Hemin 對康乃馨切花瓶插壽命和生理效應的影響

梁海英 張雪平 仰小東

（1江蘇開放大學，江蘇南京 210036；2安徽科技學院農學院，安徽鳳陽 233100）

康乃馨（Dianthus caryophyllusL.）又稱香石竹，花形優美、花姿多樣、色彩艷麗，觀賞價值高，是著名的“四大切花”之一，也是插花的重要素材。康乃馨切花在瓶插過程中，因體內水分代謝失調、細胞膜透性加大、細胞內酶活性降低、鮮重減少、萎蔫，而影響其觀賞性和瓶插壽命[1-2]。目前，市面上的康乃馨切花保鮮劑中大多含有生理毒性高、嚴重污染環境的Ag+，因此，需要探索高效、低毒、無污染的保鮮材料和技術[3-4]。

氯化血紅素（Hemin）是血紅素的一種化合衍生物，是血紅素加氧酶（Heme Oxygenase，HO）催化底物血紅素的基團取代物，在植物應對非生物脅迫中發揮重要作用，適用于農作物化學調控、組織培養、貯藏以及保鮮等領域，具有成本低、無污染、應用范圍廣的特點[5-6]。為此，本研究以不同濃度的氯化血紅素（Hemin）對3個康乃馨品種進行處理，探討氯化血紅素（Hemin）對康乃馨切花保鮮效果的影響，探究Hemin對延長康乃馨切花瓶插壽命和影響生理效應的機理，為研究安全、高效、環保、價格低廉的新型保鮮劑提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用的康乃馨花材為紅色的‘達拉斯’、黃色的‘黃康’和粉色的‘粉康’，均采購于鮮切花市場當日到貨的新鮮花材，運送到實驗室后復水2 h。選取花朵健壯、大小一致、無病蟲害、含苞待放的康乃馨切花，處理前對所選花材進行枝葉修剪，保留花枝長35 cm。

1.2 試驗設計

試驗選擇3 個康乃馨品種，基礎保鮮液配方為2%蔗糖+200 mg/L 8-羥基喹啉硫酸鹽+1 g/L 氯化鈣。每個品種設置1個對照（CK）和3個濃度梯度的氯化血紅素（Hemin）處理，分別為0.000 5、0.005 0和0.050 0 μmol/L，每個處理9枝花，每瓶3枝，重復3次，瓶插液150 mL，瓶插液每4 d更換1次，室溫20~25 ℃，散射光下進行試驗。

1.3 指標測定

1.3.1 外觀品質及瓶插壽命的觀測瓶插壽命終點判斷以最外層花瓣失水萎蔫或瓣尖出現枯斑，或花朵未展開即失水萎蔫為終結標志[2]。用游標卡尺以十字交叉法測量花徑。

1.3.2 水分平衡值的測定每天稱取花枝+溶液+瓶的質量，2 次連續稱量之差即為該段時間內花枝的失水量；稱取溶液+瓶的質量，2 次稱量之差即為花枝的吸水量；吸水量和失水量之差即為花枝的水分平衡值[7]。

1.3.3 鮮重變化率的測定瓶插保鮮液每4 d 更換1次，每處理3次重復，各處理每隔4 d觀察記錄其外觀品質（花色、彎莖、彎頭、壽命等），測定各花枝鮮重[7]，并按公式：花枝鮮重變化率（%）=（測定日鮮重-初始鮮重）/初始鮮重×100，計算鮮重變化率。

1.3.4 生理指標的測定[8]用硫代巴比妥酸（TBA）法測定丙二醛（MDA）的含量。采用電導儀法測定葉片質膜相對透性。采用氮藍四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性。

1.4 統計方法

采用Excel 2007 和SPSS 13.0 軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度Hemin對康乃馨瓶插壽命和最大花徑的影響

