牡丹盆花采后特征及‘洛阳红’采后品质对1-MCP的响应1)
2012-06-28周昕蕾贾培义张秀新
张 超 周昕蕾 贾培义 董 丽 张秀新
(国家花卉工程技术研究中心(北京林业大学),北京,100083)(中国农业科学院蔬菜花卉研究所)
牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.),芍药科芍药属木本花卉,素有“花中之王”“国色天香”的美誉。牡丹作为中国传统名花之一,一直以来是富贵吉祥、繁荣兴旺的象征,深受人们的喜爱。随着人们生活水平和欣赏水平的提高,牡丹盆花市场需求量逐年上升,特别在中华民族的传统节日春节期间已经有着巨大的市场需求。同时,牡丹也具有良好的潜在国际市场。但是牡丹盆花观赏期短,加上采后保鲜技术不过关,制约着牡丹盆花向国际市场推广。
牡丹盆花传统的采后保鲜方法主要通过调控环境因子[1-2]或者使用外源激素[3-4]等措施,达到提高成花率和改善花朵采后品质的目的。但是这些方法对牡丹盆花观赏期延长的效果不显著,也不适合于需长距离运输的牡丹盆花。对牡丹切花的研究发现,内源乙烯的大量产生是促使牡丹花瓣衰老的重要原因之一[5-6],而1 种气态的乙烯抑制剂——1 -MCP,有效地抑制牡丹内源乙烯的产生,进而延长牡丹切花瓶插寿命[6-7]。1-MCP由于其无毒、无味、稳定性好、使用体积分数低等特点,被广泛应用于观赏植物[8-12]。有研究表明其对丽格海棠(Begonia×elatior)、长寿花(Kalanchoe blossfeldiana)、月季(Rosa hybrida)[13]和蝴蝶兰(Phalaenopsis spp.)[14]等盆花具有延缓衰老和延长观赏期的作用。因此,1-MCP有望作为1种牡丹采后保鲜新技术,在牡丹盆花生产、运输和销售等环节中使用,达到延缓牡丹盆花采后衰老,延长其观赏期的目的。
本研究观测7种北京春节常见牡丹品种盆花的形态特征,比较不同品种间开放衰老进程和衰老特征的差异,并选择观赏期和最佳观赏期均较长的‘洛阳红’为试验材料,研究外源乙烯和1-MCP处理对其开放衰老进程和观赏期的影响。本研究不仅有助于揭示牡丹盆花采后衰老机理,而且对牡丹采后保鲜技术的开发提供了新的思路,为牡丹盆花国际化生产奠定了基础。
1 材料与方法
本研究观测的7个牡丹盆花品种‘太阳’、‘银红娇艳’、‘彩霞’、‘富贵满堂’、‘红宝石’、‘洛阳红’和‘乌龙捧盛’,均栽培于中国农业科学院蔬菜花卉所温室。挑选各品种株龄相同,栽培条件和管理措施一致的10盆为试验材料,进行形态特征和采后特征观测,每个品种10个重复,每盆牡丹统计结果作为1个重复。
用于1-MCP处理试验的‘洛阳红’盆花均选自河南洛阳盆花基地培育材料,试验在国家花卉工程技术研究中心花卉生理与应用实验室进行,培养条件为室温20~23℃,相对湿度50% ~60%,室内自然散射光结合日光灯补光,光强约40 μmol·m-2·s-1。光照时间是8:00—20:00。
对7个牡丹品种盆花的观测内容包括形态特征(花色、花型、花径、株高)和盆花采后特征2个方面。花朵盛开时记录花型和花色,并测量花朵的直径(简称花径)。花径观测和划分标准为:小,最大处花径≤10 cm;中,10 cm<最大处花径 <15 cm;大,最大处花径≥15 cm。每天跟踪测量株高(以栽培容器的沿口边为基准线,从基准线到株丛的最高点之间的直线距离),取其最大值,株高观测和划分标准为:高,株高≥80 cm;中,40 cm<株高<80 cm;矮,株高≤40 cm。牡丹盆花开放衰老进程划分为以下3个时期:初绽期(整株一半的花蕾开始露色至整株一半花蕾达到盛开)、最佳观赏期(整株一半或者一半以上的花达到盛开)和衰败期(一半花朵出现蓝变、萎蔫、脱落或明显卷缩等衰败特征)。每天对7个品种盆花的开放衰老进程进行观测并记录,并计算出观赏期(从初绽期之日起到衰败期的前1 d的天数)。
