In an unripe apple, starch is a major carbohydrate accumulated in the fruit. As the fruit ripens, starch is then degraded to provide sugars associated with fruit sweetness. The relationship between fruit ripening and starch degradation characteristics of the apple fruit was studied in this research.

　For the relationship between fruit ripening and starch degradation, the physiology of starch degradation in relation to ripening and ethylene was investigated using 'Tsugaru' (early-maturing) and 'Fuji' (late-maturing) apples (Malus domestica Borkh.). Fruits were harvested at immature and mature stages, and treated with ethylene and 1-MCP. The results showed that fruits at the immature stage could not respond to endogenous and exogenous ethylene for inducing the climacteric, and starch degradation did not relate to the climacteric or ethylene. For the mature fruits, the results suggest that ethylene is partially involved in starch degradation in mature 'Tsugaru', but not in 'Fuji'. In addition, the role of ethylene in starch degradation of detached apple fruits differs between cultivars and their harvest stages.

　For starch to sugar conversion during ripening, effects of ethylene and 1-MCP on sugar accumulation during storage of immature and mature 'Tsugaru' apples were evaluated. Although increased glucose content was found in the ethylene-treated fruit, accumulation of total sugar does not seem to be induced by ethylene. In the mature fruit, ripening aspects were inhibited by 1-MCP; however it seemed to reduce the accumulation of sugar only at day 7 after treatment. Although observed changes in the ripening aspects and starch loss of the ethylene-treated fruit were greater than the untreated fruit, exogenous ethylene did not induce sugar accumulation during storage of mature 'Tsugaru' fruit.

　Cultivar variations and the characteristics of starch hydrolysis and sugar accumulation in different flesh zones were also investigated in on-tree fruits using 'Tsugaru', 'Golden Delicious', 'Fuji', and 'Orin' apples, harvested on five to six different dates. Iodine staining and changes in amylose and amylopectin contents revealed different starch degradation patterns among cultivars. Additionally, this suggests that the climacteric of fruits seemed to influence the loss of starch in 'Tsugaru', but not in later-maturing cultivars such as 'Golden Delicious', 'Fuji', and 'Orin'. In view of each particular flesh zone, although the content of amylose and amylopectin was highest in the outer cortex and lowest in the inner core area, similar degradation patterns of starch and total hydrolytic activity were observed in all tissue zones. Starch degradation of the apple fruit seemed to begin simultaneously rather than preferentially in any one tissue zone. Although there was no clear difference observed among tissue zones, there was a simultaneous increase in sugar content of 'Tsugaru' with the loss of starch, but in the other three cultivars, only slight changes were observed during growth and maturation. In late-maturing cultivars such as 'Fuji', sugar translocation may be involved in sweetness development in attached apple fruits. In order to improve fruit eating quality, further studies on starch degradation metabolism should take physiological properties and the accumulation of sugars from both starch hydrolysis and translocation during growth, maturation, and ripening into consideration.

（和訳）

　リンゴ果実は果実が成長する時にデンプンを蓄積し、成熟に伴ってそれが分解されて糖に変換され甘くなる。 そこで本研究では、リンゴ果実の成熟生理とデンプンの分解との関係について研究を行った。

　デンプンの分解における成熟とエチレンとの関係を明らかにするために、 エチレンと1－MCPが収穫後の果実におけるデンプンの分解に及ぼす影響を'つがる'と'ふじ'を用いて調査した。 その結果、未成熟の段階では、両品種とも果実は内生および外生のエチレンに反応せず、 デンプンの分解はクライマクテリックとエチレンに関係しないことが示された。 成熟した果実においては、エチレンは'つがる'のデンプンの分解に部分的ながら関与し、 それはエチレン生成と呼吸速度の増加を伴うが、'ふじ'ではこれらの変化にエチレンは関与していないことが示唆された。 これらの結果から、収穫後のリンゴ果実におけるデンプンの分解に対するエチレンの作用は果実の成熟段階と品種によって異なり、 それは果実の成熟と生理的な特性に関係していることが示唆された。 さらに'つがる'を用いて、エチレンと1－MCPが収穫後の果実におけるデンプンの分解と糖含量に及ぼす影響を調査した。 未成熟な果実ではグルコース含量はエチレン処理果で増加したが、全糖類含量はほとんど変化しなかった。 成熟した果実では1-MCPで成熟が抑制されたが、糖含量は処理後7日後においてのみ増加が認められた。 エチレン処理によって果実の成熟は促進されたが、糖の増加は認められなかった。

　デンプンの分解、糖含量の変化とヨウ素反応の果実の部位による違いと品種によるについて、 数品種の異なる成熟段階の果実を用いて調査した。 その結果、ヨウ素反応とアミロースおよびアミロペクチン含量との関係から、 品種によってデンプン分解のパターンが異なることが推察された。 また、'つがる'では果実のクライマクテリックがデンプンの分解に影響しているが、 他の品種では関係していないことが明らかとなった。 アミロースとアミロペクチン含量は果実の外側から内部に向かって少なくなった。 そしてそれらは成熟に伴ってほぼ同じように減少するためにヨウ素反応による着色は内部から減少することが推察された。 'つがる'ではデンプンの分解に伴って糖含量が増加したが、果実の部位による糖含量の変化の違いは認められなかった。 他の品種ではデンプンの分解に伴う糖含量の変化は少なかった。 従って、'ふじ'のような晩生種では、果実の糖含量の増加にはデンプンの分解より転流によることが推察された。 果実の最終的な甘さを決定する糖含量に寄与するデンプンと成熟時の糖の転流との関係については、 糖代謝に関係する酵素の作用などさらに詳細な研究が必要である.