全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2003 , 30 (1) : 1～5
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2002 - 03 - 26 ; 修回日期 : 2002 - 06 - 14
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (39770529) ; 广东省自然科学基金资助项目 (980156)3 通讯作者。
荔枝果实的糖积累与相关酶活性
王惠聪　黄辉白 3 　黄旭明
(华南农业大学园艺学院 , 广州 510642)
摘 　要 : 以‘糯米糍’和‘妃子笑’两个品种为试材 , 对比研究两者在果实发育和成熟过程中假种皮
中糖积累和转化及其与糖代谢相关酶类 ———酸性转化酶 (AI) 、中性转化酶 (NI) 、蔗糖合成酶 (SS) 和蔗
糖磷酸合成酶 (SPS) 活性的关系。结果表明 : 1. 糯米糍荔枝以积累蔗糖为主 , 蔗糖/ 还原糖比值约为
1. 5 ; 妃子笑荔枝以积累还原糖为主 , 蔗糖/ 还原糖比值仅约为 0. 4 ; 2. 荔枝糖积累与库活力密切相关 , 但
不同品种库活力的主要构成酶类不同 , 糯米糍主要是 SS , 而妃子笑则主要是 NI + SS; 3. 不同的糖代谢酶
活性决定了糖组分的不同 , 积累蔗糖为主的糯米糍具有高的 SS和 SPS活性 , 而转化酶活性较低 ; 以积累还
原糖为主的妃子笑的 SS和 SPS活性较低 , 而转化酶活性较高。
关键词 : 荔枝 ; 果实 ; 假种皮 ; 糖积累 ; 转化酶 ; 蔗糖合成酶 ; 蔗糖磷酸合成酶
中图分类号 : S 667. 1 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2003) 0120001205
果实作为一个强大的代谢库 , 在成熟过程中从源组织获得大量的同化物〔1〕。果实获取同化物的能
力在很大程度上取决于其库强 , 而库强的大小常决定于与糖代谢相关关键酶的活性〔2〕。此外 , 果实糖
分的转化也与各种糖代谢酶活性密切相关〔3〕。荔枝的可食部分 ———假种皮中的糖积累与假种皮的成长
成熟同步 , 由开始缓慢转入急速上升〔4〕。荔枝假种皮中主要含有蔗糖、果糖和葡萄糖〔5〕, 但不同品种
所含的这 3 种糖的比率有很大差异〔6〕。荔枝假种皮中糖积累和转化的生理机制及其主要调控因子尚待
深入研究。作者主要在荔枝果实糖积累、转化和糖代谢酶活性方面做了比较研究 , 以利于阐明荔枝果
实糖积累和转化的生理机制 , 为栽培措施的改进或利用分子手段调节和改造糖积累和转化提供参考。
1 　材料与方法
1. 1 　试材和取样
供试荔枝品种为‘妃子笑’和‘糯米糍’, 1989 年种植的 10 年生树 , 砧木为‘淮枝’。选择品种
内花期一致的‘妃子笑’ (盛花期 4 月 8 日) 和‘糯米糍’ (盛花期 4 月 12 日) 各 6 株 , 每个品种追踪
40 个挂牌果的生长动态 , 并以它们的纵横径平均值作为参照标准 , 以确保取样的均匀度。自盛花后
20 d 起 , 每隔 5～7 d 在 8～10 时参照当时标准果的大小进行采样。其中 15 个果用于测定各部分的干
鲜样质量 , 其余储于 - 20 ℃备用。
1. 2 　总糖、蔗糖、还原糖含量的测定
取 1 g 果肉用 5 mL 蒸馏水匀浆后 50 ℃水浴 30 min 离心 , 再加入 5 mL 蒸馏水重复提取 1 次 , 合并
上清液定容至 50 mL 待测。用 3 ,5 - 二硝基水杨酸 (DNS) 测定总糖和还原糖含量。105 ℃下烘干 2 h
后的葡萄糖配成 1 mg·mL - 1溶液作标准曲线计算含糖量。蔗糖测定参照薛应龙〔7〕的方法。设 5 次取样
重复 , 每个样品测定 2 次取均值。
1. 3 　转化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性测定
酶的提取 : 参照 Nielsen 等〔8〕的方法稍作改进。取样重复 3 次 , 每次测定 2 次取均值。每个样本
1 g果肉 , 加入 5 mL 预冷的提取缓冲液 〔0. 1 mol·L - 1磷酸缓冲液 (pH 7. 5) , 5 mmol·L - 1 MgCl2 ,
1 mmol·L - 1 EDTA , 0. 1 %巯基乙醇 , 0. 1 % TritonX2100〕冰浴下匀浆后 , 10 000 r·min - 1离心 15 min ,
上清液倒入 10 mL 刻度试管 , 沉淀用 4 mL 的提取液再提取 1 次 , 合并上清液定溶至 10 mL , 作为酶提
液。
中性转化酶 : 取 0. 1 mL 酶提液加入 1 mL 的反应液 〔1 %蔗糖 , 0. 1 mol·L - 1磷酸缓冲液 (pH
