全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (1) : 183 - 188
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 04 - 28; 修回日期 : 2006 - 10 - 16
基金项目 : 陕西省科技攻关项目 (2005K012G12201)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: dqr0723@public1xa1sn1cn)
一氧化氮对瓶插月季呼吸作用及相关酶活性的影响
张少颖 , 饶景萍 3 , 任小林
(西北农林科技大学园艺学院 , 陕西杨凌 712100)
摘 　要 : 以硝普钠 ( SNP) 为一氧化氮供体 , 研究了 NO及其清除剂 PTIO (22phenyl24, 4, 5, 52tetra2
methylim idazoline212oxyl232oxide) 处理对切花月季瓶插过程中生理变化及呼吸作用相关酶活性变化的影响。
结果表明 : 011 mmol·L - 1 SNP释放的 NO可以降低月季切花的萎蔫率 , 延长瓶插寿命 , 增加花枝鲜样质
量 , 抑制 COX (细胞色素氧化酶 )、AO (抗坏血酸氧化酶 )、PPO (多酚氧化酶 ) 活性 , 抑制月季呼吸强
度和乙烯释放 , 延缓二者跃变高峰的出现 , 延缓 MDA含量和膜相对透性的升高 , PTIO的处理提高了上述
SNP处理下 COX、AO、PPO的活性 , 提高了呼吸速率 , 促进 MDA含量和膜相对透性的上升 , 但抑制了乙
烯的释放 , 初步说明 NO可能参与衰老过程中呼吸作用的末端氧化酶的活性调节。
关键词 : 切花月季 ; 呼吸作用 ; 末端氧化酶 ; 衰老
中图分类号 : S 685112　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0120183206
Effects of N itr ic O x ide on Resp ira tion and Enzyma tic Activ ity of Cut Rose
D ur ing Va se
ZHANG Shao2ying, RAO J ing2p ing3 , and REN Xiao2lin
(College of Horticulture, N orthw est A & F U niversity, Yang ling, Shaanxi 712100, Ch ina)
Abstract: U sing sodium nitrop russide ( SNP) as a nitric oxide (NO ) donor and its scavenger PTIO (22
phenyl24, 4, 5, 52tetramethylim idazoline212oxyl232oxide) , the effects of nitric oxide treatment on resp ira2
tion, ethylene p roduction, relative membrane permeability, MDA content and activities of COX ( cytochrome
oxidase) , AO ( ascorbic acid oxidase) and PPO (polyphenol oxidase) of cut rose were studied. The results
showed that NO resulting from 011 mmol·L - 1 SNP aqueous solution decreased wilt rate, increased fresh
mass, p rolonged vase life, inhibited COX, AO and PPO activities, decreased the resp iration rate and ethylene
p roduction, delayed the resp iration and ethylene peaks, and slowed down the increase ofMDA content and the
relative membrane permeability. The treatment of PTIO stimulated COX, AO and PPO activities, increased
the resp iration rate, accelerated the increase of MDA content and relative membrane permeability under SNP
treatment, but inhibited the ethylene p roduction. Those results indicated that NO m ight participate in regula2
tion of term inal oxidases in resp iration.
Key words: Rose; R osa hybrida; Resp iration; Term inal oxidase; Senescence
