六出花瓶插過程中乙烯代謝特征及其調(diào)控效應(yīng)

盧子豪，陳冠群，申瑞雪，申曉輝*

六出花瓶插過程中乙烯代謝特征及其調(diào)控效應(yīng)

盧子豪1，陳冠群1，申瑞雪2，申曉輝1*

(1. 上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 201100；2. 上海上房園藝有限公司，上海 201114)

為了探究六出花瓶插過程中乙烯代謝特征及其調(diào)控效應(yīng)，為六出花切花保鮮劑的研發(fā)提供理論依據(jù)，以花苞期的六出花切花為供試材料，在基礎(chǔ)瓶插液( 1 %蔗糖 + 200 mg·L-18-羥基喹啉)中分別加入20 mg·L-1乙烯利(ETH)、4 mg·L-1納米銀(NS)、75 mg·L-1水楊酸(SA)和10 mg·L-1精胺(SP)配制瓶插液處理六出花切花，分析瓶插過程中切花形態(tài)、生理和基因表達(dá)3個(gè)層面的指標(biāo)變化。結(jié)果表明：（1）含有乙烯利的瓶插液處理顯著縮短了六出花切花瓶插壽命，含有納米銀、水楊酸、精胺的瓶插液處理均能延長(zhǎng)六出花切花瓶插壽命，其中以含有4 mg·L-1納米銀的瓶插液處理效果最佳，延長(zhǎng)了瓶插期 2 d。（2）含有乙烯利的瓶插液處理顯著加速了花枝鮮樣質(zhì)量和花瓣可溶性糖、可溶性蛋白含量的降低，增加了花瓣丙二醛含量和相對(duì)電導(dǎo)率，顯著提高了花瓣乙烯代謝水平。含有納米銀、水楊酸、精胺的瓶插液處理六出花切花均不同程度地延緩了花枝鮮樣質(zhì)量和花瓣可溶性糖、可溶性蛋白含量的降低，抑制了丙二醛含量和相對(duì)電導(dǎo)率的升高，降低了乙烯代謝水平。（3）含有乙烯利的瓶插液處理增加了開花各時(shí)期乙烯合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵基因（和）的表達(dá)量；納米銀、水楊酸和精胺均能不同程度地抑制乙烯合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵基因的表達(dá)。研究結(jié)果顯示六出花為乙烯末期上升型花卉，外源施加乙烯抑制劑可以延緩六出花切花衰老，提高瓶插品質(zhì)，其中以4 mg·L-1的納米銀效果最佳。

六出花；切花；乙烯代謝；基因表達(dá)

六出花()又名智利百合、秘魯百合，為六出花科六出花屬植物。原產(chǎn)智利、秘魯和巴西等地，現(xiàn)在我國(guó)廣州、北京、上海、昆明已有一定規(guī)模的引種栽培，是重要的鮮切花和盆栽花卉[1]。六出花對(duì)乙烯非常敏感，乙烯誘導(dǎo)顯著縮短了六出花的瓶插壽命，降低其觀賞價(jià)值[2]。因此，探究六出花瓶插過程中乙烯代謝特征及其調(diào)控效應(yīng)，對(duì)延長(zhǎng)六出花切花瓶插壽命和提高瓶插品質(zhì)具有重要意義。

乙烯是影響植物器官形成、發(fā)育、成熟和衰老的重要激素[3]。根據(jù)乙烯對(duì)植物的作用可以把花卉分為乙烯敏感型和乙烯不敏感型。高俊平等[4]根據(jù)月季不同品種乙烯釋放特點(diǎn)分為乙烯躍變型、末期上升型和乙烯不敏感型。乙烯嚴(yán)格調(diào)控乙烯敏感型花卉的衰老進(jìn)程。1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)、ACC合成酶(ACS)和ACC氧化酶(ACO)分別是乙烯合成的前體物質(zhì)和乙烯代謝的關(guān)鍵酶[5]。ACS催化S-腺苷甲硫氨酸（SAM）形成 ACC，ACO則將ACC直接氧化形成乙烯。在擬南芥乙烯受體中，ERS1是乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的負(fù)調(diào)控因子。CTR1屬于 Raf 蛋白激酶家族，位于乙烯受體下游，對(duì)乙烯反應(yīng)起負(fù)調(diào)控作用[6]。EIN3是乙烯反應(yīng)的正調(diào)控因子，不同植物間其mRNA水平受乙烯調(diào)模式不同[7]。

