西瓜果實(shí)發(fā)育過程中不同糖含量的變化

1、西瓜果實(shí)發(fā)育過程中不同糖含量的變化西瓜在世界十大果品中居第 5 位.中國是世界西瓜生產(chǎn)與消 費(fèi)大國.2005年種植面積201萬hm2占世界西瓜生產(chǎn)面積的58% . 產(chǎn)量占世界西瓜總產(chǎn)量的 72。西瓜中富含番茄紅素、瓜氨酸 和維生素C(VC)等對人體有益的重要功能物質(zhì)。果實(shí)中主要的可 溶性糖是蔗糖、葡萄糖、果糖。這 3 種糖中，果糖的甜度是葡萄 糖的 2 倍，是蔗糖的 1.8 倍。不同園藝作物果實(shí)發(fā)育過程中糖的 積累類型不同。 西瓜果實(shí)中主要可溶性糖是蔗糖、 葡萄糖、果糖。 西瓜果實(shí)所積累糖的種類、 含量及比例決定著西瓜的口感、 品質(zhì) 和商品價(jià)值。培育高糖品種可以滿足大多數(shù)消費(fèi)者的需求 . 培育

2、 低糖品種特別是減少蔗糖含量可以滿足糖尿病患者的特殊需求 . 萬學(xué)閃等研究表明 . 不同西瓜品種之間及果實(shí)不同部位的蔗糖、 葡萄糖、果糖含量差異明顯，不同倍性西瓜果實(shí)成熟時(shí)期總糖、 果糖、葡萄糖和蔗糖含量存在差異。楊玉梅等通過研究早、中、 晚熟 9 種西瓜種質(zhì)資源的葡萄糖、果糖和蔗糖積累規(guī)律發(fā)現(xiàn) .9 種種質(zhì)資源的葡萄糖、 果糖及早熟種質(zhì)資源的蔗糖含量變化均呈 S型.而中熟和晚熟種質(zhì)資源的蔗糖含量一直呈現(xiàn)出上升趨勢直 至成熟，早熟種質(zhì)資源在果實(shí)成熟時(shí)主要的可溶性糖是葡萄糖和 果糖：中熟和晚熟種質(zhì)資源在果實(shí)成熟時(shí)的主要可溶性糖是蔗 糖。常尚連等測定了 5 個(gè)西瓜品種果實(shí)中糖積累動(dòng)態(tài)變化， 發(fā)現(xiàn)

3、果實(shí)發(fā)育前期糖緩慢積累；生長中期，蔗糖迅速積累，果糖和葡萄糖下降：進(jìn)人生長后期蔗糖下降，果糖和葡萄糖略有回升。但 是不同西瓜品種果糖、 葡萄糖、 蔗糖和總糖的變化隨其授粉后天 數(shù)變化的研究未見報(bào)道。本試驗(yàn)以 7 個(gè)西瓜品種為材料進(jìn)行比 較，分析了不同西瓜品種果實(shí)果糖、葡萄糖、蔗糖和總糖的積累 規(guī)律 .旨在為西瓜品質(zhì)研究提供理論依據(jù)。材料與方法試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料為高世代西瓜自交系 .性狀列入表 1.2008 年3月份 播種于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所多倍體西瓜育種課題組 河南中牟試驗(yàn)地 .育苗移栽， 采用裂區(qū)設(shè)計(jì)， 田間栽培管理一致。 同年5月下旬開始授粉.西瓜雌、雄花于開花前1d下午

4、套帽，次 日自交授粉，標(biāo)記授粉時(shí)間。授粉后 12、 15、 18、 21 、 24、 27、 30、33、36、39和42d各取果實(shí)34個(gè)。每個(gè)西瓜果實(shí)以瓜柄 至花痕 . 陽面至陰面縱切為兩等份，分別測定果糖、蔗糖和還原 糖含量。含量測定試驗(yàn)在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所多倍體 西瓜育種實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。西瓜果實(shí)中糖的測定蔗糖、果糖含量采用蒽酮比色法 . 還原糖含量采用 3， 5- 二 硝基水楊酸比色法測定。設(shè) 3 次重復(fù) . 求平均值。葡萄糖 =還原糖 - 果糖 總糖=還原糖 +蔗糖數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析方法采用 MicrosoftExcel2003 軟件進(jìn)行平均值和圖形分析。結(jié)果與分析2.1 總糖含量的

