首页分享 ‘塔罗科’血橙成熟过程中花色苷积累及其与糖酸含量相关性

‘塔罗科’血橙成熟过程中花色苷积累及其与糖酸含量相关性

来源：花匠小妙招时间：2025-10-10 07:52

血橙（Citrus sinensis L.Osbeck）属于甜橙类，滋味浓郁、酸甜可口、肉质细嫩，散发独特的玫瑰香气。常见的血橙品种主要是‘塔罗科’（Tarocco）、‘摩洛’（Moro）和‘桑吉耐洛’（Sanguinello），其中我国主要引进并广泛种植的血橙品种为‘塔罗科’。血橙中因含有丰富的抗坏血酸、多酚、类黄酮以及羟基肉桂酸等活性化合物而具有极高的营养价值，广受消费者的喜爱。血橙是唯一含花色苷的柑橘品种，花色苷是一类广泛存在于植物中的色素，属于黄酮类化合物。花色苷赋予植物丰富多彩的颜色，从而有助于植物授粉、抵抗病虫害、抵御紫外线损伤，同时还对人体有多种生理保健功能，如预防肥胖症、糖尿病、抗炎症、抗氧化等。

花色苷赋予血橙果肉鲜艳的颜色，血橙果实中花色苷的含量是血橙商业价值的重要评价指标。西南大学柑桔研究所的喻最新、王日葵*和贺明阳等人研究了血橙成熟过程中（开花后200～324 d）果实花色苷质量浓度、花色苷合成相关基因的表达量的动态变化，并通过皮尔逊相关系数和多元逐步回归分析花色苷积累与糖酸含量之间的相关性，以期为探索血橙花色苷积累规律提供参考。

1 血橙成熟过程中果肉、果汁颜色及总花色苷质量浓度的变化

由图1可知，在开花后200～243 d，血橙果肉以及果汁肉眼几乎看不到红色，开花后261 d可以看到果肉微弱的红色，果汁颜色加深。随着果实进一步成熟，红色越来越深。至开花后324 d，果肉中可以看到一些红血丝，果汁呈红色，但着色并不深。

由图2可知，开花后200～243 d血橙果实中不含花色苷。开花后261 d在血橙果汁中开始检测到微量花色苷，且质量浓度随着果实成熟逐渐升高。开花后243～276 d，果汁中的花色苷质量浓度从0上升至2.84 mg/L，日均约提高0.09 mg/L；开花后276～293 d，果汁中的花色苷质量浓度从2.84 mg/L上升至12.25 mg/L，日均提高约0.55 mg/L；开花后293～324 d，果汁中的花色苷质量浓度从12.25 mg/L上升至19.28 mg/L，日均提高约0.23 mg/L。由此可知在整个成熟过程中，血橙果实中的花色苷在开花后276～293 d积累的速率最快。花色苷质量浓度的变化与果肉、果汁颜色的变化进程基本一致。

2 血橙成熟过程中花色苷合成相关结构基因相对表达量的变化

血橙花色苷的生物合成途径已经研究得较为成熟：如图3所示，苯丙氨酸在苯丙氨酸裂解酶（PAL）、肉桂酸羟化酶（C4H）、4-香豆酰辅酶A连接酶（4CL）、查耳酮合成酶（CHS）、查耳酮异构酶（CHI）、黄烷酮-3-羟化酶（F3H）、类黄酮-3-羟化酶（F3’H）和类黄酮-3,5-羟化酶（F3’5’H）的作用下经过一系列的反应转化为二氢黄酮醇。二氢黄酮醇是类黄酮代谢途径的一个重要节点，二氢黄酮醇既可以在黄酮醇合成酶（FLS）的作用下生成黄酮醇，又可以在二氢黄酮醇-4-还原酶（DFR）作用下生成无色花青素，无色花青素经花青素合成酶（ANS）、类黄酮-3,5-糖苷转移酶（UFGT）催化转化为花色苷，花色苷在谷胱甘肽转移酶（GST）的作用下贮藏至液泡中。PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3’5’H、DFR、FLS、ANS、UFGT、GST是血橙花色苷生物合成途径中的主要结构基因，这些基因的表达量与血橙中花色苷的积累密切相关，因此了解这些基因在血橙成熟过程中的表达情况可以从分子水平上初步了解血橙花色苷的积累机制。

