全 文 ：　 　 倡 山东省教育厅基金项目 （３２２８２）资助
　 　 倡倡 通讯作者
收稿日期 ：２００５唱１２唱２５ 　 改回日期 ：２００６唱０２唱１４
设施油桃果实发育过程中有机酸代谢的研究 倡
赵永红１ 　李宪利１ 倡倡 姜泽盛１ 　王长健２ 　杨富林２
（１畅山东农业大学园艺科学与工程学院 　 泰安 　 ２７１０１８ ； ２畅 茌平县财政局 　 茌平 　 ２５２１００）
摘 　 要 　 以设施栽培“超红珠”油桃为试材 ，测定了果实发育过程有机酸含量及相关代谢酶 ——— 柠檬酸合酶（CS） 、
苹果酸酶（ME） 、苹果酸脱氢酶（MDH）的活性 ，并对果实中有机酸积累及酶活性的关系进行了分析 。 研究结果表
明 ：随油桃果实发育 ，其有机酸含量呈先升高后降低趋势 ，于盛花后 ４９d 达到最高值 ；苹果酸含量与总有机酸含量
变化趋势相似 ；柠檬酸含量呈逐渐升高趋势 ，至果实成熟有所降低 ；果实成熟期苹果酸与柠檬酸含量相近 。 有机酸
相关代谢酶 CS 活性变化与柠檬酸含量相关性不大 ；果实发育后期 ME活性逐渐升高 ，促进了苹果酸的降解和转
化 ；MDH 活性变化与苹果酸含量显著相关 。 因此抑制果实发育前期 MDH 的活性 、促进果实发育后期 ME的活性
可以降低果实酸含量 ，提高糖酸比 。
关键词 　 油桃果实 　 有机酸 　 苹果酸 　 柠檬酸 　 柠檬酸合成酶 　 苹果酸酶 　 苹果酸脱氢酶
Organic acid metabolism in nectarine fruit development under protected cultivation ．ZHAO Yong唱Hong１ ，LI Xian唱Li１ ，
JIANG Ze唱Sheng１ ，WANG Chang唱Jian２ ，YANG Fu唱Lin２ （１ ．College of Hor ticultural Science and Engineering ，Shandong
Agricultural Universit y ，Tai摧an ２７１０１８ ，China ；２ ．Financial Bureau of Chiping Count y ，Chiping ２５２１００ ，China） ，CJEA ，
２００７ ，１５（５） ：８７ ～ ８９
Abstract 　 Changes in organic acid contents and their relationship with relevan t enzyme activities in nectarine fruits
“Chaohongzhu” were studied ．Results show that nectarine f ruit total acid content hits a peak ４９ days af ter full blossom and
then gradually declines during later fruit development stages ．Malic acid has similar change pattern as total acids ，but citric
acid gradually increases in conten t during fruit development with lit tle reduction in the ripening stage of the fruit ．Analysis
on the activities of organic acids in relation to relevan t enzymes shows no relation between citrate synthase activit y （CS）
and citric acid content ．Increase in the activit y of malic enzyme （ME） in the late period of nectarine f ruit development ac唱
celerates degradation of malic acid in fruits ．There is a significant correlation between malate dehydrogenase（MDH） activity and
