全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (4) : 823 - 828
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 04 - 09; 修回日期 : 2007 - 05 - 31
基金项目 : 中国科学院重要方向性项目 ( KSCX22SOV2123)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: shhli@ ibcas1ac1cn)
葡萄延迟采收期间糖含量及其代谢酶活性的变化
宋　瑾 1, 2 , 范培格 1 , 吴本宏 1 , 李绍华 13
(1 中国科学院植物研究所 , 北京 100093; 2 中国科学院研究生院 , 北京 100039)
摘 　要 : 对 ‘京秀 ’、‘亚历山大 ’以及 ‘京秀 ’ ב亚历山大 ’和 ‘京秀 ’ ב香妃 ’葡萄杂交后
代群体的共 20个单株成熟时及延迟采收期间浆果可溶性糖含量进行研究。结果表明 , 延迟采收 , 浆果内可
溶性糖变化可分为积累型和相对稳定型两种。延迟采收 3周 , 糖积累型的 ‘京秀 ’和 8个单株浆果可溶性
糖显著积累 , 蔗糖分解酶 (酸性转化酶、中性转化酶、蔗糖合成酶分解方向 ) 活性持续升高 , 而相对稳定
型的 ‘亚历山大 ’和 12个单株的糖与成熟时没有显著差异 , 但酶活性急剧降低。果实成熟和延迟采收期
间的呼吸速率也存在差异。成熟后延迟采收由蔗糖分解酶活性反映的浆果库力的大小和呼吸速率存在的差
异可能是两种类型延迟采收期间糖含量存在差异的重要原因。
关键词 : 葡萄 ; 延迟采收 ; 糖 ; 蔗糖代谢相关酶
中图分类号 : S 66311　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0420823206
Changes in Soluble Sugars and Activ ities of Rela ted M etabolic Enzym es in
Grape Berr ies D ur ing R ipen ing and D elayed Harvest
SONG J in1, 2 , FAN Pei2ge1 , WU Ben2hong1 , and L I Shao2hua13
(1 The Institu te of B otany, the Chinese A cadem y of Sciences, B eijing 100093, China; 2 The Graduate U niversity of the Chinese
A cadem y of Sciences, B eijing 100039, China)
Abstract: Changes in soluble sugars were studied during fruit ripening and delayed harvest in grape ber2
ries of J ingxiu, A lexander and 20 individuals of the cross p rogenies from two crosses: J ingxiu ×A lexander and
J ingxiu ×Xiangfei. Soluble sugars in the berry of J ingxiu and 8 individuals accumulated significantly during
three2week delayed harvest period while no significant changes in soluble sugars were observed in A lexander
and the other 12 individuals. Acid invertase (A I) , neutral invertase (N I) , sucrose synthase ( cleavage direc2
tion) tended to increase during the delayed harvest period in J ingxiu and 9722223, which belonged to sugar
accumulation type, while those of A lexander and 9722224, which were the sugar stable type, decreased signifi2
cantly during the three weeks of delayed harvest. Moreover, there was difference in the resp iratory rate of ber2
ries between the two types. It is suggested that the difference in resp iratory rate and sink strength reflected by
the activities of sucrose degradation enzymes in berries may be an important factor in soluble sugar changes
during delayed harvest between the two types.
