不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)蔗糖溶液處理對牡丹切花瓶插保鮮的影響1)

孔鑫 張麗麗 凌怡 閆麗 關(guān)雯雨 張浩然 董麗

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083)

牡丹(Paeoniasuffruticosa)屬芍藥科芍藥屬牡丹組植物[1]，為中國特有[2]。作為中國傳統(tǒng)名花，牡丹因其花大色艷、花香芬芳和美好寓意而備受人們喜愛。牡丹作為切花市場重要的花材之一，切花在脫離母體后，由于環(huán)境脅迫和營養(yǎng)供應(yīng)不足，衰老速度加快，觀賞效果變差，瓶插品質(zhì)明顯不如在體花朵，嚴(yán)重制約了牡丹切花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3-6]。因此，研究牡丹切花瓶插簡便高效的保鮮措施具有重要的現(xiàn)實意義。

蔗糖作為最常見的鮮切花瓶插液的成份，對切花有多種效應(yīng)，可以為鮮切花提供能源、呼吸基質(zhì),調(diào)節(jié)水分平衡等[7]。研究發(fā)現(xiàn)糖的持續(xù)處理比脈沖處理更能有效地延長切花瓶插壽命，改善切花品質(zhì)[8-9]，說明糖類物質(zhì)對采后切花品質(zhì)的改善具有重要作用。糖類物質(zhì)對切花品質(zhì)的改善作用與糖的濃度息息相關(guān)，糖類物質(zhì)濃度過低，無法正常供應(yīng)切花生長發(fā)育，濃度過高則會影響滲透壓調(diào)節(jié)，抑制花枝吸水，縮短切花壽命。低濃度蔗糖處理能改善牡丹切花品質(zhì)，高濃度蔗糖處理影響切花花枝吸水[10]，因此，選擇適宜的瓶插蔗糖濃度對提高切花的壽命具有重要作用。本研究以牡丹切花品種‘洛陽紅’為試驗材料，分析不同濃度蔗糖溶液瓶插處理，對牡丹切花衰老過程中的形態(tài)特征、瓶插壽命、生理特性等的影響，為牡丹切花采后保色保鮮技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年12月在北京林業(yè)大學(xué)國家花卉工程中心花卉生理與應(yīng)用實驗室進(jìn)行。牡丹品種‘洛陽紅’(Paeoniasuffruticosa‘Luoyanghong’)1級(S1)切花采自山東省菏澤市曹州溫室牡丹園。清晨采切盆花S1級花枝150枝，花枝長約30 cm，枝干上保留2～3片復(fù)葉。切花采收后，于低溫環(huán)境下12 h內(nèi)運(yùn)回實驗室，經(jīng)過水剪(花枝長約25 cm)、去除多余葉片后復(fù)水1 h備用。

1.2 試驗處理

將S1級切花瓶插于不同濃度蔗糖溶液，蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度設(shè)為0.5%(A1)、1%(A2)、2%(A3)、4%(A4)、6%(A5)的處理，以蒸餾水瓶插為對照(CK)；溶液中均加入0.5 ml/L的NaClO溶液抑制細(xì)菌生長，瓶插液每天更換。瓶插條件為：溫度(23±1)℃；相對濕度50%～60%；光照強(qiáng)度約40 μmol·m-2·s-1；光周期為12 h光照、12 h黑暗。

待各處理切花開放至2級(S2)、3級(S3)、4級(S4)和5級(S5)時進(jìn)行隨機(jī)取樣，各級別取樣重復(fù)3次，取切花中瓣(4～6層花瓣)測定花色表型后，用錫箔紙包好液氮速凍，置于冰箱內(nèi)-80 ℃保存，用于后續(xù)生理指標(biāo)測定。

1.3 牡丹切花形態(tài)指標(biāo)測定

在切花開放過程中，在不同處理時間(0、4、8、12、24、48、72、96 h)記錄開花指數(shù)、花徑最大值、花枝鮮質(zhì)量，并計算花徑增大率與花枝鮮質(zhì)量變化率；在切花達(dá)到6級(S6)時，記錄瓶插壽命。瓶插期間各形態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)均取5支切花數(shù)據(jù)的平均值。