7. 5) , 5 mmol·L - 1 MgCl2 , 1 mmol·L - 1 EDTA〕在 34 ℃水浴 1 h 后 , 沸水浴 5 min 以终止反应。用 3 ,5 -
二硝基水杨酸法测定还原糖含量 ; 另取 0. 1 mL 酶提液沸水浴 10 min 作为对照。用两者的差值来计算
还原糖产生速率 , 表示转化酶的活性 , 单位为 mg·g - 1·h - 1 FM。
酸性转化酶 : 取 0. 1 mL 酶提液加入 1 mL 反应液 (1 %蔗糖 , 0. 1 mol·L - 1醋酸缓冲液 , pH 5. 5) ,
在 34 ℃下反应 1 h 后沸水浴 5 min 以终止反应 , 其余操作同上。
蔗糖合成酶 : 取 50μL 酶液加入 50μL 的反应液 〔4 mmol·L - 1 UDP - 葡萄糖 , 0. 06 mol·L - 1果糖 ,
15 mmol·L - 1 MgCl2 , 0. 1 mol·L - 1磷酸缓冲液 (pH 8. 0)〕, 在 34 ℃下反应 1 h 后加入 0. 2 mL 的 30 %
KOH , 转入沸水浴 10 min 终止反应 , 冷却至室温 , 混匀后加入 3. 5 mL 的蒽酮溶液 〔0. 15 g 蒽酮溶于
100 mL 81 %硫酸〕在 40 ℃下反应 20 min 后冷却 , 测定在 620 nm 的吸光值 ; 对照取 50μL 酶液在沸水
浴杀酶 10 min 后 , 其余操作同上。用两者的差值来计算蔗糖的合成量 , 表示蔗糖合成酶活性 , 单位
为 mg·g - 1·h - 1 FM。
蔗糖磷酸合成酶 : 除反应液改为 UDP - 葡萄糖 10 mmol·L - 1 , 果糖 - 6 - 磷酸 5 mmol·L - 1 , 葡萄
糖 - 6 - 磷酸 15 mmol·L - 1 , 15 mmol·L - 1 MgCl , 1 mmol·L - 1 EDTA , 0. 1 mol·L - 1硼酸缓冲液 (pH 8. 0)
和反应时间为 30 min 外 , 其余与蔗糖合成酶活性测定相同。单位为 mg·g - 1·h - 1 FM。
2 　结果与分析
2. 1 　假种皮糖分的积累
糯米糍和妃子笑的假种皮在果实成熟过程中
迅速积累糖分 (图 1) 。以单果计算含糖量 , 糯
米糍从 5 月 31 日起 (假种皮出现于 5 月 20 日)
至果实采收 (6 月 28 日) 时直线上升 , 妃子笑
从 5 月 20 日起 (假种皮出现于 5 月 13 日) 至 6
月 14 日直线上升 , 之后基本处于稳定状态。
2. 2 　假种皮中糖的组分
糯米糍 6 月 28 日采收时的含糖量达最高 ,
蔗糖和还原糖的总和约为 170 mg·g - 1 FM (图 2 ,
A) 。糯米糍和妃子笑的假种皮糖组分比率有明
显的差异。糯米糍采收时蔗糖含量为 101 mg·g - 1
　　　　　
图 1 　糯米糍和妃子笑荔枝成熟过程中假种皮中糖的积累动态
Fig. 1 　Sugar accumulation in the aril of cvs. Nuomici
and Feizixiao during fruit maturation
FM , 还原糖 (主要是葡萄糖和果糖) 为 69 mg·g - 1 FM , 蔗糖/ 还原糖比值约为 1. 5 , 可见糯米糍是以
蔗糖积累为主的品种。妃子笑含糖量在 6 月 14 日达到最高 , (图 2 , B) , 蔗糖为 44 mg·g - 1 FM , 还原
糖为 105 mg·g - 1 FM , 蔗糖/ 还原糖比值为 0. 4 , 且随假种皮的进一步成熟 , 蔗糖所占比率继续下降 ,
故妃子笑应属以积累还原糖为主的品种。妃子笑在近充分成熟前出现“退糖”现象 , 即果肉中糖浓度
下降。
2. 3 　果实成熟过程中假种皮糖代谢相关酶活性
2. 3. 1 　中性和酸性转化酶活性 　图 3 表明 , 糯米糍和妃子笑的假种皮中转化酶活性有很大的差异。
以积累蔗糖为主的糯米糍 , 转化酶只在假种皮发育前期出现较低的活性 , 后期基本上测不出。糯米糍
假种皮中中性转化酶比酸性转化酶活性略高且持续时期长。以积累还原糖为主的妃子笑整个发育过程
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均显示出很高的酸性转化酶活性 , 在假种皮发育前期 (5 月 27 日～6 月 4 日) 酸性转化酶活性增加 ,
在糖含量达到高峰前 (6 月 14 日) 活性没有大变化 , 之后糖含量下降 , 转化酶活性再度急剧增强 ,
此时还原糖的比率进一步升高。妃子笑的中性转化酶活性明显低于酸性转化酶 , 在假种皮的发育初期
活性明显上升 , 随即略回落 , 之后又趋上升 , 但幅度不大。
