有机酸是决定果实风味的主要物质之一,柠檬酸是柑橘果实的主要有机酸。本研究以柑橘类果实和汁胞为材料,探索了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）参与柠檬酸降解的代谢的路径,并讨论了PEPCK在柠檬酸降解代谢网络中的作用。主要结果如下:1.获得两个柑橘PEPCK编码基因。在柑橘基因组数据库中搜索得到两个PEPCK编码基因,Cit PEPCK1和Cit PEPCK2。系统发育分析和序列比较分析表明两基因的分化时间在芸香科物种分化之前,部分柑橘品种Cit PEPCK2的S2磷酸化位点发生突变,朱砂橘的Cit PEPCK2编码区发生2个碱基缺失导致了移码突变。2.Cit PEPCK1基因表达与果肉柠檬酸降解存在相关性。瓯柑果实发育过程中,柠檬酸积累于早期,盛花后90天至210天趋于减少;而果实发育早期的Cit PEPCK1表达水平较低,盛花后120天开始稳定增强。3.PEPCK参与柚汁胞柠檬酸降解。代谢流分析和基因表达分析显示,缺氮培养的汁胞ATP-柠檬酸裂解酶（ACL）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷氨酸脱羧酶（GAD）和谷氨酰胺合成酶（GS）的代谢流量和基因表达均被下调,而Cit PEPCK1表达被诱导显著上调,PEPCK代谢流量增加,同时柠檬酸降解速率加快。结果表明PEPCK是缺氮导致柠檬酸降解加速的主要原因,认为PEPCK参与了柚汁胞柠檬酸降解。4.PEPCK/苹果酸酶（ME）是柠檬酸生糖和完全氧化的关键。通过基础流模式分析在以三羧酸循环为中心的代谢网络中发掘出40条柠檬酸降解的可能途径,这些途径可以按碳骨架的流动模式分为6类。PEPCK和ME具有相近的代谢地位,可互为替代反应。推测PEPCK/ME是四碳产物转化为三碳产物的必需酶,也是柠檬酸降解产物进入糖异生途径和完全氧化的必由之路。综上所述,本研究表明Cit PEPCK1基因与果实成熟过程中的柠檬酸降解相关,且参与缺氮诱导的汁胞柠檬酸加速降解。代谢途径分析表明,PEPCK和ME其中之一是柠檬酸降解获得三碳产物或完全降解的必需酶。