Key words: Grape; Delayed harvest; Sugar; Sucrose metabolizing enzymes
水果成熟 , 如果延迟采收 , 果实的内外在品质并不降低的话 , 一方面可以延长果实的采收期 , 另
一方面可以降低果实贮藏成本。关于延迟采收对产量和品质的影响 , 在夏橙 (丁志祥 等 , 1991) 和
鳄梨 (W hiley et al. , 1996) 等一些作物上已有少量的研究。葡萄部分硬肉型品种 (如 ‘京秀 ’) 可
以在树上延迟采收两个月 , 其外观品质不产生明显的变化 (杨美容 等 , 2003) , 但其内在品质的变化
至今未见报道。本文报道了两个葡萄 (V itis vin ifera ) 杂交后代群体的部分单株及其两个能延迟采收
园 　　艺 　　学 　　报 34卷
的亲本 , 在延迟采收情况下浆果内糖的组成及其含量变化的研究结果 , 同时 , 结合浆果的呼吸及糖代
谢相关酶活性的研究 , 对延迟采收葡萄果实的可溶性糖动态变化规律及调控机制进行了探索。
1　材料与方法
试材为中国科学院植物研究所果树试验园区 1997年杂交的 ‘京秀 ’ ב亚历山大 ’ (编号
97 22 ) 和 ‘京秀 ’ ב香妃 ’ (编号 97 23 ) 两个组合的后代群体 , 每个组合中随机挑选硬肉型
且浆果成熟后可延迟采收的 10个单株。2004和 2005年分别于成熟期和成熟后 3周取样进行可
溶性糖研究。2005年选择亲本 ‘京秀 ’、‘亚历山大 ’及杂交后代单株 ‘97 22 223’和 ‘97 22 2
24’, 于始熟后 2周、成熟期 (始熟后 5周 ) 、成熟后 1周、成熟后 2周、成熟后 3周取样进行
可溶性糖、糖代谢相关酶活性及呼吸速率的测定。始熟期的标志为浆果开始着色或绿色减退 ,
由硬开始变软 ( SÀnchez2Ferrer e t al. , 1988 ) 。浆果成熟期的判断参考往年记录 , 以浆果内种子
开始变成深褐色且浆果的质量不再增加作为成熟期标准 (L iu et a l. , 2006 ) 。每次每单株取 3个
果穗 , ‘京秀 ’和 ‘亚历山大 ’则从 3株上每株取 1穗 , 每个果穗从上、中、下部位共取 7～9
粒浆果 , 每一个果穗为一个重复 , 即 3个重复。浆果采后立即用冰盒带回实验室 , 液氮速冻 ,
击碎 , 去除种子 , 于 - 70℃保存待测。
可溶性糖的测定参考 Shiraishi (1993) 的方法略有改进。浆果榨汁 , 于 10 000 g离心 5 m in, 取
上清液 , 重蒸水稀释 5倍 , 用 HPLC (D ionex P680系统 ) 测定。液相条件 : 采用 Transgenom ic CARB
Sep Coregel 87C色谱柱及保护柱 , 柱温 85℃。流动相为重蒸水 , 流速是 016 mL·m in - 1。检测器为
Shodex R I2101示差检测器 , 检测池温度 40℃, 外标法定量 (标样购自 Sigma公司 )。
糖代谢相关酶活性的测定酶液制备参考 Keller和 Ludlow ( 1993) 的方法。称取 1 g冷冻果实样
品 , 分 3次共加 8 mL提取液 (含 pH 715的 Hepes2NaOH 50 mmol·L - 1 , MgCl2 10 mmol·L - 1 , EDTA 1
mmol·L - 1 , DTT 215 mmol·L - 1 , 0105% Triton X2100和 011% BSA ) , 冰浴研磨成匀浆。4℃, 15 000
g离心 10 m in。上清液于 4℃透析 24 h后 , 于 - 70℃保存待测。酸性转化酶 (A I)、中性转化酶
(N I)、蔗糖合成酶 ( SS) 分解方向活性的测定均参照 Lowell等 ( 1989) 的方法 , 蔗糖磷酸合成酶
( SPS) 合成方向和蔗糖合成酶 ( SS) 合成方向活性的测定参照 Rufty和 Huber (1983) 的方法。
浆果呼吸速率的测定参考 L i等 (2006) 的静置法 , 在 (25 ±2) ℃条件下 , 选择刚取下的完整无
伤害、典型大小的浆果 , 除去果蒂 , 取约 30～50 g置于装有干燥剂的 8号自封袋 (容积约 1 L ) 中 ,
平放 , 将盛有 5 mL NaOH 011 mol·L - 1溶液的培养皿置于干燥剂上 , 浆果放在培养皿四周 , 30 m in后
用 0105 mol·L - 1草酸滴定剩余 NaOH, 3次重复。
2　结果与分析
211　浆果内可溶性糖含量
和成熟期相比较 , 延迟采收后 , 浆果内总可溶性糖含量呈两种不同的变化特点 (表 1)。9722群
体中 9722216、9722223、9722277和 9723群体中 972325, 9723216, 9723234, 9723239和 9723257共 8个单
株果实延迟采收 , 总可溶性糖含量在 2004年和 2005年平均增加了 41132和 23178 mg·mL - 1 , 属于
可溶性糖积累类型 ; 其余的 12个单株可溶性糖基本不变或略有下降 , 属于相对稳定类型。两个亲本 ,
‘京秀 ’为积累类型 , ‘亚历山大 ’为相对稳定类型 (图 1)。
212　浆果内糖构成
葡萄浆果内可溶性糖主要是葡萄糖和果糖 , 蔗糖含量极低 (图 1)。‘京秀 ’和 ‘9722223’的葡
萄糖、果糖在始熟期后持续增加 , 延迟采收后第 2和第 3周均显著高于成熟时和成熟后第 1周的含