fruit malic acid content ．This shows that nectarine fruit organic acid content can be reduced by MDH activity inhibition and en唱
hancement of ME activity ．This can equally increase the sugar to acid ratio of nectarine fruits ．
Key words 　 Nectarine fruit ，Organic acids ，Malic acid ，Cit ric acid ，Cit rate syn thase ，Malic enzyme ，Malate dehydrogenase
（Received Dec ．２５ ，２００５ ；revised Feb ．１４ ，２００６）
果实糖 、酸含量和糖酸比是决定果实风味的最重要指标 ，有机酸含量对水果的特殊味道往往起决定作
用 。前人在苹果和梨等果实上的研究表明 ，果实酸甜的划分主要取决于含酸量 ，而含糖量对果实酸甜度影
响不大 。 设施栽培条件下 ，果实风味变淡 、糖酸比下降与设施栽培环境的改变及糖酸代谢相关酶活性变化
密切相关 。 增加果实中糖含量 、降低酸含量已成为提高果实品质的主攻目标 。 目前关于果实有机酸代谢的
研究较少 ，酸类物质的积累机理还不是很清楚 ，是否抑制果实中有机酸合成的酶能促进果实中糖的积累还
存在争议 。 故本研究以设施栽培的“超红珠”油桃为试材 ，对果实发育过程中有机酸的积累和相关代谢
酶 ——— 柠檬酸合酶（CS） 、苹果酸酶（ME） 、苹果酸脱氢酶（MDH）的活性变化进行了研究 ，旨在探索设施条件
下有机酸的积累机理 ，为提高设施油桃果实品质提供理论依据 。
1 　 试验材料与方法
试验于 ２００５ 年 ２ ～ ５ 月在山东省茌平县财政局科技示范园进行 。 选用设施内树势健壮生长一致的“超
红珠”油桃（ Pr unus persica var ．nectar ina L ．cv ．Chaohongzhu）作为试材 ，按干周留果法进行疏花疏果 ，设施
第 １５卷第 ５ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．５
２ ０ ０ ７ 年 ９ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Sept ．，　 ２００７
内管理按常规方法进行 。 于盛花后第 ３ 周开始 ，每隔 １ 周采样 １ 次 。 采样时随机选取多个大小均匀的果实 ，
液氮速冻处理后 ，在 － ８０ ℃ 超低温冰箱中保存 ，用于测定可滴定酸及相关酶活性 。
果实总酸测定采用酸中和法 ：称取 ２畅５g果实 ，匀浆 ，用 ４０mL 蒸馏水将其洗入 ５０mL容量瓶中 ，封口 ，置
８０ ℃ 水浴提取 ３０min ，用无 CO２ 水定容 ，然后将其过滤入干净三角瓶中 ，滤液备用 。 取滤液 ２５mL 加入到三
角瓶中 ，加酚酞 ３ ～ ４ 滴 ，用 ０畅１mol／L 的 NaOH溶液滴定至呈粉红色 ，３０s不褪色 ，即为滴定终点 。 记录下所
用标准 NaOH 溶液的体积 ，根据标准苹果酸用量 ，计算出果实中可滴定酸的含量 ，作为总酸含量 。 苹果酸和
柠檬酸的含量采用 Beckman 毛细管电泳仪测定 ：称取 １g左右的果实于研钵中 ，研磨成匀浆 ，用 １０mL左右的
蒸馏水冲洗入试管中 ，在 １００ ℃ 水浴中保温 ３０min ，４０００r／min 离心 １０min ，收集上清液 。 残留物重复提取 １
次 ，收集 ２ 次上清液 ，定容至 ２５mL ，用于有机酸含量测定 。 测定条件 ：１００mmol／L的磷酸氢二钠 ＋ ０畅５mmol／L
的 CTAB ，pH ＝ ７ ，电压 １０kV ，负极进样 ，压力 ３S 进样 ，温度 ２０ ℃ ，２００nm 直接检测 。 参照 Masashi等［７］的方
法稍作改进制备酶液 ：取 １g 样品于预冷的研钵中 ，加入 ２mL提取液［含 ０畅１ ％ TritonX唱１００ ，１０mmol／L 异抗