外源乙烯處理可以促進(jìn)乙烯敏感型切花開放和衰老，縮短瓶插壽命[7-10]。通過施用抑制乙烯受體和生物合成的外源物質(zhì)可以延緩乙烯敏感型切花采后衰老[11]。王依等[12]采用20 mg·L-1的納米銀預(yù)處理牡丹切花，使乙烯釋放峰值降幅達(dá)40.9%，降低了ACC含量和ACS活性，提高了可溶性蛋白含量，延長(zhǎng)了瓶插壽命40.7 h。Lee等[13]研究發(fā)現(xiàn)精胺延緩了香石竹切花的衰老，降低了花瓣中乙烯生成、內(nèi)源ACC含量以及ACS和ACO活性。朱璇等[14]以0.01 g·L-1水楊酸處理新疆杏，有效抑制了杏果實(shí)冷藏期間ACO和ACS的活性，明顯降低了杏果實(shí)ACC含量和乙烯生成量。Naing等[15]發(fā)現(xiàn)納米銀通過抑制乙烯生物合成基因和轉(zhuǎn)錄水平，顯著降低了康乃馨花瓣乙烯的產(chǎn)生，從而顯著延長(zhǎng)了切花壽命。

基于前期研究，推測(cè)乙烯是影響六出花衰老的重要誘因。但六出花的乙烯代謝類型及乙烯誘導(dǎo)六出花衰老的機(jī)制還鮮有報(bào)道。基于此，作者通過外源施加乙烯利和不同種類的乙烯抑制劑，觀察瓶插過程中六出花形態(tài)的變化，測(cè)定相關(guān)生理生化指標(biāo)、乙烯代謝和乙烯合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)，探究六出花乙烯代謝類型和乙烯誘導(dǎo)六出花衰老的機(jī)制，以期為乙烯抑制劑作為六出花切花保鮮劑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

于上海虹橋花卉市場(chǎng)購(gòu)買花枝新鮮且均為花苞期的六出花切花，立即運(yùn)至上海交通大學(xué)閔行校區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2　方法

1.2.1 不同瓶插液處理切花 參照黃海泉等[16]的方法。首先利用去離子水配制基礎(chǔ)瓶插液（1%蔗糖 + 200 mg·L-18-羥基喹啉，記為對(duì)照組CK）；再分別向其中加入4 mg·L-1納米銀（NS）、75 mg·L-1水楊酸（SA）、10 mg·L-1精胺（SP）和20 mg·L-1乙烯利（ETH，陽(yáng)性對(duì)照）配制成5個(gè)處理的瓶插液（表1）。

表1 含有不同成分的六出花切花瓶插液

將花枝置于去離子水中重新剪切長(zhǎng)度為30 cm，隨機(jī)分為5組，每組15枝，置于不同處理的瓶插液中瓶插；每瓶加液量500 mL，試驗(yàn)重復(fù) 3次，每次重復(fù)5枝，每3 d更換1次瓶插液。

瓶插條件：室內(nèi)溫度 22 ～ 25 ℃，相對(duì)濕度 50% ～ 60%，光照周期為12 h，室內(nèi)散射光外加日光燈補(bǔ)光。按照張輝秀等[17]的劃分標(biāo)準(zhǔn)將六出花瓶插期花朵開放至衰老進(jìn)程中形態(tài)變化劃分為花苞期（Ⅰ級(jí)）：花苞顯紅色，花被片還未張開；初開期（Ⅱ級(jí)）：花被片還未完全張開；盛開期（Ⅲ級(jí)）：花被片完全張開；初萎期（Ⅳ級(jí)）：花被片褪色、萎蔫（圖1）。

1.2.2 花朵萎蔫率和瓶插壽命 每天記錄六出花花枝上小花開放情況，以花枝上50%小花進(jìn)入盛開期記為最佳觀賞期，以50%的小花進(jìn)入萎蔫期記為六出花切花瓶插壽命的終止[18]，并按照下列公式計(jì)算萎蔫率：

1.2.3 花枝鮮樣質(zhì)量變化率測(cè)定 每天用吸水紙吸干花枝底部的水分，用天平稱量并記錄花枝鮮樣質(zhì)量，以計(jì)算花枝鮮樣質(zhì)量變化率：

1.2.4 花瓣可溶性糖和可溶性蛋白含量測(cè)定 利用蒽酮比色法和考馬斯亮藍(lán)法分別測(cè)定六出花花瓣可溶性糖和可溶性蛋白含量，試劑盒均購(gòu)置于上海生工股份有限公司。