将15盆生长状态基本一致的‘洛阳红’盆花分为3组,每组5盆。每盆‘洛阳红’随机选取5朵发育状况基本一致的1级花苞[15],进行标号处理。然后,将3组盆花分别放入3个1 m×1 m×1.5 m的聚乙烯膜箱内,依次编号1~3。用注射器向2号箱内注入适量的乙烯后立即密封,使箱内乙烯终体积分数达到20 μL·L-1;在3号箱内放置适量1-MCP粉末,加水溶解后释放的1-MCP气体终体积分数达到2.5 μL·L-1,加水后迅速密封防止 1 -MCP气体外溢;密封1号箱(对照组),箱内不添加任何气体。处理期间为防止CO2积累,箱内事先放置100 mL浓度为1 mol·L-1的NaOH溶液。在23℃温度条件下处理6 h后。将所有盆花取出。
每天同一时间对各处理的25朵花的花径大小进行测定,每个处理5个重复,每盆‘洛阳红’标记的5朵花的平均值作为1个重复。处理前计为0 d,处理结束当天计为1 d。按照下列公式计算花径增大率:花径增大率=(第nd花径-处理前花径)/处理前花径×100%。每天同一时间记录各处理盆花的开放衰老进程,最佳观赏期和衰败期观测标准同上,计算各处理‘洛阳红’盆花的观赏期,即从0 d至进入衰败期的前1 d的天数。每个处理5个重复,每盆为1个重复。
2 结果与分析
2.1 7个牡丹盆花品种的形态特征观测
7个牡丹盆花品种的形态特征差异较大(表1,图1),包括荷花型、菊花型、蔷薇型和千层台阁型4种花型,其中‘太阳’和‘银红娇艳’属于荷花型,‘彩霞’和‘富贵满堂’属于菊花型,‘红宝石’和‘洛阳红’属于蔷薇型,‘乌龙捧盛’属于千层台阁型。7个品种的花色均属于红色系,从浅到深包括浅粉色、银红色、粉色、红色、紫红色和深紫红色6种花色。此外,各个品种间花径大小也存在一定的差异,花径相对偏大(花径大小≥15 cm)的品种有‘彩霞’和‘富贵满堂’;而其他品种的花径大小均为10 cm<花径大小<15 cm。在株高方面,依据株高观测标准,属于高型和中型的品种数分别为4个和3个,都属于较高大的牡丹品种。
表1 7个牡丹盆花品种的形态特性
2.2 7个牡丹盆花品种采后特征观测
2.2.1 7个牡丹盆花品种开放进程观测
从表2可见,‘彩霞’开花最早,而开花较晚的品种有‘太阳’和‘乌龙捧盛’,开花时间晚于‘彩霞’7~8 d。不同品种初绽期长短有差,‘红宝石’、‘洛阳红’和‘银红娇艳’初绽期持续5 d,而‘彩霞’、‘太阳’和‘富贵满堂’初绽期仅为3 d,总体而言,花瓣轮数较多的品种初绽期相对花瓣轮数较少品种要长。
7个牡丹盆花品种的观赏期也有差异,‘银红娇艳’和‘洛阳红’的观赏期最长,长达9 d,比观赏期较短的‘富贵满堂’约长4 d。‘乌龙捧盛’最佳观赏期最长,而最佳观赏期较短的‘富贵满堂’与‘红宝石’的最佳观赏期仅为2 d多。从观赏持续时间长短方面分析,‘洛阳红’、‘银红娇艳’和‘乌龙捧盛’这3个品种表现较佳。其中,‘洛阳红’表现最佳, 其最佳观赏期和观赏期均最长。
图1 7个牡丹盆花品种的花型
表2 7个牡丹盆花品种的开花进程
2.2.2 7个牡丹盆花品种衰老特征
牡丹盆花随着衰老程度的加深,各个品种表现出不同的衰老特征(表3)。落瓣是7个牡丹品种最终的衰老特征,而‘银红娇艳’和‘彩霞’衰老初期就出现落瓣的衰老特征。‘富贵满堂’和‘红宝石’随着衰老进程,衰老特征由最初的花瓣萎蔫,再到花瓣蓝变,最终才出现花瓣脱落现象。从表3中还可以发现,不同品种衰老特征与其花型有紧密联系,‘乌龙捧盛’、‘洛阳红’、‘富贵满堂’和‘红宝石’这类重瓣性较强的品种,最初衰老特征主要表现为萎蔫;而重瓣性较弱‘彩霞’和‘银红娇艳’,其衰老特征则主要表现为落瓣。
2.3 乙烯和1-MCP处理对‘洛阳红’盆花开放衰老进程的影响