5、變化 試驗(yàn)結(jié)果表明 . 不同西瓜品種在果實(shí)生長發(fā)育過程中總糖含 量變化趨勢基本一致 （圖 1） ：西瓜幼果期總糖含量較低， 此階段， L5含量最高：隨著果實(shí)的發(fā)育總糖緩慢積累，此階段，L5積累較快；果實(shí)膨大期含量有所下降，此階段丄4含量最低.除L1果實(shí)總糖含量在授粉后 24d 降至最低點(diǎn)外 . 其他品種均在授粉后 21d降至最低點(diǎn)：接著總糖不斷積累丄6和L7果實(shí)總糖含量在授 粉后 30d 達(dá)到峰值 . 其他西瓜品種總糖含量均在授粉后 33d 達(dá)到 峰值：然后緩慢下降。總體來說，不同西瓜品種果實(shí)總糖積累過 程基本相同 幼果期總糖含量較低， 隨后緩慢積累， 果實(shí)膨大期， 所下降，成熟過程迅速積累，

6、完熟期到達(dá)峰值，過熟期含量開始 下降。達(dá)到峰值時(shí)， L1 的總糖含量為 111.47g?kg-1 ， L2 為 96.05g?kg-1，L3 為 102.64g?kg-1，L4 為 89.39g?kg-1，L5 為 110.99g?kg-1 ， L6 為 105.91g?kg-1 ， L7 為 112.01g.kg-1 。不同 西瓜品種果實(shí)完熟期總糖含量達(dá)到峰值時(shí)的大小順序?yàn)椋篖7（ 黑皮鮮紅瓤 ）L1（ 黃皮黃瓤 ）L5（ 綠皮白瓤 ）L6（ 綠皮粉紅 瓤）L3（綠皮橘黃瓤）L2（綠皮黃瓤）L4（白皮白瓤）。2.2 果糖含量的變化試驗(yàn)結(jié)果表明 . 不同西瓜品種在果實(shí)生長發(fā)育過程中果糖含量的變

7、化趨勢基本一致 （圖 2） ：西瓜幼果期果糖含量較低 .此階段，L5含量最高：隨著果實(shí)的發(fā)育果糖緩慢積累，此階段，L5積累較快：果實(shí)膨大期含量有所下降，此階段， L2 含量最低， 除L1果實(shí)果糖含量在授粉后24d降至最低點(diǎn)外，其他品種均為 授粉后21d降至最低點(diǎn)：接著果糖不斷積累，L1果實(shí)果糖含量在授粉后 36 達(dá)到峰值，其他品種果實(shí)果糖含量均在授粉后 33d 達(dá)到峰值： 然后緩慢下降， 授粉 39d 后下降幅度加快。 總體來說， 不同西瓜品種果實(shí)果糖的積累過程基本相同， 幼果期果糖含量較 低. 隨后緩慢積累，果實(shí)膨大期有所下降，然后迅速積累，完熟 期含量達(dá)到峰值，過熟期含量開始緩慢下降。達(dá)到

8、峰值時(shí)，L1的果糖含量為54.69g?kg-1，L2為 56.75g?kg-1，L3 為 58.62g?kg-1，T4 為 43.01g?kg-1，L5 為 60.62g?kg-1，L6 為 46.51g?kg-1，L7 為 44.91g?kg-1。不同西 瓜品種果實(shí)完熟期果糖含量達(dá)到峰值時(shí)的大小順序?yàn)椋?L5（ 綠皮 白瓤）L3（綠皮橘黃瓤）L2（綠皮黃瓤）L1（黃皮黃瓤）L6（綠皮 粉紅瓤）L7（黑皮鮮紅瓤）L4（白皮白瓤）。葡萄糖含量的變化試驗(yàn)結(jié)果表明， 不同西瓜品種在果實(shí)生長發(fā)育過程中葡萄糖 含量變化趨勢基本一致 （圖 3） ：果實(shí)幼果期葡萄糖含量較低，此 階段，L7含量最高：隨著果實(shí)