一氧化氮 (NO) 近年来被认为是在植物中普遍存在的关键信号分子 (程红焱和宋松泉 , 2005) ,
它参与植物许多生长发育过程的调控 , 包括促进种子萌发和侧根形成 , 抑制植物组织的成熟衰老 , 并
作为信号分子参与植物抗病防御反应和胁迫响应 (He et al. , 2002; Mata & Lamattina, 2002; Fergu2
son & Mathesius, 2003) 等。
Leshem等 (1998a, 2000) 在对草莓、鳄梨、樱桃番茄、猕猴桃、莴苣、香石竹和蘑菇等大量园
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艺产品试验的基础上提出 NO可能作为一种可延缓果实衰老的天然植物生长调节剂来调控果实的成熟
和衰老 , 其作用机制与抑制乙烯的产生有关。
用 PBN (N2t2butyl2α2phenylnitrone) 和 SIN21 ( 32morpholinosyl2nonim ine) 等 NO释放剂熏蒸三友
花 (Chanaelaucium uncina tum ) 和极美泰洛帕 ( Telopea speciosissim a) 鲜切花发现 , 花朵和萼片更加紧
凑而舒展 , 货架期延长 50% ～150% (Leshem et al. , 1998b)。同样 , 在康乃馨的培养液中加入 PBN
和 SIN21可以有效抑制 ACC引起的花瓣变褐和萎蔫。
目前 , NO在切花上的研究仅集中在处理计量的筛选和处理效果的观察上 , 对于 NO在衰老过程
中具体作用机制的研究很少。
本研究用外源 NO及其清除剂 2 - 苯基 - 4, 4, 5, 5 - 四甲基咪唑啉 - 1 - 羟 - 3 - 氧 PTIO ( 22
phenyl24, 4, 5, 52tetramethylim idazoline212oxyl232oxide, PTIO) 处理切花月季 , 试图确定 NO在月季瓶
插过程中的作用并探讨其参与呼吸作用的可能机制。
1　材料与方法
NO供体硝普钠 ( Sodium nitrop russide, SNP) 和 NO清除剂由 Sigma公司生产。
供试切花月季 (R ose hybrida) ‘Kardinal’花材来自西北农林科技大学花卉基地。按照商业采收
标准在萼片下垂 , 外层花瓣开始松散 ( Ye & Varner, 1996) 时采收。采切后进行以下处理 : ( 1 )
SNP处理 : 用 011 mmol·L - 1 SNP溶液浸基 3 h; (2) SNP + PTIO处理 : 用 011 mmol·L - 1 SNP溶液浸
基 3 h后 , 再于 011 mmol·L - 1的 PTIO溶液中浸基 3 h; (3) 对照 : 蒸馏水。设 3个重复 , 每个重复
30枝花。
瓶插寿命是从瓶插之日起到花瓣出现萎蔫、弯颈或蓝变前一天的瓶插天数 , 为 10枝花的平均值 ;
萎蔫率为每 50枝花中萎蔫枝数 ; 鲜样质量增加率 ( % ) = (花枝鲜样质量 - 初始鲜样质量 ) /初始
鲜样质量 ×100。
相对膜透性用 DDS2307型电导率仪测定 ; 呼吸速率采用 HEL27001型红外二氧化碳测定仪测定 ;
MDA含量和 POD活性参考刘凤权和王金生 (2001) 的方法测定 ; PPO活性参考 J iang (2000)、COX
活性参考 Prasad等 (1994)、AO活性参考 Oberbacher和 V ines (1963) 的方法测定 ; 乙烯释放速率用
岛津 GL294PTF气相色普仪测定 , F ID检测器 , 柱温 80℃, 检测室温度 130℃, 外标法测定。
取 3次重复的平均值 , 数据统计分析采用 DPS数据处理系统。
2　结果与分析
211　外源 NO供体及其清除剂处理对月季瓶插寿命和鲜样质量增加率的影响
如表 1所示 , SNP处理的萎蔫率显著低于对照和 SNP + PTIO的处理。SNP和 SNP + PTIO处理的
瓶插寿命分别比对照增加 110 d和 017 d, 二者之间差异不显著。
表 1　外源 NO供体 ( SNP) 及其清除剂 ( PT IO ) 处理对月季瓶插寿命的影响
Table 1　Effects of exogenous NO donor and its scavenger on va se life
处理 Treatment 萎蔫率 W ilt rate ( % ) 瓶插寿命 Vase life ( d)
硝普钠 Sodium nitrop russide ( SNP) 25167b 710 ±015a
SNP + 2 - 苯基 - 4, 4, 5, 5 - 四甲基咪唑啉 - 1 -羟 - 3 - 氧 34167a 617 ±013a
SNP + 22Phenyl24, 4, 5, 52tetramethylim idazoline212oxyl232oxide ( SNP + PTIO)
水 (对照 )W ater(Control) 33167a 610 ±010b
注 :每列中相同字母表示 Duncanpis的多重检验 0105水平上差异不显著。
Note: The same letters show non2significance at 0105 level by Durncanpis multi2test.