结果显示，在血橙成熟过程中，果实中FLS基因的相对表达量在开花后200～243 d急剧上升，在开花后261～324 d相对表达量变化不大，因此推测开花后200～243 d是黄酮醇的迅速积累期。C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3’5’H、DFR、ANS、UFGT、GST基因的相对表达量总体均呈先上升后下降的正态分布规律，开花后261～293 d为高效表达时期，其中4CL、CHS、F3’5’H、DFR、GST基因相对表达量的上调100 倍以上，F3H、ANS、UFGT基因相对表达量上调10 倍以上，而PAL、C4H、CHI基因相对表达量上调不明显。开花后261～293 d也是血橙果实中花色苷开始合成并快速积累的时期，结构基因高效表达的时期与血橙果实花色苷含量开始合成并快速积累的时期是一致的，因此可以推测4CL、CHS、F3H、F3’5’H、DFR、ANS、UFGT、GST基因在血橙果实花色苷合成的过程中起关键作用。

3 血橙成熟过程中花色苷合成相关调节基因相对表达量的变化

从血橙中分离得到R2R3MYB转录因子并命名为Ruby。血橙和普通甜橙中均有Ruby基因，但在普通甜橙中Ruby转录因子相对表达量极低。将血橙和‘克里曼丁’杂交，后代果实中Ruby转录因子的表达量同果肉中的花色苷含量具有显著的相关性。由图5可知，在血橙果实成熟的过程中，Ruby转录因子的相对表达量呈现出先上升后下降的正态分布趋势，其中开花后261～293 d为高效表达时期，在开花后293 d达到表达高峰，上调表达19.57倍。Ruby转录因子是影响‘塔罗科’血橙着色的关键转录因子。

4 血橙成熟过程中可溶性糖含量的变化

4.1 果糖、葡萄糖、蔗糖含量

结果显示，在开花后200～324 d血橙果实中的果糖含量整体呈持续上升的趋势，从13.68 mg/g上升至18.14 mg/g。血橙果实中果糖的积累速率在果实成熟前期（开花后200～261 d）较快，日均提高0.049 7 mg/g，后期（开花后261～324 d）积累速率明显下降，日均提高0.004 7 mg/g。在开花后200～324 d血橙果实中的葡萄糖含量呈持续上升的趋势，从13.68 mg/g增加至17.66 mg/g，其中在开花后276 d略有下降。与果糖类似，血橙果实中葡萄糖的积累速率在果实成熟前期（开花后200～261 d）较快，日均提高0.048 4 mg/g，后期（开花后261～324 d）积累速率显著下降，日均提高0.016 3 mg/g。在开花后200～324 d血橙果实中的蔗糖含量呈波动变化的趋势，在开花后215 d达到高峰，含量为35.32 mg/g。在开花后200～324 d，果实中的蔗糖增幅很小，仅增长了1.56 mg/g，远远小于果糖和葡萄糖的增幅。在开花后200～324 d血橙果实中积累的可溶性糖主要为果糖和葡萄糖，蔗糖含量仅在开花后200～215 d有少量积累，在开花后215～324 d变化很小。

4.2 总糖含量

结果显示，血橙果实中果糖、葡萄糖、蔗糖含量比接近于1∶1∶2，因此蔗糖是影响果实总糖含量的主要因素。由图7可知，在开花后261～324 d血橙果实中的总糖含量基本呈波动上升的趋势，从57.92 mg/g上升至68.36 mg/g，日均提高0.084 2 mg/g。