9、的發(fā)育葡萄糖緩慢積累，L7積累較快：果實(shí)膨大期含量有所下降，除了果實(shí)葡萄糖含量下降時(shí) 間在授粉后24d外，其他品種均在授粉后 21d.此階段，L1含量最低，成熟過程葡萄糖不斷積累： L1 果實(shí)葡萄糖含量在授粉后 36d達(dá)到峰值，其他品種果實(shí)葡萄糖含量均在在授粉后33d達(dá)到峰值：然后緩慢下降，授粉 39d 后，下降幅度加快?？傮w來說， 不同西瓜品種果實(shí)葡萄糖的積累過程基本相同， 幼果期葡萄糖的 含量較低，隨后緩慢積累 . 果實(shí)膨大期有所下降然后迅速積累， 完熟期含量達(dá)到峰值，過熟期含量開始緩慢下降。達(dá)到峰值時(shí)，L1葡萄糖糖含量為32.41g.kg-1 , L2為 30.90g?kg-1，L3 為

10、 36.13g?kg-1，L4 為 24.84g-kg-1 ，L5 為 32.86g?kg-1，L6 為 31.88g?kg-1，L7 為 32.74g?kg-1。不同西 瓜品種果實(shí)完熟期葡萄糖含量達(dá)到峰值時(shí)的大小順序?yàn)椋篖3（ 綠皮橘黃瓤 ）L5（ 綠皮白瓤 ）L7（ 黑皮鮮紅瓤 L1（ 黃皮黃瓤 ）L6（ 綠 皮粉紅瓤 ）L2（ 綠皮黃瓤 ）L4（ 白皮白瓤 ） 。蔗糖含量的變化試驗(yàn)結(jié)果表明， 不同西瓜品種在果實(shí)生長發(fā)育過程中蔗糖含 量變化趨勢基本一致 （圖 4）：西瓜幼果期蔗糖含量較低， 此階段， 不同西瓜品種果實(shí)蔗糖含量基本沒有差別： 隨著果實(shí)的發(fā)育蔗糖 緩慢積累，L1和T4果實(shí)的蔗糖

11、含量在授粉后 33d達(dá)到峰值，其 他品種果實(shí)蔗糖含量均在授粉后30d達(dá)到峰值：然后緩慢下降?？傮w來說， 不同品種西瓜果實(shí)蔗糖的積累過程基本相同， 幼果蔗 糖含量較低，隨后緩慢積累，果實(shí)膨大期開始積累 . 完熟期達(dá)到 峰值，過熟期含量開始下降。達(dá)到峰值時(shí) .L1 的蔗糖含量為 35.16g?kg-1 ， L2 為 19.51g?kg-1 , L3 為 14.96g?kg-1 , 14 為 21.54g?kg-1 , L5 為 19.61g?kg-1 , L6 為 34.29g?kg-1 , L7 為 38.59g?kg-1。不同西 瓜品種果實(shí)完熟期蔗糖含量達(dá)到峰值時(shí)的大小順序?yàn)椋?L7（ 黑皮

12、鮮紅瓤 ）L1（ 黃皮黃瓤 ）L6（ 綠皮粉紅瓤 ）L4（ 白皮白瓤 ）L5（ 綠 皮白瓤 ）L2（ 綠皮黃瓤 ）L3（ 綠皮橘黃瓤 ） 。討論 糖是大多數(shù)植物光合產(chǎn)物從“源”向“庫”運(yùn)輸?shù)闹饕?式。本試驗(yàn)材料中，不同西瓜品種果實(shí)生長過程中果糖、葡萄糖 和總糖的積累趨勢基本相同：幼果期含量較低，隨后緩慢積累， 果實(shí)膨大期有所下降然后積累，成熟期含量達(dá)到峰值， 過熟期含量開始緩慢下降。 這一變化趨勢與于希志等和王永章等在杏與蘋 果中研究總糖的結(jié)果一致。 蔗糖從幼果期開始緩慢積累， 果實(shí)體 積相對穩(wěn)定之后開始迅速積累，成熟期達(dá)到峰值， 過熟期含量迅速下降。 王如英等認(rèn)為西瓜果實(shí)在幼果期葡萄糖含量

