活性氧相关试剂处理对月季和百合切花保鲜效果的影响_胡才民.pdf

北 方 园 艺2018( 07) : 113-120 Northern Horticulture 贮 藏加工检测 第 一作者简介 : 胡才民 ( 1990-) ， 男 ， 硕 士研究生 ， 研究方向为鲜切花保鲜技术 。E-mail: 804865995 qq com责任作者 : 耿兴敏 ( 1976-) ， 女 ， 博 士 ， 教授 ， 现主要从事园林植物种质创新与鲜切花保鲜技术等研究工作 。E-mail:xmgeng njfu edu cn基金项目 : 江苏省高等优势学科建设工程资助项目( PAPD) 。收稿日期 : 2017 12 04doi: 1011937/bfyy20172752活性氧相关试剂处理对月季和百合切花保鲜效果的影响胡 才 民 ， 耿 兴 敏 ， 刘 攀 ， 张 月 苗( 南 京林业大学 风景园林学院 ， 江苏 南京 210037)摘 要 : 为 了明确活性氧在切花保鲜中的作用 ， 以切花百合 索邦 ( 乙烯不敏感型切花 ) 和切花月季 戴安娜 ( 乙烯敏感型切花 ) 为试验材料 ， 瓶插于不同浓度的硫代硫酸钠( 一种自由基诱发剂 ， ST) 、过氧化氢 ( H2O2) 和 苯甲酸钠 ( 一种自由基清除剂 ， SBN) 溶液中 ，比较各种瓶插处理液对切花观赏质量的影响 。然后筛选出与对照 ( 瓶插于蒸馏水 ) 差异显著的处理区 ， 对其生理指标进行分析 ， 进一步明确各种试剂在切花保鲜中的作用机制 。结果表明 : 自由基诱发剂在不同程度上加速了 2 种切花的衰老 ， 并且浓度越高 ， 抑制作用越显著 。高浓度的 ST 处理加剧了丙二醛 ( MDA) 含量的积累 ， 加重了切花细胞膜的受损程度 ; 而脯氨酸的积累和蛋白质含量的降低 ， 说明 ST 处理加重了切花的渗透胁迫 ， 导致切花鲜质量的迅速下降 。适宜浓度的 H2O2处 理增大了百合和月季切花花径 ， 减缓了切花内可溶性蛋白质含量的下降和脯氨酸 、MDA 的积累 ， 延长了切花瓶插寿命 。自由基清除剂 SBN 对百合切花保鲜无效 ， 还在一定程度上缩短了百合切花寿命 ， 对月季切花保鲜有一定的效果 ， 但保鲜效果也不显著 。关键词 : 乙烯不敏感型切花 ; 乙烯敏感型切花 ; 活性氧 ; 瓶插寿命中图分类号 : S 682. 2+65 文 献标识码 : A 文章编号 : 1001 0009( 2018) 07 0113 08活性氧 ( eactive oxygen species， OS) 作为有氧呼吸的副产品 ， 过多积累会引起过氧化胁迫 ， 导致细胞膜脂过氧化 、蛋白质降解和酶活性降低等 ，抑制植物生长 1。但当被控制在一定水平时 ， 可以 作为发挥信号传导的作用 ， 有利于植物的生长和逆境适应 2。活性氧在花瓣衰老进程中的代谢 和切花保鲜中的作用也有报道 。胡智朱 3研究 表明 ， 活性氧在乙烯敏感型切花香石竹和乙烯不敏感型切花唐菖蒲的衰老进程中 ， 均呈先上升后下降的趋势 ， 在切花衰老前有明显的峰值出现 。活性氧积累所导致的细胞膜脂过氧化与花瓣衰老密切相关 ， 抗氧化酶参与花瓣的衰老调控 4。保鲜 剂处理通过增强抗氧化酶活性 ， 清除过多活性氧 ， 减轻细胞膜脂过氧化 ， 可以有效延长切花的瓶插寿命 5-6。在 香石竹 、月季和芍药等乙烯敏感型切花中 3， 7-8， 自 由基诱发剂 ST、外源百枯草 ( 释放O2) 能 加剧蛋白质和膜质的破坏 ， 导致香石竹衰老 9-10; 而 自由基清除剂苯甲酸钠 ( SBN) 能维持花瓣细胞膜结构稳定 ， 从而延长香石竹 10、芍药 11等 切花瓶插寿命 ; 3， 4， 5-三氯苯酚阻止香石竹切花脂肪酸饱和度增加 ， 抑制切花衰老 12; 抗坏血酸和甘露醇作为 自由基清除剂 ， 减缓 OS 积累和膜质损伤 ， 增强抗氧化酶活性 ， 提高了月季 13-14、香 石竹 10切花的保鲜质量 ; 茶 多酚 15、水 杨酸 16也 增强了月季 OS 清除能力 ， 延长了瓶插寿命 。