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纳米银和硫代硫酸银预处理对减轻蜡花切花乙烯伤害的研究



全 文 :·贮藏保鲜加工· 北方园艺2014(12):112~115
第一作者简介:刘季平(1982-),女,博士,实验员,研究方向为切花
采后生物学。E-mail:liujipingpipi@163.com.
责任作者:何生根(1965-),男,博士,教授,研究方向为观赏植物生
物学。E-mail:howtoroot@163.com.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31071829,31272193);广东
省自然科学基金资助项目(10151022501000035,S2012010010418);广
东省高校优秀青年创新人才培育计划资助项目(2012LYM0079)。
收稿日期:2014-01-17
纳米银和硫代硫酸银预处理对减轻
蜡花切花乙烯伤害的研究
刘 季 平1,2,张 昭 其2,李 红 梅1,冼 锡 金1,黎 洪 波1,何 生 根1
(1.仲恺农业工程学院 生命科学学院,广东 广州510225;2.华南农业大学 园艺学院,广东 广州510642)
  摘 要:以乙烯敏感型切花蜡花为试材,用10、20mg/L纳米银(nano-silver,NS)溶液及
0.5mmol/L硫代硫酸银(silver thiosulfate,STS)溶液分别预处理蜡花切花茎基端24h,以去离子
水为对照,随后移至去离子水中瓶插,并用5μL/L外源乙烯处理24h,观测瓶插期间的观赏品
质、瓶插寿命和花朵脱落率。结果表明:乙烯处理可加快蜡花切花失水凋萎及花朵脱落,并抑制
花朵开放,而NS和STS预处理可显著减轻乙烯处理对蜡花切花的不利影响,其中以0.5mmol/L
STS处理效果最佳,10mg/L NS处理次之;另外,采用电感耦合等离子体 -原子发射光谱
(ICP-AES)法测定10mg/L NS和0.5mmol/L STS溶液预处理后银(Ag)在蜡花切花体内分布发
现,2种处理的茎末端、茎上部、花瓣和叶片均有Ag分布,但NS处理的茎末端Ag含量明显高于
STS处理,而前者花瓣Ag含量则显著低于后者。
关键词:蜡花切花;纳米银;硫代硫酸银(STS);乙烯;花朵脱落
中图分类号:S 681.5 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2014)12-0112-04
  蜡花(Chamelaucium uncinatum)属桃金娘科(Myr-
taceae)蜡花属(Chamelaucium)植物[1-2]。蜡花切花是典
    
型的乙烯敏感型切花,采后贮运过程中的水分缺失、病
菌感染等均会促使蜡花内源乙烯释放量增加而导致其
小花脱落[3-4]。Ag+可通过竞争性地结合到乙烯作用位
点而有效抑制乙烯的作用,而硫代硫酸银(silver thiosul-
fate,STS)作为一种含Ag的阴离子复合物,可有效防止
由乙烯引起的蜡花脱落[5-6],目前在蜡花切花贮运保鲜
上广泛应用。但是STS溶液性质不稳定,见光易有沉淀
产生、需要现配现用,且使用浓度较高,废液进入环境中
会造成对土壤和水体的污染,因此其应用受到关注和
限制[7-8]
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Study on Kinetics of Acid Hydrolysis and Extraction of Polysaccharide From Aloe
CHEN Ping,MIAO Xiao-yan,HE Fu-qiang
(Department of Biochemistry,Baoding University,Baoding,Hebei 071000)
Abstract:Taking fresh Curacao aloe as material,polysaccharide was extracted by the optimized ultrasound alcohol
sedimentation method,the polysaccharides was determinated in diferent concentration of HCl conditions with the optical
method.The results showed that the hydrolysis reactions was coincidence with first grade equation.The optimized
traditional alcohol sedimentation method was suitable for the industrial production because of simplified procedure and
low energy consumption;these results would lay a theoretical foundation for the development application of aloe
polysaccharide,especialy in the preparation of active oligosaccharide with certain molecular under the acid-controlable
conditions.