坏血酸 ，０畅２mol／L Tris唱HCl 缓冲液（pH ＝ ８畅２）］ ，在冰浴中研磨 ，研磨液以冷冻离心机 ４０００r／min 离心
２０min ，取上清液进行粗提纯后作为酶粗提液 ，用于酶活性测定 。 取样重复 ３ 次 ，每次测定 ３ 次取平均值 。柠
檬酸合酶（CS ，EC４畅１畅３畅７）活性测定［７］ ：酶液 ３０ ℃ 保温 。 反应液中含 Tris唱HCl 缓冲液（pH ＝ ９畅０） 、DTNB 、
AcCoA和酶液 ，用 UV唱２４５０ 紫外分光光度计在 ４１２nm 下测定吸光度 ，再加入草酰乙酸（OAA）启动反应 ，每
隔 ３０s测定 １ 次吸光度 ，记录其变化 。 苹果酸酶（ME ，EC１畅１畅１畅４０）活性测定［７］ ：酶液 ３０ ℃ 保温 。 反应液含
８０mmol／L Tris唱HCl缓冲液（pH ＝ ７畅４） 、２mmol／L 苹果酸 、１７０μmol／L NADP 、２００μmol／L MnSO４ 和酶液 ，最
终体积 ０畅５mL 。 用 UV唱２４５０ 紫外分光光度计在 ３４０nm 下测定吸光度变化 。 苹果酸脱氢酶 （MDH ，
EC１畅１畅１畅３７）活性测定［１］ ：酶液 ３０ ℃ 保温 。 反应液中含 ２５mmol／L Tris唱HCl （pH ＝ ８畅０） 、１mmol／L EDTA 、
０畅５mmol／L OAA 、０畅２mmol／L NADH 。 以单位时间内光密度的变化表示酶活性 。 用 UV唱２４５０ 紫外分光光
度计在 ３４０nm 下测定吸光度 ，每隔 ３０s 测定 １ 次 ，记录其变化 。 以每分钟吸光度变化 ０畅０１ 为 １ 个酶单位
图 1 　 果实发育过程中有机酸含量变化
Fig ．１ 　 Changes of organic acid conten ts during
　 　 　 f ruit developing period
（U） 。 酶活性测定重复 ３ 次 ，取平均值 。
2 　 结果与分析
2畅1 　 果实发育过程中有机酸含量变化
设施栽培“超红珠”油桃果实发育过程中有机酸含量变化如
图 １ 所示 。 有机酸含量呈先升高后降低趋势 ，果实近成熟时有
机酸含量降至与果实发育初期大致相当的水平 ，并维持在较低
水平 。 果实发育初期（盛花后 ２１d 至 ４９d）为有机酸合成期 ，酸含
量呈持续升高趋势 ，从 ０畅３４ ％ 上升至 １畅０７ ％ ，上升了 ２１５ ％ ；果
实发育中后期（盛花后 ４９d 至 ７０d）为有机酸转化降解期 ，酸含量
随果实发育而逐渐降低 ，从 １畅０７ ％ 降至 ０畅２７ ％ ，下降了 ７５ ％ ；果
图 2 　果实发育过程中有机酸代谢相关酶活性变化
Fig ．２ 　 Changes of organic acids唱metaboling
enzymes activities during fruit developing period
实成熟期有机酸含量则一直维持在较低水平 。
油桃果实中有机酸成分主要为苹果酸和柠檬酸 ，由图 １ 可
以看出 ，苹果酸含量变化趋势与总有机酸含量变化趋势相似 。
果实发育前期 ，有机酸的积累以苹果酸为主 ，于盛花后 ４９d 苹果
酸含量达到最高值（０畅９８ ％ ） ，此后苹果酸含量随果实成熟逐渐
下降 。 柠檬酸含量从盛花后 ２１d 至 ６３d 呈逐渐上升趋势 ，于盛
花后 ６３d达最高值（０畅１８ ％ ） ，盛花后 ６３d 至 ７７d ，柠檬酸含量呈
下降趋势 ，从 ０畅１８ ％ 降至 ０畅１２ ％ ，下降了 ３３ ％ 。
2畅2 　 果实发育过程中有机酸代谢相关酶活性变化
设施栽培油桃果实发育过程中有机酸代谢相关酶活性变化
如图 ２所示 。柠檬酸合酶（CS）活性于盛花后 ２１d 至 ４９d 呈先升
高后降低趋势 ，从盛花后 ４９d至果实成熟酶活性同样是先升高后降低 ，盛花后 ３５d 和盛花后 ６３d是酶活性的两
个高峰 。 酶活性的这种变化趋势与柠檬酸逐渐升高至果实成熟稍有下降的变化趋势并不吻合 。 苹果酸酶
（ME）活性在果实发育初期（盛花后 ２１d至 ４９d）酶活性变化不大 ，果实发育中后期（盛花后 ４９d至 ７７d）酶活性迅
８８　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