非洲菊 ( 乙烯不敏感型切花 ) 对外源活性氧的敏感性大于外源乙烯 ， 外源活性氧能导致非洲菊活性氧产生能力加强 ， 消除活性氧能力下降 ， 加速衰老 ; 而活性氧清除剂能消除这种效应 ， 延缓衰老 17。郁 金香和唐菖蒲等属于乙烯不敏感切花 7， 有 研究表明自由基诱发剂 ST 加速了郁金香 18和 唐菖蒲 3切 花衰老 。5-磺基水杨酸处理通过超氧化物歧化酶 ( SOD) 活性调节 ， 减缓 OS积累 ， 延长了唐菖蒲瓶插寿命 19。这 些研究表明 ， 活性氧与乙烯敏感型和乙烯不敏感型切花的衰老都密切相关 。但也有自由基清除剂在切花中的保鲜效果并不显著的报道 ， SBN 处理未延缓鸢尾切花的衰老 20。SBN 处理虽然延长了 唐菖蒲瓶插寿命 ， 但作用也不显著 21。因 此 ， 该研究为进一步明确OS 在乙烯敏感型切花和乙烯不敏感型切花中的作用 ， 以百合 ( 乙烯不敏感型 ) 和月季 ( 乙烯敏感型 ) 为试材 ， 用自由基诱发剂 ST、H2O2和 OS清 除剂 SBN 等处理切花 ， 观察这些活性氧相关试剂对百合和月季 2 种切花瓶插质量的影响 。然后选择瓶插质量差异显著的处理 ， 分析其生理指标的变化 ， 进一步明确 OS 在切花保鲜中的作用 。1 材 料与方法1. 1 试 验材料供试切花购于仙林花卉市场 ， 选取枝条挺拔 、直立 ， 花苞紧实 、大小基本一致的 索邦 百合( Lilium orential Sorbonne) 和 戴安娜 月季( osa chinensisDiana) 备用 。1. 2 试验方法花枝于水中剪切 ， 下端剪成 45斜面 ， 留取花茎长度约 30 cm， 百合每一花枝保留 3 4 片单叶 ， 月季每一花枝保留 2 片复叶 。称取剪切后花枝的初始鲜质量后 ， 立即插入盛有不同配方的瓶插 溶 液 中 。瓶 插 溶 液 分 别 为 100、300、900 molL13 个 浓度梯度的 ST、H2O2和 SBN溶 液 。瓶插溶液用量为 500 mL， 保证瓶插溶液高度一致 ， 每个处理 10 枝切花 。以蒸馏水为对照处理区 。经过上述处理后 ， 选取与对照处理区瓶插质量差异显著的 900 molL1ST、300 molL1H2O2和 100 molL1SBN 处 理区 ， 在瓶插第 1、3、5、7、9 天取样 ， 进行生理指标测定 。每处理 10枝切花 ， 重复 3 次 。1. 3 项目测定百合花枝以花朵变色 、枯萎 、蓬松视为瓶插寿命结束 22。月 季花枝瓶插当天开始 ， 以外层花瓣失水萎蔫或花瓣变蓝 、花瓣基部脱落 、弯头 、失去观赏价值作为瓶插寿命的终止 23。每 天同一时间测定各处理区切花花苞最大直径和花枝鲜质量 ， 计算鲜质量变化率 。鲜质量变化率 ( %) =( Wx W1) /W1 100( Wx为 第 x 天的花枝鲜质量 ， W1为 瓶插第 1 天鲜质量 ) 。采用考马斯亮蓝法 24测 定可溶性蛋白质含量 ; 采用酸性茚三酮法 25测 定脯氨酸含量 ; 参照GENG 等 26的 方法 ， 采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛 ( MDA) 含量 。1. 4 数据分析采用 Word Processing System Excel 2013 软件进行数据整理及图表绘制 ， 利用 SPSS 20. 0 软件进行数据统计和分析 ， 方差分析采用 ANOVA 过程 ， 显著性水平 =0. 05。2 结 果与分析2. 