不同貯藏條件下朱頂紅鱗莖的生理生化變化

王 琪，郝麗紅，于曉南,2

(1.北京林業(yè)大學 園林學院，北京 100083；2 國家花卉工程技術(shù)研究中心，北京 100083)

朱頂紅Hippeastrum vittatum是石蒜科孤挺花屬的多年生球根花卉，原產(chǎn)巴西、秘魯，每個花葶著花2～6朵，原種花冠呈紅色且具白色縱向條紋，喉部呈綠色[1]。朱頂紅花大色艷，新品種層出不窮，既可在室內(nèi)盆栽觀賞，又可用作切花，亦可作為花叢與花境的布景材料，觀賞價值和經(jīng)濟價值較高[2]。但是，目前我國朱頂紅的種球自給率不高，貯藏技術(shù)與國際先進水平差距較大，鮮切花的花期不齊且品質(zhì)不一。國內(nèi)外的相關(guān)研究多集中于朱頂紅種球的貯藏溫度、貯藏時間與栽培效果(如葉片長短、花芽數(shù)等)之間的關(guān)系[3-6]，關(guān)于朱頂紅鱗莖內(nèi)部生理生化變化方面的研究報道較為鮮見。關(guān)于球根花卉鱗莖貯藏過程中生理生化變化的研究，多采用測定鱗莖內(nèi)可溶性淀粉含量、可溶性糖及可溶性蛋白含量、相關(guān)酶的活性等指標，這些指標可以從一定程度上較好地揭示植物體內(nèi)發(fā)生的生理生化變化，相關(guān)研究曾在洋蔥[7-8]、百合[9-12]、水仙[13]等品種中有過報道。文中擬通過測定這些指標研究朱頂紅‘紅獅’在不同貯藏溫度與不同貯藏時間條件下鱗莖的生理生化變化，并結(jié)合前人的研究成果，為朱頂紅花芽萌發(fā)、花期調(diào)控與采后處理提供一定的理論依據(jù)與實踐指導。

1 材料與方法

試驗于2011年11月至2012年1月進行，待朱頂紅葉片枯黃后采收種球。去除地上部分，選取鱗片抱合緊密、無病蟲害、鱗莖盤無損傷、鱗莖直徑約6cm的朱頂紅‘紅獅’種球45個(購于北京繽紛園藝有限公司)。去掉鱗莖外表已無活力的鱗片、全部枯根及根盤表層的一些失活組織附著物，在70％多菌靈700倍液中浸泡種球1h進行殺菌處理，晾干種球表面?zhèn)溆谩?/p>

試驗設置20、12、8、4℃4個溫度梯度，除20℃處理為15個種球外，其余各處理均為10個種球。處理時間為45d，第0天測定20℃處理的生理生化指標，以后每15d測定各溫度處理1次。測定前，隨機從各溫度處理中取3個鱗莖，仔細剝下鱗片，分別取外層鱗片(從外往內(nèi)數(shù)第2～3層)并切碎、混勻，按參考文獻所述取適當質(zhì)量測定淀粉含量、可溶性糖含量、α-淀粉酶的活性及可溶性蛋白含量；內(nèi)層鱗片(從內(nèi)往外數(shù)第2～3層)同樣處理并測定。每處理3次重復。

淀粉含量和可溶性糖含量的測定采用蒽酮法，α-淀粉酶活性的測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法，可溶性蛋白含量則采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[14-15]。

利用SPSS 17.0軟件進行單因子、雙因子方差分析及各指標間的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏條件下朱頂紅鱗莖淀粉含量的變化

淀粉是球根花卉鱗莖中養(yǎng)分的主要貯藏形式，剛收獲的鱗莖淀粉含量較高，但在低溫作用下，這種碳水化合物就開始轉(zhuǎn)化。并隨著貯藏時間的延長，淀粉含量也在發(fā)生變化，如表1所示。

表1 不同貯藏條件下外層與內(nèi)層鱗片淀粉含量的變化?Table 1 Changes of starch contents in outer and inner scales under different storage conditions

由表1可知，在相同貯藏溫度下，隨著貯藏天數(shù)的增加，外、內(nèi)層鱗片的淀粉含量均呈下降趨勢，這與地下部同為鱗莖的百合反應相似[9,16]；在相同貯藏天數(shù)時，淀粉含量隨溫度的降低而減少，說明貯藏溫度越低越有利于淀粉的分解。外層鱗片普遍比同期同溫度的內(nèi)層鱗片淀粉含量略低。自貯藏開始至試驗結(jié)束，所有處理均為貯藏15d時下降幅度最大，如8℃處理的外、內(nèi)層鱗片淀粉含量分別比開始貯藏時下降了24.79％與23.48％；而在隨后的2段時間淀粉含量下降趨于平緩，如8℃處理的最后15d，外、內(nèi)層鱗片淀粉含量僅下降了7.02％和7.67％。

