黑穗醋栗果实生长发育过程中抗坏血酸含量及相关酶活性的变化

及相关酶活性的变化孙小娟，刘庆帅，员盎然，张妍，霍俊伟，秦栋，姜婷（东北农业大学园艺园林学院/寒地小浆果开发利用国家地方联合」:程研究中心，哈尔滨150030）摘要：【目的】研究不同品种不同生长时期黑穗醋栗果实内抗坏血酸（AsA）含量及其合成代谢过程中相关酶

活性的变化，以明确果实生长发育过程中AsA含量与代谢合成相关酶之间的关系，为全面揭示黑穗醋栗果实AsA 积累规律提供理论依据.【方法】以3个不同黑穗醋栗品种（’亚德’’布劳德’和，黑丰'）为试材，测定果

实在幼果期、膨大期、半转色期、转色期和成熟期时还原型抗坏血酸（AsA）,氧化型抗坏血酸（DHA ）,还原型谷 胱甘肽（GSH）和氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量以及AsA合成与代谢相关酶活性.【结果】不同品种黑穗醋栗果实

大小、AsA含量以及AsA相关代谢物水平存在明显的多样性.其中，亚德’单果重最大，为1.97 g.果实生长发 育过程中，总抗坏血酸（T-AsA ）和AsA含量在3个品种中变化趋势一致，均在幼果期含量最高，其中，亚德，幼

果期果实中AsA含量最高，为83.17 nmol-g1 FW,随着果实的生长迅速下降，在成熟期降至21.28 nmol-gH FW； 3

个品种果实中GSH和T-GSH含量随着果实发育呈升高趋势，但不同品种升高时期或增加幅度不同；GSSG含量在不 同品种间存在较大差异，成熟果中’黑丰’含量最低，为0. 008 gmol-g ' FW,仅为，亚德，的10. 2%. AsA-CSH 循环再生代谢中，脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）活性在果实膨大期达到最高，

成熟期降至最低，其中’布劳德’果实中DHAR和MDHAR活性略高于，亚德，和，黑丰，；谷胱甘肽还原酶（GR）

活性在幼果期最高，’亚德’幼果期果实中GR活性最高（0. 06 nmol-min '-g ' FW ）,之后随着果实的生长发育不断 下降，抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性变化与之相似；L-半乳糖途径的关键酶L-半乳糖-1, 4-内酯脱氢酶（GalLDH）

活性随着果实生长发育的变化趋势与AsA含量变化相一致，且'亚德’果实中GalLDH活性在幼果期和成熟期均高

于其他两个品种.通过相关性分析发现，GalLDH与T-AsA、AsA、DHA, DHAR和MDHAR呈现极显著正相关关系，相

关系数可达0.91以上，即果实中GalLDH活性越高，果实中AsA含量也越高；DHAR和MDHAR与T-AsA、AsA间也 存在极显著正相关关系，而APX与T-GSH. GSH间相关性较强.【结论】黑穗醋栗幼果期果实中AsA含量最高，且

品种间差异显著；GalLDH. MDHAR和DHAR可能是黑穗醋栗果实中AsA合成代谢的关键酶，黑穗醋栗果实中AsA含 量积累主要取决于GalLDH活性，说明合成途径起着更关键的作用，而AsA-GSH循环再生途径相关酶对AsA合成也

有一定的贡献，黑穗醋栗高AsA含量的积累是由合成途径与循环途径共同作用的结果。关键词：黑穗醋栗；果实；抗坏血酸；合成；L-半乳糖-1, 4-内酯脱氢酶

The Changes in the Contents of Ascorbic Acid and the Activities of Related Enzymes in Black Currant Fruits During the Process of Its

Growth and DevelopmentSUN XiaoJuan, LIU QingShuai, YUN AngRan, ZHANG Yan, HUO JunWei, QIN Dong, JIANG Ting（School ofHorticulture and Landscape Architecture, Northeast Agricultural University/Small Fruit Development and Utilization of

National Local Joint Engineering Research Center in Cold Region, Harbin 150030）收稿日期：2018-05-29；接受日期：2018-09-19基金项目：国家自然科学基金青年科学基金（31201584）、黑龙江省自然科学基金面上项目（C20I7015）.黑龙江省博士后启动基金（LBH-Q17029）、

