不同品系梨果实糖代谢规律及相关基因表达研究

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梨果实在生长发育和采后贮藏过程中糖含量和代谢变化影响着梨的风味和贮藏品质。本研究以白梨、砂梨、秋子梨、西洋梨四大梨品系为试材,选取其主栽品种,通过分析呼吸强度、糖含量以及相关酶活性等的动态变化,并以感官评定加以验证,系统地阐明四大品系梨果实采后贮藏过程中糖代谢和品质变化规律;同时以白梨品系中黄冠梨和鸭梨为研究对象,通过分析单果重、糖含量、糖代谢相关酶活性以及相应基因表达量的动态变化,揭示梨果实生长发育期间的糖代谢模式和相关酶与基因表达水平的变化规律。主要结果如下:1.黄冠梨为早熟品种,花后33天进入迅速增长期,鸭梨为晚熟品种,花后48天进入迅速增长期。黄冠梨发育期间山梨醇含量持续下降,花后63天淀粉达到积累高峰,之后迅速降解,与此同时果糖和葡萄糖开始迅速积累,蔗糖在成熟后期稍有上升。与黄冠梨不同的是,花后48天鸭梨果实中山梨醇和蔗糖出现积累高峰,随后迅速下降,己糖开始缓慢积累,淀粉在78天达到积累高峰后迅速降解,己糖积累速率加快。黄冠梨和鸭梨均属己糖积累型果实,成熟果实中糖组分和含量相似,依次为果糖、葡萄糖、蔗糖和少量山梨醇,鸭梨果实中蔗糖含量较低。黄冠梨糖积累模式属于典型的中间型:山梨醇—淀粉—己糖;鸭梨糖积累模式为:山梨醇、蔗糖—淀粉—己糖。2.黄冠梨和鸭梨发育期间糖代谢相关酶活性变化相似,即幼果期SS和SPS活性较高,发育后期AIV活性显著高于其他三种酶。黄冠梨果实中果糖、葡萄糖与AIV、NI酶活性呈显著正相关(p<0.01),AIV、NI酶活性与AIV(p<0.05)、NI(p<0.01)基因表达量呈显著正相关;果糖、葡萄糖与SS、SPS呈显著负相关(p<0.01)。鸭梨果实中果糖、葡萄糖与AIV酶活性呈显著正相关(p<0.01),AIV酶活性与AIV基因表达量呈显著正相关(p<0.05);蔗糖与SPS呈显著正相关(p<0.01)。上述结果表明AIV、NI是黄冠梨糖积累的关键酶,AIV也是鸭梨糖积累的关键酶,SPS对于鸭梨幼果期蔗糖的积累具有重要作用;同时,转化酶基因在果实发育后期的高水平表达增强了酶活性水平,导致己糖的迅速合成与积累。3.四大梨品系代表性品种贮藏期间糖代谢和品质变化存在差异。白梨和砂梨品种果糖占总糖的60%左右,秋子梨和西洋梨品种可达到70%。贮藏期间果实蔗糖、果糖、葡萄糖含量及TSS变化基本呈先升后降趋势,积累高峰多出现在90d。秋子梨和西洋梨经后熟作用,糖含量明显上升,贮藏末期糖含量高于白梨和砂梨。多数品种在贮藏30d和60d时出现呼吸高峰,呼吸代谢与糖变化显著相关,呼吸高峰之后糖含量达到最大值,随之迅速下降。白梨、砂梨、西洋梨系品种贮藏期间糖代谢关键酶为AIV,四种酶均参与秋子梨系梨果实采后糖代谢,但以AIV和NI为主。综合分析不同品系梨果实的感官评价和各项生理指标,贮藏初期黄冠梨品质最高,贮藏末期巴梨品质最高,其次是南果梨。
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