全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2001 , 28 (2) : 161～163
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2000 - 08 - 03 ; 修回日期 : 2000 - 10 - 08
基金项目 : 四川省科委“九五”攻关项目 (10626)
脐橙果实发育过程中有机酸合成代谢酶活性的变化
文　涛1 　熊庆娥1 　曾伟光2 　刘远鹏2
(1 四川农业大学农学院 , 雅安 625014 ;　2 四川农业大学林学园艺学院 , 雅安 625014)
摘 　要 : 以红桔砧 10 年生罗伯逊脐橙为试材 , 研究了果实发育过程中有机酸代谢相关酶
活性的变化及其与有机酸积累的关系。结果表明 : 在整个果实发育过程中 , 柠檬酸合成酶
(CS) 和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPC) 活性与有机酸含量呈极显著正相关。这不仅证明脐
橙果实中存在通过 CO2 固定合成有机酸的途径 , 还说明 CS、PEPC是有机酸合成的关键酶 , 抑
制 CS的活性能降低果实中有机酸的生成量。
关键词 : 脐橙 ; 果实 ; 有机酸 ; 柠檬酸合成酶 ; 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶
中图分类号 : S 666. 4 ; S 601 　文献标识码 : A 　文章编号 : 05132353X (2001) 0220161203
1 　目的、材料与方法
柑桔果实中有机酸含量是影响果实品质的重要因素之一。柑桔汁胞通过固定 CO2 合成
有机酸的过程与光无直接关系 , CO2 暗固定系统对柑桔果肉中有机酸的大量形成和积累起
着重要的作用〔1～3〕。然而对柑桔果实中有机酸形成、积累机制的研究仅见于温州蜜柑、柠
檬、来檬等柑桔种类 , 在甜橙方面研究较少 , 并且由于目前对各类柑桔果实中酸形成的机
理、影响酸形成和积累的关键酶等无确切的定论 , 因此研究柑桔果实发育中的有机酸代谢
具有重要的理论和实践意义。本研究以主栽良种脐橙为材料 , 目的在于探讨脐橙果实发育
中有机酸合成代谢有关酶的活性变化及其与有机酸积累的关系。
以红桔砧 10 年生罗伯逊脐橙 ( Citrus sinesis Osbeck) 为试材 , 每株树为 1 个重复 , 设 3
个重复。于 6～11 月每 15 d 取样 1 次 , 每次每株 10 个果 , 以 - 20 ℃冷冻保存。酶液提
取〔4〕: 取 2 g 样品于研钵中 , 加入含 TritonX2100、异抗坏血酸 0. 2 mol·L - 1 Tris2HCl 缓冲液
(pH 8. 2) 在冰浴中研磨 , 研磨液以冷冻离心机 4 000 ×g 下离心 20 min , 取上清液 1 mL 过
Sephadex G225 柱 (1 ×10 cm) 得酶提液。柠檬酸合成酶 (CS) 活性测定〔4〕: 在 0. 5 cm石英
杯中加入 Tris2HCl 缓冲液 (pH 9. 0) 、DTNB、AcCoA 和酶液 , 用 7512GW 紫外分光光度计在
412 nm 下测定吸光度 , 再加入草酰乙酸启动反应 , 每隔 30 s 测定 1 次吸光度 , 记录其变
化。以每分钟吸光度变化 0. 01 为 1 个酶单位 (U) , 每毫克蛋白中的酶单位为酶比活力。
酶活性测定重复 3 次 , 差值在 10 %以内 , 取平均值。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 ( PEPC)
活性测定〔4〕: 在 0. 5 cm 石英比色杯中加入反应液 : Tris2HCL 缓冲液 (pH 8. 5) 、KHCO3、
MnCl2 和酶液 , 用 7512GW 紫外分光光度计在 340 nm 下测定光密度值 , 然后加入 PEP 启动
反应 , 每隔 30 s 测 1 次光密度值 , 记录其变化 , 以每分钟吸光度变化 0. 01 为 1 个酶单位
(U) , 每毫克蛋白中的酶单位为酶比活力。酶活性测定重复 3 次 , 差值在 10 %以内 , 取平
均值。测定过氧化氢酶 (CAT) 活性 (紫外分光光度法) 、酶液蛋白含量 (考马斯亮蓝 G2
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250 法) 和游离酸含量。
2 　结果与分析
2. 1 　果实发育过程中有机酸的动态变化 　从幼果到果实的成熟 , 罗伯逊脐橙果肉中有机
酸含量呈有规律的变化。第一阶段 (幼果期到果实膨大前期 , 即 6 月到 8 月中旬) 为有机
酸的合成期 , 有机酸含量随着果实的生长而迅速增加 , 到 8 月 15 日 , 有机酸含量达到最
高值 , 增加约 6 倍 ; 第二阶段 (果实膨大中期至成熟期 , 即 8 月中旬到 10 月中旬) 为有
机酸转化降解期 , 酸含量急剧下降 , 较 8 月 15 日有机酸含量降低了 65. 25 % , 在成熟后期
(采果前 1 个月 , 即 10 月 30 日至 11 月 30 日) 逐渐趋于平稳。这一研究结果与他人在众多
柑桔品种 (系) 的研究报道一致。可见这两个阶段有机酸变化都影响成熟果实中的酸含
量 , 抑制前期有机酸合成 , 可减少果实中有机酸含量 ; 同样 , 促进第二阶段酸的转化和降
解也是果实降酸的可能途径。
2. 2 　果实发育过程中柠檬酸合成酶 (CS) 活性的变化 　从图 1 可见 , 6 月 15 日～8 月 15
日 CS 活性迅速增加 , 在 8 月中旬达到高峰后又迅速下降 , 在 10 月中旬出现回升 , 随后又
下降。整个发育期果肉 CS 活性与有机酸含量的相关分析表明二者呈极显著正相关 , 相关
系数 r = 0. 916 0 , 表明 CS 对有机酸合成具有重要作用。10 月中旬 CS 活性回升 , 有一峰值
　　　　　　　出现 , 与柑桔果实成熟期 (10 月上、中
旬) 有 1 次较小呼吸高峰出现的时间相吻
合。产生这一现象的原因可能是 CS 不仅是
柑桔果实中合成柠檬酸的关键酶 , 同时也
是重要的呼吸酶 , CS 活性的回升与此期呼
吸增强有关 , 促进了柠檬酸的降解以及果
实内部物质的转化和果实的成熟。
2. 3 　果实发育过程中磷酸烯醇式丙酮酸
