葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖代謝與蔗糖積累的關(guān)系

葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖代謝與蔗糖積累的關(guān)系

葡萄是世界上最大的果樹(shù)。對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)研究一直是國(guó)內(nèi)外果樹(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn),而決定葡萄果實(shí)品質(zhì)的主要因素是果實(shí)內(nèi)糖的種類及糖分含量。葡萄除幼果時(shí)積累少量淀粉、有機(jī)酸外,其他時(shí)期主要以積累葡萄糖和果糖為主,蔗糖含量極微或無(wú)(潘照明和羅中光1990)。葡萄果實(shí)糖分的積累過(guò)程決定糖含量的高低。葡萄果實(shí)糖分積累就是葉中光合產(chǎn)物經(jīng)韌皮部運(yùn)輸卸載到果實(shí)的過(guò)程,而調(diào)控這一過(guò)程的關(guān)鍵步驟就是糖分通過(guò)韌皮部在果實(shí)端的卸載,這包括糖分在果實(shí)韌皮部的卸載途徑及其調(diào)控因子。1葡萄糖果實(shí)的結(jié)構(gòu)、發(fā)育和養(yǎng)分積累1.1維管束分布在果皮內(nèi)葡萄漿果由25~52層細(xì)胞組成,其結(jié)構(gòu)可分為外表皮、中果皮和內(nèi)果皮。其中中果皮由16~18層大型薄壁細(xì)胞組成,形成了具有漿果特性的柔軟多汁部分,是主要的食用部分(饒景萍等1998)。維管束分布在果皮內(nèi),按其分布位置可分為主級(jí)維管束(majorvascularbundle)、次級(jí)維管束(minorvascularbundle)、中央維管束(centralvascularbundle)(Zhang等2006)。主級(jí)維管束外側(cè)為外果皮,內(nèi)側(cè)為中果皮;次級(jí)維管束與主級(jí)維管束相連分布在中果皮內(nèi);中央維管束沿葡萄果實(shí)的徑向中軸分布在果肉中。維管束是糖運(yùn)輸?shù)闹饕鞴?不同品種的葡萄果實(shí)的維管束數(shù)量也不同,同一品種葡萄的維管束數(shù)量在果實(shí)發(fā)育不同時(shí)期也不同(潘照明和羅國(guó)光1990)。1.2生長(zhǎng)滯后階段:第iii期710周葡萄果實(shí)發(fā)育呈典型的雙S型,可劃分為3個(gè)時(shí)期。第I期和第III期為迅速生長(zhǎng)期,2個(gè)快速生長(zhǎng)期之間為第II期,是果實(shí)生長(zhǎng)的滯后期(Fillion等1999)。第I期,花后迅速生長(zhǎng),有稍短的細(xì)胞分裂期,隨之在液胞中儲(chǔ)藏大量的有機(jī)酸引起液胞膨大,導(dǎo)致細(xì)胞體積擴(kuò)大,在這一時(shí)期結(jié)束時(shí)葡萄酸度達(dá)到最大。第II期,開(kāi)花后7~10周,是生長(zhǎng)滯后期。第III期開(kāi)始時(shí)伴隨著果實(shí)軟化,糖和氨基酸快速積累,酸度下降果肉細(xì)胞的擴(kuò)張。第II期至第III期的轉(zhuǎn)變?cè)?4h內(nèi)就完成(Coombe1992),這一時(shí)期稱之為轉(zhuǎn)化期(veraison),標(biāo)志著成熟的開(kāi)始。轉(zhuǎn)化期,有機(jī)酸含量下降,可溶性糖濃度增加。在轉(zhuǎn)化期之前,果實(shí)硬,果實(shí)顏色為綠色,酸度大,不甜,已糖含量少于150mmol·L-1,葡萄糖(Glu)和果糖(Fru)的比例為2。轉(zhuǎn)熟20d后,已糖濃度接近1mol·L-1,葡萄糖果糖比例為1(Findlay等1987)。Zhang等(2006)發(fā)現(xiàn)在第I期果實(shí)細(xì)胞之間存在少量胞間連絲,而且在胞間連絲的通道中有成列的小囊胞。這些小囊胞是共質(zhì)體運(yùn)輸?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。