量 , 葡萄糖积累的量相对较小 , 仅仅在延迟采收后第 3周显著高于成熟和成熟后 1周的含量。但对于
‘亚历山大’和 ‘9722224’, 成熟时和延迟采收后 3周内葡萄糖和果糖含量均不存在显著差异。
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　4期 宋 　瑾等 : 葡萄延迟采收期间糖含量及其代谢酶活性的变化 　
表 1　两个杂交群体单株成熟时和成熟后 3周浆果果汁总可溶性糖含量
Table 1　Tota l soluble sugar con ten ts in progen ies of two crosses a t ma tur ity and 32weeks after ma tur ity
单株编号
Hybrid code
2004
成熟期
A t maturity
(mg·mL - 1 )
成熟后 3周
3 weeks after maturity
(mg·mL - 1 )
成熟日期
Maturity date
(M - D)
2005
成熟期
A t maturity
(mg·mL - 1 )
成熟后 3周
3 weeks after maturity
(mg·mL - 1 )
成熟日期
Maturity date
(M - D)
9722210 144198 ±13165 150151 ±13175 07 - 30 141170 ±9145 147137 ±5150 08 - 05
9722216 124192 ±6129 160136 ±51753 3 08 - 20 123157 ±5197 143171 ±21873 08 - 26
9722223 128175 ±8112 184158 ±151903 08 - 23 128111 ±5160 156122 ±41583 3 08 - 25
9722224 188110 ±36160 183138 ±4129 07 - 30 174180 ±6145 170183 ±2110 08 - 05
9722228 145174 ±16131 152167 ±8129 08 - 29 142119 ±1156 137181 ±4168 08 - 26
9722238 155133 ±2105 161136 ±9151 08 - 29 130160 ±5174 134189 ±10195 08 - 26
9722239 130190 ±5169 147175 ±15164 08 - 16 122167 ±11144 130177 ±9144 08 - 26
9722272 164125 ±19168 164182 ±6191 08 - 30 148152 ±6111 163156 ±7109 09 - 04
9722277 103110 ±3134 122163 ±31183 3 07 - 30 116122 ±0150 127175 ±31753 08 - 05
9722279 121175 ±11121 94127 ±7153 08 - 29 129135 ±9158 123183 ±15125 08 - 24
972322 123129 ±18117 134154 ±10152 08 - 15 129191 ±6166 152119 ±15181 08 - 22
972325 148172 ±3173 204103 ±141743 08 - 14 164199 ±6115 184170 ±61423 08 - 24
9723216 124100 ±3185 169108 ±51273 3 08 - 14 148138 ±5143 164188 ±41523 08 - 22
9723224 147189 ±13154 145183 ±8145 07 - 30 131181 ±2144 135138 ±9136 07 - 26
9723225 98197 ±10135 119170 ±7168 08 - 20 123150 ±5114 120149 ±8130 08 - 23
9723232 112178 ±20189 134155 ±15168 08 - 20 128136 ±14177 145132 ±5194 08 - 23
9723234 158109 ±8100 218110 ±221313 07 - 30 141179 ±2173 173118 ±21363 3 08 - 05
9723239 133160 ±6127 148150 ±31493 08 - 20 143128 ±2124 160133 ±61473 08 - 23
9723257 135174 ±10183 180118 ±131153 08 - 20 170117 ±8122 215199 ±151343 08 - 26
9723259 145174 ±10183 170118 ±13115 08 - 14 147137 ±1118 157111 ±10169 08 - 24
注 : t检验 , 3 , 3 3 分别代表同一年份内同一单株果实在成熟时和成熟 3周时存在 P < 0105和 P < 0101显著差异。
Note: 3 and 3 3 indicate significant difference at maturity and 3 weeks later in the same year at P <0105 and P <0101 based on t test, respectively.