1 OS 相 关试剂处理对 2 种切花瓶插寿命和观赏价值的影响2.1.1 ST 对 2 种切花瓶插寿命和观赏价值的影响由表 1 可知 ， 月季对照切花瓶插寿命为 2.89 d，最大花径为 7. 11 cm。自由基诱发剂 ST 处理导致切花快速衰老 ， 且随着 ST 浓度的提高 ， 月季切花瓶插寿命变短 ， 衰老进程加快 。但是 ST处理后 ， 各浓度处理区的花苞直径均有所增大 。百合对照切花瓶插寿命为 7. 63 d， 最大花径为 15. 58 cm。ST 处理导致切花快速衰老和花径减小 ， 抑制切花开放 ， 并随着 ST 浓度的升高衰老加剧 。由图 1 可知 ， 与对照百合切花相比 ， 不同浓度的 ST 处理导致切花鲜质量迅速下降 ， 花枝吸水受到抑制 。在月季切花中 ， 100 molL1ST 和411 北 方 园 艺 4 月 ( 上 )表 1 ST 对 2 种切花瓶插寿命及切花花径的影响Table 1 Effects of ST on vase life and flower diameter of two kinds of cut flowers切 花类型Cut flower处理Treatment瓶插寿命Vase life/d最大花径Maximum flower diameter/cm蒸 馏水 ( CK) 2. 89 0. 19a 7. 11 0. 21b月 季 100 molL1ST 2. 64 0. 13ab 7. 59 0. 25aose 300 molL1ST 2. 61 0. 35ab 7. 97 0. 13a900 molL1ST 2. 28 0. 25b 7. 85 0. 25a蒸 馏水 ( CK) 7. 63 0. 32a 15. 58 0. 20a百合 100 molL1ST 7. 58 0. 16ab 15. 22 0. 28aLily 300 molL1ST 7. 19 0. 17b 14. 15 0. 23b900 molL1ST 6. 11 0. 19c 12. 46 0. 08c图 1 ST 对 2 种切花鲜质量变化率的影响Fig. 1 Effects of ST on change rate of fresh weight of two kinds of cut flowers300 molL1ST 处理能够延缓切花鲜质 量的下降 ， 而 900 molL1ST 加 速花枝失水 ， 鲜质量下降 。2. 1. 2 H2O2对 2 种 切花瓶插寿命和观赏价值的影响由表 2 可知 ， 不同浓度的 H2O2处 理均延长了百合和月季花枝瓶插寿命 ， 增大了切花花径 ， 其中 100 molL1和 300 molL1H2O2处 理切花保鲜效果较好 ， 900 molL1H2O2处 理区保鲜效果有所下降 。由图 2 可知 ， 与对照相比 ， H2O2各 处理区均促进月季和百合花枝吸水 ， 花枝鲜质量增加 。其中 100 molL1H2O2处理对月季吸水效果最好 ， 300 molL1H2O2处理对百合吸水效 果最好 ， 花枝鲜质量增加最大 。表 2 H2O2对 2 种切花瓶插寿命及切花花径的影响Table 2 Effects of H2O2on vase life and flower diameter of two kinds of cut flowers切 花类型Cut flower处理Treatment瓶插寿命Vase life/d最大花径Maximum flower diameter/cm蒸 馏水 ( CK) 2. 89 0. 19c 7. 11 0. 21c月 季 100 molL1H2O24. 08 0. 14a 7. 86 0. 56abose 300 molL1H2O24. 00 0. 00a 8. 01 0. 13a900 molL1H2O23. 47 0. 41b 7. 64 0. 