羧化酶 ( PEPC) 活性的变化 　由图 1 可
见 , 果实中有机酸含量迅速增加的时期 ,
PEPC活性也在迅速上升 , 进入果实膨大期
后 , 有机酸含量迅速下降的同时 , PEPC 活
性也迅速下降。二者呈极显著正相关 , 相
关系数 r = 0. 877 9。表明 PEPC对有机酸合
成同样很重要。但在果实膨大末期和成熟
期 PEPC 活性基本保持不变 , 而有机酸含
量仍在下降 , 表明 PEPC 是通过固定 CO2
影响果实有机酸的合成量 , 后期 (9 月 15
日后) 果实有机酸含量下降与 PEPC无关。
果实发育过程中 CS 和 PEPC 活性的变
化趋势证明 , 脐橙果实中存在固定 CO2 合
成柠檬酸的途径 ; CS 和 PEPC 是影响有机
酸合成的关键酶 , 抑制这两个关键酶的活
性可有效地减少果实有机酸的含量。
图 1 　罗伯逊脐橙果实发育中柠檬酸合成酶
( CS) 活性、有机酸含量和磷酸烯醇式
丙酮酸羧化酶 ( PEPC) 活性
Fig. 1 　Changes of citrate synthase ( CS) activity ,
organic acid content and phosphoenolpyruvate
carboxylase ( PEPC) activity during development
of Robertson Navel fruit
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2. 4 　果实发育过程中过氧化氢酶 (CAT) 活性的变化 　CAT 的活性在果实发育前期迅速
增加 , 6 月 15 日为 10. 2 ( H2O2 mg·min - 1·mg - 1 pro. , 下同) , 7 月 15 日达到高峰 , 为
124. 93 , 然后逐渐下降 , 11 月 15 日为 48. 77。然而 Bogin 等〔5〕对柠檬果实的研究结论是
CAT活性高有利于有机酸的分解转化 , 但本试验却发现脐橙果实中 CAT 活性变化与有机
酸含量变化没有关系 , 这是否能说明 CAT 对脐橙果实有机酸的下降影响不大 , 或是在脐
橙果实中不存在柠檬酸对顺乌头酸酶和异柠檬酸酶的抑制机制〔3〕, 尚需进一步研究。
参考文献 :
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Plant physiology , 1960 , 35 : 425～429
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Sic. , 1959 , 74 : 348～357
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Sic. , 1963 , 83 : 322～332
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and Cell Physiol . , 1977 , 18 : 791～799
5 　Bogin E , Wallace A. Organic acid synthesis and accumulation in sweet and sour lemon fruits. Pro. Amer. Soc. Hort . Sic.
1966 , 89 : 182～194
Changes of Organic Acid Synthetase Activity during Fruit Development of Navel
Orange ( Citrus sinesis Osbeck)
Wen Tao1 , Xiong Qing’e1 , Zeng Weiguang2 , and Liu Yuanpeng2
(1 Agriculture College , Sichuan Agricultural University , Ya’an 625014 ;　2 Forestry Horticulture College , Sichuan Agri2
cultural University , Ya’an 625014)
Abstract : Using Robertson Navel ( madarin rootstock ten years) as a testing material , the activity variance of
enzyme related to organic acid metabolism and its relationship with the organic acid accumulation were studied. The re2
sult shows : There is a significantly positive correlation between the activity of Citrate synthase ( CS) or Phos2
phoenolpyruvate carboxylase (PEPC) and organic acid , Their correlation coefficient ( r) are equal to 0. 916 0 and
0. 877 9 respectively. This not only proves that CO2 fixation is a main pathway of organic acid synthesis in Navel orange
fruit ; but also proves that CS and PEPC are the key enzymes of organic acid synthesis , and efficiently inhibiting CS and
PEPC activity could reduce the organic acid content of orange fruit.
Key words : Navel orange ( Citrus sinesis Osbeck) ; Fruit ; Organic acid ; Citrate synthase ( CS) ; Phos2
phoenolpyruvate carboxylase (PEPC)
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