全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（2）：311–316 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期：2010–11–17；修回日期：2011–01–25
基金项目：国家自然科学基金项目（30671480）；农业部园艺作物遗传改良重点开放实验室项目
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：gaojp@cau.edu.cn）
乙烯和 1-MCP 的竞争性作用对月季花器官乙烯
生成量及相关基因表达的影响
薛璟祺 1，杨 丰 2，左志锐 3，高俊平 2,*
（1 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081；2中国农业大学观赏园艺与园林系，北京 100193；3 江苏省花卉
种质创新工程技术研究中心，江苏苏州 215600）
摘 要：以探讨月季切花不同花器官的乙烯生物合成和对乙烯的感受为目的，以切花月季‘Samantha’
为试材，进行了乙烯和 1-MCP 交叉处理，测定花朵各器官乙烯生成量，Rh-ACS3、Rh-ACO1 和 Rh-ETR3
基因的表达。结果表明，1-MCP 前处理或后处理均能有效抑制花瓣、雌蕊和花托中由于外源乙烯造成的
内源乙烯生成量增加。在基因表达方面，Rh-ACS3、Rh-ACO1 和 Rh-ETR3 在花瓣和雌蕊中对乙烯处理的
诱导表达均可被 1-MCP 前处理或后处理有效抑制，而在花托中，这种抑制主要针对 Rh-ETR3。这些结果
说明，1-MCP 对乙烯的竞争性抑制作用主要发生在花瓣、雌蕊和花托上，其竞争效果在乙烯处理前或乙
烯处理后均有效。
关键词：月季；切花；乙烯；1-MCP；基因表达
中图分类号：S 685.12 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）02-0311-06

Effect of Ethylene and 1-MCP on Ethylene Production and Related Gene
Expression in Floral Tissues of Roses
XUE Jing-qi1，Yang Feng2，ZUO Zhi-rui3，and GAO Jun-ping2,*
（1Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China；2Department
of Ornamental Horticulture and Landscape Architecture，Beijing 100193，China；3Engneering Research Center for
Floriculture，Suzhou，Jiangsu 215600，China）
Abstract：The effects of ethylene and its inhibitor，1-methylcyclopropene（1-MCP）treatments on the
flower opening，ethylene production，and the expression of ethylene biosynthesis- and perception-related
genes in cut rose‘Samantha’were investigated. The results showed that 1-MCP pre-treatment or
post-treatment substantially inhibited ethylene-caused increase of ethylene production in petals，gynoecia，
and receptacles. 1-MCP treatments also substantially inhibited the expression of Rh-ACS3，Rh-ACO1 and
Rh-ETR3 genes in petals and gynoecia，but of only Rh-ETR3 in receptacles. The results indicated that the
effect of competitive inhibition of 1-MCP on ethylene occurred mainly in petals，gynoecia and receptacles，
and the effect was substantial，regardless the treatment was performed before or after ethylene treatment.
Key words：cut rose；ethylene；1-MCP；gene expression