花徑增大率=[(當(dāng)前花徑最大值-處理前花徑)/處理前花徑]×100%；

花枝鮮質(zhì)量變化率=[(當(dāng)前花枝鮮質(zhì)量-前一測量時點花枝鮮質(zhì)量)/前一測量時點花枝鮮質(zhì)量]×100%。

瓶插壽命：從切花瓶插時起到花朵開始出現(xiàn)藍(lán)變、萎蔫、脫落或外層花瓣明顯卷縮的瓶插時間。

1.4 牡丹切花花色表型指標(biāo)的測定

對不同處理的各個開放級別切花的花色進(jìn)行測定。使用色差儀(NF333分光光度計，日本電色株式會社)在C/2°光源下對各處理切花中層花瓣中部進(jìn)行花色測定，記錄花色參數(shù)L*值(明度)、a*值(紅度)和b*(黃度)值。每個處理測量5枝切花。通過測定的a*值、b*值，計算出C*值(彩度)，C*=(a*2+b*2)1/2。

1.5 牡丹切花生理指標(biāo)的測定

稱取各處理各級別的切花中層花瓣凍樣0.2 g，經(jīng)液氮研磨成粉末后，分別加入1 mL預(yù)冷的磷酸緩沖液，后定容至5 mL，在10 000 r/min下離心15 min，上清液即為待測酶液，然后根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]的方法測定丙二醛(MDA)和可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)。取各處理的各級別3支切花冷凍，各切花稱取0.1 g中層花瓣凍樣，經(jīng)液氮研磨成粉末后，加入5 mL體積分?jǐn)?shù)為1%的鹽酸與甲醇的混合溶液，于4 ℃條件下在黑暗中提取24 h。提取液過濾后，使用紫外分光光度計測定花青素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對牡丹切花開放和衰老進(jìn)程及瓶插壽命的影響

由表1可知，瓶插前8 h內(nèi)各處理之間切花的開花指數(shù)沒有顯著差異；當(dāng)處理至12 h，CK平均開花指數(shù)已達(dá)到3.4，A3與A4處理下的開花指數(shù)顯著低于CK(P<0.05)，且此后一直維持這種趨勢直至瓶插壽命結(jié)束。除A3、A4處理外，其他處理切花均在瓶插至48 h左右開放至5級。與A3與A4處理相比，A5處理加速了切花的開放進(jìn)程，但后期開花指數(shù)仍然顯著低于CK。

表1 不同蔗糖濃度對牡丹切花開花和衰老進(jìn)程及瓶插壽命的影響

用不同濃度蔗糖對牡丹切花進(jìn)行瓶插處理，發(fā)現(xiàn)A3、A4處理顯著延緩了切花的衰老進(jìn)程，兩種處理下的牡丹切花約在瓶插60 h時才達(dá)到5級，比對照組滯后約24 h。對照組切花在整個瓶插過程中的藍(lán)變現(xiàn)象最為明顯；A5處理下的切花達(dá)到盛花期之后迅速藍(lán)變，花瓣邊緣皺縮干枯，瓶插后期表現(xiàn)不如其他處理。與對照組相比，本實驗中，各處理均顯著延長了牡丹切花的瓶插壽命，且A3、A4處理下瓶插壽命延長效果更為顯著(P<0.05)。

2.2 不同處理對牡丹切花花徑變化的影響

由表2可知，隨著瓶插時間的增加，切花花徑增大率均呈先增加后降低的趨勢。大部分處理切花在瓶插48 h達(dá)到花徑峰值，而A3與A4處理使切花花徑峰值延遲到72 h，且之后花徑減小速率明顯變慢。在瓶插前48 h，對照組與各處理組間的切花花徑增大率均有不同程度的增加；與各處理相比，對照組切花花徑增大速率在瓶插前24 h最快，而各處理增大速率最快出現(xiàn)在24～36 h。A3處理切花在瓶插72 h達(dá)到花徑最大值，且大于對照組切花。瓶插72～96 h各處理組的切花花徑均有不同程度的減小，對照組切花花徑減小速率最快。

表2 不同蔗糖濃度對牡丹切花‘洛陽紅’花徑增大率的影響

2.3 不同蔗糖濃度對牡丹切花花色表型的影響

由圖1可知，盛花期(S5)各處理下牡丹花色表型與對照相比，A3、A4、A5處理使切花花色明顯加深，A5處理效果最為顯著。

A1、A2、A3、A4、A5分別表示蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度為0.5%、1%、2%、4%、6%的處理。

由表3可知，牡丹切花中層花瓣花色表型(非斑部)，大部分處理明度(L*)隨著瓶插時間的延長而升高，S2和S3時期，A1、A2處理與對照組切花的明度無顯著差異，且A1處理在這兩個時期均高于A3、A4、A5處理的L*值。盛花期的對照組明度顯著高于其他各處理組，其中A3處理的明度值最低。

