馮亞莉

(太原市森林資源監(jiān)測中心，山西 太原 030012)

榛子是世界上四大油料樹種之一。榛子油含有90%以上的不飽和脂肪酸，被稱為心臟健康食品。榛子果實優(yōu)質(zhì)程度主要取決于成熟堅果果實中不飽和脂肪酸的積累，目前國內(nèi)關(guān)于榛子果實發(fā)育過程中營養(yǎng)變化的研究較少。脂肪酸合成是以乙酰輔酶A作為前體的。一個途徑是糖類分解之后，通過糖酵解過程形成丙酮酸，在有氧條件下線粒體轉(zhuǎn)化成乙酰輔酶A，葡萄糖→丙酮酸→乙酰輔酶A→CO2+H2O；另一個途徑是糖轉(zhuǎn)化為脂肪，葡萄糖→乙酰輔酶A→脂肪酸→脂肪。通過這2個途徑，可發(fā)現(xiàn)糖類與脂肪酸的合成有密切關(guān)系。筆者通過對作用于該過程的乙酰輔酶A羧化酶進行定性定量測定，研究糖類與脂肪酸之間的關(guān)系，可用于提高堅果的含油量。

1 材料及方法

1.1 材料

試材為栽植于北京鷲峰林場實驗基地的雜交榛84-545和雜交榛81-19 2個品系，均為6年生，盛果初期植株。

1.2 方法

1.2.1 物候期觀測

參照郭永強對歐榛物候期的觀測方法并加以修改。從5月16日開始到8月下旬果實成熟，每隔15 d對試材的果實進行1次觀測并記錄，了解其發(fā)育過程。

1.2.2 乙酰輔酶A羧化酶活性測定

參照熊靜對乙酰輔酶A羧化酶活性的測定方法并加以修改。對榛子不同時期果實中乙酰輔酶A羧化酶的蛋白含量及活性進行測定。乙酰輔酶A羧化酶的粗提取條件是用溶解度為30%～50%的(NH4)2SO4鹽析，在蛋白純化系統(tǒng)中利用MonoQ陰離子交換器進行洗脫。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交榛果實發(fā)育過程

通過對林場雜交榛果實生長發(fā)育過程的觀測，可將試材果實發(fā)育過程分為4個時期。

1) 果實膨大期。子房明顯增大，從 3月23日開花到5月23日(花后60 d)。

2) 果實迅速增長期。幼果體積迅速增大至堅果硬化，5月23日(花后60 d)至7月13日(花后110 d)。

3) 種仁充實期。果仁內(nèi)含物開始充實，積累干物質(zhì)，直至成熟，7月13日(花后110 d)至7月22日(花后120 d)。

4) 果實成熟期。堅果由白色變?yōu)榧t褐色，7月22日(花后120 d)到8月13日(花后140 d)。

2.2 雜交榛果實中糖類和脂肪酸的相關(guān)性

同一品系雜交榛果實中糖類和脂肪酸的相關(guān)性分析見表1.

表1 同一品系雜交榛果實中糖類與脂肪酸的相關(guān)性分析

由表1可以看出，雜交榛84-545果仁中，葡萄糖和亞油酸、硬脂酸呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.72，-0.70；蔗糖與各種脂肪酸均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均大于0.75.雜交榛81-19果仁中，葡萄糖和亞油酸、硬脂酸也呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.78，-0.78；蔗糖僅與油酸、亞油酸、棕櫚酸呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)大于0.75.

2.3 雜交榛果實中乙酰輔酶A羧化酶的測定

不同時期不同品種榛果中乙酰輔酶A羧化酶含量(ACCase)如圖1所示。

圖1 不同品系榛果中乙酰輔酶A羧化酶含量

圖1中數(shù)據(jù)表明，乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)的含量有一定的變化規(guī)律。在榛子果實膨大期含量較低且增長量較小。果實迅速增長期乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)含量呈先上升后降低的趨勢，雜交榛84-545中ACCase的濃度此階段達到最高值，約為初始濃度的13倍，之后又有所降低。種仁充實期乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)含量再次升高，雜交榛81-19中ACCase的濃度此階段達到最高值。果實成熟期2個品系的乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)的含量又有所降低。

從6月26日開始，2個品系之間的變化發(fā)生差別。雜交榛84-545果仁中ACCase開始增長，到7月21日達到另一個峰值，是初始濃度的4.5倍。而雜交榛81-19果仁中ACCase濃度開始大幅下降，7月2日降至初始值的0.67倍，之后再次大幅增長，達到最大峰值，是初始濃度的10倍。

