甘蔗的生长及其蔗糖积累是一个非常复杂的 生理生化过程，与转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷 酸合成酶等酶的活性变化有关，与关键酶相关基 因的表达有关。了解蔗糖代谢相关酶的活性变化 和蔗糖代谢之间的关系，从生理生化方面探讨糖 分积累过程的代谢调控方法，可能有助于甘蔗的 遗传改良和培育出在高温高湿条件下达到工艺成 熟的甘蔗良种，以保证我国能源蔗的周年供给。 有研究表明，甘蔗组织中的蔗糖合成有 2 条途 径，一条通过蔗糖磷酸合成酶的作用，另一条通 过蔗糖合成酶的作用。甘蔗的蔗糖磷酸合成酶被 认为与库强大小有关，对蔗糖进行调控。甘蔗组 织中的蔗糖含量较高时就会抑制蔗糖磷酸合成酶 的活性，控制蔗糖的合成。反之，提高蔗糖磷酸 合成酶活性会促进蔗糖的合成^[1,2]。转化酶是蔗 糖代谢积累循环中的重要酶类，对蔗糖的转运、 储藏、分配起着重要作用，因而对甘蔗的生长和 成熟过程起着极其重要作用^[3,4,5]。转化酶分为酸 性和中性 2 种。早在上世纪 60 年代，Hatch 等 发现，酸性转化酶与节间伸长率具有线性关系， 而中性转化酶则与含糖量呈正关^[6]。酸性转化酶 与甘蔗生长和糖分积累密切相关，其活性与萌 发、分蘖和速度成正相关，它能分解没成熟甘蔗 节间的一些蔗糖，因此酸性转化酶活性弱有利于 甘蔗糖分的积累。在甘蔗成熟期，中性转化酶的 活性较强，在成熟的节间细胞质中起主角作用， 它与细胞壁的酸性转化酶合作，控制蔗糖活跃累 积进入液胞内。这些酶对甘蔗的生长和蔗糖的累积有着重要的作用。因此，要培育在 6～9 月份 能达到工艺成熟的甘蔗品种，首先需要从调控甘 蔗生长的糖分积累的酶方面着手，挖掘这些酶的 调控机理，可筛选出在高温季节也能实现工艺成 熟的甘蔗良种。

从现象上看，在某些环境条件（如干旱、低 温）影响甘蔗，使甘蔗生长受抑制时，蔗糖就会 大量积累而达到成熟。从生物化学的角度来说， 与其说甘蔗的生长是由于生长停滞而糖分积累， 倒不如说是由于环境的改变而诱发新的代谢方式 （例如影响甘蔗激素平衡、酶的种类、数量和活 性变化） ，从而促进蔗糖积累^[7]。这就是说，不 一定要通过抑制甘蔗生长才能提高甘蔗糖分，而 有可能通过人工化学调控的方法，改变甘蔗体内 某些酶的活性和激素平衡，从而增加蔗糖分，但 不明显降低甘蔗产量。

甘蔗的化控技术侧重内源激素的调节，是用 人工方法（生物化学方法）改变蔗株中某些酶的 活性和激素平衡，从而影响作物的生长和产量的 形成，是传统甘蔗生产技术的发展和补充。乙烯 利是一种作用广泛的生长调节剂，在甘蔗生产上 既可用于促进甘蔗生长也可用于催熟增糖^[8]。在 甘蔗不同生长期用不同的乙烯利浓度进行处理可 以对甘蔗生长和糖分积累进行调控，在甘蔗生长 的前中期用低浓度的乙烯利处理可以促进甘蔗生 长，提高产量；在甘蔗生长后期用高浓度的乙烯 利处理可以促进甘蔗糖分积累，提早成熟和提高 甘蔗蔗糖分，从而实现增产增糖。经研究^[9,10]， 发现了甘蔗生长后期叶面喷施乙烯利后叶片和茎 内的一些酶与蔗糖分积累的关系，发现在生长后 期用较高浓度乙烯利处理后叶片中的酸性转化 酶、淀粉酶、Mg2+ 2ATP 酶和 PEP 羧化酶等与生 长代谢密切联系的酶都受到相当一段时间的抑 制，生长代谢和光合作用受到暂时抑制，而对与 蔗糖积累有关的过氧化物酶、中性转化酶和酸性 磷酸酶活性则在处理后表现出明显而稳定的促进 作用。Li（2004）发现，在甘蔗生长的前中期用 低浓度的乙烯利处理可以促进甘蔗生长，提高产 量；在甘蔗生长后期用高浓度的乙烯利处理可以 促进甘蔗的糖分积累，提早成熟和提高甘蔗蔗糖 分，从而实现增产增糖^[11]。化学调控剂有多种， 它们调节机理和作用也有所不同，在实际甘蔗生 产中，应当根据实际需要，选择合适的化学调节 试剂。