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　1期 张少颖等 : 一氧化氮对瓶插月季呼吸作用及相关酶活性的影响 　
　　在瓶插期间对照与各处理花枝的鲜样质量增
加率均呈现先上升后下降的变化趋势 (图 1)。
不同处理的切花鲜样质量增加率的 0值出现
的时间不同 , 对照和 SNP + PTIO处理都在瓶插
第 4～5天出现 , SNP处理在第 5～6天达到 0
值。
在整个瓶插期间 , SNP处理花枝的鲜样质量
增加率均显著大于对照和 SNP + PTIO的处理 ( P
< 0105) , 而其随后的下降速度又比后二者缓慢
(图 1)。
因此 , SNP处理可以延缓月季切花 ‘Kardi2
nal’的衰老 , 延长其货架期。
212　外源 NO供体及其清除剂处理对月季花瓣相
对膜透性和 MDA含量的影响
图 1　外源 NO和其清除剂处理对月季
瓶插期间鲜样质量增加率的影响
F ig. 1　Effects of NO donor and its scavenger
on fresh ma ss increa sing ra te of
cut rose dur ing va se
　　图 2表明 , 月季衰老过程中花瓣的相对膜透性逐渐上升。外源 NO供体 ( SNP) 处理明显抑制了
膜透性的升高 ( P < 0105) , 自瓶插第 2天开始一直低于对照。而加清除剂的处理可使花瓣的相对膜
透性又升高。
随着瓶插时间的增长 , 花瓣 MDA含量也逐渐上升 , SNP处理低于对照 ( P < 0105) , SNP + PTIO
处理使其含量再上升。
由此可见 , 外源 NO处理可以延缓月季瓶插过程中膜透性的增加及 MDA的累积。
图 2　外源 NO供体及其清除剂处理对切花月季 ‘Kard ina l’花瓣瓶插期间
花瓣相对膜透性和 MDA含量的影响
F ig. 2　Effects of exogenous NO donor and its scavenger on rela tive m em brane perm eab ility
and MDA con ten t in peta ls of cut rose Kard ina l dur ing va se
213　外源 NO供体及其清除剂处理对月季呼吸速率和乙烯释放速率的影响
如图 3所示 , ‘Kardinal’月季是呼吸跃变型切花。SNP和 SNP + PTIO处理的呼吸高峰比对照推
迟 1 d; 除第 6天外 , SNP + PTIO处理的呼吸速率均显著高于 SNP处理 ( P < 0105)。
相对于呼吸跃变峰 , 乙烯跃变高峰出现更早 , 对照和 SNP处理的高峰分别出现于瓶插第 3天和
第 4天 , 为 4q1795和 231429μL·kg- 1 ·h - 1。
SNP + PTIO处理的乙烯释放速率在整个瓶插过程中未出现高峰 ¬这可能谇由于 PTIO的浓度过高
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引起乙烯合成受抑的结果。
上述试验结果表明 , 外源 NO 处理可以抑制月季切花乙烯的生物合成 , 这证实了 Leshem 等
(2001) 的推测 , N _ 可能参与植物组织期源乙烯的生物合成。
图 3　外源 NO供体及其清除剂处理墩切花月季 ‘Kard ina l’花瓣瓶插期间
呼吸溯率和乙檄释放速率的影响
F ig. 3　Effects of exogenous NO donor and its scavenger on resp ira tion ra te and
ethylene production ra te in peta ls of cut rose Kard ina l dur ing va se
214　外源 NO 供体及其清除剂处理对月季花瓣
CO X活性的影响
月季瓶插期间对照和 SNP处理花瓣的 COX
活性均表现为先上升后下降 (图 4) , 慰插 4 d时
达到最大值 , 但对渍 COX 活性比 SNP 处理高
26112% ; SNP + PTIO处理的 COX活性在瓶插期
间一直上升 , 且除第 2天略低外均显著高于 SNP
单独处理 ( P < 0101) , 显然 , 外源 NO处理可以
清除 COX活性 , 而其清除剂处理则抑制这一过
程。
215　外源 NO 供体及其清除剂处理对月季花瓣
AO活性的影响
由图 4可知 , AO活性在瓶插 2 d后迅速上
升 , 到最大值后又开始下降 , 其中 SNP处理变
化较平缓 , 瓶插第 3天以后显著低于对照 ( P <
0101)。
SNP + PTIO 处理也明显高于 SNP单独处理
( P < 0105 ) , 但其变化趋势比对照缓慢。与
COX活性的变化相比 , SNP处理对 AO活性的影
响更明显。
216　外源 NO 供体及其清除剂处理对月季花瓣
PPO活性的影响
瓶插期间月季花瓣 PPO活性均呈双峰变化
