王玲平 戴丹麗 胡海嬌 包崇來 毛偉海

（浙江省農業(yè)科學院蔬菜研究所，浙江杭州 310021）

果皮顏色是植物果實重要的生物學特性之一，對農產(chǎn)品的商品價值有著重要的影響。茄子（SolanuMmelongenaL.）是以果實為產(chǎn)品的蔬菜，茄子果實色澤是果實外觀品質的重要組成部分，它不僅影響果實外觀，而且著色程度與品質密切相關。因此，茄子果實顏色是茄子育種的一個很重要的目標，研究茄子果實著色機理，對于茄子育種至關重要。

茄子果實外觀顏色主要有白、綠、紫、紅色等，呈色與花青素苷、葉綠素、類胡蘿卜素等色素物質有關，這些色素成分的種類和含量不同導致果皮呈現(xiàn)出不同的顏色（齊秀娟 等，2005；王貴元 等，2006）。而果實糖的種類和含量不僅是果實品質的一個重要指標，還是酸、色素和一些芳香類物質合成的基礎原料?；ㄇ嗨剀胀ǔＲ苑€(wěn)定的糖苷形式存在于植物中，游離的花青素苷元存在很少?；ㄇ嗨靥擒盏奶侵饕ㄆ咸烟?、半乳糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖等單糖或寡糖，這些可溶性糖與游離花青素環(huán)狀結構中3、5、7碳上的羥基一個或者兩個結合形成花青素苷（Kong et al.，2003）。此外，蔗糖、葡萄糖和果糖也是葉綠素形成的重要碳素來源（周鳳麗 等，2008）。對于果實著色和可溶性糖之間的關系，在葡萄（Harbertson et al.，2003；Adams，2006）、蘋果（成鈺厚 等，1999）、荔枝（楊轉英 等，2008）等果實上均有報道，但在不同物種中的表現(xiàn)結果各不相同，存在不同的結論，而有關茄子果實著色機理的研究尚未見報道，對于茄子果實發(fā)育過程中花青素苷和葉綠素的形成與可溶性糖之間的相關關系也未有明確的結論，因此本試驗通過研究不同茄子品種的色素變化和可溶性糖含量之間的關系，闡明茄子果實著色與可溶性糖之間的規(guī)律，以期為茄子果實顏色的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2008年在浙江省農業(yè)科學院蔬菜研究所進行。選取茄子果實顏色不同的 4個品種，即綠長茄、野生綠茄、紫藤（紫黑色）、引茄1號（紫紅色）。種子經(jīng)55 ℃溫水浸泡后播于塑料營養(yǎng)缽中，采用變溫（28 ℃/12 h，30 ℃/12 h）管理，2008年3月定植于塑料大棚，采用隨機區(qū)組設計，3次重復，每小區(qū)20株，進行常規(guī)管理。分別于開花結實后5、10、15、20、25 d分小區(qū)取樣，所取樣品稱質量后計算平均單株鮮質量，然后將每次所取的果實（不剝皮）置于0～4 ℃砧板上，從果頂?shù)侥毑靠v向切成長條塊，然后再切成小塊混勻，每份混合樣的一半在凍干前、后稱質量，用于計算干物質含量（%），并計算單株果實干質量（g·株-1）；另一半速凍后用研缽和研棒在液氮中磨成細粉，用密封塑料袋裝后置于-80 ℃直至分析。

1.2 方法

1.2.1 色素的提取與測定 花青素苷含量的測定參照 Ray等（2003）的方法，稍有改動。從每份冷凍保存的細粉中分別取 3份于液氮中進一步研磨成粉。每份樣品稱取 1 g，加入適量 1 %（V/V）HCl-甲醇，在冰浴中繼續(xù)研磨成勻漿。將勻漿全部轉入離心管，用1 % HCl-甲醇溶液避光提取2 h，過濾，定容至25 ML。以1 % HCl-甲醇溶液為對照，25 ℃條件下用DU-800型光度計（BECKMEN）在522 nm處測定吸光值OD522。每份樣品平行測定3次；測定值計算以干質量為基礎，根據(jù)吸光值將樣品所含花青素苷總量用cyanin chloride相當量來表示，葉綠素含量采用95 %乙醇提取法（朱廣廉，1990）進行測定。

