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采前1-MCP处理对月季切花保鲜效应及其作用机理研究

黄帅  
【摘要】:月季作为全球四大切花之一,具有很高的商业价值,而其较短的货架和瓶插寿命则制约了月季切花产业的发展。本研究以乙烯跃变型切花月季栽培品种‘卡罗拉’(Rosa hybrida cv.Carola)为试验材料,采取不同参数下的采前1-甲基环丙烯(1-MCP)处理,观测切花品质、瓶插寿命,优化1-MCP施用时期、施用浓度及切花采收时期;采用筛选的1-MCP最佳处理,复合采后PE50包装,5℃下贮藏,观测贮藏后切花的瓶插表现,以采前乙烯利处理作为阴性对照,探讨采前1-MCP单独处理以及复合采后PE50包装处理对月季切花采后生理以及冷藏寿命的影响。通过比较采前1-MCP及乙烯利处理对切花月季瓶插寿命、花朵质量、能荷水平、能量代谢相关酶、抗氧化相关酶活性的影响,结合三磷酸腺苷(ATP)补充试验的结果和差异表达蛋白分析,为将切花保鲜产业中应用的采后1-MCP保鲜技术扩展到采前,实现更加便捷、高效的应用效果提供理论依据和技术支撑。取得研究结果如下:(1)不同参数下试验结果表明,采前1-MCP处理最适宜喷施时期为露红期(阶段Ⅱ),最适宜浓度为10μL·L~(-1),最佳采收期为喷施后2 d,优化参数处理下的切花瓶插寿命较对照延长2.5 d,最大花径则无显著影响。(2)采前1-MCP喷洒处理将切花月季‘卡罗拉’冷藏寿命较对照延长了10 d,并延缓贮藏期间的切花枯萎,抑制呼吸作用及乙烯生成,抑制1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的合成及ACC氧化酶(ACO)的活性,延缓可溶性蛋白质的降解。1-MCP与PE50的复合处理虽然在贮藏前期延缓切花枯萎及蛋白质降解,然而在贮藏后期造成生理紊乱,导致切花质量下降。(3)采前1-MCP喷洒处理可提高月季切花瓶插期超氧化物歧化酶(SOD)活性,延缓丙二醛(MDA)含量的增加,维持较高的ATP含量和能荷水平,从而延长了切花月季‘卡罗拉’的瓶插寿命。而乙烯利处理提高了过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性,降低了ATP含量和能荷水平,最终加速了切花月季的衰老。采前乙烯调控通过对切花能量平衡及活性氧代谢的调节作用来影响切花月季‘卡罗拉’的衰老进程。(4)ATP处理能够有效提高切花月季‘卡罗拉’内源ATP含量及能荷水平,抑制干重的下降,有效维持水分平衡、活性氧平衡及细胞膜、线粒体的完整性,从而延长切花寿命,并增大切花最大花径,延长观赏期,提高了切花质量,其中0.5 mM ATP处理效果最佳,可将瓶插寿命较对照延长2.1 d,而ATP抑制剂—2,4-二硝基苯酚(DNP)处理则起到相反的作用。(5)使用基于iTRAQ技术的蛋白质组学技术共鉴定出2030个蛋白质。其中,差异蛋白数目分别为:249(Ⅰ/Ⅳ-CK),265(Ⅳ-CK/Ⅳ-M)和346(Ⅳ-CK/Ⅳ-E)。影响切花月季的自然开花衰老过程的主要上调表达蛋白为糖酵解(EMP)途径关键酶,细胞程序化死亡蛋白,细胞木质化酶,真核翻译起始因子,第二信使分子合成酶等。反映出月季切花开花过程中碳水化合物分解加剧,新的蛋白质同步合成和细胞衰老启动的代谢特征。下调表达的主要为细胞构架蛋白和功能蛋白,大分子合成途径中的合成酶、转移酶类等,表明开花过程中DNA复制、基因表达及RNA代谢调控紊乱同步发生,大分子的合成逐渐减弱,故而细胞骨架及细胞内组分发生降解。(6)采前乙烯利处理引起膜脂氧化酶类、碳水化合物降解代谢(EMP)酶类,细胞程序化死亡相关蛋白显著上调,抗逆蛋白及活性氧清除酶类显著下调;1-MCP除了与乙烯相反地抑制细胞木质化酶表达外,明显地促进细胞抗逆蛋白表达上调,其他蛋白质的表达没有互补性作用。表明1-MCP延缓衰老的机理不能简单地理解为抵消乙烯的作用,而是乙烯信号和水平干扰下的整体作用,最突出表现为抑制切花抗逆性下降。


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