第II期果肉細(xì)胞的有些細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生凹陷,使得壁膜界面積增大,促進(jìn)胞間物質(zhì)的運(yùn)輸。果實(shí)發(fā)育的第III期果實(shí)體積迅速增大,增量達(dá)到總體積的1/2左右(張大鵬等1997)。2果實(shí)糖的生產(chǎn)和運(yùn)輸主要有淀粉、淀粉和糖果實(shí)整個(gè)發(fā)育和成熟過(guò)程要積累大量的干物質(zhì),是植物體一個(gè)強(qiáng)大的代謝庫(kù)。葡萄是果樹(shù)中果實(shí)中糖分積累較高的品種,達(dá)到25%~80%。按照果實(shí)糖分來(lái)源和積累特點(diǎn),可以將果實(shí)劃分為3種類型。(1)糖直接積累型,如葡萄、柑橘、草莓、荔枝等。這類果實(shí)在果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期內(nèi),光合產(chǎn)物主要以可溶性糖的形式在果實(shí)內(nèi)積累。(2)淀粉轉(zhuǎn)化型,如香蕉、獼猴桃、芒果等。這類果實(shí)積累的光合產(chǎn)物主要以淀粉形式存在,采后再由淀粉轉(zhuǎn)化成可溶性糖。(3)中間類型,如番茄、蘋果、桃、梨等。這類果實(shí)在果實(shí)發(fā)育早期和中期主要以積累淀粉為主,后期淀粉含量下降,可溶性糖含量增加。葡萄果實(shí)積累的糖分主要為果糖、葡萄糖,還有少量蔗糖。有研究證明葡萄漿果中蔗糖濃度很低,其含量不足總糖的4%,且主要集中在維管束組織區(qū)(Zhang等2006)。始熟期前果皮和果肉中央果糖葡萄含量最高,之后果肉中央和周圍維管束的下部果糖和葡萄糖含量最高,這說(shuō)明蔗糖離開(kāi)維管束組織后即快速分解。糖在葡萄韌皮部的運(yùn)輸形式為蔗糖。葡萄果實(shí)糖積累的主要在果實(shí)發(fā)育的轉(zhuǎn)熟期,如果在未成熟前采摘葡萄果實(shí)則不能變甜。葡萄果實(shí)糖分以蔗糖的形式從源器官(葉)經(jīng)韌皮部長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)維管束韌皮部。糖到達(dá)果實(shí)韌皮部的篩管伴胞(sieveelement/companioncell,SE/CC)復(fù)合體后經(jīng)由2條細(xì)胞學(xué)途徑進(jìn)入庫(kù)細(xì)胞:一條為共質(zhì)體途徑,即糖通過(guò)篩管伴胞復(fù)合體與周圍韌皮部薄壁細(xì)胞間的胞間連絲運(yùn)輸?shù)綆?kù)細(xì)胞;另一條為質(zhì)外體途徑,即糖分從篩管伴胞復(fù)合體卸載到質(zhì)外體空間,然后通過(guò)庫(kù)細(xì)胞質(zhì)膜上的載體或質(zhì)子泵(H+-ATPase)進(jìn)入庫(kù)細(xì)胞;同時(shí)葡萄在果實(shí)發(fā)育的不同時(shí)期卸載途徑也有區(qū)別,存在2種途徑的轉(zhuǎn)換,即由共質(zhì)體途徑轉(zhuǎn)變成質(zhì)外體途徑(Lalonde2003)。2.1胞間連絲對(duì)共質(zhì)體運(yùn)輸?shù)恼{(diào)控許多庫(kù)器官中篩管伴胞復(fù)合體與周圍薄壁細(xì)胞之間以胞間連絲相連,光合產(chǎn)物可以通過(guò)胞間連絲進(jìn)行共質(zhì)體卸載。絕大多數(shù)庫(kù)組織都是以共質(zhì)體卸載為主,比如在葉庫(kù)、根、種子的胚珠以及果實(shí)上都得到證明(Patrick1997;Oparka和Cruz2000;Lalonde等2003)。葡萄果實(shí)篩管伴胞復(fù)合體和韌皮部薄壁細(xì)胞之間以及薄壁細(xì)胞之間都存在著大量胞間連絲。這些胞間連絲把相鄰的細(xì)胞連接起來(lái),形成一個(gè)共質(zhì)體區(qū)域。葡萄果實(shí)的糖分經(jīng)韌皮部長(zhǎng)距離運(yùn)輸后可經(jīng)胞間連絲進(jìn)行共質(zhì)體卸載和卸載后運(yùn)輸。通過(guò)胞間連絲的共質(zhì)體運(yùn)輸是一個(gè)被動(dòng)擴(kuò)散過(guò)程,是不需要能量的光合產(chǎn)物運(yùn)輸過(guò)程。