不同保鮮劑對芍藥切花衰老的影響

司仕英,牛立新,張延龍,孫道陽

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

芍藥(PaeonialactifloraPall.)是芍藥科芍藥屬的多年生宿根草本植物，為中國的傳統(tǒng)名花[1]。芍藥寓意美好，象征愛情與吉祥，其花色艷麗，莖稈挺拔，姿態(tài)優(yōu)美，觀賞價值極高，適合宴會、慶典和節(jié)日等喜慶場合使用[2]，是越來越受國內(nèi)外市場青睞的重要花材。芍藥鮮切花產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，生產(chǎn)與銷售份額逐年升高，已成為名副其實的世界級高檔園藝花卉，具有非常廣闊的市場前景[3-4]。然而芍藥花期集中，瓶插壽命較短，這嚴(yán)重影響其流通及商品價值，因此芍藥切花保鮮技術(shù)是關(guān)乎我國芍藥鮮切花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要問題之一，已成為近年來的研究熱點。

目前，關(guān)于芍藥切花保鮮劑的研究主要集中在蔗糖、8-羥基喹啉(8-HQ)、硫代硫酸銀(STS)[5]、6-BA、苯甲酸鈉[6]、納米銀[7]、多胺[8]等試劑上，保鮮劑的篩選范圍較小，且缺乏復(fù)合保鮮液的相關(guān)研究。為此，本研究從無機鹽、有機酸、殺菌劑及植物激素4大類切花保鮮劑中分別篩選出3種試劑，探索不同質(zhì)量濃度下各試劑對芍藥切花的保鮮效果，并運用響應(yīng)面法分析不同試劑之間的交互作用，篩選出具有顯著延緩芍藥切花采后衰老進(jìn)程的保鮮劑組合，并檢測其對花卉衰老主要生理指標(biāo)的影響，以期為芍藥切花保鮮提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參考高水平等[5]對芍藥花蕾成熟及階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將芍藥開花進(jìn)程分為暄蕾期、初開期、盛開期、衰敗期，其中初開期及盛開期的芍藥具有最佳觀賞價值。試驗選用的小藕芍藥切花購買自甘肅臨洮，均處于暄蕾期，將花枝放在4 ℃的冷庫降溫復(fù)水3 h，選取粗度一致、花朵處于暄蕾期、葉片完整、無機械損傷、無病害的強健花枝，45°斜切至長度為30 cm，之后預(yù)留頂部2片復(fù)葉作為試驗材料。本試驗在溫度為23～25 ℃、濕度65%～75%的人工氣候室內(nèi)進(jìn)行。

1.2 試驗方法

1.2.1 單一保鮮劑的篩選 以3 g/L蔗糖為基礎(chǔ)液，從植物激素、殺菌劑、有機酸以及無機鹽4類常用的化學(xué)保鮮劑中各取3種作為初步篩選的保鮮劑，探究各試劑對芍藥切花瓶插狀況的影響，篩選出有利于芍藥切花保鮮的試劑。

針對植物激素類試劑，試驗選取赤霉素(GA3)、吲哚丁酸(IBA)、6-芐氨基嘌呤(6-BA)3種試劑，設(shè)置了50，100，150，200 mg/L 4個質(zhì)量濃度；針對殺菌劑類試劑，試驗選取明礬(Alum)、8-羥基喹啉(8-HQ)、氧化石墨烯(GO)，其中明礬設(shè)置了50，100，150，200 mg/L 4個質(zhì)量濃度，8-羥基喹啉設(shè)置了150，200，250，300 mg/L 4個質(zhì)量濃度，氧化石墨烯設(shè)置了0.1，1.0，10.0和100.0 mg/L 4個質(zhì)量濃度；針對有機酸類試劑，試驗選取抗壞血酸(ASA)、檸檬酸(CA)、水楊酸(SA)3種，均設(shè)置了50，100，150，200 mg/L 4個質(zhì)量濃度；針對無機鹽類試劑，試驗選取氯化鈣(CaCl2)、氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)3種，并設(shè)置了1 000，1 500，2 000，2 500 mg/L 4個質(zhì)量濃度。各試劑均采用基礎(chǔ)液配制成瓶插液。試驗設(shè)基礎(chǔ)液處理為對照組，采用250 mL三角瓶進(jìn)行瓶插，液面高5 cm，隔天更換一次瓶插液，每個處理5枝花，3次重復(fù)，于每天18:00觀測切花開花進(jìn)程，統(tǒng)計到盛開所需時間、盛開時間、總瓶插時間以及最大花徑，結(jié)果均取5枝花的平均值。

