糖在果实内的分配与积累是决定果实品质的最重要因素,果实中糖的积累不只是各种酶相互作用的结果,同时还与糖积累的起始、韧皮部运输的途径和糖运输蛋白之间的相互作用、影响糖运输的调节物及其调节机制等诸多因子有非常密切的关系。来自源叶的光合产物以山梨醇和蔗糖的形态经韧皮部运输进入果实被贮藏和利用,而同化物从韧皮部筛分子到库细胞的卸出过程则是整个同化物运输的重要环节之一。比较而言,目前国内外对梨果实发育过程中糖的转运及积累机理的了解十分有限。本文选用‘鸭梨’(Pyrus bretschneideri Rehd. cv.’Yali’)和‘爱甘水’(Pyrus pyrifolia Nakai. cv.’Aikansui’)为材料,着重于对果实发育过程中可溶性糖和代谢相关酶的变化及其相互关系、果实维管束韧皮部细胞的共质体隔离或联系、果实糖转运蛋白基因的克隆和表达、果实ATP酶的超微细胞化学定位等内容进行研究,探讨梨果实内糖卸载的路径及其在库细胞中转运、积累的特性,为促进果实糖分积累与转化、提高梨果品质奠定理论基础。主要结果如下：1.利用高效液相色谱法(HPLC)对‘鸭梨’和‘爱甘水’果实发育过程中可溶性糖组分和含量进行测定,结果表明：‘爱甘水’在果实成熟时以果糖和蔗糖为主,约占总可溶性糖的75%,葡萄糖和山梨醇含量低；‘鸭梨’在果实成熟时以果糖和山梨醇为主,约占总可溶性糖的70%,其次为葡萄糖和蔗糖。二者在果实发育过程中,可溶性总糖的含量差异不显著,而蔗糖积累存在显著的差异,至果实成熟时‘爱甘水’蔗糖的含量大约是‘鸭梨’的4倍。通过分析发现,果实进入成熟期可溶性糖组分的味感值与该可溶性糖占总糖的比例存在对应关系。不论高蔗糖类型或低蔗糖类型品种,果糖的味感值最大,是决定果实最终甜度的主要糖分；而蔗糖因在不同类型的果实间其味感值变化较大,是影响果实风味的主要糖分。2.对‘鸭梨’和‘爱甘水’果实发育过程中的蔗糖代谢酶进行测定,结果表明：无论‘鸭梨’或‘爱甘水’果实在细胞分裂期至果实快速膨大开始之前,均为分解酶的活性较高,合成酶的活性很低,分解酶占主导；果实进入快速膨大后,‘爱甘水’中蔗糖合酶(合成方向,SS)和蔗糖磷酸合酶(SPS)的活性开始同步逐渐上升,到果实接近成熟时急剧升高至最大值；相反,‘鸭梨’果实进入快速膨大后SS的活性均表现为先升高后降低,而SPS的活性则逐渐上升至果实成熟时最高,液泡酸性转化酶(VIN)、中性转化酶(NIN)、蔗糖合酶(分解方向,SD)和细胞壁转化酶(CIN)等分解酶的活性在果实接近成熟时却急剧下降。总体而言,‘爱甘水’果实发育过程中SPS活性的变化趋势与SS有相似之处,而‘鸭梨’SS则在早期一直上升、表现较高,成熟前30-40d达到最高,而后随着果实的发育逐渐下降,至成熟时处在一个较低的水平,SPS活性则在发育前期活性很低,细胞开始膨大后其活性一直上升,接近成熟是活性急剧上升。3.利用红墨水标记和组织切片技术观察了梨果实维管束的分布,果肉中维管束组织高度发达,位于薄壁组织内呈网状分布。利用透射电镜技术系统观察了果实发育过程中韧皮部细胞的超微结构变化,发现在果实发育的不同时期韧皮部细胞超微结构的变化非常明显。前期筛分子内腔大、筛分子域宽广且周围残留的原生质多,伴胞细胞质稠密、富含细胞核、叶绿体、线粒体等细胞器,细胞间隙大,筛分子与伴胞之间胞间连丝密度较大,而筛分子-伴胞复合体与韧皮部薄壁细胞之间、以及薄壁细胞相互之间的胞问连丝密度很小,胞间连丝在筛分子一侧为单通道,而在伴胞一侧形成多分支通道；随着果实的发育,韧皮薄壁细胞内有许多囊泡、内质网和高尔基体,在果实细胞快速膨大期和成熟期,筛分子的筛孔发生被黑色颗粒状物质堵塞的现象,筛分子内嵌变窄,珠光壁增厚,形成珠光细胞；筛分子与伴胞以及周围薄壁细胞随着细胞壁的增厚,胞间连丝明显地被阻断,同化物运输受到较高的阻抗作用,从而形成跨膜的质外体卸载路径。4.进一步利用共质体荧光示踪技术,在活体水平上再现了不同发育时期膜不透性荧光染料CF在‘鸭梨’和‘爱甘水’果实不同部位的分布情况。结果表明,CF在引入梨果实72 h后,无论纵切或横切均可看到CF被限制在韧皮部,而没有卸出到周围薄壁组织中。从CF的分布情况也可以看出,维管束在梨果肉组织中呈网状分布。由此可见,梨果实发育过程中同化物卸载区韧皮部筛分子-伴胞复合体与周围薄壁细胞之间存在共质体隔离,同化物的卸载主要采取质外体途径。5.根据不同植物蔗糖转运蛋白和山梨醇转运蛋白氨基酸的保守序列设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术,从梨果实中克隆获得了1个梨果实蔗糖转运蛋白基因的全长cDNA序列和1个山梨醇转运蛋白的EST序列。通过氨基酸序列结构与系统进化树的分析,表明这两个基因分别与苹果的MdSUT1基因和MdSOT2基因在结构和功能性位点上具有高度的保守性,在进化关系上属于同一亚族,分别命名为PySUT1和PySOT2。通过对PySUT1基因和PySOT2基因在‘鸭梨’和‘爱甘水’果实发育过程中的表达分析,表明PySUT1基因和PySOT2基因在果实发育的整个时期属于组成型表达,且表达水平因果实发育的不同时期、果实中可溶性糖及其代谢酶的变化而发生差异。生物信息学分析表明,PySUT1基因和PySOT2基因编码的蛋白具有MFS成员的典型特征,在分子的中部有一个亲水中央胞质环和12个跨膜结构域,均是高亲和力的转运蛋白。初步推测,这两个基因分别编码正常蔗糖转运功能的蛋白和山梨醇转运功能的蛋白,在库细胞糖的跨膜转运过程中起重要作用。对该基因的具体功能还需要进一步的实验去证明。6.应用透射电镜技术和硝酸铅沉淀的细胞化学方法,研究了上述品种不同时期果实同化物卸载区ATP酶的亚细胞分布和变化。结果表明：ATP酶主要定位于筛分子、伴胞和韧皮薄壁细胞的质膜、液泡膜、细胞壁和细胞间隙,至果实成熟期,质膜、细胞间隙和细胞壁上都有较密集的铅颗粒出现,ATP酶的活性明显增强。尤其在邻近韧皮部的果肉库细胞的细胞壁和质膜之间发现有ATP酶活性物质的聚集带,形成环状包围韧皮部。根据ATP酶在果实同化物卸载区的分布和变化,探讨了ATP酶与同化物卸载的关系。