95b蒸 馏水 ( CK) 7. 63 0. 32b 15. 58 0. 20d百合 100 molL1H2O29. 15 0. 13a 15. 97 0. 25cLily 300 molL1H2O29. 00 0. 00a 16. 44 0. 09b900 molL1H2O28. 78 0. 39a 17. 45 0. 23a511第 7 期 北 方 园 艺图 2 H2O2对 2 种切花鲜质量变化率的影响Fig. 2 Effects of H2O2on change rate of fresh weight of two kinds of cut flowers2. 1. 3 SBN 对 2 种 切花瓶插寿命和观赏价值的影响由表 3 可知 ， 与对照相比 ， 自由基清除剂 SBN处理延长了月季瓶插寿命 ， 增加了最大花径 。随着 SBN 处理浓度的提高 ， 虽然花苞直径的增加越显著 ， 但瓶插寿命呈缩短趋势 。百合切花用 SBN进行瓶插处理百合 ， 切花瓶插寿命缩短 ， 但最大花径均有所增加 。如图 3 所示 ， 较低浓度的 SBN 处理 ， 对百合切花鲜质量没有显著的影响 ; 900 molL1SBN在 瓶插初期对切花鲜质量的影响也不显著 ， 瓶插后期 ， 鲜质量开始下降 ; 但 300 molL1SBN 处理导致百合切花鲜质量下降 。而 3 个 浓度的 SBN瓶插液处理在不同程度上延缓了月季切花鲜质量的下降 。表 3 SBN 对 2 种切花瓶插寿命及切花花径的影响Table 3 Effects of SBN on vase life and flower diameter of two kinds of cut flowers切 花类型Cut flower处理Treatment瓶插寿命Vase life/d最大花径Maximum flower diameter/cm蒸 馏水 ( CK) 2. 89 0. 19b 7. 11 0. 21c月 季 100 molL1SBN 3. 50 0. 17a 7. 75 0. 17bose 300 molL1SBN 3. 42 0. 38ab 8. 02 0. 12ab900 molL1SBN 3. 08 0. 38ab 8. 23 0. 11a蒸 馏水 ( CK) 7. 63 0. 32a 15. 58 0. 20c百合 100 molL1SBN 7. 42 0. 14ab 16. 62 0. 14aLily 300 molL1SBN 7. 17 0. 14b 16. 24 0. 08b900 molL1SBN 7. 08 0. 14b 16. 15 0. 10b图 3 SBN 对 2 种切花鲜质量变化率的影响Fig. 3 Effects of SBN on change rate of fresh weight of two kinds of cut flowers611 北 方 园 艺 4 月 ( 上 )2. 2 OS 相关试剂处理下 2 种切花的生理指标2. 2. 1 OS 相 关试剂对 2 种切花的丙二醛( MDA) 含量影响MDA 作为植物细胞过氧化胁迫损伤指标 27。如 图 4 所示 ， 在瓶插期间 ， 百合和月季切花的 MDA 含量整体呈上升趋势 ， 说明随着切花的衰老 ， 花瓣细胞膜受损程度逐渐加深 。百合切花在瓶插第 1 天 ， MDA 含量较低 ， 并且各处理区之间无显著差异 ; 瓶插第 3 天 ， 各种处理均提高了MDA 含量 ， 其中 SBN 处理区尤为显著 ; 瓶插第 5天 ， 各处理区 MDA 含量均低于对照 ， 但仅 H2O2处 理区与对照差异显著 ; 在瓶插第 7 天 ， 切花衰老前 ， 自由基诱发剂处理提高了 MDA 含量 ， 自由基清除剂 SBN 和 H2O2处 理均降低了 MDA 含量 ， 减轻了花瓣细胞膜受损程度 ， 尤其是 H2O2处 理效果更显著 。