1.2.2 組合保鮮劑的篩選 在單一保鮮劑試驗的基礎(chǔ)上，參照于曉萌等[9]的研究并加以改進(jìn)，選取GA3、GO和CA 3個因子進(jìn)行優(yōu)化處理，用Design Expert 8.0.6 Trial進(jìn)行3因素3水平的Box-Behnken試驗，試驗因素及水平見表1，試驗方法同上。

表1 Box-Behnken試驗設(shè)計因素與水平Table 1 Box-Behnken test design factors and levels

1.2.3 芍藥切花乙烯敏感性試驗 乙烯在切花衰老過程中起著關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用，是導(dǎo)致鮮切花衰敗的主要因素[10-11]。不同芍藥品種對乙烯的敏感程度不同[12-13]，對乙烯敏感的品種，適量使用乙烯抑制劑能有效延長其花期[14]。為了鑒定小藕芍藥品種是否對乙烯敏感，以便有效地延緩切花衰老，本試驗對其切花使用0.463 mmol/L乙烯抑制劑硫代硫酸銀(silver thiosulfate,STS)以及質(zhì)量濃度分別為25，50，75 mg/L的乙烯利(ethrel,ETH)進(jìn)行瓶插試驗，以3 g/L蔗糖作為對照。試驗采用250 mL三角瓶進(jìn)行瓶插，液面高5 cm，隔天更換一次瓶插液，每個處理5枝花，3次重復(fù)，于每天18:00觀測切花開花進(jìn)程，統(tǒng)計到盛開所需時間、盛開時間、總瓶插時間以及最大花徑，結(jié)果均取5枝花的平均值。

1.2.4 芍藥切花保鮮劑組合驗證試驗 以1.2.2中篩選出的最佳組合為優(yōu)化前組合，在其基礎(chǔ)上添加0.463 mmol/L STS為優(yōu)化后組合，以3 g/L蔗糖溶液為對照，進(jìn)行瓶插試驗，每個處理20枝花，重復(fù)3次，于每天18:00觀測切花開花進(jìn)程，統(tǒng)計到盛開所需時間、盛開時間、總瓶插時間以及最大花徑，結(jié)果均取5枝花的平均值。從瓶插第1天對花朵進(jìn)行取樣，取樣時間為每天18:00，直到花被片卷曲、脫落、失水失去觀賞價值。每次每組隨機取5朵花，取最外2層花瓣，測定相對含水量，并將剩余花瓣標(biāo)記后儲存于-80 ℃的超低溫冰箱，用于測定各個時期花瓣的超氧化物歧化酶(SOD)、游離脯氨酸(Fpro)、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(Spro)含量。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 芍藥開花進(jìn)程和形態(tài)指標(biāo) 瓶插壽命為從瓶插之日起到花朵開始出現(xiàn)萎蔫、藍(lán)變、脫落或外層花瓣明顯卷縮前1天的時間。到盛開所需時間是指從開始瓶插到初開階段所持續(xù)的時間。盛開時間是指花瓣從完全展開到脫落、枯萎所持續(xù)的時間?；◤讲捎檬纸徊鏈y量求平均數(shù)法測定；最大花徑是指切花在完全盛開時的花徑。

