02c 5. 60 ± 0. 53bc 4. 20 ± 0. 97bc 1. 87 ± 0. 30b 3. 83 ± 0. 51a — —
JS-N 20. 93 ± 0. 62ab 10. 80 ± 0. 07bc 3. 53 ± 0. 70c 1. 16 ± 0. 25c 2. 07 ± 0. 41b 3. 37 ± 0. 24c — —
就果实生长发育过程中果实 AsA 的积累量变化
(表 3)来说，AsA 自花后 20 天开始迅速积累，在 60 天
时 AsA积累量到达最大值。60 天后，除处理的嘎啦和
金帅果实外，富士果实内 AsA 的积累量均有显著的降
低。相同品种的苹果果实，处理果实内 AsA 的积累量
与 CK相比，在果实发育初期积累量较低，但从 60 天开
始，处理果实的 AsA 积累量已经显著高于 CK，富士从
80天开始处理果实中 AsA 积累量开始高于 CK。成熟
83
第 11 期 盖 瑞等: 不同花粉对苹果果实中抗坏血酸相关酶活性的影响
时期，嘎啦、富士、金帅的处理果实中的 AsA 积累量分
别是 CK的 1. 19，1. 35 和 1. 04 倍。这表明花粉直感对
富士苹果 AsA含量影响较显著，而对嘎啦和金帅 2 个
品种的果实 AsA含量影响不显著。
表 3 果实生长发育过程中 AsA 积累量变化
Tab． 3 The changes of AsA accumulations during fruit growth and development mg
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 0. 21 ± 0. 01a 1. 88 ± 0. 06d 2. 56 ± 0. 08c 2. 45 ± 0. 31bc 2. 97 ± 0. 17b 2. 93 ± 0. 07b — —
GL-N 0. 85 ± 0. 01b 2. 09 ± 0. 09cd 2. 04 ± 0. 06d 2. 37 ± 0. 24bcd 2. 55 ± 0. 18c 2. 45 ± 0. 21bc — —
FS-S 0. 40 ± 0. 01c 2. 26 ± 0. 07c 4. 06 ± 0. 07b 2. 54 ± 0. 16b 3. 35 ± 0. 09a 3. 51 ± 0. 26a 3. 13 ± 0. 15a 3. 58 ± 0. 16a
FS-N 0. 62 ± 0. 02d 2. 62 ± 0. 03b 4. 48 ± 0. 09a 2. 00 ± 6. 8d 2. 04 ± 0. 11d 2. 66 ± 0. 13b 3. 01 ± 0. 08a 2. 65 ± 0. 16b
JS-S 0. 35 ± 0. 01e 1. 91 ± 0. 05cd 3. 36 ± 0. 24c 2. 78 ± 0. 2a 2. 90 ± 0. 11bc 2. 16 ± 0. 08cd — —
JS-N 0. 46 ± 0. 01f 2. 11 ± 0. 09a 2. 59 ± 0. 15c 2. 39 ± 0. 1cd 2. 96 ± 0. 15b 2. 09 ± 0. 10d — —
2. 3 果实糖酸含量的变化
从表 4，5 中可以看出，在果实成熟时，处理品种
的含糖量均比 CK 含糖量高，富士、嘎啦和金帅在成
熟时处理果实的含糖量分别是 CK 的 1. 41，1. 08，
1. 38 倍，而成熟时处理果实含酸量约是 CK 的
0. 65，0. 92 和 0. 57。而在果实发育前期，处理果实
与 CK 相比较，处理果实的糖含量较 CK 低，而可滴
定酸的含量却高于 CK，可见果实内 AsA 的含量与
果实糖酸含量存在一定的相关性。为进一步阐明果
实内 AsA 含量与果实糖酸含量的关系，分别做了果
实糖酸比与 AsA 含量的相关性分析(图 1 ～ 3)。果
实 AsA 含量与糖酸比呈较为显著的二项式关系，在
0 ～ 60 天时，也就是果实 AsA 迅速积累的时期，果实
内 AsA 的含量与糖酸比呈显著的负相关关系，富士
在 0 ～ 80 天时果实 AsA 含量与糖酸比呈较明显的
负相关关系。在 60 天后，果实内 AsA 积累趋于稳
定，此时果实内 AsA 的含量与糖酸比的关系不
显著。
表 4 果实生长发育过程中可溶性糖含量的变化
Tab． 4 The changes of soluble sugar contents during fruit growth and development %
