百合花朵不同发育期乙烯释放量与膜脂过氧化作用的研究

百合花朵不同发育期乙烯释放量与膜脂过氧化作用的研究 () 西北植物学报 1999, 19 6: 143—147 . . -. . A c ta B o tB o rea lO cc id en tS in () 文章编号: 100024025219990620143205 百合花朵不同发育期乙烯释放量与膜脂 α 过氧化作用的研究 1 1 2森刘雅莉, 王 飞, 黄 ( )1 西北农业大学园艺系, 陕西杨陵 712100; 2 西北农业大学中心实验室, 陕西杨陵 712100 ( )摘 要: 以百合 “精萃”为材料, 研究了百合花朵的不同发育期与乙烯释放量、呼吸强 lilium 度变化情况, 发现百合花朵的乙烯释放量和呼吸强度变化趋势基本一致, 属于乙烯末期上升 ( ) () 型 花卉, 并发现随着花朵的发育, 不饱合脂肪酸指数 逐渐下降, 丙二醛 上升, IuFA M DA 细胞膜相对透性增加。 ( ) ( ) 关键词: 百合 lilium ; 乙烯释放量; 不饱合脂肪酸指数 IuFA ; 膜脂过氧化 中图分类号: 945. 31 文献标识码: Q A -Study on the e thy len e re lea se an d the m em bran tl ip id perox ida t ion in the d if f eren t deve lopm en t sta ge of l il ium f lower 1 1 22,, L IU Y aliW A N G F e iHU A N G Sen ( ) 1 , , , 712100, D ep a r tm en t o f H o r t icu ltu reN o r thw e ste rn A g r icu ltu ra l U n ive r sityYang lingSh aanx i C h ina( )2 , , , 712100, T h e cen t ra l labo ra to ryN o r thw e ste rn A g r icu ltu ra l U n ive r sityYang lingSh aanx i C h ina : A bstra c tT h is p ap e r dea l w ith th e ch an ge s o f e th y len e re lea se an d re sp ira t io n ra te o f lili2 () , um J in g cu idu r in g th e d iffe ren t deve lopm en t stageT h e re su lt s show ed th a t ch an ge . t ren d s o f e th y len e re lea se an d re sp ira t io n ra te o f f low e r s w e re co r re spo n den tL ilium () . , J in g cu ib e lo n g s to th e sty le o f e th y len e in c rea se du r in g la te r stageM eanw h ileth e in 2 ( ) () , dex o f u n sa tu ra ted fa t ty ac id Iu FA dec rea sedm a lo n d ia lch yde M DA in c rea sed an d .th e p la sm a m em b ran ce p e rm eab ility in c rea sed w ith th e deve lopm en t o f f low e r ( ) : ; ; ; 2 Key word slilium e th y len e re lea seIn dex o f u n sa tu ra ted fa t ty ac id Iu FA m em b ran e lip id p e ro x ida t io n α 收稿日期: 1999211220 百合切花在国内外市场上占重要地位, 但迄今对百合花朵发育以及衰老的机制了解 甚少, 按照 提议, 根据开花衰老过程中花朵乙烯的大量生成与否可将花卉植物划 H e lavey 1 2 分为乙烯跃变型如香石竹, 和乙烯非跃变型如南花等两大类, 百合切花花朵乙烯释放 属于哪种类型, 迄今仍未明确, 而且, 关于百合花朵发育与衰老以及膜脂过氧化作用研究 也较少, 因此, 本文旨在研究百合花朵乙烯的释放以及呼吸强度之间的关系, 探讨百合花 朵发育与衰老过程中的膜脂过氧化作用, 为揭示切花衰老的机理, 制定有效的切花保鲜措 施提供理论依据。 