与对照处理区相比 ， 自由基清除剂 、自由基诱发剂和 H2O2处理区均降低了瓶插中期 ( 瓶 插第 3天 ) 月季切花花瓣 MDA 含量 ， 减轻了细胞膜受损的程度 ; 但瓶插前 、后期 ， 尤其是后期 ， 各种处理不同程度提高了 MDA 含量 ， 加重了月季切花细胞膜受损程度 。综上所述 ， 几种试剂处理中 ， 仅 H2O2处 理可以调控百合切花在瓶插期间一直维持较低的 MDA水平 ， 减轻百合切花细胞膜受损程度 ， 对月季的调控作用也不显著 。自由基诱发剂和清除剂在百合切花瓶插前期和中期 ， 对 MDA 的调控作用无显著差异 ， 但自由基清除剂减轻了百合切花衰老前花瓣细胞膜受损程度 。自由基诱发剂和清除剂对月季切花 MDA 水平的调控差异也不显著 。图 4 OS 相关试剂对百合和月季切花 MDA 含 量的影响Fig. 4 Effects of OS-related reagents on MDA content in lily and rose flowers2. 2. 2 OS 相 关试剂对 2 种切花的可溶性蛋白质含量的影响百合和月季切花瓶插期间 ， 各处理区切花花瓣内可溶性蛋白质含量均呈先增长后下降的趋势( 图 5) 。自由基诱发剂 ST( 900 molL1) 对 百合切花的瓶插处理 ， 在瓶插第 1 天 ， 与对照相比 ，没有显著差异 ， 但在瓶插第 3 7 天 ， 切花可溶性蛋白质含量降低 。自由基清除剂 SBN 对百合切花可溶性蛋白质的影响 ， 除瓶插第 7 天外 ， 与对照相比 ， 均不显著 。而 H2O2处理显著提高了百合切 花在瓶插 3 7 d 可溶性蛋白质含量 。对月季切花而言 ， 各种试剂处理对瓶插前期 ( 第 1 天和第 3 天 ) 可溶性蛋白质含量无显著影响 ， 在瓶插第 5 天 ， H2O2处理延缓了月季切花 可溶性蛋白质的降解 ， ST 加速了可溶性蛋白质的降解 ， 而 SBN的影响仍不显著 。综上所述 ， ST 处理能加速降解百合切花和月季切花可溶性蛋白质 ， SBN 处理对百合切花和月季切花的可溶性蛋白质含量并无显著效果 ， H2O2处理能减缓花瓣内可溶性蛋白质的降解 。2. 2. 3 OS 相 关试剂对 2 种切花的脯氨酸含量的影响百合和月季切花在瓶插期间 ， 各处理区切花花瓣内脯氨酸含量总体呈持续增长趋势 ( 图 6) ，说 明随着切花的衰老 ， 百合和月季切花所受的水分胁迫逐渐加重 。与对照百合切花相比 ， 自由基诱发剂 ST 的处理加剧了脯氨酸的积累 ; H2O2处理 降低了瓶插第 3、7 天百合切花的脯氨酸含量 ，但瓶插第 1 天和第 5 天 ， 与对照无显著性差异 ;SBN 处理瓶插 1 3 d 切花内脯氨酸含量高于对照 ， 瓶插 5 7 d 时与对照无显著差异 。711第 7 期 北 方 园 艺图 5 OS 相关试剂对百合和月季切花可溶性含量的影响Fig. 5 Effects of OS-related reagents on the content of soluble proteins in lily and rose flowers图 6 OS 相关试剂对百合和月季切花脯氨酸含量的影响Fig. 6 Effects of OS-related reagents on the content of proline in lily and rose flowers月 季切花在瓶插第 1 天 ， 各处理脯氨酸含量无显著差异 。自瓶插第 3 天 ， ST 处理加剧了脯氨酸的积累 ; H2O2处理降低了月季切 花的脯氨酸含量 ; 而自由基清除剂 SBN 对月季切花脯氨酸含量的影响在瓶插第 1、3 天 ， 与对照相比 ， 均无显著差异 ， 但在切花衰老前期 ， SBN 也加剧了脯氨酸的积累 。