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 4. 95 ±0. 10a 7. 70 ±2. 10b 10. 56 ±0. 94a 11. 15 ±0. 28a 14. 31 ±1. 09ab 17. 30 ±1. 93ab — —
GL-N 4. 98 ±0. 23a 11. 49 ±1. 01a 9. 00 ±0. 57a 11. 66 ±0. 98a 12. 30 ±1. 69a 16. 05 ±2. 09a — —
FS-S 1. 97 ±0. 12b 1. 42 ±0. 07c 8. 79 ±0. 66a 9. 41 ±0. 17a 12. 57 ±1. 19b 12. 38 ±2. 15b 18. 55 ±1. 44a 19. 99 ±1. 27a
FS-N 2. 80 ±0. 58c 2. 37 ±0. 97c 10. 76 ±0. 99a 11. 31 ±0. 88a 12. 90 ±1. 12b 13. 98 ±3. 02b 14. 35 ±2. 81a 14. 20 ±1. 52b
JS-S 2. 73 ±0. 26b 6. 56 ±0. 65b 10. 80 ±0. 29a 10. 65 ±0. 63a 13. 54 ±1. 01ab 19. 42 ±1. 31ab — —
JS-N 3. 12 ±0. 31bc 8. 31 ±0. 97b 8. 98 ±0. 30a 9. 68 ±0. 96a 14. 34 ±0. 95ab 14. 10 ±2. 10ab — —
表 5 果实生长发育过程中可滴定酸含量的变化
Tab． 5 The changes of Titratable acid contents during fruit growth and development %
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 2. 00 ± 0. 15bc 0. 68 ± 0. 14a 0. 72 ± 0. 05a 0. 43 ± 0. 05bc 0. 25 ± 0. 02c 0. 25 ± 0. 02ab — —
GL-N 1. 38 ± 0. 13c 0. 68 ± 0. 21a 0. 48 ± 0. 01c 0. 38 ± 0. 01c 0. 24 ± 0. 09c 0. 27 ± 0. 08ab — —
FS-S 2. 20 ± 0. 40b 0. 70 ± 0. 24a 0. 74 ± 0. 02a 0. 68 ± 0. 09a 0. 42 ± 0. 03b 0. 35 ± 0. 02a 0. 36 ± 0. 07a 0. 24 ± 0. 03a
FS-N 2. 93 ± 0. 49a 0. 78 ± 0. 11a 0. 73 ± 0. 05a 0. 54 ± 0. 07ab 0. 53 ± 0. 03a 0. 13 ± 0. 04c 0. 41 ± 0. 02a 0. 37 ± 0. 08a
JS-S 2. 13 ± 0. 13b 0. 96 ± 0. 15a 0. 45 ± 0. 02c 0. 54 ± 0. 01ab 0. 48 ± 0. 08ab 0. 17 ± 0. 03bc — —
JS-N 1. 84 ± 0. 28bc 0. 93 ± 0. 09a 0. 61 ± 0. 06b 0. 55 ± 0. 07ab 0. 51 ± 0. 02a 0. 30 ± 0. 05a — —
2. 4 AsA 合成过程中关键酶活性的变化
2. 4. 1 GalLDH 活性的变化 GalLDH 活性(表 6)
在整个果实生长发育时期均可以被检测到，在果实
发育初期便存在较高的活性。在果实发育过程中，
自 40 ～ 60 天开始，GalLDH 的活性开始迅速增加，到
60 天时活性到达最大值，此时 AsA 的积累量也到达
最大值。自 60 天以后，GalLDH 的活性开始下降，之
后趋于平缓，直至果实成熟。从总体上看，苹果果实
中 AsA 的积累与 GalLDH 活性的变化趋势是基本一
致的。通过 GalLDH 在 40 天和 60 天活性的柱状图
(图 4、5)可以发现，60 天时该酶在处理果实嘎啦、
富士、金帅中的活性分别是 40 天时处理果实活性的
4. 1，3. 1 和 2. 9 倍。而且该酶在富士内的活性较
高，在嘎啦和金帅内活性没有显著差异。就 3 个不
同的品种看来，在 60 天酶活性最高时，嘎啦、金帅、
富士的处理果实酶活性分别是 CK 的 1. 35，1. 19 和
1. 14 倍。就相同品种来说，在果实整个发育时期授