對照組切花紅度(a*)隨開放級別增加呈持續(xù)下降趨勢，而各處理切花的紅度均有不同程度的增加。各處理切花紅度在S2時期未表現(xiàn)出明顯規(guī)律，而S3～S5時期，各處理組的紅度均大于對照組，尤其是S5時期，A3、A4、A5處理的切花，紅度明顯大于A1、A2處理。

隨著開放級別增加，各處理切花的黃度(b*)值均呈現(xiàn)降低-升高的趨勢，而對照組切花呈持續(xù)升高趨勢，并在S5時期達(dá)到最大值?？傮w來看，A3處理切花的黃度值低于其他處理，盛花期A5處理b*值與對照組相比無顯著差異。

花瓣的彩度(C*)最能體現(xiàn)花朵的整體色彩水平。S2～S5時期，對照組切花的彩度值基本呈下降趨勢，而各處理組切花C*值變化先升高后降低。與對照組相比，不同處理的切花彩度值均有所增加，在開放后期更為明顯，與肉眼觀察一致。

表3 不同處理牡丹切花的花色表型

處理不同開花級別的a?值(紅度)S1S2S3S4S5CK24.68±4.08(26.03±0.88)ab(21.72±3.16)c (16.64±2.12)b(16.01±1.58)dA124.68±4.08(23.88±2.71)b(27.69±7.92)abc(22.47±3.16)ab(20.90±2.50)cdA224.68±4.08(29.55±6.66)ab(26.32±8.20)bc(26.15±5.26)a(23.06±2.00)bcA324.68±4.08(29.96±4.83)ab(30.59±4.86)ab(24.68±3.01)a(30.24±6.48)aA424.68±4.08(25.70±5.62)b(34.87±3.36)a(26.34±6.96)a(28.96±8.76)abA524.68±4.08(31.73±1.13)a(26.79±3.10)abc(29.44±4.66)a(33.48±3.71)a

續(xù)(表3)

處理不同開花級別的C?值(彩度)S1S2S3S4S5CK28.79±5.01(30.38±1.10)bc(25.51±3.21)c(19.65±2.22)c(18.47±2.51)dA128.79±5.01(27.81±4.23)c(31.64±4.62)abc(25.92±3.17)bc(24.06±2.73)cdA228.79±5.01(33.73±2.11)ab(29.57±2.34)bc(29.91±6.47)ab(26.42±1.97)bcA328.79±5.01(33.75±2.63)ab(34.59±8.43)ab(28.13±3.31)ab(33.51±6.57)aA428.79±5.01(31.62±6.58)abc(38.26±8.23)a(30.01±5.41)ab(31.86±8.74)abA528.79±5.01(36.42±1.54)a(33.77±3.45)ab(33.52±4.80)a(35.42±3.99)a

2.4 不同處理對牡丹切花鮮質(zhì)量變化的影響

如表4所示，隨著瓶插時間的增加，切花花徑增大率呈先增加后降低的趨勢。在整個瓶插過程中，對照組切花鮮質(zhì)量變化程度最大，在瓶插前36 h迅速吸水后迅速失水，在72 h之后鮮質(zhì)量變化率趨于平緩并維持在較低值。A2與A4處理，切花鮮質(zhì)量變化率峰值出現(xiàn)在12 h，而A3、A5處理，切花鮮質(zhì)量變化率的峰值出現(xiàn)在24 h；瓶插第36 h，A5處理與其他處理相比，切花鮮質(zhì)量變化率最大，花枝持續(xù)吸水，而后迅速失水；A3、A4處理在瓶插后期，切花鮮質(zhì)量變化率高于其他處理。

表4 不同蔗糖濃度對牡丹切花鮮質(zhì)量變化率的影響

2.5 不同處理對牡丹切花丙二醛質(zhì)量摩爾濃度和可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表5可知，A3處理的丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增后減再增，其他處理與對照組變化趨勢大致相同，均隨著開放級別不斷增加。A3處理的丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度在S2時期達(dá)到峰值，其他處理與對照組丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度均在S5級達(dá)到最大值，且對照組在各個時期均高于其他處理組。

牡丹切花花瓣中可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所有處理與對照組趨勢大致相同，可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均先增加后減少。其中對照組與A5處理組在S2時期可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到峰值，而其他處理的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的峰值則出現(xiàn)在S3時期?？傮w來看，A3、A4處理在開放后期的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著大于對照組；在后期，A1、A5處理與對照組相比可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有顯著差異(P>0.05)。

表5 不同處理對牡丹切花丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的影響

續(xù)(表5)