1.2.5 花瓣相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛（MDA）含量的測(cè)定 參考高俊鳳[19]的電導(dǎo)法測(cè)定花瓣相對(duì)電導(dǎo)率；用比色法測(cè)定丙二醛含量，試劑盒購(gòu)置于上海生工股份有限公司。

1.2.6 花瓣乙烯代謝相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 乙烯釋放速率測(cè)定采用氣相色譜法，參考王依等[12]的氣相色譜法。1–氨基環(huán)丙烷–1–羧酸（ACC）含量測(cè)定、ACC合成酶（ACS）和 ACC 氧化酶（ACO）活性測(cè)定均采用酶聯(lián)免疫吸附法，試劑盒均購(gòu)置于上海酶聯(lián)生物科技有限公司。

圖 1 六出花切花瓶插期花朵開花階段劃分

Figure 1 Division of flowering stages ofduring vase period

表2 六出花乙烯合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵基因引物

1.2.7 六出花乙烯合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因相對(duì)表達(dá)量檢測(cè) 根據(jù)NCBI中已上傳的六出花轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和已登錄的同源物種序列，篩選六出花乙烯合成及轉(zhuǎn)導(dǎo)的同源基因和序列，并通過Primer 5.0軟件設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)熒光定量PCR (real-time quantitative PCR)特異性引物（表2）。六出花花瓣的RNA提取參考TaKaRa公司的RNA提取試劑盒說明書進(jìn)行，反轉(zhuǎn)錄參考 TaKaRa PrimeScript? RT Master Mix (Perfect Real Time)的使用說明，將得到的cDNA作為模板，參考TaKaRa公司的SYBR ?Prime Script?RT-PCR KitⅡ試劑盒的使用說明，用２-ΔΔCt法測(cè)定各處理在六出花4個(gè)開花時(shí)期花瓣中基因相對(duì)表達(dá)量。反應(yīng)條件和內(nèi)參基因參照Hirai等[20]的方法，每個(gè)反應(yīng)重復(fù)3次。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析 采用Microsoft Office 2016進(jìn)行原始數(shù)據(jù)整理，IBM SPSS STATISTICS 21軟件進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析及差異顯著性檢驗(yàn)(< 0.05)；并用Origin 2018軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同瓶插液處理對(duì)六出花切花花朵萎蔫率及瓶插壽命的影響

花瓣凋落和失水萎蔫是六出花花朵衰老的重要形態(tài)特征。圖 2和圖3顯示，ETH處理組從第3天開始就有花朵萎蔫，且隨瓶插時(shí)間延長(zhǎng)而迅速升高，第9 天時(shí)，ETH組萎蔫率達(dá)到100%，同時(shí)期花朵萎蔫率均顯著高于CK和其他處理組（< 0.05）；第12 天時(shí)，NS、SA和SP處理組花朵萎蔫率為43.3%、83.3%和46.6%，均顯著低于CK組（< 0.05）。因此，ETH處理加速了六出花切花花朵的萎蔫，NS、SA和SP處理則延緩了花朵的萎蔫。

表3顯示不同處理對(duì)六出花切花瓶插壽命的影響。ETH處理組的瓶插壽命為6.4 d，較CK顯著縮短了4.2 d（< 0.05），但其余3個(gè)處理組的瓶插壽命均高于CK組，其中NS處理組的效果最好，到達(dá)最佳觀賞期的時(shí)間比CK組推遲1.4 d，瓶插壽命延長(zhǎng)了2 d且差異顯著（< 0.05）；其次為SP和SA處理組，瓶插壽命分別較CK提高了1.6 d和0.4 d，但后者差異不顯著。ETH處理顯著縮短了瓶插壽命；NS、SA和SP處理均延長(zhǎng)了瓶插壽命。