1 材料与方法 1. 1 材料 试 验 于 1995 和 1996 年 秋 季 进 () 行。采集不同播期 每播期间隔 20 ,d 不同发育期 花 枝 各 50 枝 带 回 实 验 室 内, 插入装满自来水的塑料桶中, 臵于 无阳光直射的室内, 室温 22?, 24?, 相对湿度 70%, 80% , 于第二天将 不 同花枝相同部位且发育程度相近的花 蕾 或 花 朵, 按 发 育 与 衰 老 程 度 分 为 6 () ( ) ( 级, 1 级 绿蕾, 2 级 橙色蕾, 3 级 红 图 1 百合花蕾不同发育期呼吸 ) ( ) ( ) 色 蕾, 4 级 初开花, 5 级 盛开花, 6 强度和乙烯的变化 ( ) 级 衰 败 花, 每 级 50 个 花 蕾, 进 行 分 ?—— ? 乙烯 ?—— ? 呼吸速率 析测定。. 1 F igC h ange t rend o f e th y lene re lea se and re sp ira t io n ra te in th e d iffe ren t deve 1. 2 测定方法 lopm en t stage o f lilium f low e r 1. 2. 1 乙烯释放量的测定用 日 立 ?—— ? E th y lene ?—— ? re sp ira t io n 663230 型气相色 谱 仪 测 定、将 材 料 封 入已知体积的玻璃瓶中, 放臵 24 后, 进行测定, 每个样品重复三次, 每次进样 1 , 柱h mL - 1 子温度 110?, 检测器温度 140?, 为 40 〃, 为 151. 98 , 空气压力为N 2 mL m in H 2 r skp a 151. 98 , 检测器。r skp aF ID 3 1. 2. 2 呼吸强度的测定 按东惠茹的方法测定。 4 1. 2. 3 脂肪酸的测定 按郭全城等报道的方法测定。 5 1. 2. 4 及细胞膜相对透性的测定 按林植芳等方法测定。M D A 2 结果 2. 1 百合花不同发育期呼吸强度和乙烯释放量的变化 百合花乙烯释放变化动态可从图 1 中看到, 随着开花级数的增加, 从绿蕾经橙色蕾、 红色蕾, 初开花到盛开花时, 乙烯释放量变化不大, 基本趋于平衡, 随着盛开花的继续开 放, 乙烯释放量开始逐渐增加, 衰败花乙烯释放量达到最大, 百合花乙烯释放动态类似岩 6 期刘雅莉等: 百合花朵不同发育期乙烯释放量与膜脂过氧化作用的研究 145 实验明, 随着开花的发育和衰老的进行, 百合乙烯释放量呈末期上升型, 而呼吸强 度变化的趋势基本上与乙烯释放量的趋势一致, 如图 1 所示, 即从绿蕾到初开时, 呼吸强 ( ) 度趋于稳定, 在盛开花, 呼吸强度迅速增加, 在衰败花 6 级时, 呼吸强度与乙烯释放量达 到最高, 说明百合花乙烯释放量变化动态与呼吸强度变化动态大致相同。 () 2. 2 花瓣组织中, 丙二醛 含量与细胞膜相对透性的变化M D A 百合花瓣中M D A 含量和细胞膜相对透性 表 1 T ab le 1 R e la t iv ity leak o f ce ll m em b rane and co n tend o f M DA in p e ta l o f lilium f low e r 初开花 衰败花 绿 蕾 橙色蕾 红色蕾 盛开花 B eg in o f O ld o f A na ly se s G reen bud O range R ed bud F u ll b loom o f item f low e r f low e r M DA 含量 9. 40 9. 20 14. 41 18. 56 20. 48 32. 56 Co n tend o f M DA- 1 〃Λm o lgFW 细胞膜相对透性% R e la t iv ity 18. 02 20. 40 22. 62 34. 98 38. 84 48. 62 leak o f ce ll m em b rane 从表 1 可知, 随着花朵的发育, 细胞膜相对透性, 从绿蕾到红色蕾增高不大, 但在初开 花时, 由绿蕾的 18. 02% 上升到 34. 98% , 膜透性增加 93. 