2.6 不同處理對牡丹切花總花青素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表6可知，對照組和A5處理組的切花在S2～S5時期花青素苷總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈持續(xù)下降趨勢，其他處理組切花均呈先增加后減少的趨勢，且大多數(shù)處理的花青素苷總量在S3時期達(dá)到峰值。與對照組相比，A5處理組的花青素苷分解速率明顯放緩，后者含量在各時期都處于較高水平?？傮w來看，對照組與A1處理之間、其他各處理之間切花的花青素苷總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著，在瓶插后兩個時期高濃度蔗糖處理組顯著高于對照組(P<0.05)。

表6 不同處理下牡丹切花總花青素苷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3 結(jié)論與討論

鮮切花瓶插的品質(zhì)是制約鮮切花產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵因素[12]。糖類是重要的鮮切花瓶插液成分之一，目前鮮切花瓶插液中最常見的糖類物質(zhì)是蔗糖。作為提供植物呼吸作用和其他各種代謝活動的能量物質(zhì)，蔗糖對切花品質(zhì)的改善作用隨濃度變化而變化，大多數(shù)切花瓶插液中蔗糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在1%～5%[13-15]。本實驗通過對牡丹切花進(jìn)行不同濃度的蔗糖溶液瓶插處理，發(fā)現(xiàn)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、2%、4%的處理均能有效地減緩花徑增大和鮮質(zhì)量的減小速度，從而延長瓶插壽命。蔗糖濃度過高反而縮短切花壽命，低濃度蔗糖溶液可促進(jìn)花枝吸水，延長小花的瓶插壽命，而濃度過高導(dǎo)致瓶插液水勢過大，花枝吸水困難，縮減切花瓶插壽命[16]。本實驗蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的處理與對照組相比，雖然延長了牡丹切花的瓶插壽命，但由于瓶插液水勢過高，導(dǎo)致切花吸水困難，花朵進(jìn)入盛花期迅速藍(lán)變萎蔫；瓶插壽命明顯低于蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、4%的處理；后期花徑增大率急劇減小，鮮質(zhì)量變化率顯著低于蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、4%的處理。

植物在衰老過程中，通常發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛是膜脂過氧化的產(chǎn)物，丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高表示膜脂過氧化作用越強(qiáng)[17]。本研究發(fā)現(xiàn)牡丹切花在衰老過程中丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)增加，表明膜系統(tǒng)受到的損傷不斷累積，從宏觀上表現(xiàn)為切花衰老，與百合、金魚草等花卉中的研究結(jié)果一致[18-19]。蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、4%的處理切花在進(jìn)入盛花期時，丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于對照組與其他處理，表明兩種處理延緩了切花衰老，這是切花瓶插品質(zhì)較好且盛花期持續(xù)時間較長的原因之一?？扇苄缘鞍椎馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)與細(xì)胞衰老關(guān)系密切，可溶性蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降是植物進(jìn)入衰老狀態(tài)的重要指標(biāo)[5，18]。本實驗結(jié)果表明，切花花瓣內(nèi)可溶性蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與切花衰老程度呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，尤其在發(fā)育后期，蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的處理，可溶性蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于對照組，表明對照組切花隨著衰老過程，細(xì)胞內(nèi)含物被大量消耗，蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的處理使消耗速度減慢，延緩了細(xì)胞衰老，顯著延長切花瓶插壽命。

糖類物質(zhì)是花青素苷合成的底物，在擬南芥和蘿卜下胚軸培養(yǎng)基中加入糖類物質(zhì)，明顯觀察到花青素苷的積累，且蔗糖比葡萄糖的促進(jìn)作用更明顯[20-21]。瓶插液中加入糖類物質(zhì)可以改善月季、芍藥等多種切花的花色[22]。不同濃度的蔗糖和葡萄糖均能促進(jìn)牡丹切花花青素苷合成通路上相關(guān)基因的表達(dá)來促進(jìn)花青素苷的積累，提高花瓣彩度[23-24]。本實驗發(fā)現(xiàn)與對照組相比，不同濃度蔗糖處理的切花花瓣花青素苷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和彩度值均有所增加，其中以蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%處理最為明顯。

糖在促進(jìn)呈色的作用中不僅作為反應(yīng)底物，花青素苷的積累主要與糖信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控有關(guān)[25-26]。近來研究表明蔗糖可能通過促分裂原活化蛋白酶(MAPK)級聯(lián)途徑調(diào)控花青素苷合成[27]，糖信號在調(diào)控植物生長發(fā)育的過程中并不是單獨發(fā)揮作用，而是與多個信號系統(tǒng)共同操縱[28-31]。表明植物體內(nèi)糖信號可能與其他激素信號之間形成復(fù)雜的互作網(wǎng)絡(luò)，共同調(diào)控花青素苷的合成，這為研究糖信號調(diào)控花色的途徑與方式提供了新的思路。