共質(zhì)體途徑免除了跨膜運(yùn)輸對(duì)能量的依賴,可以提供比跨膜運(yùn)輸更大的轉(zhuǎn)運(yùn)能力(Murphy1986)。許多研究證明可溶性糖可以通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散和集流的方式通過(guò)胞間連絲進(jìn)行運(yùn)輸(Tucker和Tucker1993)。Pritchard等(2000)發(fā)現(xiàn)根尖糖在胞間連絲的被動(dòng)擴(kuò)散是由胞間連絲兩端的壓力差驅(qū)動(dòng)。同時(shí)胞間連絲的糖集流運(yùn)輸可以驅(qū)散進(jìn)入韌皮部的水分,降低篩分子處的水勢(shì)(Murphy1989)。從整體上來(lái)看,共質(zhì)體系統(tǒng)內(nèi)溶質(zhì)濃度的不平衡是造成糖分沿共質(zhì)體運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力(Cleland等1986)。在研究根尖共質(zhì)體卸載時(shí)發(fā)現(xiàn)膨壓梯度和溶質(zhì)濃度梯度是推動(dòng)共質(zhì)體運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?Cleland等1994)。胞間連絲對(duì)通過(guò)它運(yùn)輸?shù)奶欠诌€可以起到一定的調(diào)控作用。在共質(zhì)體運(yùn)輸過(guò)程中,影響共質(zhì)體運(yùn)輸?shù)闹匾蜃佑屑?xì)胞大小、胞間連絲頻率以及胞間連絲通道的數(shù)量和大小等(張凌云和張大鵬2003)。胞間連絲通道大小極限(sizeexclusionlimit,SEL)是決定不同細(xì)胞之間物質(zhì)轉(zhuǎn)移的重要因子(Terry和Robards1987),并且是估算共質(zhì)體運(yùn)輸能力的定量指標(biāo)(VanBel等1988)。正常植物細(xì)胞間胞間連絲通透性大小極限為分子量800~1000Da的物質(zhì)(Terry和Robards1987)。2.2韌皮部至葡萄漿質(zhì)外體的分離和運(yùn)輸蔗糖是葡萄韌皮部糖運(yùn)輸?shù)闹饕问?但是有實(shí)驗(yàn)證明葡萄果實(shí)內(nèi)蔗糖含量很低,而且葡萄糖分積累主要在果實(shí)的成熟期,這一生長(zhǎng)期葡萄卸載以質(zhì)外體卸載為主。蔗糖從篩管經(jīng)質(zhì)外體卸載后就快速被分解成葡萄糖和果糖。夏國(guó)海(1999)的實(shí)驗(yàn)證明:在葡萄果實(shí)的成熟期,葡萄漿果的質(zhì)外體空間有高濃度的可溶性糖的存在,而且韌皮部細(xì)胞與相鄰的果肉庫(kù)細(xì)胞之間、以及果肉庫(kù)細(xì)胞相互之間幾乎不存在胞間連絲,說(shuō)明韌皮部與周圍果肉庫(kù)細(xì)胞之間、以及果肉庫(kù)細(xì)胞相互之間形成共質(zhì)體隔離。據(jù)此可以認(rèn)為,在葡萄果實(shí)發(fā)育前期,一方面,篩管中糖分可通過(guò)共質(zhì)體途徑卸載到伴胞或韌皮薄壁細(xì)胞中,糖分可以在韌皮部連為一體的共質(zhì)體空間內(nèi)方便地運(yùn)轉(zhuǎn),而糖分由韌皮部向果肉庫(kù)細(xì)胞的卸載則轉(zhuǎn)為質(zhì)外體途徑為主;另一方面,糖分在果肉中的卸載后運(yùn)輸、以及向庫(kù)細(xì)胞的裝載主要是通過(guò)質(zhì)外體途徑。韌皮部糖分卸載后主要依靠質(zhì)外體途徑進(jìn)行運(yùn)輸己經(jīng)得到證明(Patrick1997)。在葡萄漿果質(zhì)外體空間含有可溶性的、與細(xì)胞壁結(jié)合的蔗糖轉(zhuǎn)化酶,這些轉(zhuǎn)化酶把蔗糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖,從而導(dǎo)致韌皮部至漿果質(zhì)外體空間中蔗糖的濃度梯度增加(Davis和Robinson1996)。卸載到質(zhì)外體空間的糖分依賴特異的運(yùn)輸?shù)鞍?從質(zhì)外體空間跨膜進(jìn)入果肉薄壁細(xì)胞中。