延長鮮花瓶插壽命和增加最大花莖是衡量保鮮效果的重要指標。由表1可知，經過Hemin處理的3個康乃馨品種，除了‘黃康’在0.050 0 μmol/L Hemin處理后最大花莖有顯著減小（減小了0.42 ㎝）以外，其余處理均不同程度延長了瓶插壽命并增加了最大花莖，‘達拉斯’與‘粉康’品種均推遲了達到最大花徑的瓶插天數，總體提高了觀賞效果。綜合比較發現，在0.005 0 μmol/L Hemin 處理下的效果最佳，多項指標與其對照處理存在顯著差異，3 個品種的瓶插壽命均顯著高于其對照處理，分別延長了3.49、2.12、2.26 d；‘達拉斯’和‘黃康’的最大花莖與對照差異顯著，分別增加了9.89%、4.52%；‘達拉斯’和‘粉康’達到最大花徑的瓶插時間與其對照差異顯著，均推遲了4 d。品種方面，經過不同濃度Hemin處理，‘達拉斯’品種較其他2個品種保鮮效果較好。

表1 氯化血紅素對瓶插壽命和最大花徑的影響

2.2 氯化血紅素延緩切花衰老的生化機理

2.2.1 不同濃度Hemin對水分平衡值的影響切花在瓶插期間水分平衡值為正值，說明吸水量>失水量，切花的生命力旺盛；當水分平衡值為負值，說明切花的失水量>吸水量，鮮切花有萎蔫的趨勢[9]。從圖1~3可以看出，康乃馨在瓶插前期水分平衡值為正值，生命力旺盛；隨著瓶插時間的延長，各處理的水分平衡值均呈現不增長或下降趨勢，有萎蔫的趨勢；不同濃度的Hemin處理并沒有改變康乃馨吸水的總體趨勢，但是有效增加了3 個品種不同時期的吸水量。各組處理中以0.005 0 μmol/L Hemin處理的花枝吸水量相對較高，‘達拉斯’在4、20 d與對照有顯著差異（圖1）；‘黃康’在4、8、12 d與對照差異顯著；‘粉康’前期以0.050 0 μmol/L的Hemin處理較好，而瓶插后期則以0.005 0 μmol/L 的處理失水較少。說明Hemin 能夠改善康乃馨切花體內的水分狀況，增強切花的吸水力和保水力，有助于康乃馨切花保鮮。其中0.005 0 μmol/L Hemin 處理的切花水分平衡值相對較高，增強花枝吸水能力的作用較強。

圖1 不同處理對‘達拉斯’水分平衡值的影響

圖2 不同處理對‘黃康’水分平衡值的影響

圖3 不同處理對‘粉康’水分平衡值的影響

2.2.2 不同濃度Hemin對鮮重變化率的影響鮮重變化率為正值時，說明切花生長量在增加，生命力強；為負值時，說明切花停止生長，開始萎蔫。由圖4~6 可知，康乃馨在瓶插期間，與水分平衡值相似，各處理花枝鮮重變化率的變化趨勢大致相同，均呈現在4 d 時達到最大，之后逐漸降低的規律；3 個品種Hemin 處理組的鮮重變化率均大于對照組，說明Hemin可以有效促進康乃馨瓶插期間的生長。但是不同品種間的處理效果略有差異。品種‘黃康’和‘達拉斯’以0.005 0 μmol/L Hemin 處理效果最好，可以促使切花鮮重增加；處理4、8、16、20 d 的‘黃康’和處理4 d的‘達拉斯’與其對照處理的鮮重變化率均達顯著差異水平；‘粉康’處理中，前期以0.000 5 μmol/L Hemin 處理效果較佳，后期則以0.005 0 μmol/L Hemin 處理的花枝鮮重變化率下降最緩慢。

圖4 不同處理對‘達拉斯’鮮重變化率的影響

圖5 不同處理對‘黃康’鮮重變化率的影響

圖6 不同處理對‘粉康’鮮重變化率的影響

2.2.3 不同濃度Hemin 對丙二醛（MDA）含量的影響切花康乃馨在瓶插環境條件下會受到水分脅迫、養分脅迫等的影響，發生膜脂過氧化作用，產生丙二醛（MDA）等產物[1]。康乃馨花瓣組織受傷害程度越低，膜脂過氧化作用產生的丙二醛含量越少，對瓶插保鮮越有利。由圖7 可知，‘達拉斯’‘黃康’和‘粉康’中丙二醛的濃度均以0.005 0 μmol/L 處理最低，與對照達顯著差異水平，且各處理中對照組的丙二醛含量最高，組織器官衰老最為嚴重。這可能是與Hemin 處理后植株代謝產物CO 對活性氧（ROS）代謝的調控有關，緩解脂質過氧化[10]，延長了切花的瓶插壽命，起到明顯的保鮮作用。