5 血橙成熟过程中糖代谢相关酶基因表达量的变化

与柑橘糖代谢相关的基因主要有酸性转移酶（AI）基因、蔗糖合成酶（SS）基因以及蔗糖磷酸合成酶（SPS）基因。结果显示，在血橙成熟过程中，AI、SS1、SS2（蔗糖合成酶两个异构形式的基因）、SPS1、SPS2、SPS3（蔗糖磷酸合成酶基因3 个异构形式的基因）的表达量均呈波动变化。酸性转化酶催化蔗糖转化为葡萄糖和果糖，一般来说，AI基因表达量越高，蔗糖积累量越低。但在本实验中并没有出现这样的现象，推测血橙果实中AI基因的表达量对果实糖分积累的调控作用比较小。蔗糖合成酶既可以分解蔗糖，又可以合成蔗糖。SS1、SS2基因在大部分时间均上调表达，由此推测果实中的蔗糖处于不断被分解、合成的动态变化之中，造成了蔗糖含量的持续波动。血橙成熟过程中，SPS1基因在大部分时间下调表达，SPS2、SPS3基因在大部分时间均上调表达，因此推测，SPS2、SPS3基因在调控‘塔罗科’血橙糖分积累中具有重要作用。

6 血橙成熟过程中有机酸含量的变化

6.1 抗坏血酸、苹果酸、柠檬酸含量

由图9可知，血橙果实中的抗坏血酸含量在开花后200～215 d由0.72 mg/g上升到0.87 mg/g，随后波动下降，至开花后324 d，血橙果实中的抗坏血酸含量为0.61 mg/g。血橙果实中的苹果酸含量在开花后200～276 d持续下降，开花后276～309 d出现上升的趋势，接着继续下降。至开花后324 d，血橙果实中的苹果酸含量为0.43 mg/g。在开花后200～276 d，血橙果实中的柠檬酸含量缓慢下降，在开花后276～309 d柠檬酸含量出现上升的趋势，在开花后309～324 d开始急剧下降，由11.37 mg/g下降到6.52 mg/g。

有机酸在果实发育过程中的一般规律为：在果实发育前期迅速积累升高，后期持续降低。果实成熟后期有机酸含量下降有很多原因，如果实体积增加、水分大量进入、有机酸的分解速率大于合成速率、有机酸作为基质参与呼吸和糖异生作用等。但在开花后276～309 d，血橙果实中的柠檬酸和苹果酸含量均出现了升高的趋势，可见果实中有机酸的积累是一个复杂的过程，其含量受到有机酸合成、降解、贮藏、利用等多个方面的影响。

6.2 总酸含量

血橙果实中的有机酸主要是柠檬酸，相对含量达到80%以上，总酸的变化曲线与柠檬酸的变化曲线基本一致。如图10所示，在开花后200～276 d，总酸含量缓慢下降，在开花后276～309 d出现了短暂上升的现象，在开花后309～324 d，果实中的总酸含量急剧下降。

7 血橙成熟过程中有机酸代谢相关酶基因表达量的变化

与柑橘有机酸代谢相关的基因主要是线粒体柠檬酸合成酶（CS）基因、质体顺乌头酸酶（AC）基因以及质体异柠檬酸脱氢酶（IDH）基因。线粒体柠檬酸合成酶催化草酰乙酸和乙酰辅酶A合成柠檬酸，质体顺乌头酸酶催化柠檬酸转变为异柠檬酸，在质体异柠檬酸脱氢酶的作用下转变为α-酮戊二酸。结果显示，在果实成熟过程中，CS基因和AC基因相对表达量呈先升高后降低的正态分布规律，IDH基因相对表达量呈波动变化。同时，CS、AD、IDH基因在血橙果实成熟过程中均上调表达，由此推测果实中的柠檬酸一直在合成，同时不断被分解。在开花后309～324 d，果实中的CS基因和AC基因相对表达量均下降，但IDH基因相对表达量上升，造成果实中柠檬酸合成的速率较慢，但分解的速率比较快，引起柠檬酸含量的急剧下降。