粉果实内 GalLDH 活性均比 CK 高，这也与果实 AsA
93
林 业 科 学 50 卷
的积累量变化保持一致。
图 1 嘎啦果实糖酸比与 AsA 含量的相关性
Fig． 1 Correlation between sugar and acid ratio
and the content of AsA in Gala
图 2 金帅果实糖酸比与 AsA 含量的相关性
Fig． 2 Correlation between sugar and acid ratio
and the contents of AsA in Golden Delicious
图 3 富士果实糖酸比与 AsA 含量的相关性
Fig． 3 Correlation between sugar and acid ratio
and the contents of AsA in Fuji
2. 4. 2 GalDH 活性的变化 从表 7 可以看出，
GalDH 的活性在果实整个发育时期内均比较低，在
果实成熟时期时已基本检测不到该酶的活性。在果
实整个发育时期内，GalDH 活性在果实发育初期活
性较高，这也是果实内 AsA 含量迅速积累的时期，
之后该酶的活性开始下降并维持在一个较低的水
平。总体来看，GalDH 在整个果实发育时期内活性
的变化趋势基本与 AsA 积累量变化趋势相似。对
于相同品种间处理的果实和 CK 相比较，处理的果
实中酶活性要高于 CK，但是差异性不显著而且酶活
性的水平也比较低。
表 6 果实生长发育过程中 GalLDH 活性的变化
Tab． 6 The activity changes of GalLDH during fruit growth and development U·min － 1 g － 1 FW
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 13. 09 ± 0. 52a 3. 66 ± 0. 11d 14. 94 ± 1. 67a 3. 25 ± 0. 67b 6. 20 ± 0. 19ab 5. 25 ± 0. 10a — —
GL-N 16. 97 ± 0. 58a 3. 54 ± 0. 38d 10. 72 ± 1. 94a 4. 34 ± 0. 12ab 5. 80 ± 0. 49b 4. 31 ± 0. 24b — —
FS-S 19. 34 ± 0. 43b 11. 14 ± 0. 49a 34. 11 ± 5. 72b 4. 95 ± 0. 98a 8. 53 ± 1. 42a 4. 21 ± 0. 47b 4. 45 ± 0. 33a 2. 08 ± 0. 11a
FS-N 18. 69 ± 0. 72b 9. 78 ± 0. 25b 29. 93 ± 3. 41b 3. 25 ± 0. 67ab 6. 10 ± 1. 01ab 4. 26 ± 0. 23b 3. 89 ± 0. 38a 1. 68 ± 0. 24b
JS-S 14. 05 ± 0. 44a 6. 40 ± 0. 63c 18. 58 ± 2. 47a 4. 96 ± 0. 75ab 8. 58 ± 0. 97a 4. 93 ± 0. 26a — —
JS-N 12. 11 ± 0. 95a 3. 78 ± 0. 48d 15. 60 ± 3. 19a 3. 90 ± 0. 30a 7. 25 ± 0. 42ab 4. 32 ± 0. 12b — —
图 4 40 天时 GalLDH 活性
Fig． 4 The activity of GalLDH on the 40th day
2. 4. 3 AAO，APX，DHAＲ，MDHAＲ 活性的变化
在果实整个生长发育时期，APX(表 8)和 AAO(表
图 5 60 天时 GalLDH 活性
Fig． 5 The activity of GalLDH on the 60th day
9)活性整体呈下降趋势。在果实发育前期，果实中
APX 和 AAO 的活性较高，在 20 ～ 60 天时期内这 2
个氧化酶的活性迅速降低。其中 APX 活性在 80 天
04
第 11 期 盖 瑞等: 不同花粉对苹果果实中抗坏血酸相关酶活性的影响
表 7 果实生长发育过程中 GalDH 活性的变化
Tab． 7 The activity changes of GalDH during fruit growth and development U·min － 1 g － 1 FW