东北农业大学“青年才俊”（16QC07）联系方式：孙小娟，E-mail： 18377701@qq.como 通信作者霍俊伟，E-mail： junweihuo@aliyun.com。通信作者秦栋，E-mail： dongq9876@ 126.com1期孙小娟等：黑穗醋栗果实生长发育过程中抗坏血酸含量及相关酶活性的变化99Abstract: [Objective】 The changes in the ascorbic acid (AsA) contents and the enzymatic activities during the anabolic

process of different cultivars and growth stages of black currant fruits were studied to determine the relationship between AsA contents and anabolic enzymes during the growth and development of fruits, so as to provide a theoretical basis for

comprehensively revealing the accumulation rule of AsA in black currant fruits. [ Method] Three different cultivars of black currant fruits (Adelinia, Brodtrop and Heifeng) were studied and determined the contents of reduced AsA, oxidized ascorbic acid (DHA), reduced glutathione (GSH) and oxidized glutathione (GSSG) and anabolic enzymatic activities of young, expansion,

half^veraison, veraison and maturity stages. 【Result] There were significant diversities in fruit sizes, AsA contents and AsA

metabolites of different cultivars of black currant fruits. The Adelinia had the largest weight of single fruit (1.97 g). During the growth and development process of fruits, the changes in the total ascorbic acid (T-AsA) and AsA contents of fruits were consistent among the three cultivars, and the young fruits had the highest contents. The AsA content of young Adelinia fruit was the highest

(83.17 pmol-g' FW) and then sharply decreased rapidly to the maturity stage with the growth of the fruit, which decreased to 21.28

pmol-g'1 FW at maturity stage. The contents of GSH and T-GSH in the three cultivars increased with the development of fruits, but the different cultivars increased in different stages and degrees. The content of GSSG was quite different among diflerent cultivars.

For the mature fruits, the GSSG content of Heifeng was the lowest, which was 0.008 pmol-g'1 FW and only accounted for 10.2% of Adelinia. In AsA-GSH recycling regeneration metabolism, the activities of dehydroascorbate reductase (DHAR) and

monodehydroascorbate reductase (MDHAR) showed the highest level at expansion period, and finally decreased to the lowest level

at maturity stage. The DHAR and MDHAR activities of Brodtrop fruits showed slightly higher than those of Adelinia and Heifeng

fruits. The activity of glutathione reductase (GR) was the highest level at young stage. The GR activity of Adelinia young fruits was

the highest (0.06 |imol-min',-g'1 FW), and then decreased with the growth of fruits. The changes in the activ让ies of ascorbate peroxidase (APX) were similar to the changes in the activities of GR. The changes in the activities of L-galactose-1,4-lactone

dehydrogenase (GalLDH), a key enzyme of L-galactose pathway, were consistent with the changes in AsA contents. The GalLDH

activity of Adelinia young and mature fruits showed higher than that of Heifeng and Brodtrop young and mature fruits, respectively. According to the correlation analysis, the GalLDH activity showed a highly significant positive correlationship with T-AsA, AsA, DHA, DHAR and MDHAR. The correlation coefficient was above 0.91. The higher GalLDH activity was found in the fruits, the

higher AsA contents of fruits also was found. There was a highly significant positive correlationship between DHAR and MDHAR, T-AsA and AsA. The APX had a high correlation with T-GSH and GSH. [Conclusion] The AsA content of black

currant young fruits was the highest and there were significant differences among the three cultivars. The GalLDH, MDHAR and

DHAR might be the key enzymes for AsA an abolism in black currant fruits. The accumulation of AsA con tent of black currant

fruits resulted from the activity of GalLDH, which indicated that the anabolic pathway played a more important role and were found to be a dominant position. The related enzymes of AsA-GSH recycling regeneration pathway also contributed to the AsA anabolism. The accumulation of high AsA content in black currant fruits resulted from the combined effects of anabolic and recycling pathways.Key words: Ribes nigrum L.; fruit; ascorbic acid; anabolism; L-galactose-1,4-lactone dehydrogenaseo引言【研究意义】黑穗醋栗Ribes nigrum L.)属虎耳