2個品系的榛子果仁中ACCase濃度從7月21日起再次開始下降，最后均比初始值高，雜交榛84-545，雜交榛81-19分別約為初始值得1.66倍和2.75倍。不同品系變化趨勢大致相同，但也存在一定的差異，這與2個品系果仁中糖類的變化規(guī)律密不可分。筆者在雜交榛子果仁糖類變化規(guī)律的研究中發(fā)現(xiàn)，6月17日、7月21日分別為2個拐點，蔗糖含量增加則ACCase酶也隨之增加，蔗糖的分解，為飽和脂肪酸的合成提供了原材料。同樣，這一變化的關(guān)鍵時期也符合脂肪酸的變化規(guī)律。飽和脂肪酸從6月17日開始增加，總飽和脂肪酸含量保持相對穩(wěn)定，并在7月21日之后減少。不飽和脂肪酸從6月26日開始迅速增加，7月21日之后略有減少，7月31日又開始增加。飽和脂肪酸的合成與酶和原材料的供給有著密切的關(guān)系，而不飽和脂肪酸的含量受飽和脂肪酸形成的影響。由此也可證明，乙酰輔酶A羧化酶是脂肪酸代謝過程的關(guān)鍵酶和限速酶。另可表明，乙酰輔酶A羧化酶主要作用在果實迅速增長期，使得糖類大量轉(zhuǎn)化為飽和脂肪酸，以滿足不飽和脂肪酸合成的需要，而不飽和脂肪酸含量在果實成熟期仍在積累。

3 結(jié)論與討論

3.1 榛子果實中糖類和脂肪酸轉(zhuǎn)化特點

所有生物脂肪酸合成的生化反應途徑基本相同，但動物和酵母脂肪酸合成是在細胞質(zhì)中進行的，而植物脂肪酸合成主要在體內(nèi)進行。乙酰輔酶A是在質(zhì)體中合成脂肪酸的前體，參與脂肪酸合成的酶主要是乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合成酶，具體轉(zhuǎn)化過程研究已比較清楚，大豆中脂肪酸的合成方法與細菌類似。乙酰輔酶A的碳代謝物主要來源于細胞質(zhì)中，其中，碳代謝物包括6-磷酸葡萄糖、磷酸丙糖、蘋果酸鹽、丙酮酸鹽、磷酸烯丙酮酸鹽等。因此，糖類成為脂肪酸合成的原料。本研究的2個雜交榛品系中糖類、脂肪酸含量的變化相輔相成，且葡萄糖和亞油酸、硬脂酸呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.72和-0.70；蔗糖與各種脂肪酸均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均大于0.75.當單糖的含量減少時，脂肪酸含量增加，與脂肪酸合成的模式相符。通過進一步研究可以控制脂肪酸形成的種類及飽和與不飽和脂肪酸的比例。

3.2 榛子果實中乙酰輔酶A羧化酶變化規(guī)律

本研究測試的2個雜交榛品系中糖和脂肪酸含量的變化規(guī)律大致相同，糖中單糖先增加后減少，蔗糖含量持續(xù)增加。脂類中不飽和脂肪酸不斷增加，飽和脂肪酸含量先增加后減少。作用于脂肪酸合成的關(guān)鍵酶(ACCase)含量，在代謝的2個關(guān)鍵時期(6月17日、26日)均上升，2個品系的變化大致相似，但含量和活性的變化率以及最大值不同，這與它們的基因型差異有關(guān)。Paul等(1998)的研究顯示，油菜胚胎形成期間，乙酰輔酶A羧化酶、脂肪酸合成酶系以及硬酯酰-ACP去飽和酶3者表達量相當。Diepenbrock等人測得油菜種子中脂肪酸的去飽和過程主要是發(fā)生在油菜莢果伸長期，而脂肪酸延長則發(fā)生在種子發(fā)育和成熟期。張鳳華等(2000)研究表明，油菜花后30 d內(nèi)為油粒積累較快期，花后10 d～25 d為花后強烈形成期。L.A.Appelqvist總結(jié)油分積累的3個階段為：籽粒含水率高，且大量積累碳水化合物，為脂肪形成和積累作準備；油分快速積累；油分只有少量增加，水分損失。根據(jù)本試驗數(shù)據(jù)，雜交榛中的油脂含量形成模式符合此規(guī)律，油脂強烈形成期在花后85 d，在雜交榛快速生長期，作用于脂肪酸合成的關(guān)鍵酶(ACCase)也處于高度活躍的狀態(tài)，含量也達到了一個高峰。