1.3.2 花瓣相對含水量 按文獻(xiàn)[15]的方法測算。

1.3.3 生理指標(biāo) SOD活性采用氮藍(lán)四唑光化還原法[16]測定，F(xiàn)pro含量采用茚三酮顯色法[17]測定，MDA含量采用巴比妥酸顯色法[18]測定，Spro含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法[19]測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示；使用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并運用Design Expert 8.0.6 Trial等軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一保鮮劑對芍藥切花衰老的影響

本試驗以盛開時間作為判斷切花保鮮效果的首要指標(biāo)，在盛開時間差異不顯著的前提下，用到盛開所需時間、總瓶插時間、最大花徑3個指標(biāo)輔助反映保鮮試劑對切花開花進(jìn)程和形態(tài)的影響。在植物激素類試劑中，與對照相比，150 mg/L GA3處理能顯著延長芍藥切花盛開時間和總瓶插時間，但最大花徑顯著減??；其他種類植物激素也能顯著延長芍藥切花盛開時間和總瓶插時間，但均顯著低于150 mg/L GA3處理(表2)。殺菌劑類試劑中，10 mg/L GO處理芍藥切花盛開時間及總瓶插時間顯著高于對照和其他處理，但最大花徑較小(表3)。有機酸類試劑中，與對照和其他處理相比，150 mg/L CA處理能顯著延長切花盛開時間和總瓶插時間，且花徑與對照相比有所增大(表4)。無機鹽組中，與對照和其他處理相比，1 000 mg/L CaCl2處理能顯著延長切花盛開時間及總瓶插時間，且花徑與對照相比也明顯增大(表5)。結(jié)果表明，GA3和GO保鮮效果均較佳，CaCl2和CA次之，四者均可納入保鮮劑組合篩選范圍。

表2 植物激素對芍藥切花衰老的影響Table 2 Effect of phytohormone on senescence of cut herbaceous peony flowers

表3 殺菌劑對芍藥切花衰老的影響Table 3 Effect of germicide on senescence of cut herbaceous peony flowers

表4 有機酸對芍藥切花衰老的影響Table 4 Effect of organic acid on senescence of cut herbaceous peony flowers

表5 無機鹽對芍藥切花衰老的影響Table 5 Effect of inorganic salt on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.2 芍藥切花組合保鮮劑的選擇

在芍藥切花單一保鮮劑試驗的基礎(chǔ)上，選取對切花盛開時間影響較大的GA3、GO、CaCl2和CA進(jìn)行組合，但在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，GO與CaCl2相遇會變?yōu)樾鯛钗?，有可能影響兩者的保鮮效果?？紤]到GO有良好的親水性、較好的生物相容性、低細(xì)胞毒性，其較大的表面積有出色的攜帶營養(yǎng)素的能力[20]，且作為近年來興起的納米材料，GO在切花保鮮領(lǐng)域的研究較少，所以本試驗只選取GO、GA3、CA進(jìn)行3因素3水平的Box-Behnken試驗設(shè)計，確定切花最佳盛開時間的試劑組合，試驗設(shè)計與結(jié)果見表6。

表6 不同保鮮劑對芍藥切花衰老影響的Box-Behnken試驗結(jié)果Table 6 Box-Behnken test results for effects of different preservatives on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.2.1 回歸模型的建立及顯著性分析 對表6試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，建立盛開時間(y)對GO(A)、GA3(B)和CA(C)的多元二次回歸模型：y=5.4-0.19A+0.24B-0.075C-0.05AB+0.075AC-0.23BC-0.95A2-0.65B2-0.32C2，R2=0.979 1。

由表7可知，模型F值為36.41，P<0.0001，表明該模型對試驗結(jié)果擬合良好，試驗精確度較高，可靠性較強，可以用該模型預(yù)測切花保鮮劑組合的效果。各單一保鮮劑對試驗結(jié)果的影響由大到小順序為GA3>GO>CA。交互項BC對試驗結(jié)果影響顯著，AB與AC影響不顯著，說明GA3與CA之間存在顯著交互作用，而GA3與GO及CA與GO之間均無顯著交互作用。