图 2 　糯米糍 ( A) 和妃子笑 ( B) 荔枝成熟过程中假种皮糖含量的变化
Fig. 2 　Changes in sugar content in the aril of litchi cvs. Nuomici ( A) and Feizixiao ( B)
图 3 　糯米糍和妃子笑荔枝成熟过程假种皮酸性转化酶和中性转化酶活性
Fig. 3 　Activities of acid invertase and neutral invertase in the aril of litchi cvs. Nuomici and Feizixiao during fruit maturation
2. 3. 2 　蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性 　糯米糍的蔗糖合成酶活性在中后期随假种皮中糖含量的
增加而升高 , 比妃子笑高得多 ; 妃子笑蔗糖合成酶的活性在整个假种皮发育成熟过程中偏低且变化不
大 (图 4) 。糯米糍和妃子笑两个品种的蔗糖磷酸合成酶活性也有明显的差异 (图 4) 。糯米糍蔗糖磷
酸合成酶在 6 月 9 日出现一个急剧而短促的活性峰之后下降 , 6 月 14 日达到最低点 , 然后又回升直至
采收 , 除 6 月中之外 , 总体而言活性高于妃子笑。妃子笑的蔗糖磷酸合成酶活性在 6 月上中旬明显上
升之后 , 直至采收无大变化。
　　　　　　　
图 4 　糯米糍和妃子笑假种皮蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性
Fig. 4 　Activities of sucrose synthase and sucrose phosphate synthase in the aril of litchi cvs. Nuomici and Feizixiao
31 期 　　　　　　　　　　　　　　王惠聪等 : 荔枝果实的糖积累与相关酶活性 　　　　　　　　　　　　　　
3 　讨论
妃子笑的糖含量在 6 月 14 日达到高峰 , 此后不再增加且趋于下降 (图 1 , 图 2) , 此乃生产上熟
知的“退糖”现象〔9〕。Klann 等〔10〕发现野生型番茄 (单糖积累型) 在发育后期的含糖量不再增加 , 而
栽培番茄 (蔗糖积累型) 则仍有大量糖分进入果实 , 可见不同糖分积累型与后期糖分是否继续进入有
关。蔗糖积累型番茄比单糖积累型番茄能够贮存更多的糖分〔10〕。本研究中积累蔗糖为主的糯米糍比
积累还原糖为主的妃子笑积累了更多的糖分 (图 1 , 图 2) 。原因是双糖的渗透性仅为单糖的一半 , 有
利于糖分在液泡内的区隔化贮藏和糖浓度梯度的保持〔11〕。妃子笑在假种皮发育后期水分继续进入而
糖分不再进入 , 所以水分的稀释作用使糖含量下降 , 是“退糖”现象的主要成因。
糯米糍和妃子笑两个品种在果实成熟过程中都积累了大量的糖分 (图 1) 。蔗糖通常经韧皮部运
输并直接进入或经过转化为六碳糖之后进入果实 , 其进入速度的保持有赖于源与库之间的浓度梯度 ,
蔗糖的水解提高了蔗糖的浓度梯度 , 被认为是同化物进入的限速步骤〔12〕。转化酶作为一种蔗糖分解
酶常参与调节糖分的进入〔13〕, 转化酶的活性与果实中糖分积累的关系在葡萄浆果中得到了证实〔14〕,
但在另一些果实 , 如番茄中则未获证实。番茄的糖积累与另一种蔗糖分解酶 (SS) 活性的增加相伴
随〔15〕。本研究中 , 糯米糍的转化酶仅在假种皮发育前、中期有较低的活性 , 至果实成熟期糖加速积
累阶段基本上测不到活性 (图 3) , 而 SS 的活性高且随果实成熟及糖分积累不断增加 (图 4) 。妃子笑
的假种皮随着快速的糖积累而转化酶活性增强 , 但 SS 则无大变动。由此可见 , 与糯米糍的糖分积累
密切相关的应是 SS , 而与妃子笑糖分积累密切相关的则应是转化酶 , 但由于妃子笑假种皮中的 SS 的
活性也高 (8 mg·h - 1·g - 1 FM) , 对保持蔗糖梯度促进糖积累方面可能也有积极的作用。
荔枝假种皮中的糖分主要是蔗糖、葡萄糖和果糖〔5〕, 不同品种各种糖的比率的差异明显 , 夏威夷
的‘陈紫’果实成熟时双糖/ 单糖比为 1∶4 , 而广东的品种‘水东’则为 1∶2 ,‘桂味’为 1∶1〔6〕。糯米
糍和妃子笑之间的糖组分也有很大差别。糯米糍以积累双糖 (蔗糖) 为主 , 而妃子笑以积累单糖 (六
碳糖) 为主。积累蔗糖的组织 , 如甜菜〔16〕、柑橘〔17〕等在发育后期均以酸性转化酶活性下降为特征 ,
说明酸性转化酶活性的降低或消失是蔗糖积累的前提条件。与前人对其它植物的研究报道相似 , 以积
累蔗糖为主的糯米糍在果实成熟过程中几乎测不到酸性转化酶的活性 , 而以积累还原糖为主的妃子笑