圖3 六出花切花瓶插過程中花朵萎蔫率變化

Figure 3 Changes of wilting rate ofcut flowers during vase period

CK：基礎(chǔ)瓶插液對(duì)照；EHT：乙烯利處理組；NS：納米銀處理組；SA：水楊酸處理組；SP：精胺處理組。下同。

Figure 2 The morphological changes ofcut flowers during vase period

2.2 不同瓶插液處理對(duì)六出花切花瓶插期花枝鮮樣質(zhì)量的影響

六出花花枝在瓶插過程中由于前期（0 ～ 3 d）迅速吸水，其花枝鮮樣質(zhì)量呈現(xiàn)快速升高，在第3 天均達(dá)到最高值，其中ETH處理組最大鮮樣質(zhì)量變化率為4.33%，顯著低于CK組（< 0.05），3個(gè)處理組鮮樣質(zhì)量變化率分別為 7.02%、6.18%和6.15%，均顯著（< 0.05）高于CK組；瓶插中后期（4 ～ 11 d）由于小花萎蔫、失水導(dǎo)致鮮樣質(zhì)量變化率出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但各處理組鮮樣質(zhì)量變化率到達(dá)0值的時(shí)間不同，其中ETH 組在4 ～ 5 d，較CK組提前2 ～ 3 d；而NS、SP和SA分別推遲至瓶插第9至第10 天，顯著延緩了鮮樣質(zhì)量變化率的下降速率和切花衰老（圖4）。

表3 不同瓶插液對(duì)六出花切花瓶插壽命的影響

注：同列不同小寫字母表示不同處理間存在顯著差異（< 0.05）。下同。

圖4 六出花瓶插期花枝鮮樣質(zhì)量變化率

Figure 4 Change rates of fresh quality of flower branch during vase period

2.3 不同瓶插液處理對(duì)六出花切花瓶插期花瓣可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

在瓶插過程中，六出花花瓣可溶性糖含量隨著瓶插天數(shù)的增加而呈逐漸下降趨勢(shì)（圖5（a））。其中，CK、ETH、SA和SP組在第0至第3 天時(shí)下降速度較快，后期下降速率逐漸放緩。NS組在0 ～ 6 d下降速率較緩，6 ～ 9 d下降速率突然增大；第3天時(shí)，ETH組較CK組可溶性糖含量降低了16.09%，顯著加速了可溶性糖的下降（< 0.05）；而NS、SA和SP相較CK組分別提高了38.89%、7.53%和16.46%，均顯著延緩了可溶性糖含量的下降（< 0.05）；當(dāng)瓶插時(shí)間延長(zhǎng)至第6和第9 天時(shí)，各處理間差異仍顯著（< 0.05）。

除ETH處理外，瓶插過程中六出花花瓣的可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先增加、后下降的趨勢(shì)（圖5（b））。在整個(gè)瓶插期內(nèi)，ETH組較CK組顯著降低了可溶性蛋白質(zhì)含量（< 0.05）；NS、SP處理組較CK組可溶性蛋白質(zhì)含量均顯著增加（< 0.05）；SA組與CK組差異不顯著。ETH處理降低花瓣可溶性蛋白質(zhì)含量，其余各處理組均能提高花瓣可溶性蛋白質(zhì)含量。

2.4 不同瓶插液處理對(duì)瓶插期六出花花瓣相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量的影響

六出花瓶插期間，各處理組花瓣相對(duì)電導(dǎo)率均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)（圖6（a））。與CK相比，ETH處理顯著提高了六出花花瓣相對(duì)電導(dǎo)率（< 0.05）；在瓶插期6 d時(shí)，NS、SP和SA各處理組的相對(duì)電導(dǎo)率分別降低了25.12%、21.61%和17.81%（< 0.05）。

MDA是植物細(xì)胞膜脂過氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物之一，MDA含量能夠反映細(xì)胞膜完整性程度。由圖6（b）可以看出，ETH處理花瓣MDA含量持續(xù)高于CK（< 0.05）。CK與各處理組的六出花花瓣MDA 含量在插瓶過程中呈現(xiàn)先升高、后下降、再升高的波狀上升趨勢(shì)，在第3 天和第9 天出現(xiàn)2次峰值。在6 d時(shí)，NS、SP和SA各處理組MDA含量分別比對(duì)照降低了20.51%、15.38%和12.56%（< 0.05）。由此表明，ETH處理加劇了細(xì)胞膜脂過氧化，加速了對(duì)細(xì)胞膜的破壞，而NS、SP和SA處理均有利于保持細(xì)胞膜的完整性。

2.5 不同瓶插液處理對(duì)瓶插期六出花花瓣乙烯代謝的影響

圖7顯示了瓶插期六出花花瓣中的乙烯釋放速率、乙烯代謝中的兩個(gè)關(guān)鍵酶活性及ACC含量變化。乙烯釋放速率呈現(xiàn)先下降、后逐漸升高的特征（圖7（a））。瓶插6 d時(shí)，ETH處理組六出花花瓣乙烯釋放速率較CK增加了107.82%（< 0.05）。瓶插9 d時(shí)，NS、SP和SA處理組花瓣乙烯釋放速率較對(duì)照分別降低了34.20%、38.08%和24.47%（< 0.05）。

