南瓜果实营养物质积累及相关酶变化规律研究

论文摘要

南瓜在我国种植范围之广不亚于任何一种蔬菜作物,它具有很高的营养价值和较高的医疗保健作用,在改善饮食习惯和膳食结构方面起到了重要的作用。但我国南瓜品质相对较差,经济效益不高。随着我国经济国际化进程的加快,南瓜消费市场将面临国际化的竞争,提高南瓜果实品质的任务已十分迫切。同时随着人们生活水平的提高和对健康的重视,消费者对南瓜品质的要求也越来越高。而糖分、淀粉和β-胡萝卜素的含量是南瓜品质构成的重要指标。尤其含糖量不仅影响果实的甜度和着色,还是合成有机酸、维生素和类胡萝卜素等营养成分的基础原料。因此研究南瓜糖分积累机理对改善果实品质具有重要意义。本研究通过3个不同基因型南瓜果实发育过程中糖分的积累及其代谢酶变化动态模式的比较,研究不同基因型南瓜果实糖分及淀粉积累差异的内在机理,初步明确了南瓜可溶性糖及淀粉的积累模式和可溶性糖及淀粉代谢相关酶在南瓜品质形成中的作用。结果如下:通过对3个不同基因型南瓜的研究发现,“红香栗”果实发育的不同阶段积累营养成分不同,前期主要积累可溶性糖,后期是淀粉的积累阶段。“黄狼”主要在后期积累可溶性糖,淀粉在“黄狼”的整个生长过程都在不断的积累。“蜜本”南瓜在生长的前期主要为淀粉积累阶段,后期为糖分积累阶段。甜度指数以果糖×2+葡萄糖×1+蔗糖×1.45+五碳糖×1.52计算,可知收获时“蜜本”的甜度指数最高,为184.21,“黄狼”的甜度指数为153.84,“红香栗”甜度指数为115.90。果糖对“红香栗”、“黄狼”、“蜜本”果实的甜度指数的贡献分别为54.2%、42.0%和42.8%。就本试验而言,果糖含量水平是引起品种间甜度差异的主要因素;“红香栗”为淀粉积累型南瓜。β-胡萝卜素在3个品种中的累积差别非常大。含量变化都以逐渐增加为主要趋势,但增加幅度以“红香栗”最大,尤其5～6周的增加量为整个生长过程β-胡萝卜素积累总量的70%。“黄狼”在整个生长过程中变化比较缓慢,β-胡萝卜素积累量在3个品种中也最低。“蜜本”β-胡萝卜素为阶段积累型,分别在果实迅速膨大期和成熟前积累。由此可知“红香栗”为高β-胡萝卜素品种。南瓜授粉之后,果肉中主要的可溶性糖为葡萄糖和果糖,在蔗糖积累之前一直是果肉中主要的可溶性糖。“黄狼”和“蜜本”在生长发育过程中各糖分含量相差不多,积累趋势也相似,几乎同步积累。蔗糖的积累均出现在中后期,高蔗糖积累型的“蜜本”在生长的后期积累蔗糖速度快,并且在成熟时有更高的蔗糖含量。“红香栗”在整个生长过程中一直具有高的淀粉积累速度,明显优越于另外两个品种。果实发育前期,蔗糖分解酶类的活性明显大于蔗糖合成酶类,蔗糖代谢相关酶的净活性为较高的负值。因此光合产物进入果实后大多被分解、利用和消耗,蔗糖的积累较缓慢。果实发育中后期,蔗糖代谢相关酶分解酶类活性低于合成酶类活性,故果实中蔗糖的含量迅速增加。果实成熟时蔗糖分解酶类活性与合成酶类活性趋于平衡。本试验结果表明:净活性为负值时只有少量蔗糖积累;净活性为正值后才有蔗糖的积累。“红香栗”蔗糖的积累与SPS和SS活性的升高表现出正相关。随着SPS和SS活性的不断升高蔗糖含量增加。在3个品种中“红香栗”积累蔗糖最低。“黄狼”和“蜜本”在果实发育的前期均有较高的转化酶活性,这导致果肉中含有高浓度的己糖,这些己糖是组织快速生长的碳源,并且高浓度的己糖在果实生长初期对维持细胞内高的渗透压,保证充足的水分吸收具有重要的意义。“黄狼”和“蜜本”蔗糖的积累在生长的中期与SPS和SS活性的升高有关,后期蔗糖含量的升高与酸性转化酶活性的下降表现出极大的相关性。淀粉积累型南瓜“红香栗”淀粉的积累与淀粉磷酸化酶活性关系不大,与蔗糖合成酶活性的变化呈正相关。