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 6. 99 ± 0. 97a 0. 78 ± 0. 24a 0. 69 ± 0. 09ab 0. 73 ± 0. 19a 0. 81 ± 0. 18bc 0. 81 ± 0. 17ab — —
GL-N 3. 44 ± 0. 95b 0. 73 ± 0. 10a 0. 41 ± 0. 20b 0. 74 ± 0. 27a 1. 30 ± 0. 40ab 0. 52 ± 0. 09bc — —
FS-S 3. 80 ± 0. 40b 1. 00 ± 0. 22a 1. 22 ± 0. 32a 1. 46 ± 0. 21a 1. 53 ± 0. 25a 0. 94 ± 0. 27a 0. 16 ± 0. 01a N
FS-N 3. 02 ± 0. 92b 0. 70 ± 0. 09a 1. 06 ± 0. 15a 1. 14 ± 0. 23a 1. 19 ± 0. 36ab 0. 36 ± 0. 09c 0. 16 ± 0. 01a N
JS-S 3. 02 ± 0. 68b 0. 92 ± 0. 24a 0. 92 ± 0. 48ab 0. 75 ± 0. 11a 0. 58 ± 0. 08c 0. 45 ± 0. 17bc — —
JS-N 2. 99 ± 0. 83b 0. 93 ± 0. 24a 0. 90 ± 0. 33ab 0. 33 ± 0. 11a 0. 25 ± 0. 14c 0. 20 ± 0. 03c — —
时达到最低值，AAO 活性在 60 天时达到最低值，此
时期也是果实内 AsA 迅速积累的时期。之后这 2
个氧化酶的活性一直维持在较低的水平并保持稳
定，其中 AAO 的活性在 60 天后略有升高，富士品种
在 120 天后 AAO 活性下降并趋于零。就相同品种
来说，AAO 和 APX 这 2 个氧化酶的活性总体上在处
理果实内活性水平低于 CK。80 天时，嘎啦、富士、
金帅处理果实中 APX 的活性分别是 CK 的 0. 98，
0. 48 和 0. 82。60 天时，嘎啦、金帅、富士处理果实
中 AAO 的活性分别是 CK 的 0. 68，0. 91 和 0. 78。
DHAＲ(表 10)和 MDHAＲ(表 11) 2 个酶的活
性在果实整个发育时期总体上活性是逐渐下降，
在经过果实 AsA 迅速积累的时期后，也就是在 60
天后，这 2 个酶活性下降较为明显，之后维持在较
低的水平，其中 DHAＲ 的活性在果实发育后期已
经基本检测不到。而且就相同的品种而言，处理
的果实内这 2 个还原酶的活性要高于 CK，但差异
性不显著。
表 8 果实生长发育过程中 APX 活性的变化
Tab． 8 The activity changes of APX during fruit growth and development U·min － 1 g － 1 FW
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 7. 26 ± 0. 02ab 6. 18 ± 0. 74a 2. 26 ± 0. 76c 1. 10 ± 0. 08b 1. 39 ± 0. 56b 1. 30 ± 0. 16ab — —
GL-N 7. 19 ± 0. 54ab 2. 83 ± 0. 22b 2. 45 ± 0. 17c 1. 12 ± 0. 06b 2. 46 ± 0. 21a 1. 86 ± 0. 03ab — —
FS-S 7. 38 ± 0. 90ab 3. 99 ± 0. 45b 2. 53 ± 0. 14c 1. 03 ± 0. 62b 2. 25 ± 0. 10a 2. 21 ± 0. 58a 4. 50 ± 0. 24a 2. 95 ± 0. 19a
FS-N 8. 20 ± 0. 97a 4. 47 ± 0. 94b 5. 43 ± 0. 10a 2. 16 ± 0. 43a 0. 72 ± 0. 15c 1. 20 ± 0. 58ab 4. 55 ± 0. 83a 3. 75 ± 0. 62a
JS-S 5. 52 ± 0. 71b 2. 93 ± 0. 59b 2. 05 ± 0. 16c 0. 88 ± 0. 13b 1. 68 ± 0. 02b 0. 96 ± 0. 12b — —
JS-N 7. 25 ± 0. 71ab 3. 14 ± 1. 02b 3. 98 ± 0. 71b 1. 07 ± 0. 36b 1. 67 ± 0. 04b 1. 35 ± 1. 00ab — —
表 9 果实生长发育过程中 AAO 活性的变化
