黄腐酸处理对塔罗科血橙成熟过程中花色苷和糖酸积累的影响

1、黄腐酸处理对塔罗科血橙成熟过程中花色苷和糖酸积累的影响血橙(CitrussinensisL.Osbeck)属甜橙类，果肉含有红色血丝，肉质细嫩化渣，具有独特的玫瑰香气1。常见的血橙品种有塔罗科(Tarocco)、桑吉耐洛(Sanguinello)和摩洛(Moro)2-3。血橙是富含花色苷的柑橘4，其较低的糖酸比使果实风味减弱3。花色苷是血橙中主要的抗氧化活性成分，能够清除自由基5，还能预防肥胖症、糖尿病、癌症、抗炎症等3,6，其含量是评价血橙商业价值的重要指标7。研究证明血橙花色苷的积累是冷调控过程8，依赖较大昼夜温差，热带/亚热带气候下种植的血橙普遍着色不够，限制了血橙商业生产的地理种植6。

2、目前柑橘产业发展迅速，消费市场对果实品质要求更高。因此，如何促进血橙增糖着色、提升果实鲜食品质，值得探究。黄腐酸(fulvic acid, FA)是腐植酸中水、酸、碱都可溶的组分，含有羧基、酚羟基和醌基等活性基团9，具有较强的络合、螯合和表面吸附能力，与氮磷钾等矿质元素互溶，分子质量小，渗透能力强，容易被植物吸收10。研究表明，FA能够促进植物生长11、提高作物抗逆性12-13、增加产量9,11、改善果实糖酸比和味感12,14。此外，FA对环境友好、人类健康安全13，且有研究表明FA具有抗炎症、治疗糖尿病的功效15。目前，FA处理对血橙成熟过程中花色苷和糖酸积累变化的研究还鲜有报道。本研究选用

3、我国主要栽培的塔罗科血橙为试材，于果实转色期后(花后230 d)叶面喷施FA。运用HPLC和实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR，qRT-PCR)技术探究血橙成熟过程中(花后230324 d)果实花色苷和糖酸含量等品质指标变化及相关代谢基因的表达模式，为改善血橙品质提供理论依据。2.3 FA处理对血橙果肉可溶性糖含量的影响糖是柑橘果实品质最主要的指标之一，柑橘果实主要积累蔗糖、果糖和葡萄糖等可溶性糖。由图4可知，花后230 d，蔗糖、果糖和葡萄糖含量比例约为211，龚荣高等21在甜橙果实膨大后期也发现该结果。花后324 d，FA组总糖、果糖、葡萄糖、蔗糖质量

4、分数分别为75.33、20.87、20.22、33.84 mg/g，比CK组分别提高了10.2%、15.1%、14.5%、6.7%。花后261 d，FA组总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量虽高于CK组，但无显著差异。花后243、276、293、309、324 d，FA组总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量均显著高于CK组，表明FA处理显著提高了血橙成熟过程中可溶性糖含量。彭玲等9和张玲12在苹果果树中施用FA后也发现果实中有相似结果。另外，整个血橙成熟过程中果糖、葡萄糖积累变化量明显高于蔗糖，表明蔗糖在合成的同时也在分解22。可溶性糖是反应甜度的适宜指标，其含量增加可提升血橙甜度和口感23。2.4 FA处理

5、对血橙蔗糖代谢相关基因表达水平的影响蔗糖代谢是柑橘糖积累的重要过程21，主要由蔗糖合成酶(sucrose synthase, SS)、蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)和酸性转化酶(acid invertase, AI)等关键酶催化18。蔗糖合成与分解受SS可逆调控21。蔗糖经转化酶催化水解生成果糖和葡萄糖的反应不可逆22。由图5可知，花后243、261、276、293、324 d，FA组AI表达量显著高于CK组。FA处理对血橙成熟过程中SS、SPS的表达水平无明显促进作用，而蔗糖含量却显著增加。邱文伟等24发现除了糖代谢酶的成分与活力外，韧皮部后