制及培育高AsA含量的品种具有重要意义。【前人研 究进展】几乎所有的新鲜蔬菜和水果都含有AsA[6-71o AsA作为抗氧化剂和酶辅助因子在植物的多数生物过

草科(Saxifragaceae)茶薦子属(Ribes)落叶丛生灌

木果实为黑色浆果，近球形，味酸甜，营养价值

程中起着至关重要的作用冈，在维持人体健康，降低

慢性疾病风险卩⑴，促进胶原蛋白形成和骨骼发育等 方面也有重要的医疗价值\"2'131,因此，AsA在植物中

的合成与代谢备受重视。植物中AsA的合成途径主要 有4条，其中刺梨冋、獗猴桃2和苹果“]等大多数植

丰富31,是极具开发价值的寒地小浆果同。黑穗醋栗 以富含高水平的抗坏血酸(Ascorbic acid, AsA)而著

称,鲜果中AsA含量高达11.36—22.73 nmol-g1 FW冈，

仅次于狒猴桃，是重要的AsA植物源。AsA含量的高

物的主要合成途径为L-半乳糖途径，L-半乳糖-1,4-内 酯脱氢酶(GalLDH)是催化AsA合成的最后一步关

键酶阎。抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA_GSH)循坏再生途 径对AsA含量也有一定影响植物体内AsA最终

低是衡量与评价果实品质高低的重要指标之一，研究

黑穗醋栗果实在整个发育过程中AsA积累量与关键

酶活性的变化，对阐明黑穗醋栗AsA的合成与积累机

100中国农业科学52卷含量受合成和循环再生的［⑷。脐橙“】果皮中AsA 含量积累主要取决于GalLDH活性，而果肉中AsA含

及循环再生代谢的相关酶活性，研究黑穗醋栗AsA积

累的机理，为培育更优质的品种奠定基础。量可能取决于AsA的再生循环系统。已有研究表明黑 穗醋栗果实中AsA积累主要是通过原位生物合成 黑穗醋栗不同品种成熟期果实AsA含量不同，差异明

显，并且对其植株进行摘叶摘果处理后发现，果实中

1材料与方法试验于2016—2017年在黑龙江省哈尔滨市东北

农业大学黑穗醋栗种质资源圃进行。AsA含量变化幅度较小01。【本研究切入点】目前， 对狒猴桃［22］、苹果［23］、甜樱桃㈣和刺梨［25］等果实中

1 ■ 1试验材料供试材料为3个不同黑穗醋栗主栽品种'亚德列

AsA含量以及相关的研究已经较为深入。而有关黑

穗醋栗AsA含量研究仅限于测定不同品种果实中的 总含量［20,26］；对黑穗醋栗不同品种各个发育阶段果 实中AsA含量水平，以及影响不同品种AsA合成积

娜亚（以下均简称亚德）'（Adelinia）、'布劳德'

（Brodtrop）和'黑丰'（Heifeng） , 10 年生，株行

距为1.2 mX 1.5 m,常规管理。根据果实的大小和颜色（图1）,在幼果期、膨

累的关键酶活性还未有过系统分析，对其AsA合成 大期、半转色期、转色期和成熟期采样，采样时间为

2016年5—7月和2017年5—7月，选取2016和2017 年的数据均值分析。测试样品每3棵一次重复，3次

再生途径及AsA代谢机理的研究还不清楚。【拟 解决的关键问题】笔者课题组前期研究表明，不同

品种黑穗醋栗成熟期果实AsA含量及AsA合成相关 酶活性差异较大\"］。为探明差异的原因，进一步研究

黑穗醋栗果实内AsA的代谢机理，本试验选取3个不

重复，每次从不同单株的不同部位均匀采集N30个果 实，新鲜果实采后迅速放入冰盒，带回试验室计数、

游标卡尺测量及称重后用刀切碎混合，立即用液氮速

同品种的黑穗醋栗果实，对不同生长发育期果实内的 AsA含量及相关酶活性进行测定，通过分析AsA合成

冻，分装保存于-80°C冰箱，用于测定AsA合成代谢

相关酶活性。幼果期Young fruitstage膨大期Expansionstage半转色期Half-veraisonstage转色期Veraisonstage成熟期MaturitystageA：亚徳 Adelinia： B：布劳德 Brodtrop； C：黑丰 HeifengoF 同 The same as below图1黑穗醋栗果实发育阶段Fig. I Fruit development stage of black currant1.2果实单果重及横纵径测定单果鲜重：用电子天平称取，结果精确到化0.01 go果实横纵径:采用游标卡尺测量，结果精确到0.01 mm。以上单果鲜重和果实横纵径全部观测完成后，