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月季切花在国内外花卉市场上占有极其重要的地位，通常在 2 级采收（Ma et al.，2005），通过
飞机或火车等进行远距离运输。在运输过程中，由花朵自身产生或环境污染产生的乙烯往往造成花
朵不能正常开放，影响切花品质。研究表明，不同月季切花对乙烯的响应存在品种特异性（Reid et al.，
1989；高俊平 等，1997；Muller et al.，2001；蔡蕾 等，2002；Tan et al.，2006）；同时，这种响应
存在器官特异性，在各器官中，雌蕊最先响应外源乙烯信号，然后依次为花瓣和花托，这些器官均
受乙烯正调控，而萼片对乙烯的响应则受乙烯负调控（Xue et al.，2008）。
1–甲基环丙烯（1-MCP，1-methylcyclopropene）是乙烯的一种竞争性作用抑制剂，已经在果品
蔬菜采后保鲜中得到了广泛的应用（龚新明 等，2010，张宇 等，2010）。作者前期的工作表明，乙
烯能够显著促进月季切花花朵开放进程，缩短瓶插寿命，1-MCP 处理能够有效改善月季切花的瓶插
质量；乙烯对月季花瓣的乙烯生物合成不存在反馈调节，但对花瓣的乙烯受体感受存在正反馈调节
（Ma et al.，2006）；在萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊和花托 5 个器官中，雌蕊是最先感受乙烯的器官，
且这种感受模式与花瓣相同（Xue et al.，2008）。但是，对乙烯和 1-MCP 的竞争性作用目前只在花
瓣中进行了研究，其它器官中的相互作用效果还缺乏了解。
本研究中采用乙烯和 1-MCP 交叉处理的方法，探讨乙烯和 1-MCP 在月季切花上的时空竞争特
性和相应的转录调节机理，以期为有效利用 1-MCP 作为月季切花高效保鲜剂提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料及乙烯和 1-MCP 处理
本试验于 2008 年 5 月至 2009 年 10 月在中国农业大学观赏园艺系实验室完成。切花月季（Rosa
hybrida）‘Samantha’花材采自北京十八里店切花生产基地。按照商业标准采收，即开花级数 2 级
（Ma et al.，2005），采切后立即插放到盛水的容器中，1 h 内运至实验室。将茎秆置于水下剪至 25 cm，
保留 3 片复叶，茎基部插入盛有蒸馏水的瓶中，复水 1 h 后备用。
将花枝插放在盛有蒸馏水的容器中，置于体积为 64 L 的密封箱内。箱内分别注入一定量的乙烯
或 1-MCP，使密封箱内乙烯浓度达 10 μL · L-1，1-MCP 达到 2 μL · L-1。同时设对照，使用同规格箱
子密封处理，但不注入其他物质，为防止 CO2 的积累，箱容器内放置 100 mL 1 mol · L-1 的 NaOH 溶
液。另对花材进行乙烯和 1-MCP 交叉处理，即在乙烯（或 1-MCP）处理 24 h 后将花材转移到 1-MCP
（或乙烯）处理箱内继续密封 24 h。瓶插室条件为：（20 ± 1）℃，相对湿度 60%，光照强度 15
μmol · m-2 · s-1，每天光照和黑暗各 12 h。
1.2 乙烯生成量的测定
将花朵分割成萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊和花托 5 部分。分别称质量并密封于测气瓶中 40 min。
将测气瓶上下颠倒数次使瓶内气体充分混匀后，抽取顶部 2 mL 气样，用岛津 GC-17A 气相色谱仪
测定乙烯生成量，每个器官均取 10 朵花分别测定作为重复。测定条件为：柱温 50 ℃，载气（N2）、
空气和 H2 流速分别为 50、500 和 70 mL · min-1。
1.3 总 RNA 的提取及 Nothern 杂交
花瓣、萼片和花托总 RNA 提取采用 Hot Borate 法（Wan & Wilkins，1994），雌蕊和雄蕊总 RNA
提取采用 Hot Phenol 法（Xue et al.，2008）。RNA 提取完毕后–80 ℃保存，进行后续 Northern 杂交
试验。
杂交步骤：分别取不同花器官的总 RNA 10 μg，用 1.2%的琼脂糖电泳分离，在 20 × 的 SSC 溶
2 期 薛璟琪等：乙烯和 1-MCP 的竞争性作用对月季花器官乙烯生成量及相关基因表达的影响 313