1.2.2 可溶性糖含量的測定 每份冷凍細粉取3份，在研缽中充分研磨成粉，分別稱取0.5 g，各加入適量體積80 %乙醇繼續(xù)研磨成勻漿。將勻漿轉移至15 mL離心管，80 ℃提取40 min，10 000×g離心40 min，取上清液。殘渣再用80 %乙醇重復提取2次。合并上清液轉入25 mL的容量瓶中，定容，待測。總可溶性糖含量參照 Chang（1979）的蒽酮-濃 H2SO4比色法測定。總還原糖含量參照Chinnasamy和Bal（2003）的Nelson（銅試劑）-偶砷鉬酸鹽試劑比色法測定；葡萄糖含量采用葡萄糖氧化酶法測定。蔗糖含量參照 Frei等（2003）的酶解-比色法測定。總可溶性多糖和總低聚糖含量參照王光亞（2002）的方法測定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 用 Microsoft Excel對數(shù)據(jù)進行平均值及標準差的分析，繪制曲線圖；應用SAS8.2統(tǒng)計分析軟件包（version 6.12；SAS Institute，Cary，NC）進行方差分析和線性回歸相關分析。

2 結果與分析

2.1 4種基因型茄子果實干物質積累比較

由圖1-a、b可知，4種基因型的茄子果實在生長發(fā)育過程中單株果實干質量和干物質含量的變化總趨勢為逐漸增加，果實干質量在生長中期（結實后10～20 d）增長最快，而干物質含量則是生長后期（結實后20～25 d）增長最快；3個茄子栽培品種果實干質量在任何時間都明顯大于野生綠茄，但干物質含量則相反。

圖1 4種基因型茄子果實發(fā)育過程中干質量和干物質含量變化

2.2 4種基因型茄子果實發(fā)育過程中花青素苷含量的動態(tài)變化

在茄子果實發(fā)育過程中，花青素苷含量因品種而異。圖2-a顯示，每個品種茄子果實在形成初期均有花青素苷形成，此后總趨勢是隨果實發(fā)育而不斷增加。但是，在紫色茄子（紫藤和引茄1號）果實形成后期雖然果實增長速率減緩，而單株果實干質量卻一直增加（圖1-a），因此，對色素積累相對有一個稀釋作用，從而使花青素苷相對含量表現(xiàn)降低，此后，果實膨大速度減慢，色素積累表現(xiàn)迅速增加；綠色茄子（綠長茄和野生綠茄）花青素苷含量隨著果實不斷成熟而逐漸降低，但是至果實成熟時仍含有一定量花青素苷。綠色茄子花青素苷含量同期都遠低于兩個紫色茄子（紫藤和引茄1號），其中最高含量時，紫藤為綠長茄的45倍，引茄1號為綠長茄的25倍，4種基因型茄子同期花青素苷含量大小依次為紫藤＞引茄1號＞野生綠茄＞綠長茄，且結實后15 d差異顯著。

2.3 4種基因型茄子果實發(fā)育過程中葉綠素含量的動態(tài)變化

葉綠素是茄子果實著色的另一主要色素。圖2-b表明，紫色茄子（紫藤和引茄1號）葉綠素在果實發(fā)育過程中積累的總趨勢為先升后降，而綠色茄子（綠長茄和野生綠茄）盡管在結實后15 d前也是如此，但是此后葉綠素含量一直大幅增加，所以，在茄子果實發(fā)育的整個過程中表現(xiàn)為迅速積累。綠色茄子在葉綠素含量上和紫色茄子相比，前者遠遠超過后者，與在花青素苷含量的表現(xiàn)相反；其中，在葉綠素含量差異最大時，綠長茄為0.63 mg·g（DW），而紫藤僅為0.002 mg·g-1（DW），綠長茄比紫藤高291倍；4種基因型茄子的葉綠素含量同期相比，均表現(xiàn)為綠長茄＞野生綠茄＞紫藤＞引茄1號，且結實后15 d差異顯著。

圖2 4種基因型茄子果實發(fā)育過程中花青素苷和葉綠素含量變化

2.4 4種基因型茄子果實發(fā)育過程中可溶性糖含量的動態(tài)變化

在茄子果實發(fā)育過程中，葡萄糖和蔗糖均為最重要的可溶性糖，而且葡萄糖是主要的還原糖，兩種可溶性糖含量都遠高于總可溶性多糖和總低聚糖的含量。4種基因型茄子果實蔗糖（圖3-a）、總還原糖（圖3-b）、總可溶性糖（圖3-c）、總低聚糖（圖3-d）的含量都是隨果實的生育進程而增加，變化趨勢基本一致，除果實形成前10 d這4種可溶性糖含量相差不明顯外，結實后10 d通常都是栽培種大于野生種，其中蔗糖、總還原性糖和總可溶性糖達到顯著差異，而且蔗糖含量都是紫色茄子大于綠色茄子。葡萄糖（圖3-e）和總可溶性多糖（圖3-f）積累的變化趨勢不同于前4種可溶性糖，而是從果實形成開始遞增至初后期（結實后10 d）或中期（結實后15 d）達最大后再減少；4種基因型相比，整個果實發(fā)育過程中，葡萄糖含量栽培種大于野生種，而總可溶性多糖在后期與總低聚糖一樣基因型間差異不明顯。在結實25 d時，蔗糖、葡萄糖、總還原糖的含量都是紫色茄子大于綠色茄子，但只有蔗糖達到顯著性差異。