图 4　外源 NO供体及其清除剂处理对切花月季 ‘Kard ina l’
瓶插期间花瓣 CO X、AO和 PPO活性的影响
F ig. 4　Effects of exogenous NO donor and its
scavenger on CO X, AO and PPO activ ity
in peta ls of cut rose Kard ina l dur ing va se
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　1期 张少颖等 : 一氧化氮对瓶插月季呼吸作用及相关酶活性的影响 　
趋势 , SNP处理和对照均分别在瓶插第 3天和第 5天出现高峰 , SNP处理从瓶插 2 d后均显著低于对
照 ( P < 0105)。
SNP + PTIO处理的 PPO活性的第 1个峰值出现在瓶插第 2天 , 比对照和 SNP单独处理提前 1 d。
这说明 , 外源 NO处理可以通过抑制 PPO活性抑制组织的呼吸。
3　讨论
本研究表明 , SNP处理减少了月季切花的萎蔫率 , 增加了瓶插寿命 , 减少了水分丧失 , 保持了
较好的花瓣膨压 , 延缓了切花的衰老。此外 , 切花衰老与细胞的膜质过氧化作用有关 , 外源 NO处理
降低了切花瓶插过程中 MDA含量和膜透性的升高 , 说明 NO处理抑制了 MDA的累积 , 延缓了膜透性
的升高 , 维持了细胞内膜系统的区隔化和膜结构的完整 , 从而延缓了月季切花的衰老。W ills等
(2000) 在草莓上的试验研究表明 , 外源 NO处理可以抑制果实的呼吸速率和乙烯释放量。本试验表
明 , 外源 NO能降低切花的呼吸和乙烯释放 , 推迟二者的跃变高峰 , 说明 NO可能通过抑制切花内源
乙烯的作用来延缓月季切花衰老的启动 , 延长切花的瓶插寿命。
植物体的多种呼吸代谢途径决定其呼吸末端氧化酶具有多样性。COX是植物呼吸作用细胞色素
途径的末端氧化酶。有报道 (Caro & Puntarulo, 1998) 表明 , 植物的细胞色素途径对 NO十分敏感。
NO可以通过作用于细胞色素氧化酶抑制呼吸 (Xi et al. , 2002)。而 NO对以 AO和 PPO为其末端氧
化酶的其它途径呼吸代谢的影响未见报道。
本研究结果显示 , ‘Kardinal’瓶插过程中呼吸作用的变化是由 COX、AO和 PPO共同参与调节的
结果 , 瓶插前期 (瓶插前 4 d) 由 COX和 AO二者共同作用 , 后期 (瓶插后 2 d ) PPO起主导作用。
瓶插前期是切花开放的正常的生理代谢过程 , 其呼吸代谢主要是通过以 COX和 AO为末端氧化酶的
途径进行的 , 随着瓶插时间的延长切花逐渐衰老 , 细胞结构破坏 , 多酚氧化酶和其底物 (酚类化合
物 ) 接触发生反应 , PPO的活性升高 , 其呼吸代谢转为以 PPO为末端氧化酶的途径。外源 NO可以通
过抑制呼吸链末端氧化酶 COX、AO及 PPO的活性调控切花瓶插过程中的呼吸代谢。
目前 , 在化学药剂的保鲜研究中 , NO是一种有发展潜力的气体保鲜物质。大量研究证明 NO有
一定的保鲜作用 (Leshem et al. , 1998b, 2000, 2001; 张少颖 等 , 2005; 朱树华 等 , 2005)。本试
验发现 , 用 NO供体 SNP处理花枝茎杆挺拔 , 花瓣伸展饱满 , 色泽鲜艳 , 具有良好的保鲜效果 , 而且
SNP价格便宜 , 用量少 , 方法简单 , 易操作 , 在切花保鲜上具有广阔的前景。
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Sym posia and W orkshops
第四届十字花科蔬菜学术研讨会
暨新品种展示会在太原召开
由中国园艺学会十字花科蔬菜分会主办 , 山西省农科院蔬菜所承办的 “第四届十字花科蔬菜学术研讨会暨新品种
展示会 ”于 2006年 10月 13～15日在山西太原召开 , 分会会长方智远、副会长何启伟、徐家炳、王均邦、秘书长孙
日飞出席了会议 , 山西省农业厅、科技厅、省农科院有关领导到会指导。
参加这次会议的有来自 21个省 (市、区 ) 20个单位共 158位代表 , 是历次研讨会参加人数最多的一次。会上 ,
进行了深入广泛的学术交流。共有 25位代表做了精彩发言 , 内容涉及十字花科蔬菜生物技术、遗传育种、病虫害防
治等多方面的问题。会议还精心组织安排了新品种展示田 , 共有 283个白菜类、甘蓝类和萝卜类十字花科作物新品种
参展。
2006年是 ‘十一五 ’开局之年 , 各类科研项目正在紧张立项 , 通过这次会议的交流和研讨 , 代表们进一步了解
到十字花科蔬菜作物当前的科研发展动态 , 将对我们十字花科蔬菜作物科研工作的发展具有重要的推动作用。
会议决定第五届十字花科蔬菜学术研讨暨新品种展示会将于 2007年秋季在青岛召开。
(中国园艺学会十字花科蔬菜分会 )
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