Tab． 9 The activity changes of AAO during fruit growth and development U·min － 1 g － 1 FW
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 45. 6 ± 5. 93a 2. 78 ± 0. 69bc 1. 59 ± 0. 12a 8. 42 ± 0. 55d 19. 34 ± 0. 23ab 19. 16 ± 1. 53a — —
GL-N 69. 8 ± 5. 71b 5. 28 ± 0. 52bc 2. 34 ± 0. 10a 10. 86 ± 1. 09bc 19. 91 ± 0. 10ab 16. 53 ± 1. 83ab — —
FS-S 62. 9 ± 2. 74ab 5. 15 ± 0. 75bc 8. 90 ± 0. 69b 9. 25 ± 0. 90cd 17. 19 ± 1. 74b 9. 09 ± 1. 08d 1. 70 ± 0. 86a 4. 50 ± 0. 85a
FS-N 75. 5 ± 6. 51b 2. 12 ± 0. 12c 9. 86 ± 1. 16b 14. 2 ± 0. 88a 21. 56 ± 2. 05a 18. 6 ± 1. 84a 3. 16 ± 0. 80a 7. 60 ± 0. 60b
JS-S 76. 1 ± 9. 19b 7. 31 ± 1. 32ab 3. 34 ± 0. 73a 9. 86 ± 0. 87cd 7. 80 ± 0. 37c 12. 67 ± 0. 78c — —
JS-N 70. 92 ± 3. 43b 11. 7 ± 1. 55a 4. 30 ± 0. 70a 12. 12 ± 0. 70ab 8. 76 ± 0. 95c 15. 3 ± 0. 56bc — —
表 10 果实生长发育过程中 DHAＲ 活性的变化
Tab． 10 The activity changes of DHAＲ during fruit growth and development U·min － 1 g － 1 FW
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 10. 58 ± 0. 52ab 1. 59 ± 0. 09a 2. 19 ± 1. 10cd 0. 96 ± 0. 44a N 0. 72 ± 0. 09a — —
GL-N 12. 57 ± 0. 92ab 2. 2 ± 0. 43b 2. 09 ± 0. 40d N N N — —
FS-S 14. 56 ± 0. 37a 2. 52 ± 0. 57a 4. 82 ± 0. 27ab 1. 86 ± 0. 60ab N 3. 10 ± 0. 43b 1. 35 ± 0. 34a N
FS-N 7. 45 ± 0. 64b 5. 08 ± 0. 31b 2. 49 ± 0. 57bcd 2. 49 ± 0. 01b N N 1. 23 ± 0. 04a N
JS-S 12. 17 ± 4. 84ab 5. 22 ± 0. 78b 5. 74 ± 1. 08a N N 1. 34 ± 0. 46a — —
JS-N 13. 96 ± 2. 49a 6. 35 ± 1. 84b 4. 58 ± 1. 02abc N N 3. 01 ± 0. 58b — —
14
林 业 科 学 50 卷
表 11 果实生长发育过程中 MDHAＲ 活性的变化
Tab． 11 The activity changes of MDHAＲ during fruit growth and development U·min － 1 g － 1 FW
处理
Treatment
花后天数 Days after flowering / d
20 40 60 80 100 120 140 160
GL-S 11. 74 ± 1. 56a 3. 20 ± 0. 91cd 1. 68 ± 0. 12bc 1. 48 ± 0. 81ab 1. 56 ± 0. 23ab 1. 65 ± 0. 21bc — —
GL-N 5. 50 ± 1. 66b 1. 38 ± 0. 15d 1. 12 ± 0. 51c 0. 64 ± 0. 17b 1. 85 ± 0. 61a 1. 29 ± 0. 15c — —
FS-S 9. 44 ± 1. 59ab 4. 43 ± 0. 59bc 3. 38 ± 0. 14b 2. 1 ± 0. 56a 0. 89 ± 0. 32bc 2. 57 ± 0. 35a 2. 09 ± 0. 70a 2. 35 ± 0. 30a