圖3 4種基因型茄子果實發(fā)育過程中蔗糖、總還原糖、總可溶性糖、總低聚糖、葡萄糖、總可溶性多糖含量變化

2.5 4種基因型茄子果實色素與可溶性糖含量變化相關性分析

從茄子果實發(fā)育過程中花青素苷（圖 2-a）、葉綠素（圖 2-b）與葡萄糖（圖 3-e）、蔗糖（圖3-a）的含量變化來看，紫色茄子花青素苷和綠色茄子葉綠素的變化總趨勢與蔗糖一致，而綠色茄子花青素苷和紫色茄子葉綠素的變化總趨勢更與葡萄糖相似。色素與可溶性糖的含量相關性分析顯示（表 1），色素和各類可溶性糖的相關性存在基因型差異。在茄子果實整個發(fā)育期，野生綠茄和綠長茄果實花青素苷與各種可溶性糖的含量無顯著相關。2個紫色茄子（紫藤和引茄 1號）花青素苷與蔗糖、總還原糖及總低聚糖的含量都表現(xiàn)顯著或極顯著正相關（相關系數(shù)r分別為0.884 6、0.916 2、0.886 9和0.959 2、0.948 7、0.950 1）。從葉綠素與各可溶性糖的含量相關性分析表明野生綠茄的葉綠素含量與蔗糖（r=0.890 0）、總還原糖（r=0.893 7）、可溶性糖（r=0.952 3）均達到顯著相關。綠長茄的葉綠素含量與總可溶性糖（r=0.880 1）達到顯著相關。此外，花青素苷與葉綠素的含量在兩個紫色茄子中呈負相關（r=-0.609 3、-0.561 8），但是在兩個綠色茄子中則呈正相關（r=0.376 8，0.344 3）。

表1 4種基因型茄子果實色素與可溶性糖的相關性分析

3 結論與討論

花青素苷和葉綠素是影響植物果實著色的兩大主要色素，在茄果類蔬菜中對產(chǎn)品的商品經(jīng)濟價值和品質有著重要的作用。本研究結果顯示，在整個紫色茄子果實發(fā)育過程中，色素一直逐漸積累，果實顏色逐步加深，但是果實發(fā)育有時膨大速度快于色素積累，色素相對含量表現(xiàn)被稀釋減少，這與王偉杰等（2006）研究橘子果實色素變化所觀察到的結果相一致。紫色茄子在果實成熟后期，花青素苷含量遠遠高于綠色茄子，而葉綠素含量在兩類茄子中則剛好相反，但是紫色茄子在成熟期仍然有一定數(shù)量的葉綠素存在，綠色茄子也有一定數(shù)量的花青素苷存在，說明茄子果實的色澤表現(xiàn)需要色素間的共同作用，并不為單一色素的呈現(xiàn)，色素的種類和含量決定茄子果實的最終呈色。

糖在花青素苷合成過程中起著重要而又復雜的作用（Field et al.，2001；Hara et al.，2004），它們不僅可以在液泡內與游離花青素糖苷化而合成花青素苷，而且對花青素苷合成起重要信號傳導作用，花青素苷是經(jīng)莽草酸途徑合成而來，而莽草酸的合成依賴于旺盛的戊糖呼吸，戊糖呼吸的活躍需要足夠的糖積累，尤其蔗糖分解成葡萄糖和果糖。因此，糖對花青素苷的合成、穩(wěn)定和積累起至關重要的作用（Weiss，2000；Field et al.，2001；Siriwoharn et al.，2004）。趙宗芳和謝嘉寶（1992）報道富士蘋果果皮花青素苷的合成與果實還原糖、可溶性糖含量之間分別呈極顯著線性相關；此外，大量的離體和非離體實驗也表明，果實中糖含量高，有利于花青素苷的積累（孟祥春 等，2007；王貴元 等，2010）。但是，也有研究結果表明，花青素苷與可溶性固形物含量沒有關系（Bae & Lee，1995），這說明花青素苷的積累可能最終由基因決定，而糖只是物質條件。本研究結果表明，4個茄子品種的花青素苷在整個茄子果實發(fā)育過程中表現(xiàn)不同，2個紫色茄子品種葡萄糖、蔗糖、還原糖相對來說都要高于另外兩個綠色茄子品種，說明糖含量高有助于茄子果實花青素苷的積累。同時，相關性分析也表明，2個紫色茄子品種的花青素苷的積累與蔗糖、還原糖、低聚糖呈顯著正相關。但是，花青素苷與葡萄糖無顯著相關。4個茄子品種的花青素苷含量與可溶性糖含量變化的關系表現(xiàn)不同，這可能也是4個茄子品種果實著色產(chǎn)生差異的原因之一，但其規(guī)律還需通過進一步的生理分子機理的分析探討。

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