“蜜本”淀粉积累的初期也表现出与“红香栗”同样的淀粉积累模式。“黄狼”果实后期淀粉的快速积累与淀粉磷酸化酶活性的迅速升高有关。因此我们认为,果实发育后期SPS和SS活性的升高及果实发育后期转化酶活性的降低共同促成了果实中蔗糖的积累。蔗糖合成酶对淀粉积累型果实淀粉的积累起重要作用,淀粉磷酸化酶促成了非淀粉积累型果实中淀粉的积累。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 南瓜品质研究进展
• 1.1.1 南瓜果肉营养品质研究
• 1.1.2 果肉的营养价值
• 1.1.3 营养品质性状的相关分析及遗传规律的研究
• 1.1.4 研究前景
• 1.2 果实中可溶性糖的代谢特点
• 1.3 与蔗糖代谢相关的酶
• 1.3.1 转化酶
• 1.3.1.1 转化酶（Invertase，Inv）的性质
• 1.3.1.2 转化酶在蔗糖代谢中的作用
• 1.3.1.3 转化酶基因在遗传转化植株中的表现
• 1.3.2 蔗糖合成酶（Sucrose synthase，SS）
• 1.3.2.1 蔗糖合成酶的性质
• 1.3.2.2 蔗糖合成酶在蔗糖代谢中的作用
• 1.3.2.3 蔗糖合成酶的基因的克隆及遗传转化植株的表现
• 1.3.3 蔗糖磷酸合成酶（SPS）
• 1.3.3.1 蔗糖磷酸合成酶（Sucrose phosphate synthase）的性质
• 1.3.3.2 蔗糖磷酸合成酶在蔗糖代谢中的作用
• 1.3.3.3 蔗糖磷酸合成酶基因的克隆及遗传转化植株的表现
• 1.4 南瓜果实中淀粉积累机理及其代谢相关酶
• 1.4.1 南瓜淀粉的性质及积累机理
• 1.4.2 与淀粉积累相关的酶
• 1.4.3 淀粉积累相关酶基因的克隆及遗传转化植株的表现
• 1.5 五碳糖和β-胡萝卜素
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 材料
• 3.2 方法
• 3.2.1 试验设计
• 3.2.2 测定项目及方法
• 3.2.2.1 糖含量的测定
• 3.2.2.2 蔗糖代谢酶测定
• 3.2.2.3 β-胡萝卜素测定
• 3.2.2.4 五碳糖含量的测定（苔黑酚比色法）
• 3.2.2.5 淀粉测定
• 3.2.2.6 淀粉磷酸化酶的测定
• 3.2.3 主要试剂及主要仪器
• 4 结果与分析
• 4.1 南瓜果实发育过程中可溶性糖和淀粉含量的变化
• 4.2 南瓜果实发育过程中糖代谢酶活性的变化
• 4.3 南瓜果实发育过程中淀粉磷酸化酶活性的变化
• 4.4 南瓜果实发育过程中β-胡萝卜素含量的变化
• 4.5 三个南瓜品种各种糖所占比例
• 4.6 三个南瓜品种各种糖对甜度指数的贡献以及甜度指数的比较
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.1.1 南瓜果实生长发育过程中糖分及淀粉的积累规律
• 5.1.2 南瓜果实生长发育过程中蔗糖代谢酶活性变化及其与糖分组成的关系
• 5.1.3 南瓜果实生长发育过程中淀粉与蔗糖合成酶和淀粉磷酸化酶的关系
• 5.1.4 南瓜果实生长发育过程中β-胡萝卜素含量变化
• 5.2 讨论
• 5.2.1 南瓜果实生长发育过程中糖分及淀粉的积累
• 5.2.2 南瓜果实生长发育过程中蔗糖代谢酶活性变化及其与糖分组成的关系
• 5.2.3 南瓜果实生长发育过程中淀粉与蔗糖合成酶和淀粉磷酸化酶的关系
• 5.2.4 南瓜果实生长发育过程中β-胡萝卜素含量变化
• 参考文献
• ABSTRACT
• 缩略词表