FS-N 8. 26 ± 2. 67ab 2. 34 ± 0. 40cd 2. 55 ± 0. 32bc 1. 26 ± 0. 39ab 1. 52 ± 0. 11ab 1. 34 ± 0. 67c 1. 0 ± 0. 35a 1. 08 ± 0. 23b
JS-S 7. 44 ± 2. 90ab 8. 26 ± 1. 05a 7. 31 ± 0. 96a 1. 83 ± 0. 43a 1. 50 ± 0. 30ab 2. 45 ± 0. 31ab — —
JS-N 7. 35 ± 1. 05ab 5. 86 ± 1. 02b 6. 96 ± 0. 81a 0. 6 ± 0. 08b 0. 44 ± 0. 13c 1. 50 ± 0. 28c — —
3 讨论
对高等植物 AsA 的合成途径研究表明，目前存
在 4 种 AsA 生物合成可能的途径 (安华明等，
2004)，其中，L － 半乳糖途径是公认的高等植物体
内 AsA 合成的主要途径。作为在 L －半乳糖途径中
的关键酶 GalLDH，它的有无是植物是否能自身合成
AsA 的前提 (Hancock et al．，2005)，其活性变化与
AsA 积累量之间存在着较为明显的正相关关系，在
果实中 AsA 的积累很大程度上受 GalLDH 活性的调
节(安华明等，2005)。在本研究中，果实 AsA 的积
累量在 20 ～ 60 天内迅速升高，而在 60 天后则维持
稳定，这与 Hancock 等 ( 2007 ) 在黑茶蔗子 ( Ｒibes
nigrum)果实的 AsA 积累特点相似。其 AsA 关键合
成酶 GalLDH 的活性在 40 ～ 60 天内迅速升高，在 60
天时达到最大值，这与果实在发育过程中 AsA 积累
量的变化趋势基本一致。而对于处理的果实而言，
其果实内的 GalLDH 活性在整个发育时期较 CK 有
较显著的升高，这表明处理果实内 AsA 含量升高与
GalLDH 活性的提高有密切的关系。
作为 L －半乳糖途径中的另一个酶 GalDH，是
AsA 合成的相关酶中仅参与了 AsA 合成的酶
(Linster et al．，2008)，它能够直接在 C1 位氧化 L －
半乳糖形成 AsA 生成的直接底物 L － 半乳糖 －
1，4 －内酯，其表达量的变化直接影响 AsA 含量，是
AsA 生物合成的关键限速酶之一 (尚增振等，
2009)。在本研究中，GalDH 活性在 40 ～ 60 天时有
显著的升高，此后其活性逐渐降低并趋于零，GalDH
活性在 60 天时的变化与 GalLDH 活性变化相似，且
经过授粉处理后的果实其酶的活性较 CK 有所提
高，促进 L －半乳糖 － 1，4 － 内酯的生成，也间接提
高了处理果实内 AsA 的含量。
AsA 水平除受合成影响外，还受循环再生途径
影响。在循环再生过程中，植物体内主要是由 AAO
和 APX 催化 AsA 的氧化分解，并且二者均与表示
AsA 氧化程度的 AsA /DHA 比值表现出显著的负相
关 ( Stasolla et al．，2001)。这 2 种酶分别在 O2 和
H2O2 的作用下将 AsA 氧化为较不稳定的 MDHA
(Noctor et al．，1998 )，再经过非酶歧化反应形成
DHA，其中，DHA 在 DHAＲ 和 MDHAＲ 的作用下还
原为 AsA，从而得以循环再生(Davey et al．，2000)。
在本研究中发现，氧化 AsA 的酶 AAO 和 APX 以及
还原酶 DHAＲ 和 MDHAＲ 在果实生长初期均有较高
的活性，随后开始迅速降低，在 60 天后这 4 个酶的
活性基本维持在较低的水平，这表明在这一时间段
内果实内积累的 AsA 极少被氧化，从而保证果实体
内 AsA 的迅速积累。而在处理果实和 CK 之间的活
性水平差异不显著。
果实内 AsA 的水平主要受合成和循环代谢二
者间的影响。经高效授粉树授粉的果实，果实内合
成酶 GalLDH 和 GalDH 的活性有显著的提高，而在
AsA 循环代谢途径中，在果实发育初期处理果实内
的氧化酶 AAO 和 APX 活性降低，还原酶 DHAＲ 和
MDHAＲ 的活性升高，但差异不显著。这表明果实
内的 AsA 积累主要来源于合成，而参与循环代谢的
氧化酶 AAO，APX 和还原酶 DHAＲ，MDHAＲ 对 AsA
含量水平的影响不起主要作用。由此可见，经处理