表7 不同保鮮劑對芍藥切花衰老影響的Box-Behnken試驗結(jié)果回歸模型的方差分析Table 7 Variance analysis on Box-Behnken test results for effects of different preservatives on senescence of cut herbaceous peony flowers

表7(續(xù)) Continued table 7

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析 如圖1所示，各因素兩兩之間存在一定交互作用，但是CA與GA3的交互作用較強，GO與GA3及GO與CA之間的交互作用均較弱。結(jié)合各因素交互作用對芍藥切花盛開時間影響的響應(yīng)面圖和回歸模型，得到芍藥切花保鮮劑組合為109.29 mg/L GA3+7.39 mg/L GO+93.79 mg/L CA，盛開時間的預(yù)測值為5.1 d。

圖1 不同保鮮劑交互作用對芍藥切花衰老影響的等高線(左)和響應(yīng)面3D圖(右)Fig.1 Contour plots (left) and response surface 3D map (right) for effects of interactions between different preservatives on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.3 芍藥切花對ETH的敏感性

試驗結(jié)果(表8)表明，與對照相比，不同質(zhì)量濃度的ETH溶液均能顯著加快芍藥切花的開花進(jìn)程，縮短盛開時間和總瓶插時間，顯著增大花徑；STS能顯著加快切花到盛開的時間，顯著延長其盛開時間，但對總瓶插時間和最大花徑無顯著影響。由上述試驗結(jié)果可知，芍藥品種小藕對乙烯比較敏感，可在瓶插液中適當(dāng)添加STS以延長其瓶插壽命。

表8 芍藥切花對乙烯(ETH)的敏感性測試結(jié)果Table 8 Sensitivity test results of cut herbaceous peony flowers to ethylene

2.4 芍藥切花保鮮劑組合驗證性試驗及優(yōu)化試驗

由2.3節(jié)可知，芍藥品種小藕對乙烯比較敏感，故在2.2.2節(jié)得到的保鮮劑最佳組合(優(yōu)化前組合)的基礎(chǔ)上添加0.463 mmol/L STS，獲得優(yōu)化后保鮮劑組合，以基礎(chǔ)液處理(3 g/L蔗糖)為對照，對優(yōu)化后保鮮劑組合進(jìn)行驗證試驗。

2.4.1 切花開花情況 不同保鮮劑組合對芍藥切花開花情況的影響見圖2和表9。

圖2 不同保鮮劑組合對芍藥開花情況的影響Fig.2 Effects of different fresh-keeping agent combinations on flowering of herbaceous peony

圖2顯示，優(yōu)化前保鮮劑組合能促進(jìn)開花，并延長瓶插壽命；優(yōu)化后保鮮劑組合能延緩開花進(jìn)程，并顯著延長瓶插壽命。由表9可知，優(yōu)化前保鮮劑組合處理芍藥切花的盛開時間為5.6 d，比模型預(yù)測值(5.1 d)多0.5 d，相對誤差為9.4%，與模型預(yù)測值擬合度較好，說明模型的準(zhǔn)確度可靠。優(yōu)化后保鮮劑組合處理芍藥切花的盛開時間為6.4 d，比對照(2.9 d)延長1倍多，比優(yōu)化前(5.6 d)延長0.8 d；優(yōu)化后保鮮劑組合處理芍藥切花的總瓶插時間比優(yōu)化前多2 d，比對照組多3.4 d。優(yōu)化前、后2個保鮮劑組合的最大花徑分別為130.1和121.3 mm，均顯著高于對照組。由此可知，優(yōu)化前、后保鮮劑組合均能顯著提高盛開時間與最大花徑。