Key words:aloe polysaccharide;extraction;acid hydrolysis kinetics
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北方园艺2014(12):112~115 ·贮藏保鲜加工·
  纳米银(nano-silver,NS)是一种粒径达到纳米级的
特殊形态银(Ag)单质,目前主要作为一种新型抗菌剂在
医疗、纺织及建材等领域得到广泛研究和应用[9-11]。近
年来,课题组经一系列研究表明,NS处理对香石竹、百
合、月季等切花具有突出的保鲜效果,其作用机制除了
具有良好的抗菌作用外,还可能与其拮抗乙烯的作用有
关[12-15]。该试验以蜡花‘Cascade Mist’为试材,比较NS
和STS预处理对减轻外源乙烯对蜡花观赏品质、瓶插寿
命以及花朵脱落等不良影响的效果,同时采用电感耦合
等离子体-原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma-A-
tomic Emission Spectrometry,ICP-AES)法测定NS和ST
处理后Ag在蜡花切花体内分布特点,旨在研究证实NS
对蜡花切花乙烯作用的拮抗效应,进而为NS在蜡花及
其它切花采后处理和保鲜应用方面提供更多的理论
依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
蜡花(Chamelauciumun cinatum ‘Cascade Mist’)切
花采于澳大利亚昆士兰大学Catton校区花场,采后立即
置于装有去离子水的塑料桶中,用PE袋包裹材料外露
桶的部分,避免水分过多散失和花朵受污染,于1h内运
至采后实验室。选用大小基本一致的健康花枝用枝剪
平切至25cm长,然后置于500mL烧杯中备用。
试验所用NS为上海沪正纳米科技有限公司研发
生产的无色透明水溶液,原液浓度为3 000mg/L,银单
质纳米颗粒直径为(9.4±2.5)nm,pH(7.0±0.5)[16]。
1.2 试验方法
1.2.1 NS、STS及乙烯处理对蜡花切花瓶插寿命的影
响 分别用10、20mg/L NS及0.5mmol/L STS溶液预
处理上述切花茎基端24h,随后移至去离子水中瓶插并
分别置于不含乙烯的调控室中和含10μL/L乙烯的处
理箱(45cm×45cm×45cm)处理24h,以去离子水中放
置24h作为对照,观测瓶插期间的观赏品质、瓶插寿命
和花朵脱落率。
1.2.2 NS和STS处理后Ag在蜡花切花体内分布 分
别取10mg/L NS和0.5mmol/L STS预处理24h的蜡
花切花茎末端(0~4cm)、茎上部(约16~20cm)、叶片和
花瓣若干,利用电感耦合等离子体 -原子发射光谱
(ICP-AES)法测定各处理后Ag在蜡花切花体内的分布
情况。
1.3 项目测定
1.3.1 外观品质瓶插寿命的判定 参照Joyce[3]的方
法,瓶插期间每天记录蜡花切花花瓣及叶片的外观变
化,当50%花瓣向内闭合45°视为花朵寿命的终结。
1.3.2 蜡花切花花朵脱落率的测定 参照 Macnish
等[4]的方法并略作修改,称取蜡花切花瓶插当天的鲜重
及乙烯处理后第1天脱落花朵的鲜重,按公式求算花朵
脱落率:花朵脱落率(%)=脱落花朵的重量/瓶插当天
切花的鲜重×100%。
1.3.3 Ag在蜡花切花中分布的测定 参照Liu等[16]
的方法进行。分别取NS和STS预处理24h的蜡花切
花茎末端、茎上部、叶片及花瓣置于80℃恒温干燥箱烘
至恒重,然后称取上述材料干样各0.3000±0.0005g,经
过硝酸-高氯酸灰化和硝酸消化处理后,冷却至室温,用
硝酸定容至20mL,用ICP-AES仪(Spectroflame Modula
E,Spectro 233 Analytical Instruments,GmbH,Kleve,
Germany)测定样品中的银含量。
1.4 数据分析
蜡花切花的瓶插寿命及其各部分Ag含量均用平均
值±SE表示,并用Duncan’s新复极差法(P<0.05)进行
显著性检验。
2 结果与分析
2.1 NS、STS及乙烯处理对蜡花切花瓶插寿命的影响
由表1可知,在无外源乙烯的情况下,0.5mmol/L
STS和10mg/L NS预处理均可显著延长蜡花切花的瓶
插寿命且二者无显著性差异,20mg/L NS预处理也能
延长蜡花切花的瓶插寿命但是效果并不显著。另外,乙
烯处理的蜡花切花瓶插当天即失去观赏价值(瓶插寿命
为0d),而STS和NS预处理则可显著延长乙烯环境下
的蜡花切花瓶插寿命,且0.5mmol/L STS和10mg/L
NS预处理后再处于乙烯环境下的瓶插寿命之间无显著
性差异。
表1 NS、STS及乙烯处理对
蜡花切花瓶插寿命的影响
  Table 1 Efect of treatments with NS,STS and
exogenous ethylene on the vase life of cut waxflowers
处理
Treatments
瓶插寿命
Vase life/d
对照Contorl  4.2±0.31c
STS(0.5mmol/L,24h) 6.3±0.49a
NS(10mg/L,24h) 5.8±0.31ab
NS(20mg/L,24h) 5.2±0.31bc
C2H4(5μL/L,24h) 0±0e
STS(0.5mmol/L,24h)+C2H4(5μL/L,24h) 4.7±0.42c
NS(10mg/L,24h)+C2H4(5μL/L,24h) 4.0±0.37c
NS(20mg/L,24h)+C2H4(5μL/L,24h) 2.3±0.56d
  注:每个处理6次重复,不同小写字母表示在P<0.05水平不同处理间存在显
著差异。
Notes:Six replicates for each treatment.Diferent smal letters mean significant
diference among the treatments(P<0.05).