后的果实内 AsA 含量显著提高的原因主要是由于
高效授粉树花粉的应用显著提高 AsA 合成关键酶
的活性，从而促进了 AsA 的合成。
高效授粉树花粉的应用还能改变果实内糖酸的
含量，起到增糖降酸的作用，从而改善果实品质。在
果实整个发育时期，果实内 AsA 含量与果实内糖酸
比呈较显著的二项式关系，即在果实 AsA 迅速积累
的时期，果实内 AsA 含量与糖酸比呈显著的负相关
系; 而在果实发育后期则没有显著的相关关系。除
此之外，高效授粉树花粉的应用还能够增加果实硬
度，改善口感(董彦等，2012)。由此可见，同属异种
间的授粉可以对苹果作为功能性食品的研发具有一
定的促进作用。
参 考 文 献
安华明，陈力耕，樊卫国，等 ． 2005．刺梨果实中维生素 C 积累与相关
24
第 11 期 盖 瑞等: 不同花粉对苹果果实中抗坏血酸相关酶活性的影响
酶活性的关系 ． 植物生理与分子生物学学报，31(4) :431 － 436．
安华明，陈力耕，樊卫国，等 ． 2004．高等植物中维生素 C 的功能，合
成及代谢研究进展 ． 植物学通报，21(5) : 608 － 617．
李保国，顾玉红，郭素平，等 ． 2004． 苹果果实若干性状的花粉直感规
律研究 ． 河北农业大学学报，27(6) : 34 － 37．
董 彦，韩甜甜，吴 曼，等 ． 2012． 不同高效授粉树对红富士苹果品
质的影响 ．山东农业大学学报:自然科学版，43(2) :197 － 200．
范 英 ． 2010．中国苹果生产布局变迁研究 ．杨凌:西北农林科技大学
硕士学位论文 ．
郭新波，唐岳立，孙小芬，等 ． 2011． 高等植物维生素 C 和维生素 E 代
谢调控 ．植物生理学报，47(8) :731 － 744．
韩雅珊 ． 1992．食品化学实验指导 ．北京:北京农业大学出版社 ．
侯长明，李明军，马锋旺，等 ． 2009．猕猴桃果实发育过程中 AsA 代谢
产物积累及相关酶活性的变化 ．园艺学报，36(9) : 1269 － 1276．
李明军 ． 2009．苹果和猕猴桃抗坏血酸形成与积累的生理和分子机理
研究 ．杨凌:西北农林科技大学博士学位论文 ．
齐树杰，李 颖，李庆典 ． 2009．尿素及光合菌肥对韭菜生长和品质
的影响 ．中国农学通报，25(15) : 148 － 152．
尚增振，王小华，马锋旺，等 ． 2009．阔叶猕猴桃果实 GalDH cDNA 克
隆及其在大肠杆菌中的表达 ． 园艺学报，36(12) : 1741 － 1748．
姚改芳，张绍铃，曹玉芬，等 ． 2010． 不同栽培种梨果实中可溶性糖
组分及含量特征 ． 中国农业科学，43(20) : 4229 － 4237．
Davey M W，Montagu M，Inzé D，et al． 2000． Plant L-ascorbic acid:
chemistry， function， metabolism， bioavailability and effects of
processing． Journal of the Science of Food and Agriculture，80(7) :
825 － 860．
Gatzek S，Wheeler G L，Smirnoff N． 2002． Antisense suppression of L-
galactose dehydrogenase in Arabidopsis thaliana provides evidence
for its role in ascorbate synthesis and reveals light modulated L-
galactose synthesis ． Plant J，31(4) :541 － 553．
Hancock Ｒ D，Viola Ｒ． 2005． Biosynthesis and catabolism of L-ascorbic
acid in plants． Critical Ｒeviews in Plant Sciences， 24 ( 3 ) :
167 － 188．
Hancock Ｒ D，Walker P G，Pont S D A，et al． 2007． L-ascorbic acid
accumulation in fruit of Ｒibes nigrum occurs by in situ biosynthesis
via the L-galactose pathway． Functional Plant Biology，34 ( 12 ) :
1080 － 1091．