2.3葡萄轉(zhuǎn)熟期糖藥性狀的變化光合產(chǎn)物的卸載途徑會(huì)隨著有些庫(kù)器官的發(fā)育過(guò)程發(fā)生變化。用共質(zhì)體熒光染料示蹤方法證實(shí),馬鈴薯在塊莖形成期光合產(chǎn)物卸載途徑會(huì)從質(zhì)外體途徑轉(zhuǎn)變成共質(zhì)體途徑(Viola等2001)。在番茄果實(shí)發(fā)育早期,光合產(chǎn)物卸載是以共質(zhì)體途徑為主,到了果實(shí)發(fā)育后期卸載方式則轉(zhuǎn)變成質(zhì)外體途徑(Patrick1997)。這種途徑的不同轉(zhuǎn)變與其積累物質(zhì)相關(guān)。番茄和馬鈴薯在以積累淀粉為主的發(fā)育期內(nèi),都采用共質(zhì)體途徑進(jìn)行積累;而在積累己糖為主的發(fā)育期內(nèi),積累途徑則都轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)外體途徑(Lalonde等2003)。葡萄果實(shí)共質(zhì)體運(yùn)輸能力會(huì)隨著果實(shí)發(fā)育的不同階段發(fā)生變化。隨著果實(shí)轉(zhuǎn)熟期開(kāi)始,葡萄果實(shí)共質(zhì)體運(yùn)輸能力不斷下降,這一時(shí)期果實(shí)糖分卸載是以質(zhì)外體途徑進(jìn)行的。Zhang等(2006)的研究證明葡萄果實(shí)發(fā)育的第I期和第II期,光合產(chǎn)物是以共質(zhì)體途徑運(yùn)輸;在轉(zhuǎn)熟期開(kāi)始,共質(zhì)體運(yùn)輸開(kāi)始轉(zhuǎn)變成質(zhì)外體運(yùn)輸;在第III期,糖分卸載主要以質(zhì)外體途徑進(jìn)行。葡萄轉(zhuǎn)熟期是葡萄果實(shí)卸載途徑發(fā)生轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵期。對(duì)葡萄果實(shí)超微結(jié)構(gòu)觀察的結(jié)果表明,葡萄果實(shí)轉(zhuǎn)熟后篩管伴胞復(fù)合體與周圍薄壁細(xì)胞之間以及薄壁細(xì)胞之間的胞間連絲發(fā)生堵塞,許多伴胞也發(fā)生質(zhì)壁分離。這些特征標(biāo)志著篩管伴胞復(fù)合體與周圍薄壁細(xì)胞間的共質(zhì)體聯(lián)系被阻斷,果實(shí)發(fā)育前期的整個(gè)韌皮部與周圍同化物庫(kù)細(xì)胞之間的共質(zhì)體隔離,演變?yōu)轫g皮部?jī)?nèi)部篩管伴胞復(fù)合體與周圍細(xì)胞之間的共質(zhì)體隔離。Zhang等(2006)通過(guò)在韌皮部中注入共質(zhì)體熒光染料示蹤劑(carboxyfluorescein,CF)、綠色熒光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)、GFP標(biāo)記運(yùn)動(dòng)蛋白(3agreenfluorescentprotein,3aGFP)等物質(zhì),采用活細(xì)胞示蹤和激光共聚焦掃描顯微技術(shù)(confocallaserscanningmicroscope,CLSM)研究了這些示蹤劑和熒光標(biāo)記物在果實(shí)組織內(nèi)的運(yùn)動(dòng),證實(shí)了糖分卸載途徑的轉(zhuǎn)變。在果實(shí)發(fā)育的前期,CF、GFP和3aGFP都可以通過(guò)共質(zhì)體運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)細(xì)胞中,但是在果實(shí)成熟期這些示蹤劑和熒光標(biāo)記物被限制在韌皮部?jī)?nèi)。由此證實(shí)了葡萄果實(shí)糖卸載途徑在果實(shí)發(fā)育后期由共質(zhì)體途徑轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)外體途徑(Zhang等2006)。葡萄果實(shí)糖卸載途徑的轉(zhuǎn)變對(duì)于葡萄果實(shí)中糖分積累很重要。