4% , 盛开花增加了 115% , 衰败 表 2 花瓣组织细胞膜脂肪酸组分及含量变化 2 T ab le C h ange o f co n tend and fa t ty ac id com po se o f ce ll m em b rane in t issue s o f lilium p e ta l 花级别 000012D eve lopm en t C 1 2 C 14 C 16 C 18 C 18 C 1 8 stage o f 月桂酸 豆蔻酸 棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 f low e r 1 绿蕾 0. 850 1. 650 20. 772 3. 940 4. 926 30. 148 G reen bud 2 橙色蕾 2. 116 4. 678 17. 603 4. 850 6. 897 27. 844 O range 3 红色蕾 2. 657 6. 124 17. 804 4. 253 4. 806 26. 487 R ed bud 4 初开花 2. 902 5. 578 20. 464 3. 758 4. 753 26. 494 B eg in o f f low e r 5 盛开花 3. 393 6. 510 21. 276 6. 196 3. 296 26. 607 F u ll b loom 6 衰败花 4. 309 7. 644 21. 689 6. 460 2. 903 25. 271 O ld o f f low e r 花级别 30其它未知 饱合脂 D eve lopm en t 1 2 C 2 C 2 IuFA 酸总量 肪酸% stage o f 亚麻酸 山嵛酸 f low e r 1 绿蕾 30. 698 4. 092 0. 765 31. 304 157. 316 G reen bud 2 橙色蕾 28. 899 4. 789 0. 912 34. 036 149. 282 O range 3 红色蕾 28. 705 4. 532 1. 165 35. 370 143. 895 R ed bud 4 初开花 27. 883 5. 935 1. 163 38. 642 140. 39 B eg in o f f low e r 5 盛开花 26. 577 7. 189 2. 141 44. 564 136. 241 F u ll b loom 6 衰败花 23. 228 8. 044 2. 337 48. 146 122. 129 O ld o f f low e r 注: 3 脂肪酸不饱合指数, 其值为 18?1% + 18?2% + 18?3%. m o lm o lm o l 蕾比增加了 53% , 初开花增加了 97. 45% , 衰败花则为 2. 46 倍, 从表 1 看,含量增加M DA 的速度比膜透性增加的要早一个级别, 即植物体内膜脂过氧化产物的产生, 引起了M DA 细胞膜透性的伤害, 膜透性在花朵初开时, 增加较大, 证明初开花是花开始衰老的关键时 期。 2. 3 花瓣组织细胞膜脂肪酸组分及含量的变化 ( ) 表 2 的结果表明, 随花朵发育与衰老, 不饱合脂肪酸 18?1, 18?2, 18?3的含量逐 ( ) ( )渐降低, 而饱合脂肪酸所占百分比增加, 由 1 级 绿蕾的 31. 30% 增加到 6 级 衰败花 ( ) ( ) 48. 15% , 增加了 16. 84% , 脂肪酸不饱合指数 下降百分比较大, 从 1 级 绿蕾的Iu FA ( ) ( ) 157. 32% 下降到 6 级 衰败花的 126. 13% , 下降了 31. 19% 。 不饱合脂肪酸指数 Iu FA 的下降和饱合脂肪酸的上升, 说明了在花朵发育与衰老过程中, 膜脂趋于饱合化, 花趋于 衰老。 2. 4 百合花朵发育级别与乙烯等生理指标的相关分析 表 3 百合花朵发育级别与乙烯等生理指标的相关分析 23 T ab le In te r re la t io n o f p h y sio b io ch em ica l e th y lene re lea se and Index o f and deve lopm en t stage o f f low e r in lilium f low e r 花发育级别 含量IuFA M DA 膜透性 乙烯释放量 呼吸强度 D eve lopm e nt 饱合脂肪酸 Co n tend M em b rane E thy lene R e sp ira t io n un sa tu ra t F a t ty acid stage of leak re lea se ra te fa t ty o f M DA f low e r 花发育级别 1. 