2.2 不同貯藏條件下朱頂紅鱗莖α-淀粉酶活性的變化

由表2可知，外層鱗片的α-淀粉酶活性普遍較內(nèi)層鱗片高。在相同貯藏天數(shù)內(nèi)，朱頂紅外、內(nèi)層鱗片的α-淀粉酶活性隨著貯藏溫度的降低而升高；相同貯藏溫度下，在前15d里，除外層鱗片4℃和8℃處理的α-淀粉酶活性上升外，其余各處理的α-淀粉酶活性均呈下降趨勢，而在貯藏的第15～45天，α-淀粉酶活性顯著上升，內(nèi)層鱗片4℃處理和8℃處理在試驗截止的第45天時，α-淀粉酶活性的增加幅度仍在增大，而其余各處理的上升趨勢趨于平緩。

表2 不同貯藏條件下外層與內(nèi)層鱗片α-淀粉酶活性的變化Table 2 Changes of α-amylase activities in outer and inner scales under different storage conditions

2.3 不同貯藏條件下朱頂紅鱗莖可溶性糖含量的變化

不同處理下朱頂紅鱗莖內(nèi)可溶性糖含量的測定結(jié)果見表3。隨著貯藏天數(shù)的增加，4個溫度處理的朱頂紅鱗莖外、內(nèi)層鱗片中的可溶性糖含量均明顯增加。在貯藏45d內(nèi)，4℃處理的外、內(nèi)層鱗片的可溶性糖含量分別較第0天增長了1.81倍與2.73倍，增長幅度最大；而20℃處理的外、內(nèi)層鱗片分別只增長了1.09倍和1.77倍，增長幅度最小。此外，在本試驗截止時，除20℃外層鱗片的可溶性糖含量增長趨于平緩外，其它各組處理仍增長顯著。在相同貯藏天數(shù)內(nèi)，外、內(nèi)層鱗片的可溶性糖含量隨貯藏溫度的降低大體呈增加的趨勢，說明貯藏溫度越低越有利于可溶性糖的積累。

表3 不同貯藏條件下外層與內(nèi)層鱗片可溶性糖含量的變化Table 3 Changes of soluble sugar contents in outer and inner scales under different storage conditions

2.4 不同貯藏條件下朱頂紅鱗莖可溶性蛋白含量的變化

不同處理下朱頂紅鱗莖內(nèi)可溶性蛋白含量的測定結(jié)果見表4。由表4可以看出，隨著貯藏天數(shù)的增加，朱頂紅外、內(nèi)層鱗片可溶性蛋白含量呈先升高后降低的變化趨勢。第0～30天，可溶性蛋白含量呈增加趨勢，各處理均在第30天時含量達到最高，其中外層鱗片的8℃處理與內(nèi)層鱗片的12、20℃處理增幅最大，分別較各自第0天增長了1.60倍與1.78倍、1.78倍；第30～45天，可溶性蛋白含量開始降低，外層鱗片的8℃處理與內(nèi)層鱗片的20℃處理降幅最大，分別較各自第30天減少了31.48％和34.10％。而在相同貯藏天數(shù)內(nèi)，隨著貯藏溫度的降低，外、內(nèi)層的可溶性蛋白含量變化趨勢不明顯，這可能與貯藏溫度和貯藏天數(shù)的交互作用有關(guān)。

表4 不同貯藏條件下外層與內(nèi)層鱗片可溶性蛋白含量的變化Table 4 Changes of soluble protein contents in outer and inner scales under different storage conditions

2.5 不同貯藏條件下各指標間的相關(guān)性

不同貯藏條件下，對朱頂紅鱗莖各項指標間進行簡單相關(guān)分析，結(jié)果見表5。由表5可知，淀粉含量與α-淀粉酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量呈極顯著負相關(guān)(P≤0.01)；α-淀粉酶活性與可溶性糖含量、可溶性蛋白含量呈極顯著正相關(guān)(P≤0.01)；而可溶性糖含量與可溶性蛋白含量也呈極顯著正相關(guān)(P≤0.01)。

表5 不同貯藏條件下各指標間的相關(guān)性分析?Table 5 Correlation analysis of the indexes under different storage conditions