1.3测定项目及方法还原型抗坏血酸（AsA）、氧化型抗坏血酸（DHA）、 还原型谷胱甘肽（GSH）和氧化型谷胱甘肽（GSSG）

含量的测定试剂盒及脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、

单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、谷胱甘肽还原

根据每次观测记录的平均值，绘制果实生长曲线。1期孙小娟等：黑穗醋栗果实生长发育过程中抗坏血酸含量及相关酶活性的变化101酶（GR）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和L-半乳 糖-1,4-内酯脱氢酶（GalLDH）活性的试剂盒购于苏州

科铭生物技术有限公司，按照说明书进行提取、测定。 其中总抗坏血酸（T-AsA）含量为AsA与DHA之和,

总谷胱甘肽（T-GSH）含量为GSH与GSSG之和。以

上测定均重复3次。1.4数据处理用Excel 2007进行数据处理、作图，以SPSS 17.0

软件进行相关分析。2结果2. 1黑穗醋栗果实生长发育动态随着果实的发育，3个品种果实单果重和横、纵

径均呈明显的上升趋势，其中膨大期上升幅度最大（图

2） o 3个品种成熟果中，以'亚德'的果实最大，单

果重、横径、纵径均最大，分别达到1.97 g、14.28 mm、

15.17 mm,'布劳德'次之，’黑丰'果实最小，分

2.5—♦—亚德 Adelinia—■—布劳徳 Brodtrop

2.0黑丰 Heifeng&二 q

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.5幼果期 膨犬期 半转色期 转色期 成熟期Young Iruit Expansion Half-veraison Veraison Maturity stage stage stage stagestage牛-育时期 Development stage1816E(

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幼果期 膨大期 、#转色期 转色期 成熟期Young fruit Expansion Half-veraison Veraison Maturity stage stage stage stagestage‘I：.育时期 Development stage别为 0.98 g、12.03 mm、12.72 mm,'黑丰'单果重

仅为'亚德'的50.25%。2. 2黑穗醋栗果实生长发育过程中AsA.DHA及T-AsA

含量的变化3个品种果实中丁-AsA、AsA和DHA含量在 整个果实生长发育中变化相似，均呈下降趋势（图 3）,其中在果实的幼果期至膨大期，果实AsA含 量下降较快，'亚德’'布劳德'和’黑丰'分别

下降57.11%、26.95%和33.31%,而3个品种果实

成熟期的AsA含量分别为幼果期的25.59%、37.67%

和33.62%。'亚德'成熟期果实中AsA含量最高,

为21.28 pmol g1 FW,分别是'布劳德'和'黑丰'

的1.39倍和2.18倍，这进一步证实了黑穗醋栗品种

果实AsA含量具有多样性。3个品种的黑穗醋栗果 实生长过程中抗坏血酸主要以还原态的AsA的形式

存在，’亚德'成熟果中DHA含量只达到AsA的

21.38%。1(lulu)2

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幼果期 膨大期 半转色期 转色期 成熟期Young fruit Expansion Half-veraison Veraison Maturity

stage stage stage stage staget 育时期 Development stage同 品种内中不同字母表示差异显著(P<0.05) o下同The different letters in the same cultivar showed significant difference (P< 0.05). The same as below图2黑穗醋栗果实单果重及横纵径变化Fig. 2 Changes of single fruit weight, horizontal diameter andvertical diameter of black currant102中国农业科学25

52卷(Md 二

-•—•--紅

2.3黑穗醋栗果实生长发育过程中GSH、GSSG及T-GSH含量的变化3个品种GSH和T-GSH含量在不同生长发育时

期表现出明显的差异，随着果实发育呈升高趋势，但

不同品种升高时期或增加幅度不同（图4）。'亚德’ 中GSH和T-GSH含量变化呈现先上升后下降再上

升的变化趋势，均在果实幼果期处于最低水平，分 别为0.10和0.19gmolg' FW,随着果实进入膨大期,

GSH和T-GSH含量急剧增加，并在果实半转色期达 到峰值，分别为幼果期的3.37倍和5.3倍，之后在

转色期略有下降，而在果实成熟期回升至与半转色 期基本持平。'布劳德’和'黑丰'中GSH和T-GSH

含量变化模式相似，总体上均呈“M”型变化趋势。 果实GSH和T-GSH含量也是在幼果期最低，不同 的是在半转色期含量较低，而在转色期快速增加至

最大值（图4-A、C）。(Md _>cluri)c2uo

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VHQ」图3黑穗醋栗果实生长发育过程中T-AsA、AsA和DHA含