ACC是乙烯合成前體物質(zhì)，瓶插期間CK組呈先上升、后下降、再上升的波浪上升趨勢(shì)，NS、SA和SP處理組各時(shí)期含量均顯著低于CK組，ETH組各時(shí)期均顯著高于CK組（圖7（b））。瓶插6 d時(shí)，ETH處理較對(duì)照增加了9.26%（< 0.05）。NS、SP和SA處理組較對(duì)照減少了26.29%、11.09%和15.19%，均顯著抑制ACC含量的升高（< 0.05）。

ACS是催化生成ACC的關(guān)鍵酶，ACS活性與ACC含量直接相關(guān)。瓶插期間CK組中ACS和ACC的變化趨勢(shì)相同，均呈現(xiàn)先上升、后下降再上升的變化趨勢(shì)（圖7（c））。瓶插6 d時(shí)，ETH處理較CK組ACS活性增加12.57 %（< 0.05）；NS、SP和SA處理組較對(duì)照組的ACS活性降低了30.69%、19.03%和8.95%，均能顯著抑制ACS的活性上升（< 0.05）。

圖5 六出花切花瓶插期花瓣可溶性糖和可溶性蛋白含量的變化

Figure 5 Changes of soluble sugar and soluble protein contents in petals ofcut flowers during vase period

圖6 六出花切花瓶插期花瓣相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量的變化

Figure 6 Changes of relative electrolyte leakage and MDA content in petals ofcut flowers during vase period

圖7 六出花切花瓶插期花瓣乙烯釋放速率、ACC含量、ACS和ACO活性的變化

Figure 7 Changes of ethylene production, ACC content, ACS and ACO activities ofcut flowers during vase period

表4 六出花切花瓶插指標(biāo)相關(guān)性分析

注：* 表示顯著性相關(guān)（< 0.05）。**表示極顯著相關(guān)（< 0.01)。

圖 8 六出花花朵開放各時(shí)期乙烯合成（AlACS、AlACO）及轉(zhuǎn)導(dǎo)基因（AlCTR1、AlERS1和AlEIN3）的表達(dá)特性分析

Figure 8 Analysis of expression characteristics of ethylene synthesis genes（）and ethylene signal transduction genes (and) in different flowering stages ofduring vase period

ACO氧化ACC生成乙烯，ACO活性直接影響乙烯的生成量。六出花瓶插期間，CK組ACO活性呈先下降、后上升趨勢(shì)，與乙烯釋放量的變化趨勢(shì)相一致（圖7（d））。瓶插6 d時(shí)，ETH處理較對(duì)照ACO活性增加了15.79%（< 0.05）。NS、SP和SA處理組較對(duì)照ACO活性降低了22.10%、19.79%和12.63%（< 0.05），說明ETH處理促進(jìn)了六出花花瓣乙烯代謝，加快了衰老進(jìn)程；NS、SP和SA處理均能抑制六出花花瓣乙烯代謝，減緩衰老進(jìn)程。

2.6 六出花切花瓶插指標(biāo)相關(guān)性分析

花朵萎蔫率是評(píng)價(jià)切花瓶插壽命的關(guān)鍵指標(biāo)，為進(jìn)一步分析影響六出花花朵衰老的關(guān)鍵因素，將花朵萎蔫率與各瓶插指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果（表4）表明，花朵萎蔫率與乙烯釋放速率、MDA含量、相對(duì)電導(dǎo)率的Pearson相關(guān)性系數(shù)分別為0.831、0.829和0.818（< 0.01）。鮮樣質(zhì)量變化率與花朵萎蔫率的Pearson相關(guān)性系數(shù)為﹣0.745（< 0.01）?？扇苄缘鞍缀颗c花朵萎蔫率的Pearson相關(guān)性系數(shù)為﹣0.611（< 0.05）。ACS活性與花朵萎蔫率的Pearson相關(guān)性系數(shù)為0.599（< 0.05），表明乙烯釋放速率、相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量和鮮重變化率是影響六出花花朵衰老的關(guān)鍵因素，其中乙烯釋放速率與花朵萎蔫率相關(guān)性系數(shù)最大，是影響六出花切花花朵衰老的最主要因素。