液中将分离的 RNA 样品转至尼龙膜上，然后经紫外交联仪（Spectroline UV Crosslinker，SelectTM
Series，USA）固定后备用。响应基因的 DNA 探针（包括 Rh-ACS3，Rh-ACO1 和 Rh-ETR3）均利用
PCR DIG 标记试剂盒标记（Boeringer Mannheim，Germany）。
制备好的膜首先在预杂液中放置 3 h，温度为 43 ℃，然后换杂交液用相同温度过夜，杂交液中
含有已标记好的 DNA 探针。过夜后将膜于 37 ℃ 2 × SSC 和 56 ℃ 0.1 × SSC 分别清洗 2 次，时间
为 10 min 和 30 min。探针显色通过 CDP-StarTM 化学染色法（DIG-Detection System，Boeringer
Mannheim），然后在医用 X 片显影记录（FUJI Photo Film，Japan）。
2 结果与分析
2.1 乙烯和 1-MCP 交叉处理对花朵开放的影响
已有研究证明，乙烯处理能够促进月季切花花朵开放，缩短瓶插寿命，同时造成花瓣畸形。1-MCP
处理能有效延缓花朵开放，延长瓶插寿命（Ma et al.，2006）。在本研究中，和单独乙烯处理（C2H4
24 h/C 24 h）相比，经乙烯处理 24 h 后立即用 1-MCP 处理（C2H4 24 h/1-MCP 24 h），能够延缓花朵
开放进程，同时部分恢复由乙烯造成的花瓣畸形等影响（Ganelevin & Zieslin，2002）；而经 1-MCP
预处理后再经乙烯处理（1-MCP 24 h/C2H4 24 h）也没有造成花瓣畸形等现象（图 1）。

图 1 乙烯和 1-MCP 处理对月季切花花朵开放的影响-
C. 正常瓶插对照。下同。
Fig. 1 Effect of ethylene or 1-MCP on flower opening in cut rose
C. Control. The same below.
2.2 乙烯和 1-MCP 交叉处理对不同花器官乙烯生成量的影响
图 2 不同花器官乙烯和 1-MCP 处理对乙烯生成量的影响
Fig. 2 Effect of ethylene production of different floral tissues treated by ethylene or 1-MCP
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由图 2 可知，乙烯处理 24 h 后瓶插 24 h，花瓣、雌蕊和花托内源乙烯生成量与未经处理的正常
瓶插对照相比都有不同程度的提高；乙烯处理 24 h 后立即用 1-MCP 处理 24 h，乙烯的诱导效果能
够被显著抑制。雄蕊经乙烯处理或乙烯和 1-MCP 交叉处理，其内源乙烯生成量均无明显变化。在萼
片中，乙烯处理显著降低了内源乙烯生成量，并且这种降低效果能够被随后的 1-MCP 处理部分恢复
（即乙烯生成量较单独乙烯处理有所提高）。
由图 2 还可以看出：在上述 5 个花器官中，1-MCP 单独处理均未抑制各器官内源乙烯生成量；
1-MCP 处理 24 h 后，再用乙烯处理 24 h，花瓣、雌蕊和花托中的内源乙烯生成量并没有得到诱导升
高效果，和 1-MCP 单独处理水平相近。
2.3 乙烯和 1-MCP 交叉处理对不同花器官乙烯生物合成和受体基因表达的影响
为了进一步研究乙烯和 1-MCP 交叉处理对月季不同花器官影响的作用机理，选取了乙烯生物合
成关键酶基因（Rh-ACS3、Rh-ACO1）和乙烯受体基因（Rh-ETR3）（Ma et al.，2005；Tan et al.，2006），
研究在不同处理下各基因的表达模式。

图 3 不同花器官乙烯和 1-MCP 处理对乙烯相关基因表达的影响
C. 对照；E. Ethylene；M. 1-MCP。
Fig. 3 Effect of ethylene related gene expressions of different floral tissues treated by ethylene or 1-MCP
C. Control；E. Ethylene；M. 1-MCP.
2 期 薛璟琪等：乙烯和 1-MCP 的竞争性作用对月季花器官乙烯生成量及相关基因表达的影响 315

