红肉桃果实发育过程中色素含量及PAL活性的变化

赵秀林，王富荣，徐凌云，何华平，臧 程，金 伟

(1.武汉工业学院生物与制药工程学院，湖北武汉 430023; 2.湖北省农业科学研究院果树茶叶研究所，湖北武汉 430209)

红肉桃果实发育过程中色素含量及PAL活性的变化

赵秀林1，+，王富荣2，+，徐凌云1，*，何华平2，臧 程1，金 伟1

(1.武汉工业学院生物与制药工程学院，湖北武汉 430023; 2.湖北省农业科学研究院果树茶叶研究所，湖北武汉 430209)

研究红肉桃“天仙红”在发育过程中果皮和果肉中各种色素含量变化及苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化，并对其变化进行相关性分析。结果表明:随着果实生长，红肉桃果肉及果皮中叶绿素及类胡萝卜素含量均呈逐渐下降趋势。果皮及果肉中花青素在果实成熟期出现，其含量呈现逐渐上升趋势，红肉桃果肉及果皮的花青素含量最大值分别为27.8、48.7mg/100g·FW。在整个生长发育过程中，PAL活性不断波动，有逐渐减小的趋势。通过相关性分析得出红肉桃中花青素含量与叶绿素含量变化呈负相关，红肉桃在成熟期时果肉中PAL活性与花青素含量呈显著正相关。由此可见，红肉桃中叶绿素含量下降引起花青素的合成，PAL是红肉桃成熟期果肉中促使花青素合成的关键酶。

红肉桃，花青素，叶绿素，类胡萝卜素，PAL

在桃种质资源描述规范和数据标准中，依果肉颜色将桃分为白、黄、红、绿四种，在生产上桃主要以白肉和黄肉两种类型为主，而异肉色品种如红肉、青肉品种栽培较少。红肉桃是湖北省的特色地方资源，果实成熟时果肉脆甜，色泽鲜红诱人。色泽是影响果实品质的重要因素之一，决定果实色泽发育的色素主要有叶绿素、类胡萝卜素和花青素，其中花青素是果实呈现红色的重要成分之一。已有Francisco A［1］报道红肉桃中的花青素主要为矢车菊素－3－葡萄糖苷，并含有少量的矢车菊素－3－芸香糖苷。花青素还具有一定的药用价值，如抗氧化和抗DNA损伤作用显著高于维生素C、维生素E和β－胡萝卜素［2］。花青素在食品中不但可作为营养强化剂，而且还可作为食品防腐剂代替苯甲酸等合成防腐剂，并且可作为食品着色剂应用于平常饮料和食品中，符合人们对食品添加剂天然、安全、健康的总要求［3］。花青素是植物体内的一类代谢物质，是苯丙氨酸代谢途径的产物，它的合成与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性密切相关。目前，关于其他果实花青素与PAL的相关性研究较多［4－7］，而对于红肉桃中花青素与PAL的相关性报道较少。本研究通过对红肉桃果实发育阶段果皮和果肉中色素含量及PAL活性的变化研究，为桃果实的发育生理研究提供理论参考，为桃果肉色泽育种和生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红肉桃 湖北省农业科学研究院果树茶叶研究所桃资源育种圃，品种为天仙红;甲醇、盐酸、磷酸均为分析纯;乙腈 色谱纯，国药集团;矢车菊素－3－葡萄糖苷标准品 含量＞98%，丹尼麦克斯生化有限公司;VC钠、硼酸、β－巯基乙醇、L－苯丙氨酸、三氟乙酸 均为分析纯，Sigma公司。

UV－5800PC型紫外可见分光光度 上海元析仪器有限公司;Bs201s型电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司;SHZ－D(Ⅲ)型真空抽滤机 巩义市英峪予华仪器厂;R－210旋转蒸发 瑞士歩琪有限公司;P680型高效液相色谱仪 美国戴安公司; TGL－16M型高速冷冻离心机 长沙平凡仪器仪表有限公司。

1.2 实验方法

选取5株天仙红品种，于开始坐果的第23d开始采集，每隔5d随机采集一定量的果实，果实开始着色后每隔2d采集一次，成熟期每隔1d采集一次。将采摘的样品进行拍照，记录采摘天气及数量等，样品果皮果肉分离，分别置于EP管中用液氮速冻后，于－70℃冰箱中保存。