图 1　浆果成熟过程中和延迟采收期间总糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量的变化
图中同一品种或单株不同的英文字母表示不同采样时间存在 P < 0105水平显著差异。
F ig. 1　Changes in tota l soluble sugars, sucrose, glucose and fructose dur ing berry r ipen ing and delayed harvest
D ifferent letters indicate significant difference at P < 0105 among samp les at different times for the same cultivar or individual.
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213　浆果内糖代谢相关酶活性
浆果成熟时及成熟后 , 3种蔗糖分解酶活性存在差异 : A I酶活性最高 , SSC活性为 A I酶活性的
1 /3～1 /4, N I的活性则更低 (图 2)。‘京秀 ’和 ‘9722223’成熟后延迟采收 , A I、N I、SSC及蔗糖
分解酶的总活性均呈上升趋势 , 且成熟后第 2或 /和第 3周均显著高于成熟时的活性。而 ‘亚历山
大 ’和 ‘9722224’, 始熟后 2周至成熟后 2周内 , A I、N I、SSC活性及其总活性基本无差异 , 但在成
熟后第 3周均急剧降低 , 其活性与成熟后 2周内及之前的酶活性存在显著差异。
和蔗糖分解酶类活性相比较 , 浆果始熟及成熟后蔗糖合成酶类 ( SPS、SSS) 活性均较低。无论
是 ‘京秀 ’和 ‘9722223’, 还是 ‘亚历山大 ’和 ‘9722224’, 浆果始熟及成熟后 3周内 , 蔗糖合成酶
类活性均不存在显著差异 (数据未介绍 )。
图 2　浆果成熟过程中和延迟采收期间酸性转化酶 ( A I)、中性转化酶 ( N I)、
蔗糖合成酶分解方向 ( SSC) 活性和蔗糖分解方向酶类 ( ESC) 总活性变化
同一品种或单株不同的英文字母表示不同采样时间间存在 P < 0105显著差异。
F ig. 2　Changes in the activ ities of ac id inverta se ( A I) , neutra l inverta se ( N I) ,
sucrose syn tha se cleavage d irection ( SSC) , and tota l activ ity of sucrose
cleavage enzym es ( ESC) dur ing berry r ipen ing and delayed harvest
D ifferent letters indicate significant difference at P < 0105 among samp les
at different time for the same cultivar or individual.
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214　浆果呼吸速率
‘京秀’和 ‘9722223’, 始熟后 2周至成熟后 1周 , 呼吸速率持续降低 , 并在 3次采样时间存在
显著差异 , 之后维持在一个相对稳定的状态 (图 3)。‘亚历山大 ’呼吸速率从始熟后 2周至浆果成熟
后 1周呈显著降低 , 但成熟后第 2周急剧增加 , 成熟后第 3周仍维持在一个较高的水平上 ; ‘97222
24’除在成熟后第 2周显著降低外 , 始熟后 2周至成熟后 3周均较高。
图 3　浆果成熟过程中和延迟采收期间呼吸强度变化
同一品种或单株不同的英文字母表示不同采样时间间存在 P < 0105水平显著差异。
F ig. 3　Changes in resp ira tory ra te dur ing berry r ipen ing and delayed harvest
D ifferent letters indicate significant difference at P < 0105 among samp les
at different time for the same cultivar.