夏威夷一年四季气温在 27℃左右，甘蔗伸 长生长并不停止，除靠延长植期，降低生长作用 外，须靠人工催熟，以提高甘蔗的糖分含量。在 夏威夷，通过喷促熟剂如 2，4-D，生长抑制 MH， TBA 及 GA 等，达到短期内促进甘蔗工艺成熟， 提高甘蔗产糖率的目的。夏威夷的成功经验，对 我们有一定的借鉴和启发作用。

甘蔗的工艺成熟不仅受到品种，以及化学调 节剂的影响，甘蔗生长的环境，土肥、水分等条 件也对其有一定的调控作用。在影响甘蔗成熟的 外部因子中，气候在甘蔗的成熟过程中作用最 大，但气候难以人为操控。水分也是影响甘蔗成 熟，积累糖分的一个极为重要的因素，甘蔗生长 前期水分充足有利于植株正常生长，以积累足够 的生物量。甘蔗伸长后期，若土壤中的水分减少， 对糖分的积累有利，可促进甘蔗的工艺成熟。因 此，在生产上，除自然降水外，有条件的甘蔗生 产地可通过人工调节蔗田土壤中的水分，从而调 节甘蔗熟期，以符合人们的生产需要。

甘蔗的正常生长和糖分积累需要足够的养 分，养分供不应求或供过于求都会直接或间接地 影响甘蔗正常的营养生长代谢和生长发育，进而 影响甘蔗的成熟和糖分的积累。一般来说，甘蔗 品种间的需肥特性有其普遍性的一面，同时又有 其特殊性的一面。从普遍性来看，甘蔗品种间的 5 个生长阶段对各种养分的需求和吸收总的趋势是一致的，表现为：生长早期和后期吸肥少，中 间吸肥较多，呈两头少，中间多的“S”曲线分 布。正常供应养分可以促进甘蔗早生长、早成熟， 特别早施磷、钾肥效果更显著。养分不足，甘蔗 生长受抑制，被迫成熟，往往出现低产高糖，但 单位面积含糖量是很低的。从特殊性来看，甘蔗 品种对养分的要求存在着基因型差异的，不同的 品种对养分的要求有所区别。因此，在甘蔗的生 产中，要针对不同甘蔗品种的需肥特性，结合蔗 区土壤肥力状况和特点，做到缺什么补什么，缺 多少补多少，对甘蔗合理施肥，科学管理。

为了让甘蔗在 6～9 月份达到工艺成熟，除 了从以上方面进行考虑外。还需要应用地膜覆盖 栽培，改革栽培制度，提早种植，延长有效生长 期，以保证在收获时甘蔗已具有较大生物量。

甘蔗是喜温作物，强光与高温对生长有利， 日平均气温 30℃左右蔗茎伸长最快， 在我国， 6～ 9 月份平均气温为 25～28℃，甘蔗处于旺盛生长 期，不利于糖分的积累。因此，让我国南方甘蔗 在 6～9 月份高温高湿的条件下达到工艺成熟而 又不降低产量是一个非常具有挑战性的课题，需 要我们从甘蔗品种的生理生化过程，外部激素调 控作用以及水分、土壤、栽培制度等方面综合考 虑，寻求解决这一问题切入点。