1.2.1 叶绿素及类胡萝卜素的提取及测定方法 参照李合生方法［8］，取1g桃样，放入研钵中研细，用95%乙醇提取抽滤，将样品洗至无色，将提取液转入10m L棕色容量瓶中。将提取液过滤后分别于665、649、470nm中测OD值，并根据公式计算叶绿素及类胡萝卜素含量。

1.2.2 矢车菊素的提取及含量测定 参照胡亚东等［9］的方法，取1g桃样品经液氮研磨后加一定量的0.05%盐酸甲醇提取，放置于4℃黑暗条件下静置提取24h后，真空抽滤去渣，并将滤渣洗至无色，将提取液旋转浓缩后定容于10m L棕色容量瓶中。参照薛晓丽［10］的方法采用高效液相色谱法测含量，色谱条件为:C18色谱柱(Hypersil，150mm×4.6mm，5μm)，流动相为4%磷酸∶乙腈(V∶V=88∶12，pH2.0)，流速为 0.8m L/m in，进样量为 20μL，λ=520nm，柱温30℃。

1.2.3 PAL的提取及活性测定 取1g果皮经液氮研磨成粉末后加入4m L提取液［内含0.05mol·L－1Na2HPO4/KH2PO4(pH7.0)0.05mol·L－1抗坏血酸0.018mol·L－1巯基乙醇］，4℃下 12000×g离心20m in，上清液为酶粗提液用于测定PAL活性，PAL活性测定参照Lister等［11］的方法。

1.2.4 数据采用excel进行统计分析 数据均采用平均数±标准差表示。采用方差分析果皮和果肉中的色素含量和PAL活性差异，采用相关系数法分析花青素与其他参数的相关性。p＜0.05表示有显著差异，p＜0.01表示有极显著差异。

2 结果与分析

2.1 红肉桃果实发育过程叶绿素含量变化

由图1可见，红肉桃果肉和果皮中的叶绿素含量整体表现为下降趋势，以采样第1d叶绿素含量最高，其余阶段各品种的叶绿素含量均呈现不同程度下降。在整个生长发育过程中果皮中叶绿素含量明显高于果肉，且有显著差异(p＜0.05)。

图1 果实发育过程中叶绿素含量变化Fig.1 Changes of chlorophyll content in peach during fruit development

2.2 红肉桃果实发育过程中类胡萝卜素含量变化

由图2可见，红肉桃果皮及果肉中类胡萝卜素均在采样第18d达到最大值，随着果实成熟，类胡萝卜素含量逐渐下降。果肉呈现逐渐下降的趋势但变化较缓慢，果皮中类胡萝卜素的含量在整个过程中均高于果肉，且差异显著(p＜0.05)。

图2 桃果实中类胡萝卜素含量变化Fig.2 Changes of carotenoid content in peach during fruit development

2.3 红肉桃果实发育过程中花青素含量变化

已有报道桃果实中的花青素以矢车菊素－3－葡萄糖苷为主［9］，故采用此花青素为研究对象，比较红肉桃果皮与果肉中含量变化。如图3所示，在果实成熟期桃肉中花青素含量逐渐增加，在落果前有一个下降趋势，果肉中花青素含量最高可达27.8mg/100g·FW。果皮中花青素含量变化与果肉的基本相似，在果实成熟阶段果皮中花青素亦逐渐增加，在果实成熟最后1d达到最高，较果肉中高，差异显著(p＜0.05)，其最高含量为 48.7mg/ 100g·FW。

2.4 红肉桃果实发育过程中苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性变化

如图4所示，红肉桃果肉及果皮中PAL活性变化趋势相似，在果实硬果期即采样的第18d达到最大值，并一直处于波动中，整体呈现逐渐降低趋势，在采样的第48d达到最低，在果实完熟期即采样的第48d后又有一个上升趋势。在果实整个生长发育过程中果皮中PAL活性高于果肉，且差异显著(p＜0.05)。

图3 果实成熟期矢车菊素－3－葡萄糖苷含量变化Fig.3 Change of Cyanidin－3－glucoside content in peach duringmature period

图4 果实发育过程中PAL活性变化Fig.4 Changes of PAL activity during fruit development

2.5 红肉桃果实花青素含量与其它参数的相关性

如表1所示，红肉桃果肉花青素含量变化与叶绿素含量变化呈极显著负相关(p＜0.01)，相关性系数为－0.98;红肉桃果肉中花青素含量与PAL活性变化趋势见图5，在采样第44d后与PAL呈显著正相关(p＜0.05)，相关系数为0.98，此前无明显相关关系。红肉桃果皮花青素含量与叶绿素呈显著负相关(p＜0.05)，与类胡萝卜素含量和PAL活性无明显相关性，结果见表1。