葡萄果梗韌皮部在果實(shí)發(fā)育早期糖的濃度低于50mmol·L-1,但是在轉(zhuǎn)熟期開(kāi)始便超過(guò)500mmol·L-1;果實(shí)成熟期果肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和液胞中的糖濃度達(dá)到1000mmol·L-1,而質(zhì)外體空間糖濃度只有2000mmol·L-1(Patrick1997;Zhang等2006)。這種糖濃度的差異導(dǎo)致果肉細(xì)胞膨壓增大,高膨壓會(huì)引起韌皮部通過(guò)胞間連絲運(yùn)輸?shù)募?不利于果實(shí)高糖分的積累。胞間連絲被打斷后,共質(zhì)體隔離,篩管與周圍細(xì)胞之間的膨壓差被打斷,韌皮部?jī)啥说膲毫μ荻鹊玫骄S持,韌皮部長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)靡愿咝нM(jìn)行(Patrick1997)。還有研究表明,果實(shí)轉(zhuǎn)熟期開(kāi)始后,果實(shí)維管束木質(zhì)部的傳導(dǎo)下降,果實(shí)吸收水分主要通過(guò)韌皮部運(yùn)輸(During等1987)。這樣質(zhì)外體中糖流出果實(shí)受到阻止。在轉(zhuǎn)熟期開(kāi)始后,果實(shí)細(xì)胞壁上的酸性轉(zhuǎn)化酶(acidinvertase)活性和數(shù)量都迅速增加,因而質(zhì)外體卸載能力便可有序進(jìn)行。3葡萄糖裝卸調(diào)控機(jī)制的探討從表面上看,庫(kù)卸載機(jī)制與庫(kù)的發(fā)育和功能緊密相連,是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。查明葡萄果實(shí)糖卸載的調(diào)控機(jī)制可以更進(jìn)一步理解糖韌皮部卸載這一現(xiàn)象。如前所述,葡萄果實(shí)糖卸載有2條途徑:共質(zhì)體途徑和質(zhì)外體途徑。因此調(diào)控果實(shí)中糖卸載就體現(xiàn)在這兩種途徑的調(diào)控上。3.1胞間連絲密度的變化共質(zhì)體卸載的實(shí)質(zhì)就是光合產(chǎn)物通過(guò)胞間連絲在卸出部位進(jìn)行卸載。共質(zhì)體卸載的主要調(diào)控因子有胞間連絲結(jié)構(gòu)、胞間連絲兩側(cè)的壓力以及兩側(cè)濃度梯度(Lucas等1993)。物質(zhì)通過(guò)胞間連絲的方式有擴(kuò)散和集流兩種方式,這兩種方式的驅(qū)動(dòng)力是兩端的濃度梯度和壓力差。胞間連絲的導(dǎo)度和超微結(jié)構(gòu)受生理?xiàng)l件、發(fā)育階段和環(huán)境的影響?，F(xiàn)已證明胞內(nèi)Ca2+水平上升可誘導(dǎo)胞間連絲通道的關(guān)閉,降低其對(duì)物質(zhì)的通透性(Shepherd和Goodwin1992)。低溫和水分脅迫也會(huì)降低胞間連絲的通透性。在葡萄果實(shí)發(fā)育前期,韌皮部中篩分子與伴胞之間、篩管伴胞復(fù)合體之間、篩管伴胞復(fù)合體與韌皮部薄壁細(xì)胞之間、以及韌皮部薄壁細(xì)胞相互之間都有十分豐富的胞間連絲,因此,韌皮部?jī)?nèi)細(xì)胞之間形成一個(gè)共質(zhì)體緊密聯(lián)系的整體(夏國(guó)海和張大鵬2000)。觀察葡萄果實(shí)發(fā)育期間果實(shí)中胞間連絲密度變化表明,在整個(gè)果實(shí)發(fā)育期間,胞間連絲的密度并沒(méi)有大的變化。從其超微結(jié)構(gòu)來(lái)看,70%的胞間連絲結(jié)構(gòu)保持正常(Zhang等2006)。由此推測(cè)調(diào)控葡萄果實(shí)共質(zhì)體途徑的主要因子為胞間連絲的導(dǎo)度。果實(shí)發(fā)育后期胞間連絲的導(dǎo)度下降是導(dǎo)致共質(zhì)體隔離的主要原因。激素在調(diào)控共質(zhì)體卸載中也起一定的作用?，F(xiàn)已證實(shí),IAA和GA促進(jìn)幼果的蔗糖輸入,而對(duì)成熟期的糖積累完全不起作用(夏國(guó)海1999)。因此認(rèn)為GA和IAA主要是對(duì)共質(zhì)體卸載起調(diào)控作用。