2.7 不同瓶插液處理對(duì)六出花花朵各開放時(shí)期乙烯生物合成基因表達(dá)的影響

由圖8可知，乙烯生物合成關(guān)鍵基因和在瓶插過程中，對(duì)照組（CK）的表達(dá)模式與乙烯釋放速率相一致，均呈總體先降低、后升高的趨勢(shì)?；ǘ溟_放Ⅳ時(shí)期，ETH處理組基因的表達(dá)量較CK組提高近1倍，顯著提高了基因的表達(dá)（< 0.05），NS、SP和SA處理組較CK組基因表達(dá)量均顯著下調(diào)（< 0.05）；ETH處理組各時(shí)期的表達(dá)量較CK組均上調(diào)表達(dá)，NS、SP和SA處理組基因表達(dá)量較CK在開花Ⅲ、Ⅳ時(shí)期均顯著下調(diào)（< 0.05），可見ETH處理促進(jìn)了和的表達(dá)，加速了衰老進(jìn)程；NS、SP和SA處理抑制了和的表達(dá)，延緩了切花的衰老。

2.8 不同瓶插液處理對(duì)六出花花朵各開放時(shí)期乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)的影響

對(duì)照組乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因和的表達(dá)模式呈逐漸上升趨勢(shì)，基因表達(dá)量相對(duì)穩(wěn)定。乙烯利處理組顯著誘導(dǎo)了和在開花Ⅱ時(shí)期的表達(dá)（< 0.05）。3種乙烯抑制劑處理組和的表達(dá)量在花朵開放后期相較于對(duì)照組均有不同程度地下調(diào)（圖8）。

結(jié)合乙烯生物合成相關(guān)基因表達(dá)模式等結(jié)果可知：在乙烯利誘導(dǎo)下，六出花乙烯合成及轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因反應(yīng)活躍，加速了六出花切花開放和衰老。3種乙烯抑制劑均能不同程度抑制乙烯合成及轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)，延緩切花的衰老。

3 討論與結(jié)論

乙烯嚴(yán)格控制乙烯敏感型花卉的衰老進(jìn)程。蔡蕾等[9]對(duì)不同乙烯代謝類型的月季品種進(jìn)行外源乙烯處理，發(fā)現(xiàn)乙烯加速類似末期上升型的大部分切花月季品種的開放和衰老，縮短了瓶插壽命。馬男等[21]使用外源乙烯處理月季切花品種‘Kardinal’后，花瓣ACC含量和ACO、ACS活性都被顯著誘導(dǎo)升高，和乙烯生成量相一致。本研究結(jié)果表明，六出花花朵在開放前期乙烯釋放量較低，而在開放末期其釋放量達(dá)到峰值，推測(cè)六出花的乙烯代謝類型為末期上升型。

外源乙烯能夠誘導(dǎo)內(nèi)源乙烯的釋放，加速乙烯敏感型切花的衰老[10]。乙烯抑制劑可以通過降低切花對(duì)乙烯的敏感性和內(nèi)源乙烯的生成，延緩切花衰老[22]。本研究結(jié)果表明，含有乙烯利的瓶插液處理六出花切花，顯著提高了六出花花瓣的乙烯生成速率、ACC含量、ACS和ACO 活性，加速了花瓣可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖的降解，增加了花瓣相對(duì)電導(dǎo)率和MDA的含量，促進(jìn)了切花衰老；而含有乙烯抑制劑納米銀、水楊酸、精胺的瓶插液處理六出花切花，均不同程度地降低了六出花花瓣的乙烯生成速率、ACC含量、ACS和ACO活性，增加了可溶性蛋白質(zhì)的含量，延遲了可溶性糖含量的降低和花瓣相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量的升高，從而延緩了切花的衰老，其中以納米銀效果最佳。這與前人的研究相一致[ 5, 12-13, 23]。由此可以判斷六出花對(duì)乙烯敏感。