13、較高， 而后 葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，果糖含量增加 . 果實(shí)成熟期果糖和葡萄糖含 量減少，蔗糖持續(xù)增加。楊玉梅等發(fā)現(xiàn)葡萄糖、果糖及早熟種質(zhì) 資源的蔗糖含量變化均呈 S 型，而中熟和晚熟種質(zhì)資源的蔗糖含 量一直呈上升趨勢直至成熟。 常尚連等舊發(fā)現(xiàn)果實(shí)發(fā)育前期糖緩 慢積累；生長中期，蔗糖迅速積累，果糖和葡萄糖下降：進(jìn)入生 長后期蔗糖下降， 果糖和葡萄糖略有回升， 認(rèn)為主要與蔗糖合成 酶（sucrosesynthase , SS）、蔗糖磷酸合成酶（sucrosephosphatesynthase.SPS） 活性有關(guān)。本試驗(yàn)的結(jié)果中，果糖和葡萄糖在發(fā)育前期變化過程和王如英等的結(jié)果基本一致 . 果糖和葡萄糖的

14、變化與楊玉梅等的研究結(jié)果基本一致. 蔗糖的變化過程和常尚連等舊的結(jié)果相同， 與楊玉梅等的結(jié)果有差異， 可 能是因?yàn)闂钣衩返妊芯績H至授粉后33d，而本試驗(yàn)結(jié)果西瓜果實(shí)蔗糖含量的下降在授粉 30或33d后。筆者認(rèn)為西瓜果實(shí)發(fā)育前期主要積累葡萄糖， 同時(shí)葡萄糖在 異構(gòu)化酶的作用下不斷轉(zhuǎn)化為果糖， 此階段， 植株葉面積指數(shù)較 大，光合作用較強(qiáng)，SPS活性增強(qiáng)，果糖和葡糖糖不斷合成蔗糖。 果實(shí)膨大期， 由于果實(shí)體積的迅速增長， 細(xì)胞的膨大導(dǎo)致單位面 積果肉果糖和葡糖糖含量被稀釋，此階段 . 在蔗糖合成中果糖 -2.6- 二磷酸酶活性降低， 果糖-2.6 二磷酸轉(zhuǎn)化為果糖 6-磷酸的 過程受抑制，蔗糖合成

15、 - 減慢。后期蔗糖比單糖 ( 果糖和葡萄糖 ) 早幾天降低，主要原因可能是蔗糖合成酶(SS)催化蔗糖合成是一 個(gè)可逆反應(yīng)，后期蔗糖濃度較高時(shí)，反應(yīng)向分解的方向進(jìn)行，同 時(shí)，此階段處于夏天高光強(qiáng)、長日照時(shí)期， 3- 磷酸甘油酯 (3PGA) 大量形成活化腺苷二磷酸葡萄糖 (adenosinediphosphategucose ， ADPG，) 而且由于光合磷酸化三 磷腺苷 (adenosinetriphosl3-hate.ATP) 形成使磷酸減少，所以 磷酸丙糖直接在葉綠體中合成淀粉， 運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中合成蔗糖的量 減少。過熟期可能是糖的合成路徑被阻斷，同時(shí)，蔗糖分解為果 糖、葡糖糖，然后進(jìn)入糖酵

16、解途徑造成含量減少。糖的轉(zhuǎn)化關(guān)系 比較復(fù)雜，具體結(jié)果有待進(jìn)一步研究。本研究中不同西瓜品種果實(shí)總糖、 果糖和葡萄糖的變化趨勢 同番茄紅素相似.蔗糖變化趨勢同瓜氨酸變化趨勢相似。L1（四倍 體，黃皮黃瓤 ） 果糖、葡萄糖、蔗糖和總糖的積累較其他西瓜品 種滯后， 是否與其倍性有關(guān)尚需進(jìn)一步研究。 不同西瓜品種果實(shí) 成熟期，果實(shí)不同糖含量達(dá)到峰值時(shí)，黃瓤西瓜品種 （L1 和 L2） 果實(shí)果糖：葡萄糖：蔗糖 -6 ：3： 1 .綠皮白瓤西瓜品種 （L5） 果實(shí) 果糖：葡萄糖：蔗糖-6：3：2，白皮白瓤西瓜品種 （L4） 果實(shí)果糖： 葡萄糖：蔗糖-2 : 1: 1，紅瓤西瓜品種（L6和L7）果實(shí)果糖：葡 萄糖：蔗糖 -5： 3： 1. 這些比例是影響不同瓤色西瓜果實(shí)口感的 主要因素。 增加果糖含量并盡量選擇總糖較低特別是