蝴蝶蘭花自然衰老與活性氧代謝的關(guān)系1)

張永平

(唐山師范學(xué)院，唐山，063000)

有關(guān)鮮花衰老的報(bào)道相比葉和果實(shí)的成熟衰老要少一些［1－2］，并且多數(shù)研究集中在對(duì)鮮切花的衰老與保鮮上，尤其對(duì)蘭花的研究多集中在栽培生理、鱗球莖的貯藏保存、形態(tài)解剖學(xué)及授粉后乙烯變化等方面，對(duì)采后的生理生化研究較少［3］。到目前為止，尚未見有對(duì)蝴蝶蘭花自然衰老中活性氧代謝的報(bào)道。蝴蝶蘭(Phalaenopsis amabilis)作為一種名貴花卉，在自然狀況下花期為2～3個(gè)月。蝴蝶蘭花期的長短直接影響到它的觀賞質(zhì)量，也影響到蝴蝶蘭的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場效應(yīng)。因此，探究蝴蝶蘭花衰老的相關(guān)機(jī)制，對(duì)于改善蝴蝶蘭的觀賞價(jià)值具有非常重要的理論和實(shí)踐意義。

本試驗(yàn)以蝴蝶蘭的萼片、花瓣和唇瓣為材料，探究蝴蝶蘭花衰老與活性氧代謝的關(guān)系，以期為延緩衰老，延長花期提供理論參考。

1 材料與方法

蝴蝶蘭花取自唐山師范學(xué)院生命科學(xué)系溫室內(nèi)。根據(jù)開放程度將花分為5個(gè)時(shí)期:小蕾期(花直徑1.2 ～1.4 cm)、中蕾期(花直徑2.2 ～2.4 cm)、初開期(1～2片萼片開放)、盛開期(花徑為8.3～8.5 cm)和衰敗期(花瓣已經(jīng)出現(xiàn)較明顯的失水萎蔫癥狀，此時(shí)單花質(zhì)量約0.4 g)。每天上午8:00—9:00采集花朵，去除花梗和雌雄蕊，留下萼片、花瓣和唇瓣進(jìn)行試驗(yàn)。

可溶性蛋白質(zhì)量濃度與活性氧質(zhì)量摩爾濃度及保護(hù)酶活性的測定參照郝再彬［4］和湯章成［5］的方法并加以改進(jìn)。其中MDA質(zhì)量摩爾濃度測定采用雙組分分光光度法(單位μmol·g－1);可溶性蛋白質(zhì)量濃度測定采用考馬斯亮藍(lán);H2O2質(zhì)量摩爾濃度測定采用丙酮提取，Ti(IV)比色法(以 μmol·g－1表示H2O2質(zhì)量摩爾濃度);·產(chǎn)生速率測定采用羥胺氧化法(以 nmol·min－1·mg－1表示·產(chǎn)生速率);SOD活性測定采用氮藍(lán)四唑光化還原法(酶活性單位U·mg－1);POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚比色法(酶活性單位 μmol·mg－1·min－1);CAT 活性測定采用紫外吸收法(酶活性單位 μmol·mg－1·min－1)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蝴蝶蘭花自然衰老過程中SOD活性和·產(chǎn)生速率變化

2.1.1 SOD 活性變化

隨著蝴蝶蘭花自然成熟與衰老，除萼片中的SOD活性在初開期有小幅回落外，萼片、花瓣和唇瓣的SOD活性總體變化趨勢一致，即基本上呈連續(xù)升高態(tài)勢?；ò旰洼嗥瑥男±倨谥脸蹰_期SOD活性緩慢上升，此后SOD活性急劇上升，到衰敗期達(dá)到最高。而唇瓣SOD活性變化從小蕾期至衰敗期均呈緩慢上升態(tài)勢。衰敗期時(shí)萼片、花瓣和唇瓣中的SOD活性分別為小蕾期的18.7、14.1與4.6倍。

表1 蝴蝶蘭花自然衰老過程中萼片、花瓣與唇瓣生理指標(biāo)的變化

2.2 蝴蝶蘭花自然衰老過程中CAT活性和H2O2質(zhì)量摩爾濃度變化

2.2.1 CAT 活性變化

萼片、花瓣和唇瓣的CAT活性在各個(gè)開花時(shí)期變化差異較大。從小蕾期到初開期三者變化趨勢相似，均呈下降趨勢，其中唇瓣的變化幅度最大。初開期后，萼片和唇瓣 CAT活性均迅速升高，而花瓣CAT活性繼續(xù)下降，一直到盛開期降低為小蕾期的33%。而萼片在盛開期出現(xiàn)高峰。從盛開期到衰敗期，CAT活性在萼片中急劇下降，在唇瓣中繼續(xù)上升，而在花瓣中急劇升高，并在衰敗期積累為盛開期的6.3 倍。

2.2.2 H2O2質(zhì)量摩爾濃度變化

萼片、花瓣和唇瓣的H2O2質(zhì)量摩爾濃度總體上均呈先降后升的變化趨勢。萼片和花瓣從小蕾期至盛開期H2O2質(zhì)量摩爾濃度迅速下降，盛開期降低為小蕾期的32.6%與23.9%，此后，H2O2質(zhì)量摩爾濃度急劇上升，一直到衰敗期達(dá)到最高。而唇瓣H2O2質(zhì)量摩爾濃度逐漸降低，到初開期達(dá)到最低;此后H2O2質(zhì)量摩爾濃度也升高，衰敗期達(dá)到最高。萼片、花瓣和唇瓣的H2O2質(zhì)量摩爾濃度在小蕾期和衰敗期均保持在較高水平，并且2個(gè)時(shí)期的H2O2質(zhì)量摩爾濃度差異不大。