量的变化Fig. 3 Changes of T-AsA, AsA, and DHA levels during

育时期 Development stagegrowth and development of black currant3个品种GSSG含量变化趋势有所差异，其中 '亚德’和'布劳德'呈先上升后下降的趋势，而

'黑丰’GSSG含量一直处于下降。'亚德'和'布

劳德’成熟果中GSSG含量相差不大，分别为0.078

和0.071 nmol-g1 FW,而'黑丰’成熟果中含量较低, 为 0.008 gmol g1 FW,仅为'亚德'的 10.2%（图 4-B）。

2. 4黑穗醋栗果实生长发育过程中AsA-GSH氧化还

原程度AsA/DHA的大小代表了 AsA氧化还原程度的高 低，比值越高，则还原态的AsA含量越高，对AsA 的积累越有利。3个品种AsA/DHA值随着果实的发

育，均呈先下降后上升的趋势（图5）,其中'亚德'

果实中AsA/DHA值较高，说明'亚德’中AsA氧

化程度较高。'亚德’和'布劳德’果实生长发育

前期，AsA/DHA逐渐降低，均在果实膨大期降至最

低，分别为2.82、1.93,在果实半转色期和转色期1期孙小娟等：黑穗醋栗果实生长发育过程中抗坏血酸含量及相关酶活性的变化103。

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stage图4黑穗醋栗果实生长发育过程中T-GSH、GSH和GSSG含

量的变化Fig. 4 Changes of T-GSH, GSH, and GSSG contents during

t 育时期 Development stagegrowth and development of black currantVHG/Vsvstage

stage stage stage stagestage stage stage stage stage牛.育时期 Development staget育时期 Development stage图5黑穗醋栗果实生长发育过程中AsA/DHA和GSH/GSSH值的变化Fig. 5 Changes of AsA/DHA and GSH/GSSH ratios during growth and development of black currant104中国农业科学52卷持续增加，在果实转色期达到最大值，分别为果实 L果实的整个发育时期，GSH/GSSG值均在幼果期

膨大期的1.71和1.35倍，之后在果实成熟期缓慢降 低，但品种内差异不显著（图5）。而'黑丰’果实

最低,之后持续提高，说明此时GSH含量呈上升趋势,

再生能力增强，合成能力有所减缓，在果实成熟期达

中的AsA/DHA比值在果实半转色期降低至最低值（1.45）,果实成熟期的AsA/DHA值为果实半转色

到最大，分别为果实幼果期的6.54倍和2.81倍。'布

劳德’中GSH/GSSG值在半转色期最低，之后迅速上

期的1.39倍。GSH/GSSG值用來衡量谷胱件肽氧化还原状态，

升，至成熟期达到9.27。2.5黑穗醋栗生长发育过程中AsA-GSH循坏代谢相

关酶活性的变化通常使用GSH/GSSG值来反应AsA-GSH循环在AsA

生成中所起的重要作用。3个品种GSH/GSSG值变化

3个品种APX活性变化趋势基本一致，均在幼果

期达到峰值，此时'亚德''布劳德’和'黑丰'APX 活性分别为 0.85、0.63 和 0.56 nmolmin'g' FW趋势有所不同（图5）,随着果实的发育，在'亚德'

和'黑丰'中总体呈上升趋势，而'布劳德'在果实

半转色期有一个明显的下降趋势。在’亚德’和'黑 （图6-A）,到果实半转色期后3个品种中APX活性

A

亚德 Adelinia 布劳徳Brodtrop

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stage stage stage stage stage'〔：.疗时期 Development stage生■育时期 Development stage图6黑穗醋栗果实生长发育过程中AsA-GSH循环酶活性的变化Fig. 6 Changes of AsA-GSH cycle enzyme activity during growth and development of black currant1期孙小娟等：黑穗醋栗果实生长发育过程中抗坏血酸含量及相关酶活性的变化105分别降至果实幼果期的23.73%、25.24%和23.43%, APX活性的降低有助于确保AsA含量的积累与稳定。