则保持了高的酸性转化酶活性 (图 3) 。此外 , 蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 和蔗糖合成酶 (SS) 也参与调
节库组织中糖的组分。草莓和桃果实中 , SPS 活性升高时 , 蔗糖的含量也随之升高〔18〕。Hubbard 等〔19〕
在研究绿肉香瓜和橙肉香瓜时发现组织中的蔗糖含量与 SPS (酸性转化酶 + 中性转化酶 + SS) 的活性
相关系数高达 0. 85 , 因此推测甜瓜中蔗糖的积累是由蔗糖的合成 (SPS 活性) 和分解 (转化酶 + SS
活性) 之间的平衡来决定的。糯米糍假种皮中的 SPS 和 SS 比妃子笑高 (图 4) , 是糯米糍积累更多蔗
糖的原因之一。
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Sugar Accumulation and Related Enzyme Activities in the Litchi Fruit of
‘Nuomici’and‘Feizixiao’
Wang Huicong , Huang Huibai , and Huang Xuming
( College of Horticulture , South China Agricultural University , Guangzhou 510642 , China)
Abstract : Two litchi cultivars , ‘Nuomici’and‘Feizixiao’, were used to study sugar accumulation and
transformatiom in aril , and the activities of enzymes involved in sucrose metabolism during their fruit maturation.
In the aril of ‘Nuomici’, more sucrose rather than reducing sugars was accumulated. The ratio of sucrose to
reducing sugars was 1. 5. In contrast , in‘Feizixiao’, more reducing sugars were accumulated and the ratio of
sucrose to reducing sugars was 0. 4. Sugar accumulation was closely related to sink activity , yet different cultivars
showed different dominant enzymes. The dominant enzyme in the aril of‘Nuomici’was sucrose synthase (SS) ,
whereas in‘Feizixiao’, invertase and SS were found dominant . Different dominant enzymes in sucrose metabolism
led to different sugar components in the aril sap . Absence of invertase but elevated activities of SS and sucrose
phosphate synthase (SPS) led to predominantly accumulated sucrose in‘Nuomici’. High activity of acid invertase
and relatively low activities of SS and SPS led to the predominantly accumulated reducing sugars in‘Feizixiao’.
Key words : Litchi chinensis Sonn. ; Fruit ; Aril ; Sugar accumulation ; Invertase ; Sucrose synthase ;
Sucrose phosphate synthase
《园艺学报》被引频次、影响因子在中国科技期刊排序中名列前茅
●据中国科学技术信息研究所 2002 年 11 月公布 , 本刊总被引频次 (795) 和影响因子 (0. 528 )
在全国 1447 种科技期刊中分别居第 58 位和第 152 位 ; 在农业类科技期刊中分别居第 3 位和第 6 位。
●据中国科学引文数据库统计的中国科技期刊前 300 名排行表 , 本刊均居第 42 位。
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