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牡丹开花与衰老的生理生化机制研究

史国安  
【摘要】:牡丹是原产中国的特有花卉,属于芍药属牡丹组植物。由于牡丹花大色艳,广泛的用于园艺观赏。近些年,牡丹作为新型切花受到广泛的重视。然而,人们对牡丹开花和衰老的生理生化机制的研究尚不够深入。本研究围绕牡丹开花和衰老过程中糖代谢、抗氧化代谢和内源激素变化,以及保鲜剂对切花衰老的调节效应进行了探索,为延长牡丹切花的瓶插寿命与贮藏技术提供了理论与实践依据。现将研究结果报告如下: 1.在牡丹品种‘洛阳红’和‘胡红’花开放和衰老过程中伴随花瓣的迅速扩张生长,总可溶性糖呈现迅速增加的趋势,特别是己糖(葡萄糖和果糖)含量显著增加,盛开后己糖水平达到最高,而蔗糖含量呈现逐渐下降的变化。己糖和蔗糖降解指数(SDI)与花枝重呈现极显著的正相关;‘洛阳红’和‘胡红’花瓣的酸性转化酶(AI)活性维持较高水平,开花过程中AI活性逐渐升高,开放后逐渐下降。经主成份回归分析,可溶性糖的代谢依赖于酸性转化酶、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)四种酶的共同作用。结果表明,花瓣中己糖的积累在牡丹花开放和衰老过程中起着重要作用。 2.牡丹开花和衰老过程中,花瓣中MDA显著积累导致细胞膜透性持续升高,2个牡丹品种花瓣脂质过氧化代谢有一定差异。‘洛阳红’花瓣中O2-、H2O2含量与MDA含量呈极显著的正相关,‘胡红’花瓣中O2-含量与MDA呈显著正相关。O2-对MDA含量有较大的正向直接效应,而H2O2、AsA-POD、CAT和PPO在2个牡丹品种中的效应表现不同。牡丹开花和衰老的过程,是膜脂过氧化加剧引起细胞膜损伤的过程,O2-是影响牡丹开花和衰老过程中花瓣内膜脂过氧化作用的最主要因素。 3.牡丹花瓣提取液能显著降低DPPH的吸光值、抑制O3-介导的氮兰四唑(NBT)光化学还原和·OH作用下的水杨酸羟基化作用,显著抑制卵黄组织匀浆的脂质过氧化作用,其中牡丹花瓣提取液清除DPPH自由基的活性高于200μg·mL-1 BHT但低于80μg·mL-1 Vc。6个试样在四种测定系统中均具有一定程度的抗氧化能力,水提取液的抗氧化活性略高于50%乙醇提取液,深色花瓣提取液对不同自由基的清除能力较强。 4.牡丹花瓣富含多酚、类黄酮与花色素苷,牡丹开花和衰老过程中花瓣总酚含量呈下降趋势。开花前期的花瓣提取液维持较高的抗氧化活性和自由基清除能力,开花后抗氧化活性和自由基清除能力明显下降。牡丹花瓣多酚含量与清除DPPH自由基活性之间呈现显著的正相关。提示花瓣多酚类功能成分减少与清除自由基的能力显著降低是导致牡丹花衰老的重要生理原因。营养上从初开期到盛开期是牡丹花的适宜采收期。 5.‘洛阳红’和‘胡红’呼吸速率均呈现典型的跃变特征,呼吸峰分别出现在盛开期和半开期。牡丹开花和衰老过程中内源IAA、ZR和GA3含量降低,内源ABA含量上升,‘洛阳红’属于类似乙烯跃变型花卉,‘胡红’属于类似乙烯末期上升型花卉;而花瓣ACO活性随花朵的开放逐渐下降,ACO活性变化与内源乙烯的释放不相关。结果提示,牡丹开花和衰老过程中花瓣内源激素代谢失衡是导致花瓣衰老的重要原因。 6.花朵衰老时花托、雄蕊和花瓣是乙烯释放的主要部位,雄蕊在初开期有—明显的乙烯峰,花朵的乙烯主要来自于花瓣;‘胡红’开放过程中花瓣的ACC含量缓慢减少,进入衰老期ACC含量又有快速上升的趋势;而茎的ACC含量一直处于下降趋势;叶柄和叶片的ACC含量在花朵的整个开放过程中变化不大。结果提示器官之间乙烯和ACC梯度在‘胡红’花朵开放和衰老前后起着重要调节作用,而乙烯和ACC在花器不同部位间的运输及分配上有差异。 7.瓶插试验结果表明,随着切花开放级别的升高,瓶插寿命和最佳观赏期相应缩短,保鲜液能够延长牡丹切花的瓶插寿命和最佳观赏期,提高最大花径和花枝鲜样质量;牡丹切花瓶插期间花枝吸水量和失水量持续下降,水分平衡值在瓶插1d达到最大,保鲜液能够提高花枝的吸水量和失水量,延迟水分平衡值趋于0的时间,牡丹切花瓶插期水分平衡值降为零的时间与瓶插寿命呈显著的正相关。牡丹切花的适宜采收期为绽口期到初开期,保鲜液能够改善切花的品质。


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