从品种间来看，'亚德'果实中APX活性较高，其他 两个品种相差不大。3个品种果实生长发育过程中DHAR和MDHAR

活性总体变化趋势基本一致，均呈“M”型的变化 （图6-B、C）,即先增加后降低再增加再降低的形

式。3个品种果实DHAR活性均在果实膨大期最高, '亚德’’布劳德'和'黑丰'分别为0.32、0.43和

0.40（imol・mirf、g\" FW,之后随着果实的生长而下降， '布劳德’和'黑丰'在转色期有轻微的回升，随

后均随着果实的成熟降至最低，成熟期酶活性分别

比膨大期下降了 56.25%、51.16%和42.50%。同时， 3个品种果实MDHAR活性均在膨大期达到峰值，

分别为 0.14、0.15 和 0.35 nmol min-'-g'1 FW,在果实

成熟期降到最低值，仅分别为果实膨大期的6.93%、

54.22%和9.11%。相较于DHAR活性大小,不同品

种不同时期果实中MDHAR活性均明显低于DHAR 活性。3个品种果实生长发育过程中GR活性均呈下降

趋势（图6-D）,都表现为幼果期酶活性最高，之后

逐渐下降，并于果实成熟期时降至最低值，此时'亚 德’'布劳德’和'黑丰'GR活性分别下降至果实 幼果期的12.79%、34.31%和28.92%,'亚德'GR活

性下降幅度最大。同时，也发现果实中GR活性的变 化趋势与APX的变化趋势相似。AsA-GSH循坏代谢

相关酶活性均在果实幼果期相对较高，说明在黑穗醋 栗果实生长发育初期再生循环对AsA含量积累的影 响较大。2. 6黑穗醋栗果实生长发育过程中GalLDH活性变化3个品种果实生长发育过程中GalLDH活性存

在明显的差异（图7）,其中，’亚德’幼果期GalLDH 活性最高。GalLDH的活性变化趋势在'亚德’和 '布劳德'中较为相似，均是在幼果期活性相对较

高,分另I」为4.07和2.69 umol・min」・g，FW,这也是 果实内AsA含量迅速积累的时期，随着果实的发育,

在果实膨大期迅速下降，之后表现为缓慢下降，并

在果实成熟期降到最低，分别为幼果期的38.1%和

35.83%,且GalLDH活性变化趋势与果实生长发育 过程中AsA含量的变化趋势相一致，这说明 GalLDH在黑穗醋栗果实AsA合成途径中起着关键

作用。'黑丰'果实生长发育过程中，GalLDH活性呈 先增加后下降的变化趋势，在果实进入膨大期后，

GalLDH活性开始迅速增加，至半转色期达到最大值,

而在转色期又迅速下降，至成熟期降至最低，为1.45FW,这与另外两个品种果实生长发育过

程中AsA含量的变化趋势存在较大差异。从品种间来

看，'亚德'GalLDH活性在幼果期和成熟期均高于

其他两个品种。4.54.0(Md

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n5H1.5cn一 eo

1.00.5幼果期 膨大期 半转色期 转色期 成熟期Young fruit Expansion Half-veraison Veraison Maturity

stage stage stage stage stage生育时期 Development stage图7黑穗醋栗果实生长发育过程中GalLDH活性的变化

Fig. 7 Changes of GalLDH activity during growth and

development of black currant2.7黑穗醋栗果实生长发育过程中AsA合成代谢相

关指标间的相关性通过对果实（以’亚德’为例，另外两个品种与

'亚德’类似）不同生长发育时期相关酶活性和果实

中AsA含量进行相关性分析发现（表1）,在'亚德'

果实生长发育过程中，AsA和GSH的氧化述原状态 显示出显著的一致性，AsA/DHA和GSH/GSSG的相

关系数为 0.918°T-AsA、AsA 和 DHA 含量与 GalLDH.