圖7 不同處理對康乃馨丙二醛含量的影響

2.2.4 不同濃度Hemin對膜透性的影響康乃馨切花衰老過程中影響其瓶插壽命的細胞膜的結構和功能逐漸被破壞，導致細胞膜的相對透性增加。康乃馨正常的細胞膜對物質具有選擇透性，其在瓶插過程中受各種逆境的影響，細胞膜受損，膜通透性增大。由圖8可以看出，3個品種的康乃馨用Hemin處理的細胞膜透性均低于對照，其中‘達拉斯’與‘粉康’與其對照處理差異顯著。3 個濃度中以0.005 0 μmol/L Hemin 處理效果最好，‘達拉斯’‘黃康’‘粉康’分別較對照低14.6%、7.0%和23.7%。表明氯化血紅素具有減輕花瓣細胞膜損傷、防止電解質滲漏、降低細胞膜透性的作用，從而延緩切花衰老。

圖8 不同處理對康乃馨膜透性的影響

2.2.5 不同濃度Hemin對康乃馨SOD活性的影響如圖9所示，與對照相比，不同濃度Hemin處理的康乃馨SOD 含量不同程度增加，但僅在‘粉康’的處理組中均以0.05 μmol/L Hemin 處理效果最好，并與其對照差異顯著。‘達拉斯’和‘黃康’在0.005 μmol/L Hemin處理下，切花花瓣中的SOD活性最高，但是相對于對照差異不顯著。說明Hemin處理能保持切花較高的SOD活性，但是品種間存在差異。

圖9 不同處理對康乃馨SOD活性的影響

3 結論與討論

3.1 結論

經氯化血紅素處理后，通過對各處理的康乃馨的瓶插壽命、最大花徑、水分平衡值、鮮重變化率、丙二醛（MDA）含量、膜透性和SOD 活性的測定，上述7 種指標中，前6 種均表現以0.005 0 μmol/L 的氯化血紅素處理效果最好，而SOD 活性則表現為在對不同品種處理效果不同，Hemin 處理‘粉康’的SOD 活性最佳，濃度為0.050 0 μmol/L，另外2 個品種雖然未達到顯著水平，但是依然以0.005 0 μmol/L 的氯化血紅素處理效果最好。綜上所述，一定濃度的氯化血紅素溶液可以一定程度的延長康乃馨切花的生命期，即保鮮作用，其中以0.005 0 μmol/L 的氯化血紅素處理效果最佳。

3.2 氯化血紅素對切花保鮮的影響機制

氯化血紅素是血紅素（Heme）的體外基團取代物，其化學性質與血紅素類似。氯化血紅素由一分子亞鐵和原卟啉絡合形成，是結構較簡單的金屬B卜琳化合物。目前，Hemin 緩解植物非生物脅迫的機制有2種假說：一種是Hemin作為血紅素加氧酶1（HO-1）的底物和誘導劑[11]，誘導血紅素加氧酶1（HO-1）的活性，提高植物抵抗氧化脅迫的能力并調節植物代謝[12]；第二種是通過HO-1 催化降解氯化血紅素，產生CO、BV／BR、Fe2+產物來發揮作用，CO、亞鐵離子和膽紅素作為植物體內的生物效應分子，在抵御植物非生物脅迫的過程中均發揮著重要的生理功能作用[13-16]。陳沁[17]在氯化血紅素緩解水稻幼苗重金屬脅迫的研究中就發現Hemin可能是通過HO-1/CO、Fe2+系統來增強水稻幼苗的高鋅脅迫抗性，但其中BR無顯著作用。Hemin具體通過哪一種或幾種降解產物在延緩植物衰老、抵御脅迫中發揮重要作用，尚需要進一步研究。本試驗發現Hemin 可以作為康乃馨的有效保鮮劑，但其作用機制尚需進一步研究。由于不同濃度的Hemin溶液對不同種類的切花保鮮的影響機制和影響程度均可能有所不同，氯化血紅素溶液能否成為廣泛適用的保鮮劑應用于不同切花品種的采后保鮮，也有待于深入探索。