乙烯的生物合成途徑受和基因的調(diào)控，其表達(dá)水平與乙烯的產(chǎn)量呈正相關(guān)[24]。基因表達(dá)結(jié)果（圖8）進(jìn)一步表明，六出花花朵在開放前期，和表達(dá)水平較低，而在開放末期其表達(dá)量達(dá)到峰值，各處理對(duì)和表達(dá)量的誘導(dǎo)變化與乙烯生成量的變化規(guī)律相一致，推測(cè)和是六出花切花對(duì)乙烯響應(yīng)模式的關(guān)鍵基因。在乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，六出花瓶插前期乙烯生物合成量低，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)水平也較低；乙烯利處理能誘導(dǎo)基因和在開花前期的表達(dá)，加速六出花花瓣乙烯信號(hào)的傳遞，使切花花瓣中發(fā)生活躍的乙烯反應(yīng)，促進(jìn)切花衰老。而3種乙烯抑制劑均能不同程度地抑制六出花瓶插過程中乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因的表達(dá)，延緩了切花的衰老。

綜上所述，六出花對(duì)乙烯敏感，其乙烯代謝類型可能為末期上升型。外源乙烯利處理促進(jìn)了六出花乙烯代謝和相關(guān)基因表達(dá)，加速切花衰老。納米銀、精胺和水楊酸處理均能不同程度地抑制乙烯代謝和后期基因表達(dá)，延緩切花衰老，提高六出花的切花瓶插品質(zhì)，其中以4 mg·L-1的納米銀處理效果最佳。關(guān)于六出花不同切花品種乙烯代謝類型和衰老機(jī)制有待進(jìn)一步深入探究。

[1] 包滿珠. 花卉學(xué)[M]. 2版. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2003: 226- 230.

[2] YEAT C S, SZYDLIK M, ?UKASZEWSKA A J. The effect of postharvest treatments on flower quality and vase life of cut‘dancing queen’[J]. J Fruit Ornam Plant Res, 2012, 20(2): 147-160.

[3] DE LA TORRE F, RODRIGUEZ-GACIO M C, MATILLA A J, et al. How ethylene works in the reproductive organs of higher plants. A signaling update from the third millennium [J]. Plant Signal Behav, 2006, 11 (1): 231-242.

[4] 高俊平, 張曉紅, 黃綿佳, 等. 月季切花開花和衰老進(jìn)程中乙烯變化類型初探[J]. 園藝學(xué)報(bào), 1997, 24(3): 274-278.

[5] BAKSHI A, SHEMANSKY J M, CHANG C R, et al. History of research on the plant hormone ethylene[J]. J Plant Growth Regul, 2015, 34(4): 809-827.

[6] WANG Y J, ZHANG C, JIA P Y, et al. Isolation and expression analysis of three EIN3-like genes in tree peony ()[J]. Plant Cell Tissue Organ Cult (PCTOC), 2013, 112(2): 181-190.

[7] 王彥杰, 張超, 王曉慶, 等. 高等植物EIN3/EILs轉(zhuǎn)錄因子研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)通報(bào), 2012(3): 1-8.

[8] 王哲, 史國(guó)安, 馬雪情, 等. 芍藥‘桃花飛雪’開花衰老期間乙烯代謝生理機(jī)制的研究[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2014, 41(11): 2268-2274.

[9] 蔡蕾, 張曉紅, 沈紅香, 等. 乙烯對(duì)不同切花月季品種開花和衰老的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2002, 29(5): 467-472.

[10] 楊若雯, 張萍, 薛玉前, 等. 乙烯對(duì)‘班克海爾’和‘楊妃出浴’芍藥切花開放和衰老的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2018, 45(8): 1575-1586.

[11] 麥海欣, 林環(huán), 吳楚純, 等. 乙烯抑制劑在切花保鮮的應(yīng)用[J]. 東南園藝, 2020, 8(1): 60-64.

[12] 王依, 王凱軒, 胡思源, 等. 乙烯代謝和能量狀態(tài)對(duì)‘巴茨拉’牡丹切花瓶插品質(zhì)的作用研究[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2021, 48(6): 1135-1149.

[13] LEE M M, LEE S H, PARK K Y. Effects of spermine on ethylene biosynthesis in cut carnation (L.) flowers during senescence[J]. J Plant Physiol, 1997, 151(1): 68-73.

[14] 朱璇, 侯媛媛, 王英, 等. 水楊酸處理對(duì)杏果實(shí)呼吸速率和乙烯生物合成的影響[J]. 食品研究與開發(fā), 2013, 34(24): 251-253.

[15] NAING A H, WIN N M, HAN J S, et al. Role of nano-silver and the bacterial strainin increasing vase life of cut carnation ‘omea’[J]. Front Plant Sci, 2017, 8: 1590.

[16] 黃海泉, 江婷, 樊國(guó)盛, 等. STS對(duì)六出花切花生理效應(yīng)的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 36(2): 295-299.

