库尔勒香梨果实发育及采后糖代谢与呼吸代谢关系的研究

摘要

本研究以探知果实发育和采后衰老过程中，糖代谢与呼吸代谢的互作对糖分品质构成、积累和劣变影响的机理为目标，研究库尔勒香梨（Pyrus sinkiangensis Yu）果实采前与采后不同时期、不同部位的糖组分含量、不同途径呼吸速率、代谢酶活性的变化与相互关联;分析和阐释果实糖分品质发育与采后衰老过程糖代谢与呼吸代谢响应时序特征以及部位间差异，以明确果实采前品质构成与采后品质劣变重要阶段的糖代谢与呼吸代谢的联结热点路径，为库尔勒香梨果实糖分品质发育与采后品质维持的调控可能途径提供理论依据。主要研究结果如下:
　　1、库尔勒香梨盛花期后60-150 d的果实发育过程中，果心和果肉的糖代谢与呼吸代谢从花后90d分为2种不同的响应模式，果皮的代谢间响应在花后120 d明显变化;各个部位以果糖和葡萄糖为主效糖分积累、构成典型的内在品质。
　　2、花后60-80 d，果心的蔗糖、山梨醇代谢与TCAC、AP途径的呼吸代谢关联，以淀粉、蔗糖、山梨醇依次作为主效糖分转换积累;花后90-150 d，果心质量增至7.0 g以上，淀粉、蔗糖、山梨醇代谢与PPP、EMP途径、CP途径的呼吸代谢关联，主效糖分由葡萄糖转换为果糖完成积累。
　　3、花后60-80 d，果肉以淀粉、蔗糖、山梨醇的代谢关联，淀粉为主效糖分;花后90-150 d、果肉质量增至50.0～100.0 g以上，蔗糖代谢与EMP、TCAC、CP、AP途径的代谢关联，由山梨醇转换为蔗糖、葡萄糖、果糖为主效糖分完成积累。
　　4、花后60-120 d，果皮的淀粉、山梨醇代谢与PPP、EMP、TCAC呼吸代谢关联，以山梨醇和蔗糖为主效糖分积累;花后130-150 d、果皮质量增至17.0 g以上，淀粉、蔗糖代谢与TCAC、AP、CP代谢关联，由淀粉转换为葡萄糖、果糖为主效糖分完成积累。GPI与COX是果实发育末期果心、果肉和果皮呼吸代谢与糖代谢的响应关键酶。
　　5、花后130 d、140 d和150 d采收3个成熟度果实，采后5℃贮藏120 d期间果实各个部位的淀粉含量下降明显、可溶性糖分含量增加，依然以果糖的含量最高、对甜度的贡献最大。果实采后以果皮的总呼吸及不同途径的呼吸速率最高、均属于峰型曲线，果实采后的呼吸跃变是果皮多途径呼吸峰叠加的效应。
　　6、果实采后衰老过程，果肉的呼吸代谢以放热耗能优先，放热呼吸阶段以有机酸为底物、产能呼吸阶段主要以葡萄糖为底物;采收成熟度高的果实以蔗糖或山梨醇来源的底物参与果肉采后不同阶段的呼吸代谢;采收成熟度低的果实、采后果肉的放热呼吸与产能呼吸趋于同步。果心与果皮的呼吸代谢采后均以能量合成优先，果实的采收成熟度越高、采后果心的能量代谢转换至放热呼吸阶段的速度越快，代谢底物由淀粉代谢与山梨醇代谢的转化产物转换为蔗糖代谢产物。果皮的代谢质心由EMP、TCAC与CP产能呼吸的多个代谢热点联结，快速转换至AP放热呼吸、并与少数代谢热点响应，成为呼吸跃变的显著特征;该过程以淀粉、蔗糖和山梨醇代谢转化产物及有机酸为底物;采收成熟度低的果实、采后果皮的产能呼吸与放热呼吸的代谢切换被推迟。
　　7、果实采后果心、果肉和果皮均呈现糖代谢与呼吸代谢的热点响应由紧变疏、聚合度下降和代谢热点静息的趋势，末端电子传递AOX是代谢响应转换过程的关键酶。果实发育过程中各个部位积累最多的果糖，采后并未作为主效糖分直接被呼吸代谢大量消耗而明显下降;而淀粉、山梨醇、葡萄糖和蔗糖被时序化的选择为呼吸底物的主效组分被消耗利用，是库尔勒香梨果实采后保持甜度和糖分品质的原因。以花后140 d采收的果实采后果皮呼吸峰出现时间较晚，果肉糖代谢与呼吸代谢响应关联的持续时间较长、贮运适宜性较高。