表9 不同保鮮劑組合對芍藥切花衰老的影響Table 9 Effects of different fresh-keeping agent combinations on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.4.2 花瓣相對含水量 由圖3-A可知，3個處理的花瓣相對含水量均呈先增加再減少的趨勢。對照組相對含水量在第3天達(dá)到峰值，隨后開始下降，總體變化平穩(wěn)。優(yōu)化前、后保鮮劑組合花瓣相對含水量均在第2天達(dá)到峰值，分別為84.9%和82.2%，隨后下降，但優(yōu)化前組合的變化比較劇烈，在第8天降至最低(50.3%)，優(yōu)化后組合的相對含水量在第10天降到最低值(55.0%)。

2.4.3 花瓣Fpro含量 Fpro含量可反映植物體內(nèi)的缺水程度，當(dāng)植物遭受滲透脅迫時Fpro大量積累。由圖3-B可知，3個處理的芍藥切花Fpro含量均隨時間的延長先降低后上升，其中對照和優(yōu)化后組合Fpro含量在第3天最低，分別為84.10和58.26 μg/g；優(yōu)化前組合Fpro含量在第4天最低，為70.40 μg/g。與對照相比，2個保鮮劑組合均可有效降低Fpro含量，延長切花盛開時間。

圖3 不同保鮮劑組合對芍藥切花花瓣相對含水量(A)和Fpro含量(B)的影響Fig.3 Effects of different fresh-keeping agent combinations on relative water content (A) and Fpro content (B) in cut herbaceous peony petals

2.4.4 花瓣Spro含量 由圖4-A可知， 3個處理花瓣Spro含量總體均呈先下降再劇烈上升、隨后波動下降的趨勢，其中第3～6天對照組Spro含量比2個保鮮劑組合高。

2.4.5 花瓣MDA含量 MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物，會對生物膜造成嚴(yán)重?fù)p傷，MDA含量越高表明膜脂過氧化作用越強[21]。圖4-B顯示，隨著時間的延長，各處理MDA含量均呈先上升后下降再上升的趨勢，與可溶性蛋白含量的變化趨勢相反。對照組和優(yōu)化前保鮮劑組合的MDA含量在第2天達(dá)到峰值，分別為14.62和8.174 μmol/g，而優(yōu)化后保鮮劑組合的MDA含量于第3天達(dá)到峰值，為6.87 μmol/g；對照組和優(yōu)化前、后保鮮劑組合的MDA含量分別在第4，5，5 天降到最低值。整體而言，對照組MDA含量均高于2個保鮮劑組合，說明2個保鮮劑組合均能一定程度上緩解膜脂氧化作用，其中優(yōu)化后保鮮劑組合的效果稍好。

圖4 不同保鮮劑組合對芍藥切花花瓣Spro(A)和MDA(B)含量的影響Fig.4 Effects of different fresh-keeping agent combinations on Spro content (A) and MDA content (B) in cut herbaceous peony petals

2.4.6 花瓣SOD活性 SOD能夠防御活性氧或其他過氧化物自由基對細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，其活性與植物抗性密切相關(guān)。圖5表明，瓶插期間，3個處理花瓣SOD活性整體均呈先下降后升高再下降的趨勢。3個處理中，優(yōu)化后保鮮劑組合SOD活性在第5天達(dá)到最大值，為1.43 U/g；優(yōu)化前保鮮劑組合SOD活性在第7天達(dá)到最大值，為1.28 U/g；對照SOD活性在第4天達(dá)到最大值，為1.26 U/g。優(yōu)化后保鮮劑組合總體保持較高的SOD活性，衰老速度相對較慢。

圖5 不同保鮮劑組合對芍藥切花花瓣SOD活性的影響Fig.5 Effects of different fresh-keeping agent combinations on SOD activity in cut herbaceous peony petals