夏國(guó)海等(2000)研究還表明果實(shí)發(fā)育前期IAA明顯加速蔗糖分解為還原糖(葡萄糖和果糖)的速率;GA使果糖含量增加更明顯。3.2關(guān)于可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶質(zhì)外體卸載主要涉及到蔗糖跨膜運(yùn)輸從篩管卸載到質(zhì)外體空間,這一過(guò)程是需要能量主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程。在質(zhì)外體卸載過(guò)程中,蔗糖由載體介導(dǎo)跨膜卸出到質(zhì)外體空間,一方面可以被酸性轉(zhuǎn)化酶分解成葡萄糖和果糖,然后由己糖載體運(yùn)輸?shù)綆?kù)細(xì)胞;另一方面蔗糖不分解而直接由蔗糖載體介導(dǎo)從篩管到質(zhì)外體,然后進(jìn)入庫(kù)細(xì)胞(Lalonde等2003)。葡萄果實(shí)質(zhì)外體空間的蔗糖濃度很低,蔗糖多數(shù)分解成葡萄糖和果糖后進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。庫(kù)器官質(zhì)外體空間中酸性轉(zhuǎn)化酶不可逆地分解蔗糖成果糖和葡萄糖(Sturm和Tang1999)。葡萄果實(shí)內(nèi)的酸性轉(zhuǎn)化酶以2種形式存在,一是可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶(solubleacidinvertase,SAI),主要存在于液胞中;另一種是細(xì)胞壁束縛型轉(zhuǎn)化酶,它以不溶形式存在于細(xì)胞壁上。過(guò)去有報(bào)道認(rèn)為在葡萄果實(shí)發(fā)育的轉(zhuǎn)熟期開(kāi)始,可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶的活性下降(Davies和Robinson1996)。Pan等(2005)研究證實(shí)了這一點(diǎn),并觀察到果實(shí)轉(zhuǎn)熟過(guò)程中細(xì)胞壁結(jié)合型轉(zhuǎn)化酶活性增強(qiáng)。Zhang等(2006)用膠體金免疫標(biāo)記技術(shù)觀察到果實(shí)發(fā)育前期和中期,酸性轉(zhuǎn)化酶主要分布在伴胞和薄壁細(xì)胞的液胞里,以可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶為主,轉(zhuǎn)熟期開(kāi)始以后,轉(zhuǎn)化酶存在于篩管伴胞復(fù)合體和薄壁細(xì)胞的細(xì)胞壁上。Zhang等(2006)研究還表明與蔗糖代謝相關(guān)的另一個(gè)代謝酶蔗糖合成酶在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的活性變化不大,并不隨著質(zhì)外體糖濃度的增加而增強(qiáng),因此推測(cè)質(zhì)外體調(diào)控的主要蔗糖代謝酶為酸性轉(zhuǎn)化酶。激素中的ABA是調(diào)控質(zhì)外體卸載的又一種物質(zhì)。雖然GA和IAA可在果實(shí)發(fā)育前期可促進(jìn)葡萄果實(shí)對(duì)14C蔗糖的吸收,但在果實(shí)成熟期間則否。ABA與此相反,成熟期間對(duì)促進(jìn)蔗糖的吸收效果明顯,因此認(rèn)為ABA是調(diào)控果實(shí)質(zhì)外體卸載的關(guān)鍵激素(夏國(guó)海1999)。葡萄果實(shí)成熟期是果實(shí)糖積累的快速時(shí)期,而且這一時(shí)期并伴隨著細(xì)胞的膨大。因此認(rèn)為ABA是調(diào)控葡萄果實(shí)質(zhì)外體卸載的關(guān)鍵激素。至于ABA促進(jìn)庫(kù)器官糖分積累的原因,主要有4種說(shuō)法(Davis和Robinson1996):(1)ABA調(diào)節(jié)蔗糖-質(zhì)子共運(yùn)輸體相聯(lián)的ATPase活性,直接促進(jìn)糖分的韌皮部卸載;(2)ABA增強(qiáng)轉(zhuǎn)化酶活性而促進(jìn)蔗糖的分解;(3)ABA可防止庫(kù)組織儲(chǔ)藏細(xì)胞糖分外滲;(4)ABA可啟動(dòng)和促進(jìn)與成熟相關(guān)物質(zhì)的代謝過(guò)程。