6、运输是叶源光合同化产物进入汁囊的限速阶段，跨膜运输是果实细胞糖分积累的控制点。综合分析认为，FA处理可能通过激活AI表达来加快蔗糖水解，产生的蔗糖浓度梯度为蔗糖跨膜运输提供了动力25，加快了韧皮部后运输速率及跨膜运输能力，以此来增加果实细胞中可溶性糖总量的积累。A-总糖；B-蔗糖；C-果糖；D-葡萄糖图4 黄腐酸处理对血橙成熟过程中可溶性糖含量的影响Fig.4 Effects of preharvest application of fulvic acid on soluble sugar content in maturing Tarocco blood orangesAE-基因分别为AI、

7、SS1、SS2、SPS1、SPS2图5 黄腐酸处理对血橙成熟过程中蔗糖代谢相关基因表达水平的影响Fig.5 Effects of preharvest application of fulvic acid on transcription levels of sucrose metabolism related genes in maturing Tarocco blood oranges2.5 FA处理对血橙果肉有机酸含量的影响由图6可知，血橙成熟过程中，FA组和CK组果实总酸、柠檬酸、抗坏血酸、苹果酸含量基本呈下调趋势，且2组果实总酸、柠檬酸含量无显著差异。YAO等26也发现果实成熟后期柠

8、檬酸含量降低，可能与参与三羧酸(tricarboxylic acid，TCA)循环为细胞供能、氨基酸代谢26以及-氨基丁酸(-aminobutyric acid，GABA)支路27等有关。花后276、324 d，FA组抗坏血酸含量显著高于CK组，其他时期无显著差异。花后324 d，FA组苹果酸含量显著高于CK组，其他时期无显著差异。由于柠檬酸是柑橘中主要的有机酸，所以认为FA处理对血橙成熟过程中有机酸含量的影响不显著。A-总酸；B-柠檬酸；C-苹果酸；D-抗坏血酸图6 黄腐酸处理对血橙成熟过程中有机酸含量的影响Fig.6 Effects of preharvest application of

9、 fulvic acid on organic acid content in maturing Tarocco blood oranges2.6 FA处理对血橙柠檬酸代谢相关基因表达水平的影响柠檬酸是柑橘中主要的有机酸，由乙酰辅酶A与草酰乙酸在线粒体柠檬酸合成酶(citrate synthase，CS)的催化下缩合合成，通过TCA循环催化，主要储存在液泡中28-29。柠檬酸的降解主要由乌头酸酶(aconitase，AC)、异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase，IDH)等催化28。由图7可知，在花后243261 d，FA处理抑制了CS、AC表达，在花后309 d，F

10、A诱导CS、AC表达上调。FA组IDH表达量在花后243、261、293 d显著低于CK组，在花后324 d，FA组IDH表达量显著高于CK组。总的来说，FA处理后CS、AC、IDH调控柠檬酸积累的作用不大。AC-基因分别为CS、AC、IDH图7 黄腐酸处理对血橙成熟过程中柠檬酸代谢相关基因表达水平的影响Fig.7 Effects of preharvest application of fulvic acid on transcription levels of citric acid metabolism related genes in maturing Tarocco blood or

11、anges3 结论本研究通过转色期后(花后230 d)叶面喷施FA，显著提高了血橙成熟过程中总糖、果糖、葡萄糖、蔗糖的含量，可溶性糖积累与AI表达水平相关。FA处理对总酸、柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸含量的影响不显著，CS、AC、IDH调控柠檬酸积累的作用不大。糖是评价柑橘果实风味和整体品质的重要指标，也是合成花色苷的原料19，不仅通过糖酵解连接莽草酸途径来影响花色苷代谢20，还作为信号分子调控花色苷合成相关基因的表达7。因此，FA可能通过提高血橙果实中的蔗糖、葡萄糖、果糖含量使总糖含量增大，进而使果实中合成花色苷的底物增多，或是通过提高血橙中可溶性糖的含量激活了花色苷合成相关的信号转导途径，诱导4CL、CHS、DFR、ANS、UF