2.3 蝴蝶蘭花自然衰老過程中POD活性變化

從小蕾期到初開期萼片、花瓣和唇瓣的POD活性均保持較低水平，其變化范圍為0.025～0.053 μmol·mg－1·min－1。初開期后，萼片和花瓣 POD活性迅速上升，到衰敗期達(dá)到最高。而唇瓣P(guān)OD活性從初開期到盛開期有較小的下降趨勢，但此后迅速上升，并在衰敗期達(dá)到最大值。萼片、花瓣和唇瓣在衰敗期的POD活性分別是小蕾期的8.4、7.2、5.6 倍。

2.4 蝴蝶蘭花自然衰老過程中MDA質(zhì)量摩爾濃度變化

萼片、花瓣和唇瓣的MDA質(zhì)量摩爾濃度呈先降低后升高的變化趨勢。從小蕾期至盛開期，三者均呈下降趨勢，到盛開期達(dá)到最低。其中萼片的變化幅度最大，到盛開期降低為小蕾期的42%，花瓣次之，唇瓣最低。盛開期后，三者的MDA質(zhì)量摩爾濃度急劇上升，到衰敗期時(shí)萼片、花瓣和唇瓣MDA質(zhì)量摩爾濃度分別為盛開期的 2.8、3.1、3.8 倍。

2.5 蝴蝶蘭花衰老過程中可溶性蛋白質(zhì)量濃度變化

蝴蝶蘭花的萼片、花瓣和唇瓣的可溶性蛋白質(zhì)量濃度呈明顯的下降趨勢。從小蕾期到中蕾期，三者的可溶性蛋白質(zhì)量濃度迅速下降，其中萼片的下降速度最快;從中蕾期到初開期，花瓣蛋白質(zhì)量濃度下降的速度快于唇瓣，而萼片質(zhì)量濃度變化不大;到盛開期，萼片和花瓣可溶性蛋白質(zhì)量濃度急劇下降，三者的可溶性蛋白質(zhì)量濃度均在衰敗期達(dá)到最低。

3 結(jié)論與討論

自由基衰老學(xué)說認(rèn)為，衰老過程即活性氧累積的過程［6］。衰老植株活性氧的質(zhì)量摩爾濃度較正常植株上升明顯，引發(fā)膜脂過氧化加強(qiáng)，導(dǎo)致植物衰老。大量研究表明，SOD、POD和CAT在果實(shí)衰老過程中表現(xiàn)誘導(dǎo)酶特性［7－8］，在離體葉片衰老中則表現(xiàn)出保護(hù)酶的特性而出現(xiàn)活性下降的現(xiàn)象［7］。在花中也有一些相關(guān)的研究結(jié)果被報(bào)道，如康乃馨、桂花與墨蘭衰老過程中表現(xiàn)出抗氧化物酶活性下降［9－11］;與上述3種花衰老過程中POD活性表現(xiàn)不同的是，在本研究中，蝴蝶蘭花瓣與萼片在衰老過程中過氧化物酶的活性卻表現(xiàn)為持續(xù)增加的趨勢，這與王支槐等［1，12］在海仙花中的結(jié)果相似，這說明蝴蝶蘭花衰老過程中POD也主要是起誘導(dǎo)酶特性，并且蝴蝶蘭花中POD有可能參與IAA降解過程而加速花的衰老，但這需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究來證明。

與POD活性變化不同，萼片、花瓣和唇瓣中的CAT活性在花衰老過程中是先輕微下降而在盛開后有所增加，雖然花瓣CAT活性又在衰老期下降。但總的來看，蝴蝶蘭花瓣與萼片中CAT在小蕾至初開期表現(xiàn)出的是保護(hù)酶特性，而在盛開之后又表現(xiàn)出一定的誘導(dǎo)酶特性，這與前人在桂花(CAT活性先升后降)和蠟梅花(CAT活性持續(xù)下降)上的試驗(yàn)結(jié)果都不相同［11，13］。另外，SOD在盛開期后的蝴蝶蘭花中由于活性大幅增加而主要表現(xiàn)為誘導(dǎo)酶特性，這與蠟梅花瓣衰老過程中也不盡相同［13］，后者的SOD活性表現(xiàn)總趨勢是先增加后下降。結(jié)合本研究與前述在康乃馨、桂花、墨蘭與海仙花上做的一些相關(guān)研究［1，9－13］，也可推測在不同種類的花中，其衰老過程中SOD、CAT與POD這些保護(hù)酶類所起的作用不盡相同，但具體機(jī)理仍需進(jìn)一步研究。

另外，本試驗(yàn)中萼片、花瓣和唇瓣在不同開花時(shí)期各生理指標(biāo)變化幅度差異明顯，其中萼片變化最劇烈，花瓣次之，唇瓣比較緩和，這與外部形態(tài)衰老過程基本一致:萼片首先衰老，花瓣次之，唇瓣最慢。因此，萼片、花瓣和唇瓣在衰老過程中，經(jīng)歷相似的變化過程，但三者衰老的先后順序不同。

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