综上所述 ， 瓶插期间 ， ST 处理加剧百合和月季切花内脯氨酸的积累 ; SBN 处理也在一定程度上提高脯氨酸含量 ; 但 H2O2处 理在瓶插中 、后期降低了百合和月季切花内脯氨酸的积累 ， 在一定程度上缓解了这 2 种切花的水分胁迫 。3 结 论与讨论ST 作为一种自由基源 ， 能 进入细胞体内产生大量的 O2， 增 加 MDA 含量 ， 破坏细胞膜稳定 10。该 研究中 ST 加速了百合和月季切花衰老 ， 且随着ST 浓度增加切花衰老现象加剧 。900 molL1ST 显著提高了百合 和月季切花在衰老前的 MDA含量 ， 导致切花细胞膜受损 ， 加速了切花衰老 ( 图4) 。类似研究在乙烯敏感型切花香石竹 9-10、乙烯 不敏感型切花郁金香和唐菖蒲 3， 18中 也有报道 。这表明乙烯敏感型和不敏感型切花的衰老均受细胞内活性氧水平的影响 ， OS 提高加速了切花的衰老进程 。ST 处理也提高了脯氨酸含量 ， 加速了可溶性蛋白质的降解 ， 说明 ST 处理不仅会直接提高活性氧水平 ， 导致细胞膜脂过氧化 ， 也加重了切花的渗透胁迫 。SBN 作为一种自由基清除剂 ， 可显著减缓蛋白质含量的下降 ， 降低细胞膜脂过氧化产物 MDA的积累 ， 维持膜的完整性 ， 从而提高切花观赏品质 18。已 有报道表明 ， SBN 溶液能增加花径 ， 延长切花瓶插寿命 ， 提高切花观赏价值 12， 21-22。但这 些切花均属于乙烯敏感型切花 ， SBN 在乙烯不敏感型唐菖蒲等切花的保鲜效果并不显著 21。在 该研究中 ， SBN 促进了切花月季的开放程度 ，也在一定程度上延长了月季切花的瓶插寿命 ， 但不同浓度 SBN 对百合切花瓶插寿命并无影响 ， 且随着 SBN 浓度增长均降低了切花花径 。通过811 北 方 园 艺 4 月 ( 上 )MDA 指标的测定结果 ， 可以看出自由基清除剂减轻 了百合切花衰老前花瓣细胞膜受损程度 ， 而SBN 处理区的月季切花在衰老前 MDA 水平还高于对照 。这一结果表明 ， SBN 对乙烯敏感型和不敏感型切花的保鲜效果存在差异 ， 并且 SBN 对 2种切花的活性氧调控也有差异 。SBN 处理区的月季切花脯氨酸含量提高 ， 可溶性蛋白质的降解也未见缓解 ， 说明 SBN 也不能有效地缓解月季切花的渗透胁迫 。这些研究结果都表明 ， 乙烯敏感型切花和不敏感型切花在对活性氧清除剂的响应机制存在差异 。H2O2作 为最重要的 OS 之一 ， 已有大量研究表明 ， H2O2可能在植物多种生理 功能中充当信号分子的作用 22， 28。过 氧化氢在切花衰老及细胞程序性死亡进程中充当信号分子的作用 25，600 molL1的 H2O2延长了百合切花瓶插寿命及 切花观赏价值 22。该 研究中 ， 不同浓度的H2O2均延长了百合切花和月季瓶 插寿命和花径 ，其中 100 molL1和 300 molL1的 保鲜效果最好 ， 过高的 H2O2对 切花保鲜表现出抑制作用 。此外 ， 300 molL1H2O2均 一定程度降低了百合和月季切花内 MDA、Pro 含量 ， 减缓了切花内 SP 降解 。这表明适当浓度的 H2O2能 够减缓切花膜质损伤 ， 维持细胞膜稳定 ， 缓解细胞的渗透胁迫 ， 从而延长切花衰老 。参考文献 1 APEL K， HIT H eactive oxygen species: Metabolism， oxida-tive stress and signal transduction J Annu ev Plant Biol， 2004， 55:373-399 2 MITTLE OS are good! 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