3　讨论
水果成熟后能延迟采收的种类或品种不多。典型的可以延迟采收的水果 , 如夏橙在晚秋或初冬成
熟 , 可以挂在树上延迟到第 2年的夏天采收 , 延迟采收果汁变少 , 风味变淡 , 总糖含量从 4月初的
7611 g·L - 1降至 6月初的 7012 g·L - 1 (丁志祥 等 , 1991) ; 鳄梨 (W hiley et al. , 1996) 一般采收
期干物质含量为 23% ～ 25% , 延迟采收可达 30% ～ 35%。其他的一些水果 , 如榴莲 ( Ket2
sa & Daengkanit, 1999) , 较晚采收时果肉中可溶性固形物含量较高 , 桃 ( Chapman et al. , 1990)
果实晚熟时糖含量则有所下降。葡萄中的硬肉型品种 , 浆果成熟后延迟采收 , 其外观品质变化小。本
研究发现 , 浆果内可溶性糖含量变化具有两种不同的类型 , 积累型和相对稳定型 (表 1和图 1)。延
迟采收可溶性糖积累类型在我国葡萄生产上具有极为重要的价值。除新疆等西北地区以外的我国葡萄
主产区 , 浆果成熟前雨热同季 , 昼夜温差小 , 不利于糖积累 , 导致鲜食与酿酒品种果实含糖量低 , 已
成为我国葡萄生产中最突出问题 (L iu et al. , 2006) 之一。延迟采收糖积累型新品种 , 通过延迟采收
增加浆果内糖含量 , 可以部分弥补我国大部分葡萄产区的气候缺陷 , 提高鲜食葡萄及葡萄加工品的品
质。此外 , 葡萄浆果内可溶性糖不再增加通常被作为浆果成熟的标志之一。由于延迟采收可溶性糖积
累类型的葡萄在果实成熟后浆果内仍能持续增加 (表 1和图 1) , 因此对这类品种始熟期后浆果内可
溶性糖的变化动态不宜作为葡萄成熟与否的判断标准。对糖积累类型的葡萄品种及单株 , 今后值得进
一步深入研究。
蔗糖是葡萄属植物光合产物的主要运输形式。它通过韧皮部输送到葡萄浆果内 , 在蔗糖分解酶
(A I、N I、SSC) 的作用下被分解成葡萄糖和果糖储藏于液泡中 ( Swanson & El2Shishiny, 1958;
Hawker et al. , 1976)。本研究选用的品种与单株 , 成熟后延迟 3周采收 , 浆果的体积和质量不发生
改变 (数据未介绍 ) , 表明延迟采收浆果内糖含量的变化差异并不是由于水分蒸发导致果实体积减小
而糖浓度增加所致。成熟后浆果内可溶性糖是否能积累应该取决于果实从叶片中获得蔗糖的量 (即
库力的高低 ) 和呼吸所消耗量之间的平衡。如果成熟后浆果仍具有较强的库力 , 从叶片中获得蔗糖
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的量大于呼吸所消耗量 , 延迟采收则浆果内的可溶性糖积累。延迟采收糖积累型品种 ‘京秀 ’及单
株 ‘9722223’浆果成熟期间呼吸速率显著降低 , 成熟后维持在一个相对较低的水平。而延迟采收可
溶性糖含量相对稳定型的 ‘亚历山大 ’和 ‘9722224’在浆果成熟期间及成熟后呼吸速率基本无变化 ,
或成熟期间降低但在延迟采收期间又急剧增加 , 且果实成熟后呼吸速率相对较高 (图 3) , 表明延迟
采收期间后者的呼吸消耗要大于前者。另外 , 延迟采收期间糖积累型的 ‘京秀 ’和 ‘9722223’各蔗
糖分解酶活性均呈增加趋势 , 而糖相对稳定类型的 ‘亚历山大 ’和 ‘9722223’在成熟后第 3周蔗糖
各分解酶活性均急剧下降 (图 2)。植物体内酶活性往往受到底物浓度的调节 , 如莫娜葡萄的多酚氧
化酶 ( SÀnchez2Ferrer et al. , 1988) , 其甲苯酚酶活性的滞后期随底物浓度的增加而延长。因此也可
以认为葡萄浆果内各蔗糖分解酶活性也受到叶片向果实输入的蔗糖量的调节。延迟采收期间 , 糖积累
型的 ‘京秀 ’和 ‘9722223’的浆果的库力可能较强 , 从叶片向浆果输入的蔗糖量大 , 从而导致浆果
内各蔗糖分解酶活性高 , 蔗糖被分解为己糖储藏于液泡中 , 相对较高的蔗糖输入和较低的呼吸速率 ,
导致了在延迟采收期间浆果内的可溶性糖积累 ; 而可溶性糖相对稳定类型的 ‘亚历山大 ’和 ‘97222
24’, 由于成熟后库力降低 , 从叶片向浆果输入的蔗糖量减少 , 分解酶类也随底物蔗糖的减少而活性
下降 , 相对较少的蔗糖输入和较高的呼吸速率导致浆果内可溶性糖含量无变化甚至降低。
References
Chapman G W , J r, Horvat R J. 1990. Changes in nonvolatile acids, sugars, pectin, and sugar composition of pectin during peach ( cv. Monroe)
maturation. Journal of Agriculture and Food Chem istry, 38: 383 - 387.
