石榴(Punica granatum)是一种古老的果树树种,同时也是国家规划特色经济林树种之一。目前石榴果实发育的研究是石榴科学研究的重要内容,其中有关石榴有机酸代谢途径及其分子调控模式的研究较少。本研究以‘泰山红’、‘泰山三白’石榴果实为材料,对不同发育期石榴果实品质参数、有机酸含量、苹果酸和柠檬酸代谢相关酶活性,同时对‘泰山红’柠檬酸代谢相关基因的表达进行分析,主要结论如下:(1)‘泰山红’和‘泰山三白’果实单果重、横径、纵径、籽粒百粒重和果皮厚度均随着果实的发育渐增,果形指数渐减。‘泰山红’成熟时单果重、横径、纵径、籽粒百粒重及果皮厚度均显著大于‘泰山三白’,果形指数差异不显著且果形均呈略扁圆形。‘泰山红’和‘泰山三白’的果实内在品质除可滴定酸含量随着发育期总体呈下降的趋势外,可溶性固形物、可溶性糖含量及固酸比均总体呈持续上升的趋势。两个品种间的可溶性糖和可溶性固形物含量整体上差异不显著,‘泰山红’中的可滴定酸含量显著大于‘泰山三白’,固酸比正好相反。‘泰山红’和‘泰山三白’石榴果实属于柠檬酸型果实。‘泰山红’和‘泰山三白’果实发育期的主要有机酸是柠檬酸、苹果酸和草酸,整体含量均不断下降。(2)通过对‘泰山红’、‘泰山三白’石榴果实的苹果酸和柠檬酸代谢相关酶活性进行分析后发现:NAD-MDH是石榴果实苹果酸合成的关键酶,NADP-ME是石榴果实苹果酸降解的关键酶,成熟期‘泰山红’和‘泰山三白’果实NADP-ME活性差异是造成苹果酸含量差异的重要原因。PEPC与苹果酸的代谢无明显影响,可能跟胞质内环境及PEPCK的反向抑制作用相关。CS酶活性影响柠檬酸合成,但不影响两个果实品种间的柠檬酸差异;NAD-IDH也间接参与石榴果实柠檬酸的降解,NAD-IDH酶活性的高低也会影响两者品种间柠檬酸差异。柠檬酸含量的下降还可能跟Mit-ACO对柠檬酸的降解有关,但同样作为同工酶的Cyt-ACO与柠檬酸含量下降无显著关联的原因可能是Cyt-ACO还参与了有机酸代谢中的GABA和乙醛酸循环等其他代谢途径。(3)通过对柠檬酸代谢相关酶基因的五个基因进行分析发现,PEPC、CS、ACO1、ACO2及NAD-IDH基因的相对表达量在‘泰山红’果实发育期存在差异。除NAD-IDH酶活性与NAD-IDH基因相对表达量显著正相关,CS基因相对表达量与CS酶活性存在一定正相关但不显著外,其余的均基本不存在相关性。可能与‘泰山红’存在多基因效应共同调控其酶蛋白的表达、酶蛋白对应的底物及酶蛋白的功能和酶活性需经过修饰和活性并与细胞内环境相关等的共同作用有关。‘泰山红’发育期果实的柠檬酸含量与PEPC、NAD-IDH和ACO1基因相对表达量均呈负相关,与CS基因相对表达量呈正相关,但相关性均不显著;而ACO2基因相对表达量与‘泰山红’发育期果实的柠檬酸含量基本没有相关性。表明PEPC、NAD-IDH、ACO1基因的表达可负向调控‘泰山红’果实柠檬酸代谢,而CS基因的表达可正向调控柠檬酸代谢。本研究整合发育期石榴果实品质、有机酸代谢的结果,分析品种间果实品质、有机酸含量及相关酶代谢酶活性的差异和联系,解析‘泰山红’和‘泰山三白’石榴果实有机酸代谢的生理变化进程,初步分析‘泰山红’石榴果实柠檬酸代谢的分子机制。为今后深入研究石榴果实有机酸的调控机理,石榴的选育改良及风味育种提供的科学理论依据。