目录

声明

论文说明

摘要

缩略词

第1章 绪论

1．1 新疆库尔勒香梨产业概况与研究现状

1．2 库尔勒香梨果实的品质特征

1．2．1 果实质量与外观特征

1．2．2 果实的内在品质特征

1．3 果实的糖代谢

1．3．1 果实发育过程中糖分的来源、运转与积累

1．3．2 果实采后糖分的变化

1．3．3 果实糖分的代谢转化与代谢酶

1．4 果实的呼吸代谢

1．4．1 果实的呼吸类型与呼吸途径的多样性

1．4．2 呼吸代谢酶

1．5 本研究的目的与意义

第2章 库尔勒香梨果实发育过程中外观品质与糖代谢生理的变化

2．1 材料和方法

2．1．1 材料

2．1．2 方法

2．2 结果与分析

2．2．1 果实发育过程中不同部位质量和体积的变化

2．2．2 果实发育过程中表皮色泽与果肉硬度的变化

2．2．3 可溶性糖组分高效液相色谱法(HPLC)的分离和测定效果

2．2．4 果实发育过程中可溶性糖组分含量的变化特征

2．2．5 果实发育过程中不同部位糖组分的差异

2．2．6 果实发育过程中不同部位的糖代谢酶活性变化特征

2．3 小结与讨论

第3章 库尔勒香梨果实发育过程中呼吸代谢的变化

3．1 材料与方法

3．1．1 材料

3．1．2 方法

3．2 结果与分析

3．2．1 果实发育过程中不同途径呼吸速率的变化特征

3．2．2 果实发育过程中不同部位的呼吸主路径差异

3．2．3 果实发育过程中呼吸代谢酶活性的变化

3．3 小结与讨论

第4章 库尔勒香梨果实发育过程中糖代谢与呼吸代谢的响应

4．1 方法

4．1．1 分阶聚类(Hierarchical Cluster)

4．1．2 主成分分析(Principal component analysis)

4．1．3 糖代谢和呼吸代谢关联机制的分析

4．2 结果与分析

4．2．1 果实发育过程中糖代谢与呼吸代谢的响应

4．2．2 果实发育成熟过程糖代谢与呼吸代谢的关联机制

4．3 小结与讨论

第5章 库尔勒香梨不同成熟度果实采后外观品质与糖代谢变化

5．1 材料与方法

5．1．1 材料

5．1．2 方法

5．2 结果与分析

5．2．1 不同成熟度果实采后外观品质的变化

5．2．2 不同成熟度果实采后糖组分含量的变化

5．2．3 不同成熟度果实采后糖组分差异

5．2．4 不同成熟度果实采后糖代谢酶活性的差异

5．3 小结与讨论

第6章 库尔勒香梨不同成熟度果实采后呼吸代谢的变化和差异

6．1 材料与方法

6．1．1 材料

6．1．2 方法

6．2 结果与分析

6．2．1 成熟度1果实采后的呼吸速率变化

6．2．2 成熟度2果实采后呼吸速率的变化

6．2．3 成熟度3果实采后呼吸速率的变化

6．2．4 不同成熟度果实采后不同途径呼吸的强弱差异

6．2．5 不同成熟度果实采后不同途径呼吸的模型拟合

6．2．6 不同成熟度果实采后呼吸代谢酶活性的差异

6．3 小结与讨论

第7章 库尔勒香梨不同成熟度果实采后糖代谢与呼吸代谢响应特征的差异

7．1 方法

7．2 结果与分析

7．2．1 不同成熟度果实采后果心糖代谢与呼吸代谢响应特征的差异

7．2．2 不同成熟度果实采后果肉糖代谢与呼吸代谢响应特征的差异

7．2．3 不同成熟度果实采后果皮糖代谢与呼吸代谢响应特征的差异

7．3 小结与讨论

8．1 结论

8．2 展望

参考文献

致谢

作者简介