速升高 。 苹果酸脱氢酶（MDH）活性于盛花后 ２１d至 ４９d呈逐渐升高趋势 ，只是盛花后 ３５d时酶活性略有下降 ，
盛花后 ４９d酶活性达到最高值 。盛花后 ４９d至 ７０d酶活性迅速下降至较低水平 ，果实成熟期酶活性变化不大 。
3 　 讨 　 论
桃果实中的有机酸主要是苹果酸和柠檬酸 。 随着果实成熟 ，物质代谢与呼吸作用逐渐增强 ，果实含酸
量下降 。 有机酸减少的原因主要是 ：果实增大 、水分增加而产生的稀释作用 ，合成被抑制 ，部分酸转变为糖 ，
部分酸被用于呼吸消耗 ，部分酸与 K ＋ 、Ca２ ＋ 等阳离子结合生成盐［２ ，３］ 。 酸的转化和降解是有机酸减少的主
要原因 ，研究表明［４］ ，在整个发育期内 ，果实内都含有利用有机酸作为能量和转变为糖类所必须的酶 ，如
Roe［８］等在“哈姆林”甜橙汁细胞中测到了苹果酸酶 、苹果酸脱氢酶 、柠檬酸脱氢酶 。 在本试验中 ，“超红珠”
油桃果实中有机酸的积累呈有规律的变化 ：第一阶段为有机酸合成期 ，有机酸含量随着果实的生长而迅速
增加 ；第二阶段为有机酸转化降解期 ，酸含量迅速下降 。 苹果酸的含量与总酸含量变化呈极显著相关（ r ＝
０畅９９３７ 倡 倡 ） ，因此桃果实中有机酸的代谢主要是苹果酸的合成与降解 。 果实成熟时苹果酸与柠檬酸分别为
总酸含量的 ５３ ％ 和 ４２ ％ ，此时果实呈现出“超红珠”油桃特有的风味 。 “超红珠”油桃有机酸的积累规律 ，与
文涛等［５］在脐橙上进行的有机酸积累规律研究结果相似 。
果实中酸的合成与分解是一个复杂的生理过程 ，柠檬酸与苹果酸是三羧酸循环（ TCA）的中间产物 ，其
合成与降解均与 TCA 循环密切相关 。 Haffaker 和 Wallace［９］根据在“伏令夏橙”等果实上的研究结果 ，提出
果实中柠檬酸的合成途径是 ：草酰乙酸（OAA）在 CS 的催化下与乙酰辅酶 A（Ac唱CoA）结合生成柠檬酸 。 本
试验中 CS 活性有两个高峰 ，但并没有引起柠檬酸的大量积累 ，第 １ 个高峰可能与 TCA 循环较快有关 ，TCA
循环产能较多 ，保证了果实的迅速生长 。 桃为呼吸跃变型果实 ，果实发育后期的 CS 活性高峰与此时果实呼
吸速率较高有关 。 这说明酶活性高并不一定引起有机酸积累 ，有机酸的积累还受其他因素的影响 ，如柠檬
中柠檬酸的积累与 PEPC／NAD唱IDH 高低有关［６ ，７］ 。
液泡中 NADH浓度高时 ，在糖酵解中形成的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）可不转变为丙酮酸 ，而是在 PEPC
催化下形成 OAA ，OAA 在 MDH 作用下被还原为苹果酸 ，苹果酸可经线粒体内膜上的二羧酸传递体与无机磷
酸（Pi）进行交换进入线粒体衬质 ，苹果酸在衬质中 ，可在 ME的作用下脱羧形成丙酮酸 ，或在 MDH的作用下生
成 OAA ，再进入 TCA 循环 。 “超红珠”油桃果实中苹果酸的积累与 MDH活性变化密切相关（ r ＝ ０畅８２０４ 倡 倡 ） ，但
趋向 OAA 方向的 MDH活性一直很低 ，故 MDH的作用主要是合成苹果酸 。 本试验中果实发育中后期苹果酸
含量与 ME活性呈显著负相关（ r ＝ － ０畅８９０倡 ） ，苹果酸的转化与降解主要依赖 ME 活性的升高 。 在呼吸跃变
型果实中 ，ME 活性的升高对有机酸降解起重要作用［７ ，１０］ ，ME 活性升高的同时果肉的呼吸速率也迅速升
高 ，出现一个呼吸峰 。 在苹果 、梨 、樱桃上也得到了同样的结论［７ ，１０］ 。 而 Masashi［７］研究表明 ，柑橘果实发育
后期酸的降解与 ME活性变化关系不大 。 说明桃等呼吸跃变型果实与柑橘类果实代谢方式不同 。
由本试验可得出如下结论 ：“超红珠”油桃果实中有机酸的积累主要是苹果酸的积累 ，果实成熟时柠檬
酸含量与苹果酸含量相差不大 ；苹果酸的合成与 MDH 活性有关 ，苹果酸的降解主要依赖于 ME 的催化作
用 。 故成熟果实中有机酸的最终含量与前期有机酸合成 、后期酸代谢及其他生理过程紧密相关 。 而抑制果
实发育前期 MDH活性 ，促进果实发育后期 ME 活性可降低果实酸含量 ，提高糖酸比 。
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