2.6 各指標與脅迫因素間的方差分析

對朱頂紅外層鱗片和內(nèi)層鱗片的方差分析結(jié)果(見表6)表明，除了貯存溫度與貯藏天數(shù)的交互作用對外層鱗片影響不顯著、對內(nèi)層鱗片的影響為顯著水平(P≤0.05)外，貯藏溫度和貯藏天數(shù)及其交互作用對其它各指標的影響均達到了極顯著水平(P≤0.01)，并且可以看出，貯藏溫度對各指標的影響大于貯藏天數(shù)，貯藏天數(shù)對各指標的影響又大于二者的交互作用。

3 討 論

國內(nèi)外對朱頂紅鱗莖促成栽培的試驗研究較多，而尚少見對其種球內(nèi)部休眠機制的研究。但是，促成栽培研究的結(jié)果能夠反映鱗莖內(nèi)部生理生化的變化，因此也可反之利用其來說明問題。田松青等[17]將品種‘Red Peacock’貯藏于9～10℃的環(huán)境里6周后，再放入溫室栽培半個月，有60％的花芽萌動；而冷藏8.5周只有30％的花芽萌動。Read則認為13℃下處理6周后在18～19℃條件下栽培對于解除種球休眠也是有效的[1]。呂英民等[18]認為12℃下冷藏8～13周，朱頂紅表現(xiàn)最佳。

表6 貯藏溫度和貯藏天數(shù)及其交互作用對外層與內(nèi)層鱗片各指標的影響?Table 6 Effect of storage temperature,storage duration and their interaction on the indexes of outer and inner scales

植物體內(nèi)糖類含量的變化是低溫條件下植物代謝較為敏感的生理指標之一[19]，淀粉和可溶性糖在維持碳水化合物供需平衡中起著重要作用。在低溫處理解除植物種球休眠過程中，一系列淀粉降解酶的活性增加，鱗莖內(nèi)的淀粉水解，可溶性糖大量積累[20]，這與碳和氮的代謝密切相關(guān)[21]，也與植物抗寒性研究中低溫脅迫下需要更多可溶性糖調(diào)節(jié)細胞滲透壓、為生命活動提供更多能量和底物、有助于增強抗寒性的機理相同[22]。因可溶性糖對低溫較為敏感，當受到低溫脅迫時，其含量迅速增加，參與細胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)，在檉柳[23]、核桃[24]等的抗寒性研究中也有相似的結(jié)果。本試驗結(jié)果證實，朱頂紅內(nèi)、外層鱗片淀粉含量持續(xù)下降，可溶性糖含量增加，即出現(xiàn)了“低溫糖化”現(xiàn)象。從貯藏溫度看，溫度越低，可溶性糖含量越高、淀粉含量越低，但是變化的幅度并無規(guī)律。從貯藏時間上看，在試驗截止時，淀粉和可溶性糖含量均達到了相應下降和上升的峰值，這與前面所述的6周左右貯藏期相符，但是在此之后的情況需更長時間的觀察與試驗。鱗片細胞內(nèi)α-淀粉酶活性與淀粉降解緊密相關(guān)[25-26]，本試驗中α-淀粉酶活性與淀粉含量呈負相關(guān)，與前人研究結(jié)果相一致。但是，各處理的α-淀粉酶活性在前15天表現(xiàn)較混亂，這是由淀粉分解的復雜性所決定的。另需注意的是4℃處理條件下α-淀粉酶活性仍保持增長趨勢，但國內(nèi)外大多數(shù)研究不選擇低于5℃的貯藏溫度，可能是因為其它生理生化指標表現(xiàn)不佳以至于鱗莖的表型性狀下降。植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類，很多植物中的可溶性蛋白質(zhì)與植物的抗寒性關(guān)系密切，有研究表明在低溫下植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)會增多[27]，因此測定其含量是了解植物體總代謝的一個重要指標。文中研究結(jié)果表明，盡管貯藏溫度不同，但各處理在第30天時可溶性蛋白達到的最高含量無顯著差異，說明在試驗溫度范圍內(nèi)朱頂紅鱗莖的代謝幾乎相同，隨著時間推移可溶性蛋白含量逐漸下降，可能是由于各種酶活性的增加或降低所致。

貯藏溫度和貯藏天數(shù)及其交互作用對植物的絕大多數(shù)生理生化指標的影響均較為顯著。朱頂紅鱗莖的休眠及休眠解除是極為復雜的生理過程，不僅與栽培條件密切相關(guān)，還因其內(nèi)源物質(zhì)、營養(yǎng)情況和成熟度等的不同而有差異。受時間和材料數(shù)量的限制，本研究未能進行后續(xù)花芽分化的觀測。在研究朱頂紅鱗莖生理生化變化時，應綜合考慮多方面因素，同時結(jié)合具體的萌動和開花結(jié)果，才能為朱頂紅鮮切花的花期調(diào)控等提供可靠依據(jù)。

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