2.2 乙烯及NS、STS处理对蜡花切花观赏品质和花朵
脱落的影响
由图1及表2可知,乙烯处理会导致蜡花切花叶片
和花瓣失水萎蔫及花朵脱落严重且花朵开放程度明显
偏小(图1A),0.5mmol/L STS预处理可明显减轻乙烯
对蜡花切花品质的不利影响,并几乎完全阻止了因乙烯
处理引起的小花脱落(图1B);10、20mg/L NS预处理也
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·贮藏保鲜加工· 北方园艺2014(12):112~115
可不同程度地减轻乙烯对蜡花的不良作用,且NS处理
浓度越高,小花脱落率越低(图1C、D)。
图1 乙烯及NS、STS处理对蜡花切花
观赏品质的影响(瓶插第1天)
Fig.1 Efects of ethylene,NS and STS treatments on
the ornamental quality of cut waxflowers
(at the first day of vasing period)
表2 乙烯处理对蜡花切花花朵
脱落的影响及NS和STS的拮抗作用
  Table 2 Efect of exogenous ethylene on
flower abscission of cut waxflowers and aleviation of NS and STS
处理
Treatments
花朵脱落率
Flower abscission rate/%
对照Contorl  0
C2H4(5μL/L,24h) 42.5
STS(0.5mmol/L,24h)+C2H4(5μL/L,24h) 0
NS(10mg/L,24h)+C2H4(5μL/L,24h) 16.7
NS(20mg/L,24h)+C2H4(10μL/L,24h) 14.3
2.3 NS和STS处理后Ag在蜡花切花体内分布
由图2可知,蜡花切花经0.5mmol/L STS处理后
Ag含量主要分布在叶片,为65.5μg/g DW,其次是茎末
端和茎上部,分别为31.6、35.1μg/g DW,花瓣中含量最
低,为21.6μg/g DW;10mg/L NS处理后Ag含量分布
大致与STS处理相似,Ag含量主要分布在叶片和茎末
端,分别为55.0、51.5μg/g DW,其次是茎上部,为
40.6μg/g DW,花瓣中含量最低,为3.6μg/g DW,且明
显低于STS处理。
3 讨论
蜡花作为典型的乙烯敏感型切花,易受到乙烯伤害
并表现出花朵失水凋萎及快速脱落等突出症状,进而严
重影响其采后品质和寿命[3,6]。健康的蜡花乙烯产量
低,对蜡花的影响较小,但当遭遇水分缺失、病菌感染等
胁迫时,会促使蜡花切花内源乙烯释放量增加而导致其
小花脱落和瓶插寿命缩短[2-3]。此外,外源乙烯也可加
图2 NS和STS预处理后蜡花切花各部分的Ag含量
Fig.2 Ag content in diferent parts of cut waxflowers
pretreated with NS and STS
速蜡花切花的小花脱落和衰老[3-4]。该试验中,蜡花切
花‘Cascade Mist’经5μL/L外源乙烯处理24h后,叶片
和花瓣快速失水萎蔫,花朵脱落严重且花朵开放度明显
降低,严重影响其瓶插寿命和观赏品质,表明蜡花切花
‘Cascade Mist’品种对乙烯敏感。
Ag+可通过竞争性地结合到乙烯的作用位点而具
有良好的乙烯拮抗效应[5-6]。该试验中,使用目前常用
的含银乙烯抑制剂STS预处理可有效防止外源乙烯处
理引起的对蜡花切花‘Cascade Mist’的不良作用,并显著
延长其瓶插寿命。NS是一种银单质,可在生物细胞中
发生氧化反应,逐渐释放出Ag+[17-18]。Kim等[12]曾报道
用含NS的保鲜液浸渍百合切花茎可延长其瓶插寿命,
并推测其作用机理可能与NS对乙烯作用的抑制有关。
黄新敏等[14]进一步证实NS处理可显著减轻外源乙烯
对月季切花衰老的促进作用。该试验中,适宜浓度的
NS预处理24h可延长蜡花切花‘Cascade Mist’的瓶插
寿命,其中10mg/L NS预处理的瓶插寿命与STS处
理相近且明显长于对照。另外,NS预处理还可显著减
轻外源乙烯处理对蜡花切花瓶插寿命的不良影响,且
经10mg/L NS预处理后置于乙烯环境的瓶插寿命与
0.5mmol/L STS差异不显著。不过,在减轻乙烯对
蜡花切花花朵脱落方面,NS预处理的效果稍次于
0.5mmol/L STS。进一步采用ICP-AES法测定10mg/L
NS和0.5mmol/L STS溶液预处理后Ag在蜡花切花
体内分布发现,2种处理的茎末端、茎上部、花瓣和叶片
均有Ag分布,但NS处理的花瓣Ag含量明显低于STS
处理,这可能是NS处理在减轻乙烯对蜡花切花小花脱
落的作用效果不及STS处理的原因。值得指出的是,
NS处理的茎末端Ag含量要明显高于STS处理,而该
课题组相关研究已证实NS可有效抑制非洲菊、香石竹
和百合等切花茎末端细菌的繁衍,并改善花茎的水分吸
收与运输[13,15,19]。换言之,10mg/L NS处理虽然在减轻