[17] 張輝秀, 冷平生, 胡增輝, 等. ‘西伯利亞’百合花香隨開花進(jìn)程變化及日變化規(guī)律[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2013, 40(4): 693-702.

[18] LANGROUDI M E, HASHEMABADI D, KALATEJARI S, et al. Effects of silver nanoparticles, chemical treatments and herbal essential oils on the vase life of cut(Alstroemeria ‘Summer Sky’) flowers[J]. J Hortic Sci Biotechnol, 2020, 95(2): 175-182.

[19] 高俊鳳. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006: 166-168.

[20] HIRAI M, YAMAGISHI M, KANNO A. Reduced transcription of a LEAFY-like gene insp. cultivar Green Coral that cannot develop floral meristems[J]. Plant Sci, 2012, 185/186: 298-308.

[21] 馬男, 蔡蕾, 陸旺金, 等. 外源乙烯對(duì)月季()切花花朵開放的影響與乙烯生物合成相關(guān)基因表達(dá)的關(guān)聯(lián)[J]. 中國(guó)科學(xué)(C輯), 2005(2): 104-114.

[22] 陳麗璇, 陳淳, 郭鶯, 等. 1-MCP對(duì)鶴望蘭切花貯運(yùn)期間生理代謝的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2011, 32(12): 2250-2254.

[23] 葛蓓蕾, 張萍, 雅蓉, 等. 低溫脅迫后增溫對(duì)‘羅賓娜’百合生理特性的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2020, 33(2): 284-289.

[24] TRIVELLINI A, FERRANTE A, VERNIERI P, et al. Effects of abscisic acid on ethylene biosynthesis and perception inL. flower development[J]. J Exp Bot, 2011, 62(15): 5437-5452.

Characteristics of ethylene metabolism and regulatory effect ofcut flowers during vasing life

LU Zihao1, CHEN Guanqun1, SHEN Ruixue2, SHEN Xiaohui1

(1. School of Design, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 201100; 2. Shanghai Shangfang Horticulture Co. Ltd., Shanghai 201114)

In this paper, the characteristics of ethylene metabolism and regulatory effect ofcut flowers during vasing life was studied to provide a theoretical basis for the research and development ofcut flowers preservative. Cut flowers ofin bud periodwere treated by adding 20 mg·L-1ethephon (ETH), 4 mg·L-1nano-silver (NS), 75 mg·L-1salicylic acid (SA) and 10 mg·L-1spermine (SP), respectively into basic vase solution (1% sucrose + 200 mg·L-18-hydroxyquinoline), and the morphological, physiological and gene expression changes of cut flowers during vase period were analyzed. The results were as follows: (1) Ethephon vase treatment significantly shortened the vase life offlowers. Treatments with nano-silver, salicylic acid and spermidine could extend the vase life ofcut flowers. The treatment with 4 mg·L-1nano-silver had the best effect, and the vase life extended for two days. (2) The treatment with ethephon significantly accelerated the decrease of fresh quality of flower branches, soluble sugar and soluble protein contents of petals, increased MDA content and relative electrical conductivity of petals, and significantly improved ethylene metabolism of petals. The vase treatment containing silver, salicylic acid and spermine delayed the decrease of fresh quality of flower branches, soluble sugar and soluble protein contents of flower petals, inhibited the increase of MDA content and relative conductivity, and significantly reduced ethylene metabolism. (3) Vase treatment with ethephon increased the expression levels of keygenes for ethylene synthesis and signal transduction (and) in each flowering stage, while silver, salicylic acid and spermine could inhibit the expression of the key genes in ethylene synthesis and signal transduction. The results indicated thatcut flowers is ethylene sensitive with rising ethylene at the end of the stage. The exogenous application of ethylene inhibitor can delay the senescence ofcut flowers and improve the vase flower quality, among which, 4 mg·L-1nano silver has the best effect.

; cut flower; ethylene metabolism; gene expression

S682.1

A

1672-352X (2022)05-0741-09

10.13610/j.cnki.1672-352x.20221111.007

2022-11-14 10:12:00

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20221111.1111.014.html

2022-01-17

國(guó)家自然科學(xué)基金（31901351）和花博會(huì)特色花卉應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)集成與示范（滬農(nóng)科推字（2019）第1-8號(hào)）共同資助。

盧子豪，碩士研究生。E-mail：18181136208@163.com

申曉輝，研究員。E-mail：shenxh62@sjtu.edu.cn