MDHAR和DHAR活性分别呈极显著正相关，相关系

数达0.91以上，与GSSG含量显著正相关，相关系 数达0.71以上。GSSG含量与MDHAR酶活性呈显

著正相关，GSH/GSSG比值与MDHAR和GR活性

呈显著负相关。APX与GR之间呈现出极显著的正

相关性，相关系数为0.929,与AsA/DHA、T-GSH、

GSH、GSSG和GSH/GSSG呈极显著负相关，与

106中国农业科学52卷MDHAR呈负相关。MDHAR和DHAR两者之间极

显著正相关。可见，AsA合成途径中的GalLDH,

醋栗果实AsA含量起了关键作用，其中GalLDH是

AsA合成关键酶。而APX对果实中的GSH含量有

AsA-GSH循环途径中的MDHAR和DHAR对黑穗

表1

较大的影响。'亚德’果实生长发育过程中AsA合成代谢相关酶的相关系数Table 1 Correlation coefficients of AsA anabolic and related enzymes during the growth and developmerit of Adelinia fruit指标 Index T-AsAAsADHA0 942**AsA/DHA0.1130.3090.263T-GSH0.238GSH0.2160.357GSSGGSH/GSSGMDHAR0.763*-0.1720.925**0.917**0.916**DHAR0.921**GR-0.395-0.562APX-0.315-0.455GalLDH0.958**0.982**0.972**-0.562T-AsA AsA10.986**10.957**10.4030.307-0.4580.754*-0.00.712*-0.749*0.881**-0.2910.929**0.925**DHA0.4230.932**0.1240.918**0.873**0.925**-0.573-0.22 iAsA/DHAT-GSH10.50.624*0.635*0.872*0.0170.0090.078-0.918**-0.877**-0.963**-0.937**-0.942**-0.967**-0.872**10.961**0.934**GSH10.748*0.596*0.834*0.935**GSSGGSH/GSSG1-0.938**0.328-0.152-0.778*-0.821*-0.726**-0.3131-0.815*-0.857**-0.684*-0.1760.929**MDHARDHAR10.782**10.942**0.376GRAPXGalLDH110.818*1*表示显著水平 0.05； **表示显著水平 0.01 * denote significant at 0.05; ** denote significant at 0.013讨论3. 1黑穗醋栗AsA的积累变化直接氧化AsA合成前体L-半乳糖-1, 4-内酯，且对底

物具有较强的特异性网。对甜樱桃㈤、苹果的和马铃 薯【珂等研究中发现GalLDH在AsA合成途径中起到主

导作用，同时对烟草过表达GalLDH发现AsA含量显 著提高⑴）。本研究结果显示，'亚德’和'布劳德’ 在整个果实发育时期，GalLDH活性变化趋势与AsA

AsA是植物生长发育所必需的物质，不同物种间

其含量差异很大，即使同一物种不同品种间AsA含量 也存在差异，这在狒猴桃［冈和油梨〔27】上已证明。本研 究中发现'亚德'成熟果实中AsA含量最高，分别是

'布劳德’和'黑丰'的1.39倍和2.18倍。黑穗醋

含量变化基本一致，而且'亚德’果实GalLDH活性

明显高于其他两个品种，这也进一步证明GalLDH活

栗果实中AsA的含量随着果实发育呈相反的变化，

在幼果期AsA含量最高，随着果实的膨大有一个明

性的高低可能是影响黑穗醋栗品种间果实AsA含量

差异的重要原因，同时也解释了 '亚德’AsA含量高

显的下降趋势，这可能是由于果实细胞处于快速生 的原因，进而推测GalLDH可能在AsA合成过程中起

长期，AsA参与细胞引起的，也可能是这个时 期的细胞膨大对AsA含量起到稀释作用1旳，这种变

化与树莓【28】、桃［29］、西印度樱桃［3。］等果实中AsA积 累一致，但与刺梨冋果实AsA的积累不同，其在发育

着关键作用。而'黑丰'果实中GalLDH活性变化与

AsA含量变化存在差异，可能与AsA-GSH循环再生 途径相关酶的代谢相关，也可能与品种有关。植物中AsA含量主要受合成途径的影响，但再生 途径对AsA含量也有重要影响，其中AsA-GSH循环

后期才开始大量积累AsA,这也反映了不同物种间的

差异性。系统是植物中AsA再生的主要途径网。本研究中发 现，黑穗醋栗果实发育前期APX活性明显高于其他酶 活性，随后在果实膨大期开始迅速降低，这与

3. 2黑穗醋栗AsA合成代谢相关酶活性的变化特征GalLDH是AsA合成关键酶，在L-半乳糖途径中

1期孙小如等：黑穗醋栗果实I长发育过程中抗坏血酸倉雇及相关酶活牲的变化107AsA/DHA值之间呈现出显著的负相关，推测原因可能 是果实发育前期细胞活动比较旺盛，细胞内产生