由图 3 可知，在花瓣和雌蕊中，经乙烯处理后，Rh-ACS3、Rh-ACO1 和 Rh-ETR3 表达均有不同
程度增强，其中以Rh-ETR3的增强最为明显，但这种增强能被随后的 1-MCP处理所抑制。而经 1-MCP
预处理 24 h 后，再用乙烯处理则这些基因表达均不再增强。
花托中 Rh-ACS3 和 Rh-ACO1 的表达在不同处理之间未检测出明显差异，而 Rh-ETR3 表达受乙
烯诱导，这种诱导能被随后的 1-MCP 处理抑制，同时 1-MCP 预处理也能有效抑制随后的乙烯诱导
作用。
在雄蕊中，Rh-ACS3 表达极弱，各种处理中几乎检测不到；Rh-ACO1 和 Rh-ETR3 表达相对较强，
但均未表现出乙烯诱导特性，其中前者表现为组成型表达，而后者在乙烯和 1-MCP 的交叉处理中略
有降低。
萼片中，Rh-ACS3 表达较弱，各处理中未检测出明显差异；Rh-ACO1 表达较强，但处理间差异
也不明显；Rh-ETR3 经乙烯处理后有轻微的增强表达，这种增强同样能被随后的 1-MCP 处理抑制。
1-MCP 处理 24 h 能够轻微降低 Rh-ETR3 的表达，而这种降低在随后的乙烯处理过程中仍可以保持。
3 讨论
不少切花对乙烯敏感，并且对乙烯的响应存在器官特异性，如香石竹（Jones & Woodson，1999；
Shibuya et al.，2002；Jones，2003）、蝴蝶兰（Bui & O’Neill，1998）、天竺葵（Dervinis et al.，2000）
等。在兰花和香石竹中，花朵开放对乙烯的响应存在正反馈调节模式，并且这一调节主要通过对乙
烯生物合成相关基因的表达调控实现，而对乙烯受体基因没有显著影响（Bui & O’Neill，1998；Jones
& Woodson，1999；Shibuya et al.，2002）。在天竺葵中，乙烯受体的表达也不受外源乙烯处理的影
响（Dervinis et al.，2000）。此外，已有的报道很少涉及到乙烯和乙烯作用抑制剂之间的竞争性研究，
难于为采后流通实践中采用乙烯作用抑制剂调控花朵开放提供直接的理论依据。
作者的前期工作表明，月季切花‘Samantha’经乙烯处理后，能够诱导花瓣、雌蕊和花托中内
源乙烯的生成和 Rh-ACS3、Rh-ETR3 等基因的表达，1-MCP 处理未能抑制这些器官乙烯的生成（Xue
et al.，2008）；在花瓣中，乙烯和 1-MCP 的交叉处理，无论 1-MCP 在前或在后均能有效抑制由乙烯
处理产生的效果（Ma et al.，2006），本研究结果与其基本一致。本研究中还发现，乙烯和 1-MCP
的竞争性处理（即交叉处理）对月季切花的影响存在器官特异性，花瓣，雌蕊和花托对两者交叉处
理响应明显，在这 3 个器官中，乙烯生成量和相关基因对乙烯的响应均能被 1-MCP 处理有效抑制，
而且这种抑制与乙烯和 1-MCP 处理的前后顺序无关。并且，所检测的 3 个基因中，Rh-ETR3 表达尤
为明显，表明 1-MCP 对乙烯的竞争性抑制作用可能主要体现在对受体基因成员 Rh-ETR3 表达的抑
制。
有研究表明，在未完全成熟的柿子萼片中，1-MCP 处理可诱导其内源乙烯的产生（Nakano et al.，
2003），这种乙烯的自我抑制作用在烟草叶盘（Philosoph-Hadas et al.，1985）和香石竹叶片中（Henskens
et al.，1994）也有类似报道，这些结果说明植物某些器官具有降低乙烯敏感性的作用。在本研究中，
乙烯处理能够显著降低萼片中内源乙烯生成量，而 1-MCP 处理则诱导了内源乙烯生成量，说明在乙
烯诱导的月季花朵开放进程中，萼片可能起到一个降低乙烯敏感性的保护作用，其相关机理有待进
一步研究。

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