由图2可见,乙烯处理明显促进了花朵的开放进程,前期其花径增大率显著大于CK,盆花自乙烯处理后平均4.8 d开始进入最佳观赏期,早于对照0.63 d(表4);而1-MCP总体上抑制了花朵开放,经1-MCP处理的盆花4~7 d时花径增大率显著低于CK和乙烯处理,进入最佳观赏期的天数也显著晚于CK和乙烯处理。随着天数的延长,各处理花朵持续开放,花径增大率稳定上升。相对对照,乙烯处理后的盆花花径增大率较早达到峰值,于第8 d进入衰败期。与乙烯处理相反,1-MCP处理明显延缓了花朵的衰老,较对照晚1 d进入衰败期。
表3 7个牡丹盆花品种的观赏期和最佳观赏期显著性分析及衰老特征
乙烯和1-MCP处理对‘洛阳红’盆花最佳观赏期和观赏期的影响见表4。此外,1-MCP处理显著延长了‘洛阳红’盆花的观赏期,观赏期达到11.50 d。相对于对照盆花观赏期,乙烯处理的盆花观赏期缩短了25%,平均观赏期仅为8.10 d。1-MCP处理的盆花最佳观赏期最长,平均持续5.67 d;CK和乙烯处理的盆花最佳观赏期几乎无差异,说明乙烯处理显著缩短了盆花初绽期,其促进‘洛阳红’开放进程比衰老进程更显著。
图2 乙烯和1-MCP处理对‘洛阳红’盆花花径增大率的影响
表4 乙烯和1-MCP处理对‘洛阳红’盆花观赏期和最佳观赏期的影响
3 结论与讨论
观赏期是盆花主要采后特征之一,也是重要经济指标之一。牡丹经过花期调控,其盆花在春节期间国内花卉市场上大放异彩,但是牡丹盆花观赏期短和薄弱的采后保鲜技术,制约其向国际市场推广。牡丹盆花品种开放衰老特征、储运过程中采后技术的开发鲜有报道,整体上牡丹盆花采后保鲜生理和技术的研究滞后于其切花的研究[5-6,16]。文中先对牡丹盆花采后生理进行初步研究,观测了7个常见的牡丹盆花品种采后特征,之后研究‘洛阳红’对乙烯抑制剂1-MCP的响应。
各个品种间开放衰老进程、观赏期和衰老特征差异较大,但是总体上,重瓣性较强的品种观赏期较长,最初衰老特征主要表现为萎蔫;而重瓣性较弱的品种,其衰老特征则主要表现为落瓣。Woltering et al.[17]研究认为花卉最初衰老特征是萎蔫或者落瓣,与其是否对乙烯敏感有关。7个品种中,有研究表明‘洛阳红’为乙烯敏感型花卉[6,16],其他品种的乙烯敏感性未见报道。
1-MCP比乙烯优先结合乙烯受体蛋白,同时这种结合是不可逆的过程,因此,乙烯的信号转导受其影响,抑制了内源乙烯的大量生产,减少组织对乙烯的敏感性,延缓花朵的衰老[8,18]。由于 1 - MCP对乙烯专一抑制的作用原理而被广泛应用于乙烯敏感型果蔬[19-21]和花卉[13,22-24]的研究。之前研究表明,牡丹‘洛阳红’切花对乙烯极其敏感,外源乙烯处理6h能加快牡丹‘洛阳红’切花的开放进程并促进其衰老过程,1-MCP处理抑制切花开放衰老过程[6]。本研究发现与切花类似,乙烯处理同样促进‘洛阳红’盆花的开放衰老进程,缩短其观赏期,而1-MCP处理大大延长了牡丹‘洛阳红’盆花观赏期。这一方面说明1-MCP在牡丹盆花的采后保鲜上可以发挥积极的作用,同时也表明,‘洛阳红’的离体花朵(切花)和在体花朵(盆花)在某种程度上有相似的衰老途径。这一信息为将切花研究成果向盆花上的应用提供了一定的理论支持。此外,1-MCP对乙烯不敏感型花卉菊花的寿命也有延长作用[25]。对乙烯不敏感型牡丹切花品种‘雪映桃花’也有类似报道[26]。由此推测,1-MCP对乙烯不敏感型牡丹盆花品种可能也有延长观赏期的作用,这需要后期试验进一步确定。
[1]单宏伟,郑爱琴,张长征,等.北方温室牡丹促成栽培技术研究[J].北方园艺,2006(4):129 -130.
[2]田给林,张桂荣.温室环境条件变化对北方温室春节催花牡丹植株光合特性的影响[J].中国农学通报,2007,23(5):271-274.
[3]迟东明,果朋忠,宋伟,等.赤霉素对牡丹促成栽培生长发育的影响[J].安徽农业科学,2007,35(22):6757,6763.