D ing Zhi2xiang, Huang Jun2liang, Zhu Shi2jiang. 1991. Development specialities and harvest date of Valencia orange fruit. Fujian Fruits, 3: 24
- 26. ( in Chinese)
丁志祥 , 黄俊良 , 朱世江. 1991. 夏橙果实后期生长特性与采收期确定. 福建果树 , 3: 24 - 26.
Hawker J S, Ruffner H P, W alker R R. 1976. The sucrose content of some Australian grape. American Journal of Enology and V iticulture, 27:
125 - 129.
Keller F, Ludlow M M. 1993. Carbohydrate metabolism in drought2stressed leaves of p igeonpea (Cajanus cajan) . Journal of Experimental Bota2
ny, 44: 1351 - 1359.
Ketsa S, Daengkanit T. 1999. Firmness and activities of polygalacturonase, pectinesterase, b2galactosidase and cellulase in ripening durian harves2
ted at different stages of maturity. Scientia Horticulturae, 80: 181 - 188.
L iW X, Zhang M, Yu H Q. 2006. Study on hypobaric storage of green asparagus. Journal of Food Engineering, 73 (3) : 225 - 230.
L iu H F, W u B H, Fan P G, L i S H. 2006. Sugar and acid concentrations in 98 grape cultivars analyzed by p rincipal component analysis. Journal
of the Science of Food and Agriculture, 86: 1526 - 1536.
Lowell C A, Tom linson P T, Kocb K E. 1989. Sucrose2metabolizing enzymes in transport tissue and adjacent sink structure in develop ing citrus
fruit. Plant Physiology, 90: 1394 - 1402.
Rufty T W , Huber S C. 1983. Changes in starch formation and activities of sucrose phosphate synthase and cytop lasm ic fructose21, 62bisphos2
phatase in response to sucrose2sink alteration. Plant Physiology, 72: 474 - 480.
SÀnchez2Ferrer A, B ru R, Cabanes J, Garcia2Carmona F. 1988. Characterization of catecholase and cresolase activities of monastrell grape poly2
phenol oxidase. Phytochem istry, 27 (2) : 319 - 321.
ShiraishiM. 1993. Three descrip tors for sugars to evaluate grape germp lasm. Euphytica, 71: 99 - 106.
Swanson C A, El2Shishiny E D H. 1958. Translocation of sugars in the Concord grape. Plant Physiology, 33: 33 - 37.
W hiley A W , Rasmussen T S, Saranah J B, Wolstenholme B N. 1996. Delayed harvest effects on yield, fruit size and starch cycling in avocado
( Persea am ericana M ill. ) in subtrop ical environments. I. The early2maturing cv. Fuerte. Scientia Horticulturae, 66: 23 - 34.
YangMei2rong, Fan Pei2ge, Zhang Ying2zhu, L i Sheng2chen. 2003. Early2ripening grape—‘J ingxiu’. Acta Horticulturae Sinica, 30 ( 1 ) :
11. ( in Chinese)
杨美容 , 范培格 , 张映祝 , 黎盛臣. 2003. 早熟优质葡萄新品种 ‘京秀’. 园艺学报 , 30 (1) : 11.
828