乙烯对蜡花切花小花脱落的作用方面不及0.5mmol/L
STS突出,但NS处理后Ag较多地集聚在蜡花切花茎
末端,从而有助于其持续地发挥抗菌作用,最终表现出
NS和STS预处理对蜡花切花的瓶插寿命并无显著性
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差异。
综上所述,与STS处理相似,NS预处理后其既可在
蜡花切花茎末端切口部位起到抗菌作用,又可运输到花
朵部位起着拮抗乙烯的作用,进而有效延长瓶插寿命和
减轻花朵脱落。虽然NS拮抗乙烯的作用稍逊于STS
处理,但其对延长蜡花切花瓶插寿命的最终效果与STS
相近,加之NS具有性质稳定、安全性高、效力持久等优
点[10,16],因此它在蜡花及其它切花的采后处理和贮运保
鲜上具有良好的应用前景。
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Pretreatments With Nano-silver and STS Aleviated the Harmful Effect of
Exogenous Ethylene on Cut Waxflowers
LIU Ji-ping1,2,ZHANG Zhao-qi 2,LI Hong-mei 1,XIAN Xi-jin1,LI Hong-bo1,HE Sheng-gen1
(1.Colege of Life Sciences,Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou,Guangdong 510225;2.Colege of Horticulture,
South China Agricultural University of Horticulture,Guangzhou,Guangdong 510642)
Abstract:Taking cut waxflowers which was highly sensitive to ethylene as material,they were pretreated for 24hwith 10
and 20mg/L nano-silver(NS)or 0.5mmol/L silver thiosulfate(STS)solution and using de-ioned(DI)water as
control,then immediately placed in vases containing DI water,and exposed to 5μL/L ethylene for 24h.The changes in
ornamental quality,vase life and flower abscission rate of cut waxflowers during their vase period were investigated.The
results showed that exogenous ethylene treatments caused quick wilting and abscission of flowers and obvious inhibition
in flower opening of cut waxflowers.Both NS and STS pretreatments could significantly aleviate above harmful efects of
exogenous ethylene on cut waxflowers,and the STS treatment was the best and 10mg/L NS treatment was in second
place.Additionaly,the distribution of Ag in cut waxflowers after pretreated with 10mg/L NS and 0.5mmol/L STS,
determined by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES),demonstrated that Ag could be
found in stem end,top of stem,petals and leaves of cut waxflowers pretreated with both STS and NS.However,Ag
content in stem end of cut waxflowers pretreated with NS was significantly higher than with STS,while Ag content in
their petals of the former was significantly lower than that of the latter.
Key words:cut waxflower;nano-silver;silver thiosulfate;ethylene;flower abscission
511