[4]张文娟,成仿云,于晓南,等.赤霉素和生根粉对牡丹促成栽培影响的初步研究[J].北京林业大学学报,2006,28(1):84-87.
[5]Jia Peiyi,Zhou Lin,Guo Wenwen,et al.Postharvest behavior and endogenous ethylene pattern of Paeonia suffruticosa cut flowers[J].Acta Horticulture,2008,768:445 -450.
[6]周琳,贾培义,刘娟,等.乙烯对‘洛阳红’牡丹切花开放和衰老进程及内源乙烯生物合成的影响[J].园艺学报,2009,36(2):239-244.
[7]高娟,贾培义,王彦杰,等.外源乙烯及1-MCP对牡丹CTR基因表达的影响[J].西北植物学报,2011,31(1):19 -26.
[8]Blankenship S M,Dole J M.1-Methylcyclopropene:a review[J].Postharvest Biology and Technology,2003,28(1):1 -25.
[9]Serek M,Sisler E,Reid M.1-Methylcyclopropene,a novel gaseous inhibitor of ethylene action,improves the life of fruits,cut flowers and potted plants[J].Acta Horticulture,1994,394:337 -346.
[10]Serek M,Sisler E C,Reid M S.Effects of 1-MCP on the vase life and ethylene response of cut flowers[J].Plant Growth Regulation,1967,16(1):93 -97.
[11]翟进升,郭维明,周凯,等.1-MCP延缓观赏植物衰老的研究与应用[J].园艺学报,2005,32(1):165 -170.
[12]朱东兴,沈宗根,张芸,等.1-MCP处理对金百合切花保鲜效应的研究[J].热带亚热带植物学报,2008,16(3):225 -229.
[13]Serek M,Sisler E C,Reid M S.Novel gaseous ethylene binding inhibitor prevents ethylene effects in potted flowering plants[J].Journal of the American Society for Horticultural Science,1994,119(6):1230-1233.
[14]Sun Yujie,Christensen B,Liu Fulai,et al.Effects of ethylene and 1-MCP(1-methylcyclopropene)on bud and flower drop in mini Phalaenopsis cultivars[J].Plant Growth Regulation,2009,59(1):83-91.
[15]郭闻文,董丽,王莲英,等.几个牡丹切花品种的采后衰老特征与水分平衡研究[J].林业科学,2004,40(4):89 -93.
[16]Zhou Lin,Dong Li,Jia Peiyi,et al.Expression of ethylene receptor and transcription factor genes,and ethylene response during flower opening in tree peony(Paeonia suffruticosa)[J].Plant Growth Regulation,2010,62(2):171 -179.
[17]Woltering E J,van Doorn W G.Role of ethylene in senescence of petals-morphological and taxonomical relationships[J].Journal of Experimental Botany,1988,39(11):1605 -1616.
[18]Sisler E,Serek M.Inhibitors of ethylene responses in plants at the receptor level:recent developments[J].Physiologia Plantarum,1997,100(3):577 -582.
[19]Dong Lin,Lurie S,Zhou Hongwei.Effect of 1-methylcyclopropene on ripening of‘Canino’apricots and‘Royal Zee’plums[J].Postharvest Biology and Technology,2002,24(2):135 -145.
[20]Vilas-Boas E V B,Kader A A.Effect of atmospheric modification,1-MCP and chemicals on quality of fresh-cut banana[J].Postharvest Biology and Technology,2006,39(2):155 -162.
[21]Vilas-Boas E V B,Kader A A.Effect of 1-methylcyclopropene(1-MCP)on softening of fresh-cut kiwifruit,mango and persimmon slices[J].Postharvest Biology and Technology,2007,43(2):238-244.
[22]Uthaichay N,Ketsa S,van Doorn W G.1-MCP pretreatment prevents bud and flower abscission in Dendrobium orchids[J].Postharvest Biology and Technology,2007,43(3):374 -380.
[23]陈丽璇,陈淳,陈菲,等.1-MCP在姜荷花切花贮运保鲜的适宜熏蒸条件研究[J].热带作物学报,2010,31(7):1087-1090.
[24]宋军阳,张显.1-MCP对东方百合开放与衰老的影响[J].武汉植物学研究,2010,28(1):109 -113.
[25]周彩莲,郭维明,陈发棣,等.1-MCP处理抑制切花菊叶片衰老的研究[J].江苏农业科学,2007(4):213-215.
[26]贾培义,张玉环,刘燕燕,等.乙烯及1-MCP处理对牡丹切花采后开花衰老进程的影响[R].保定:中国园艺学会观赏园艺专业委员会,2007:532-535.