000 2D eve lopm e nt st age o f f low e r 含量M DA 3 31. 000 0. 94 Co n tend o f M DA 细胞膜透性 3 31. 000 0. 94 L eak of ce ll m em b rane 乙烯释放量 0. 56 0. 79 0. 65 1. 000 E thy lene re lea se 呼吸强度 3 30. 68 0. 86 0. 76 1. 000 0. 98 R e sp ira t io n ra te IuFA 3 33 33 3- 0. 72 - 0. 81 1. 000 - 0. 95 - 0. 95 - 0. 94 un sa tu ra t fa t ty acid 饱合脂肪酸含量 3 33 33 33 30. 65 0. 75 1. 000 Co n tend o f 0. 97 0. 95 0. 98 0. 94 fa t ty ac id 注:“3 ”代表5. 0 % 显著水平;“3 3 ”代表1. 0%显著水 平。 由表 3 从花的发育级别等 7 种生理指标的相关分析中可知, 花的发育级别与M DA 含量, 细胞膜相对透性, 饱合脂肪酸之间存在着显著的正相关关系, 相关系数如表 3 均达 ( ) 到 0. 01 显 著 水 平, 而 不 饱 合 脂 肪 酸 指 数 与 花 的 发 育 级 别 呈 负 相 关 关 系, =Iu FA r 3 3 - 0. 95, 乙烯、呼吸强度与花的发育级别均未达到显著水平, 但它们之间存在着正相关关系, 说明, 通过维持植物体内不饱合脂肪酸含量, 降低饱合脂肪酸, 含量, 减少膜M DA 透性, 降低花朵的乙烯释放量和呼吸强度的突然升高, 就可达到控制花的发育级别, 最终 达到理想的控制花朵衰老的效果。 3 讨论 6 期刘雅莉等: 百合花朵不同发育期乙烯释放量与膜脂过氧化作用的研究 147 的衰老过程中起重要作用, 百合花精萃品种在花朵发育和衰老过程中乙烯释放量变化动 态与典型的呼吸跃变类型的花卉不一样, 而是末期上升型花卉, 它的成熟衰老与乙烯之间 的关系较为复杂, 本实验所证明, 在整个花发育过程中, 乙烯释放量与呼吸强度的变化结 3 3 果趋势基本一致, 达到显著水平, = 0. 98也就是说, 在百合切花保鲜的实际工作中通 r 过在盛花期降低乙烯释放量或呼吸强度, 均能达到控制花朵走向衰败的过程。 目前, 人们通过测定含量来反映植物的膜脂过氧化程度和抗衰老能力, M DA M DA含量越高, 膜脂过氧化程度越强, 植物衰老就越迅速, 膜脂过氧化作用是指不饱合脂肪酸 中发生的一系列自由基反应, 不饱合脂肪酸被非脂性自由基引发产生, 形成过氧自由基, 分子内进行环化, 双键转移, 进一步分解, 形成 而本身对植物生长发育和细, M DA M DA 7 胞分裂有明显的毒害作用, 它能与蛋白质结合引起蛋白质分子与分子之间的交联而形 成交联物, 从而使细胞膜系统发生变性, 引起膜透性变化, 最后导致植物伤害死亡。而百合 ( ) 花朵在发育与衰老的过程中, 不饱合脂肪酸指数 的下降, 特别是不饱合脂肪酸中Iu FA ( 的亚麻酸被氧化而逐渐减少, 本试验中, 亚麻酸由绿蕾的 30. 698 m gƒg 下降到衰败花的 ) 23. 228 产物之一的的不断增加, 导致百合花发育趋向于衰老。 百合花朵在ƒm ggM DA 发育及衰老过程中, 的增加, 引起膜透性的增加, 而细胞质膜是细M DA 胞和环境之间的界面和屏障, 质膜是由类脂和蛋白质构成的, 而类脂又是由不饱合脂肪酸组成的, 膜脂过氧化作用发生在不饱合脂肪酸上, 生成 乙烯, 乙烷, 不饱合脂肪酸 , M DA 的氧化降解, 自然引起膜脂肪酸配比的变化, 并相应改变了膜透性, 透性的改变可通过测 定电导率的变化来确定, 我们的实验也证明了随着花朵的发育与衰老, 增加, 导致M DA 了细胞相对电导率增加, 膜的完整性受损, 预示着花的发育走向衰老乃至死亡。 在生产实 践中, 通过控制百合切花的饱合脂肪酸含量的增加, 维持或增加不饱合脂肪酸的含量, 才 可降低的含量, 保存膜的完整性, 达到控制花的发育和衰老。M DA 参考文献 1 胡绪风. 切花保鲜新技术—— 中外 290 种鲜花, 配叶, 盆栽植物采后保鲜处理, 贮运, 营销技法 [M . 北京: 中国农 业出版社, 1996: 6, 7. , , . 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