對(duì)于葡萄果實(shí)來(lái)說(shuō),轉(zhuǎn)熟開(kāi)始后,葡萄糖分以質(zhì)外體卸載,因此可以推測(cè)ABA可能是直接加速蔗糖從篩分子卸出到質(zhì)外體。4新的栽培模式果樹(shù)根域限制栽培是在根系修剪、矮化密植栽培技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的栽培模式。這一技術(shù)是用物理或生態(tài)的手段將果樹(shù)的根域控制在一定的范圍內(nèi),以限制其無(wú)序生長(zhǎng),一改“根深葉茂”、“深耕多肥”的傳統(tǒng)觀念,通過(guò)控制根系生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)吸收和代謝來(lái)調(diào)節(jié)地上部的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)。4.1根域限制對(duì)于提高果實(shí)品質(zhì)的作用Okamoto和Imai(1989)和Wang等(1998)的研究表明,限制根域可以克服傳統(tǒng)栽培中的不足,如果樹(shù)徒旺生長(zhǎng),成花則少,投產(chǎn)年晚,產(chǎn)量低,品質(zhì)差。而根系分布深廣則難以調(diào)控肥水,提高品質(zhì)又難。土壤過(guò)濕條件下吸水過(guò)多引起的旺長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)低和裂果。幾乎所有的研究都認(rèn)為,根域限制在控制地上部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、促進(jìn)花芽形成、提高早期產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)都非常有效(王世平等2002;呂德國(guó)2000)。根域限制可降低果實(shí)中蘋果酸和酒石酸含量,并且可提高果皮中花青素含量和果實(shí)的糖度。一般認(rèn)為根域限制可以提高果實(shí)品質(zhì)的原因有3點(diǎn):(1)根系分布在一定的范圍內(nèi)可以克服傳統(tǒng)栽培條件下施肥的盲目性,可以能有的放矢地施肥,這樣即可避免肥效的后延對(duì)樹(shù)體生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)的不良影響;(2)根系密集,根域狹小,葉片蒸騰可促使根域土壤中水分很快降低,這樣就可避免土壤過(guò)濕造成的貪青旺長(zhǎng)和果實(shí)成熟不良的現(xiàn)象,而且重復(fù)不斷的水分脅迫,不僅能導(dǎo)致新梢生長(zhǎng)適時(shí)停止,減少光合產(chǎn)物的浪費(fèi),而且還能促進(jìn)果實(shí)上色和糖積累;(3)根域限制抑制新梢的旺盛生長(zhǎng),樹(shù)體變得矮小后有利于密植,同時(shí)可改變光合產(chǎn)物的分配,增加成花數(shù),從而可以提高產(chǎn)量。4.2葡萄糖、糖的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子近年來(lái)的研究表明,葡萄的糖運(yùn)轉(zhuǎn)和ASR蛋白關(guān)系密切(Carrari等2004)。ASR是在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中由蔗糖、脅迫和ABA等誘導(dǎo)產(chǎn)生的蛋白質(zhì),起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。VvMSA(葡萄ASR蛋白基因)結(jié)合到VvHT1(己糖轉(zhuǎn)運(yùn)子基因)啟動(dòng)子的一個(gè)160bp區(qū)間(這個(gè)區(qū)間包含2個(gè)糖調(diào)節(jié)元件),通過(guò)調(diào)節(jié)VvHT1的表達(dá)進(jìn)而調(diào)控糖的