大量的HQ?,此时APX以AsA为电子供体清除细胞

内的H2O:,这样町有效防止活性氧对细胞的毒害，保 护细胞免受氧化损伤〔珂。随后随着果实的发育缓慢下

降，在半转色期后其酶活性基本维持在较低的水平，

这表明在这一时间段内果实内积累的AsA极少被氧 化，从而确保果实体内AsA的积累与稳定。而作为电 子供体的AsA通过AsA-GSH循环，经MDHAR和

DHAR作用又可以重新生成AsA。在本试验中,DHAR

和MDHAR活性与AsA含量变化趋势基本一致，在 果实发育过程中总体均呈F降的趋势，说明DHAR和

MDHAR活性是影响黑穗醋栗果实AsA含量的决定

因素之一。此外物种的不同，AsA的再生过程中起 关键作用的酶则不同，蓝莓〔呵、苹果°\"、番茄1网等

研究表明果实中MDHAR在对AsA循环上起更主要 的作用，但在刺梨果实中却发现DHAR的表达和活 性变化均要高于MDHAR1I41o而在本研究中发现，

AsA含量较低的'黑丰'其MDHAR活性在整个果

实发育期内均高于'亚德'，而AsA含量高的'亚

德’其DHAR活性在整个果实发育阶段均低J：'布 劳德’和'黑丰'，至J：黑穗醋栗果实内DHAR和

MDHAR哪个酶活性更能起决定，仍需进一步探究。

随着黑穗醋栗果实的成熟，果实GR活性下降，而

AsA含量也下降，表明GR活性有利于果实中AsA

的积累。3.3黑穗醋栗AsA含量与合成代谢相关酶的关系在越橘31、草莓［4°】、甜樱桃【24】、獗猴桃刚等研究

中发现，DHAR和MDHAR在AsA-GSH循环中起至U

关键性作用。本研究结果表明，'亚德’果实中DHAR

和MDHAR活性与AsA含量呈显著正相关，说明黑

穗醋栗果实中AsA的再生主要依赖DHAR和MDHAR 维持，同时发现DHAR和MDHAR呈显著正相关， 说明AsA循环再生酶对能随着一种酶活性的变化而

相应变化。近年来通过MDHAR和DHAR的表达来 提高AsA含量已有不少成功的例子。如在烟草植株呵

中超表达拟南芥叶绿体的MDHAR后，烟草叶片中

AsA含量上升2.2倍。而将小麦胞质DHAR分别在

烟草和玉米中过量表达后，结果发现烟草和玉米中

DHAR活性均增加了 32倍，其AsA含量也增加了 4

倍，不仅对AsA含量的影响显著，而且GSH含量与

GSH/GSSG的比率也有所增加，说明由DHAR过量 表达引起的AsA含量提高的同时，GSH的合成也伴

随着增加，这在马铃薯刚中同样得到了证实。作为

L-半乳糖途径中的关键酶GalLDH,它的有无决定了 植物能否自身合成AsA|341o躲猴桃中AsA含量的积

累与GalLDH活性呈显著正相关［仙，同样水稻中

GalLDH活性与AsA含量也存在正相关关系网。本试

验 3 个品种中，GalLDH 与 AsA、T-GSH、MDHAR

和DHAR均有较高的相关性，说明GalLDH是黑穗醋

栗果实AsA合成代谢的关键酶。这些结果说明，AsA

合成能力在维持AsA含量中起着主导作用，但再生能

力同时也具有一定作用，且可能在特定条件和发育阶

段对AsA水平起到主要的作用。4结论AsA含量在黑穗醋栗不同品种间存在明显差异，

但均随希果实的生长发育呈下降趋势。GalLDH.

MDHAR和DHAR是黑穗醋栗果实中AsA合成代谢

的关键酶，而APX对果实中的GSH含量有较大的影 响。黑穗醋栗果实中AsA含量积累主要取决于

GalLDH活性，占主导地位，AsA-GSH循环再生途 径对AsA合成也有一定的贡献，黑穗醋栗高AsA

含量的积累是由合成途径与循环途径共同作用的结

果。黑穗醋栗果实中AsA含量是评价和衡量黑穗醋

栗果实品质的重要指标，相关研究结果也为黑穗醋

栗资源的评价与利用、果实品质改良和新品种选育

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