表1 花青素含量与其它参数的相关性Table 1 Correlation of anthocyanin and other parameters

3 讨论

本研究结果表明，红肉桃中叶绿素含量及类胡萝卜素含量均随果实的生长发育而逐渐降低，果皮中含量均高于果肉，且差异显著(p＜0.05)。天仙红在采样的第38d出现花青素，随着果实成熟，果皮和果肉中花青素含量均逐渐增加，且果皮中的最高含量高于果肉(p＜0.01)。这与Tomomi［12］的研究结果相似，他认为花青素在桃果实成熟期受基因调控大量表达并合成花青素。红肉桃花青素含量变化与叶绿素相反，呈负相关，且红肉桃果肉中花青素含量与叶绿素呈极显著负相关，故认为是叶绿素含量的降低引起花青素的合成增加。

图5 果实成熟期红肉桃果肉中矢车菊素－3－葡萄糖苷含量与PAL活性变化Fig.5 Changes of Cyanidin－3－glucoside activity and PAL content during fruitmature period

苯丙氨酸解氨酶(PAL)是植物中黄酮类化合物合成的起始酶，有关PAL活性与花青素合成关系看法不一，Given［13］认为只有在缺少前体的条件下花青素的合成才与PAL活性有关，而Arakawa［14］认为，受光调节的PAL才是花青素合成的关键酶。本研究中，红肉桃PAL活性均在桃果实硬果期最高，虽然在果实成熟期其活性一直都在波动，但活性均未超过硬果期的活性，总体成缓慢下降趋势。红肉桃果皮PAL活性较果肉高，与果皮果肉花青素含量的差异一致。红肉桃果肉中花青素在采样的第44d后与PAL呈显著正相关关系，相关系数为0.98，在此前无明显相关关系，说明PAL是红肉桃成熟期果肉中花青素合成的关键酶。第41d时PAL出现峰值是为花青素的合成增加前体物质，以促进花青素的积累使果实呈现深红色，此后PAL活性升高与花青素含量增加趋势一致，可能是为了保证花青素含量的持续增加。

4 结论

红肉桃果肉在成熟期花青素含量与PAL活性呈显著正相关，与叶绿素呈现极显著负相关。本文研究了红肉桃中色素的含量变化规律及与花青素合成有关的一些因素，认为叶绿素的含量下降引起花青素的合成，PAL是红肉桃成熟期促使花青素合成的关键酶。

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Changes of pigments content and PAL activity of blood－flesh peach during fruit development

ZHAO Xiu－lin1，WANG Fu－rong2，XU Ling－yun1，*，HE Hua－ping2，ZANG Cheng1，JIN W ei1
(1.Biological and Pharmaceutical Engineering Department，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China; 2.Institute of Fruit and Tea，Hubei Academy of Agricultural Science，Wuhan 430209，China)

Studied on the changes of pigments content and phenylalanine ammonialyase(PAL)activity of b loodflesh peach during fruit development and analysed the correlation of their changes.The results indicated that the chlorophyll contents and the carotenoid contents dec reased straight during fruit developm ent in both skin and flesh of the b lood－flesh peach.Anthocyanin appeared during mature period，and the contents of anthocyanin inc reased g radually both skin and flesh.The maximum value of anthocyanin in the flesh and skin of b lood－flesh peach were 27.8 and 48.73mg/100g·FW respec tively.The changes of PAL ac tivity in peach skin and flesh fluc tuated，and decreased a little d ruing fruit development.Correlation analysis showed that anthocyanin content changes were remarkab ly and negatively correlated w ith chlorophyll in b lood－flesh peach.Remarkab ly，there was a positive relationship between anthocyanin content and PAL ac tivity in the flesh of“Tianxianhong”in m aturation period.We conc luded that the decrease of chlorophyll content led to the increase of anthocyanin，PAL was the key enzyme which p recip itated the synthesis of anthocyanin in b lood－flesh peach.

b lood－flesh peach;anthocyanin;chlorophyll;carotenoid;PAL

TS255.1

A

1002－0306(2012)12－0125－04

2011－10－12 *通讯联系人 +为并列第一作者

赵秀林(1986－)，女，在读硕士生，研究方向:天然产物活性成分研究。

王富荣(1978－)，女，助理研究员，研究方向:桃种质资源评价与育种研究。

湖北省农业科技创新中心果树育种专项;武汉工业学院研究生教育创新基金项目(2010cx0003)。