3 討 論

前人研究發(fā)現(xiàn)，植物激素GA3對芍藥[22]與香石竹切花[23]、6-BA對黃花石蒜[24]與香石竹切花[25]、IBA對艷山姜[26]與香水百合切花[27]均具有良好的保鮮作用。8-HQ可有效抑制繡球花[28]與非洲菊切花[29]瓶插液中的細(xì)菌，GO[30]與Alum[31]能有效吸附玫瑰與康乃馨保鮮液中的細(xì)菌，提高切花瓶插壽命。采用SA、CA、ASA處理金魚草[32]、玫瑰[33]、月季[34-36]、菊花[37]切花，能調(diào)節(jié)溶液的pH，降低保鮮劑中微生物的存活率，緩解切花衰老。鈣鹽可延長香石竹切花觀賞壽命，增大其花徑，延遲水分平衡值負(fù)值的出現(xiàn)，延緩切花的衰老進(jìn)程[38]。STS能降低六出花對乙烯的敏感度，減輕乙烯的毒害作用，有效延長其壽命[39]。本試驗研究了植物激素、殺菌劑、有機酸和無機鹽對芍藥切花的保鮮效果，結(jié)果表明瓶插液中添加適量的殺菌劑、植物激素、有機酸、無機鈣鹽及乙烯抑制劑，均能對芍藥切花起到一定的保鮮作用，但不同種類保鮮劑的保鮮效果有所差異，這與前人的研究結(jié)果基本相同。部分試劑，如IBA、6-BA、Alum、8-HQ、ASA、SA對芍藥切花小藕的保鮮效果不明顯。

響應(yīng)面設(shè)計法是用于優(yōu)化工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)和統(tǒng)計方法，采用多元二次回歸方程來擬合因素與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系，通過對回歸方程的分析尋得最優(yōu)工藝參數(shù)，解決多變量問題。本研究在單因素試驗基礎(chǔ)上，篩選出GA3、GO、CA 3種保鮮劑進(jìn)行優(yōu)化組合響應(yīng)面試驗，結(jié)果表明，GA3與CA有顯著的交互作用，而GO與GA3和CA的交互作用不顯著，篩選出的保鮮劑組合保鮮效果優(yōu)于各單因素處理效果，這說明不同種類的保鮮劑在延緩花朵衰老時有協(xié)同效應(yīng)。

本試驗發(fā)現(xiàn)，與對照相比，適量施用STS可以使芍藥切花花瓣與花托的連接更牢固，盛開時間和瓶插時間均顯著延長，但是最大花徑有所減小，可知小藕品種對乙烯比較敏感，這是因為銀離子有一定殺菌作用，能抑制細(xì)菌生長，可能也在一定程度上抑制花瓣細(xì)胞的發(fā)育。

在前人關(guān)于芍藥保鮮劑的研究中，王凱軒等[40]發(fā)現(xiàn)，保鮮劑組合20 g/L蔗糖+200 mg/L CA+100 mg/L 8-HQ+25 mg/L SA+50 mg/L ClO2能使荷蘭橙切花的盛開時間延長0.5 d；Xue等[41]發(fā)現(xiàn)，使用20 g/L蔗糖溶液瓶插楊妃出浴切花，盛開時間延長1.2 d；Zhao等[42]發(fā)現(xiàn)，30 mg/L的納米銀溶液脈沖處理紅艷爭輝切花36 h后，使用20 g/L蔗糖溶液瓶插，盛開時間延長4 d；Seglie等[43]發(fā)現(xiàn)，使用0.25 ml/L β-環(huán)糊精復(fù)合納米銀(β-CD-NS)溶液瓶插波恩哈特切花，盛開時間延長1.3 d。本研究結(jié)果表明，與對照組相比，使用優(yōu)化后的保鮮劑組合瓶插小藕切花，盛開時間延長3.5 d，總瓶插時間延長3.4 d，這與該保鮮劑可明顯增加芍藥花瓣相對含水量、Spro含量和SOD活性，降低Fpro和MDA積累有關(guān)。本研究獲得的保鮮劑組合能明顯延長小藕芍藥切花盛開時間，但不能說明其也適用于其他芍藥品種切花的保鮮。因此，在今后的研究中需要擴(kuò)大芍藥試驗品種數(shù)，探究此保鮮劑組合對不同芍藥品種切花的保鮮作用。