Ishikawa T，Dowdle J，Smirnoff N． 2006． Progress in manipulating
ascorbic acid biosynthesis and accumulation in plants． Physiologia
Plantarum，126(3) : 343 － 355．
Jin Yuehua，Tao Dali，Hao Z Q，et al． 2003． Environmental stresses and
redox status of ascorbate． Acta Botanica Sinica，245(7) : 795 －
801．
Lorence A， Chevone B I， Mendes P， et al． 2004． Myo-inositol
oxygenase offers a possible entry point into plant ascorbate
biosynthesis． Plant Physiology，134(3) : 1200 － 1205．
Linster C L，Clarke S G． 2008． L-ascorbate biosynthesis in higher
plants: the role of VTC2． Trends in Plant Science，13 ( 11 ) :
567 － 573．
Ma F，Cheng L． 2003． The sun-exposed peel of apple fruit has higher
xanthophyll cycle-dependent thermal dissipation and antioxidants of
the ascorbate-glutathione pathway than the shaded peel． Plant
Science，165(4) : 819 － 827．
Nakano Y， AsAda K． 1981． Hydrogen peroxide is scavenged by
ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts． Plant Cell
Physiology，22:867 － 880．
Noctor G，Foyer C H． 1998． Ascorbate and glutathione: keeping active
oxygen under control． Annual Ｒeview of Plant Biology，49 ( 1 ) :
249 － 279．
ba K， Ishikawa S， Nishikawa M， et al． 1995． Purification and
properties of L-galactono-gamma-lactone dehydrogenase， a key
enzyme for ascorbic acid biosynthesis，from sweet potato roots． J
Biochem，117:120 － 124．
Pignocchi C，Fletcher J M，Wilkinson J E，et al． 2003． The function of
ascorbate oxidase in tobacco． Plant Physiology， 132 ( 3 ) :
1631 － 1641．
Stasolla C，Yeung E C． 2001． Ascorbic acid metabolism during white
spruce somatic embryo maturation and germination． Physiologia
Plantarum，111(2) : 196 － 205．
Veljovic-Jovanovic S D， Pignocchi C， Noctor G， et al． 2001． Low
ascorbic acid in the vtc-1 mutant of Arabidopsis is associated with
decreased growth and intracellular redistribution of the antioxidant
system． Plant Physiology，127(2) : 426 － 435．
(责任编辑 王艳娜)
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