8 血橙成熟过程中花色苷与可溶性糖、有机酸含量的相关性分析结果

结果显示，血橙在成熟过程中果实中的花色苷质量浓度与果糖、葡萄糖含量正相关性极显著，相关系数分别为0.810和0.799，但与蔗糖、总糖的相关性不显著。由此推测，成熟过程中血橙果实中果糖、葡萄糖的快速积累可能是促进花色苷合成以及果实着色的重要原因。迄今为止，植物中有机酸和花色苷相关性的报道不是很多，很多研究都是关于pH值对花色苷稳定性的影响方面，有机酸可以改变液泡的酸碱环境从而影响花色苷的呈色以及稳定性；同时，花色苷合成相关酶均需要在一个合适的pH值范围内才能很好地发挥催化功能。

结果可知花色苷质量浓度与抗坏血酸含量呈显著负相关，相关系数－0.715，与苹果酸含量呈极显著负相关关系，相关系数为－0.798，与柠檬酸和总酸呈负相关，但相关性不显著。果实中的有机酸可以通过取代花色苷的糖苷配基从而影响花色苷的呈色，降低花色苷的含量。因此推测有机酸尤其是抗坏血酸、苹果酸含量的下降可能也是促进果实花色苷含量上升的原因。但血橙中含有的抗坏血酸与苹果酸都是微量的，成熟过程中血橙果实中抗坏血酸与苹果酸含量的下降与花色苷的积累是否存在直接的关联还有待进一步验证。

结论

在‘塔罗科’血橙成熟过程中（开花后200～324 d），果实中的花色苷质量浓度呈逐渐上升的趋势。在开花后261 d开始在血橙汁中检测到花色苷，开花后276～293 d是血橙果实花色苷的快速积累时期，在此期间血橙汁中的花色苷质量浓度日均提高0.55 mg/L。至开花后324 d，血橙汁中的花色苷质量浓度为19.28 mg/L。4CL、CHS、F3H、F3’5’H、DFR、ANS、UFGT、GST基因是调控血橙果实花色苷积累的核心结构基因，Ruby转录因子是调控血橙果实花色苷合成的关键转录因子。血橙成熟过程中，花色苷质量浓度与果糖、葡萄糖含量达到极显著正相关，相关系数分别为0.810和0.799。成熟过程中血橙果实中果糖、葡萄糖的积累可能是促进花色苷积累的重要原因。血橙成熟过程中花色苷含量与抗坏血酸含量呈显著负相关，相关系数为－0.715，与苹果酸含量呈极显著负相关，相关系数为－0.798。血橙成熟过程中抗坏血酸、苹果酸含量的下降可能也会促进血橙果实中花色苷的积累。但血橙果实中抗坏血酸与苹果酸的含量都很少，成熟过程中血橙果实中抗坏血酸与苹果酸含量的下降与花色苷的积累是否具有因果关系还有待进一步验证。

本文《‘塔罗科’血橙成熟过程中花色苷积累及其与糖酸含量相关性》来源于《食品科学》2020年41卷15期105-114页，作者：喻最新，王日葵，贺明阳，洪敏，袁小淞，王晶，冯雨，吴志刚。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190620-227。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在成功召开“2019年动物源食品科学与人类健康国际研讨会（宁波）”的基础上，将与青海大学农牧学院于2020年10月22-23日在西宁共同举办“2020年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。研讨会将就肉、水产、禽蛋、乳制品等动物源食品科学基础研究、现代化加工技术，贮藏、保鲜及运输，质量安全与检测技术，营养及风味成分分析，副产物综合利用，法律、法规及发展政策等方面的重大理论研究展开深入探讨，交流和借鉴国外经验，为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路，指明发展方向。

在此，我们诚挚的邀请您出席本次国际研讨会，共聚人脉、共享资源、共谋发展！

图片来源于百度图片及文章原文