不同贮藏条件下朱顶红鳞茎的生理生化变化

王 琪，郝丽红，于晓南,2

(1.北京林业大学 园林学院，北京 100083；2 国家花卉工程技术研究中心，北京 100083)

朱顶红Hippeastrum vittatum是石蒜科孤挺花属的多年生球根花卉，原产巴西、秘鲁，每个花葶着花2～6朵，原种花冠呈红色且具白色纵向条纹，喉部呈绿色[1]。朱顶红花大色艳，新品种层出不穷，既可在室内盆栽观赏，又可用作切花，亦可作为花丛与花境的布景材料，观赏价值和经济价值较高[2]。但是，目前我国朱顶红的种球自给率不高，贮藏技术与国际先进水平差距较大，鲜切花的花期不齐且品质不一。国内外的相关研究多集中于朱顶红种球的贮藏温度、贮藏时间与栽培效果(如叶片长短、花芽数等)之间的关系[3-6]，关于朱顶红鳞茎内部生理生化变化方面的研究报道较为鲜见。关于球根花卉鳞茎贮藏过程中生理生化变化的研究，多采用测定鳞茎内可溶性淀粉含量、可溶性糖及可溶性蛋白含量、相关酶的活性等指标，这些指标可以从一定程度上较好地揭示植物体内发生的生理生化变化，相关研究曾在洋葱[7-8]、百合[9-12]、水仙[13]等品种中有过报道。文中拟通过测定这些指标研究朱顶红‘红狮’在不同贮藏温度与不同贮藏时间条件下鳞茎的生理生化变化，并结合前人的研究成果，为朱顶红花芽萌发、花期调控与采后处理提供一定的理论依据与实践指导。

1 材料与方法

试验于2011年11月至2012年1月进行，待朱顶红叶片枯黄后采收种球。去除地上部分，选取鳞片抱合紧密、无病虫害、鳞茎盘无损伤、鳞茎直径约6cm的朱顶红‘红狮’种球45个(购于北京缤纷园艺有限公司)。去掉鳞茎外表已无活力的鳞片、全部枯根及根盘表层的一些失活组织附着物，在70％多菌灵700倍液中浸泡种球1h进行杀菌处理，晾干种球表面备用。

试验设置20、12、8、4℃4个温度梯度，除20℃处理为15个种球外，其余各处理均为10个种球。处理时间为45d，第0天测定20℃处理的生理生化指标，以后每15d测定各温度处理1次。测定前，随机从各温度处理中取3个鳞茎，仔细剥下鳞片，分别取外层鳞片(从外往内数第2～3层)并切碎、混匀，按参考文献所述取适当质量测定淀粉含量、可溶性糖含量、α-淀粉酶的活性及可溶性蛋白含量；内层鳞片(从内往外数第2～3层)同样处理并测定。每处理3次重复。

淀粉含量和可溶性糖含量的测定采用蒽酮法，α-淀粉酶活性的测定采用3,5-二硝基水杨酸比色法，可溶性蛋白含量则采用考马斯亮蓝G-250染色法测定[14-15]。

利用SPSS 17.0软件进行单因子、双因子方差分析及各指标间的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏条件下朱顶红鳞茎淀粉含量的变化

淀粉是球根花卉鳞茎中养分的主要贮藏形式，刚收获的鳞茎淀粉含量较高，但在低温作用下，这种碳水化合物就开始转化。并随着贮藏时间的延长，淀粉含量也在发生变化，如表1所示。

表1 不同贮藏条件下外层与内层鳞片淀粉含量的变化†Table 1 Changes of starch contents in outer and inner scales under different storage conditions

由表1可知，在相同贮藏温度下，随着贮藏天数的增加，外、内层鳞片的淀粉含量均呈下降趋势，这与地下部同为鳞茎的百合反应相似[9,16]；在相同贮藏天数时，淀粉含量随温度的降低而减少，说明贮藏温度越低越有利于淀粉的分解。外层鳞片普遍比同期同温度的内层鳞片淀粉含量略低。自贮藏开始至试验结束，所有处理均为贮藏15d时下降幅度最大，如8℃处理的外、内层鳞片淀粉含量分别比开始贮藏时下降了24.79％与23.48％；而在随后的2段时间淀粉含量下降趋于平缓，如8℃处理的最后15d，外、内层鳞片淀粉含量仅下降了7.02％和7.67％。

2.2 不同贮藏条件下朱顶红鳞茎α-淀粉酶活性的变化

由表2可知，外层鳞片的α-淀粉酶活性普遍较内层鳞片高。在相同贮藏天数内，朱顶红外、内层鳞片的α-淀粉酶活性随着贮藏温度的降低而升高；相同贮藏温度下，在前15d里，除外层鳞片4℃和8℃处理的α-淀粉酶活性上升外，其余各处理的α-淀粉酶活性均呈下降趋势，而在贮藏的第15～45天，α-淀粉酶活性显著上升，内层鳞片4℃处理和8℃处理在试验截止的第45天时，α-淀粉酶活性的增加幅度仍在增大，而其余各处理的上升趋势趋于平缓。

表2 不同贮藏条件下外层与内层鳞片α-淀粉酶活性的变化Table 2 Changes of α-amylase activities in outer and inner scales under different storage conditions

2.3 不同贮藏条件下朱顶红鳞茎可溶性糖含量的变化

不同处理下朱顶红鳞茎内可溶性糖含量的测定结果见表3。随着贮藏天数的增加，4个温度处理的朱顶红鳞茎外、内层鳞片中的可溶性糖含量均明显增加。在贮藏45d内，4℃处理的外、内层鳞片的可溶性糖含量分别较第0天增长了1.81倍与2.73倍，增长幅度最大；而20℃处理的外、内层鳞片分别只增长了1.09倍和1.77倍，增长幅度最小。此外，在本试验截止时，除20℃外层鳞片的可溶性糖含量增长趋于平缓外，其它各组处理仍增长显著。在相同贮藏天数内，外、内层鳞片的可溶性糖含量随贮藏温度的降低大体呈增加的趋势，说明贮藏温度越低越有利于可溶性糖的积累。

表3 不同贮藏条件下外层与内层鳞片可溶性糖含量的变化Table 3 Changes of soluble sugar contents in outer and inner scales under different storage conditions

2.4 不同贮藏条件下朱顶红鳞茎可溶性蛋白含量的变化

不同处理下朱顶红鳞茎内可溶性蛋白含量的测定结果见表4。由表4可以看出，随着贮藏天数的增加，朱顶红外、内层鳞片可溶性蛋白含量呈先升高后降低的变化趋势。第0～30天，可溶性蛋白含量呈增加趋势，各处理均在第30天时含量达到最高，其中外层鳞片的8℃处理与内层鳞片的12、20℃处理增幅最大，分别较各自第0天增长了1.60倍与1.78倍、1.78倍；第30～45天，可溶性蛋白含量开始降低，外层鳞片的8℃处理与内层鳞片的20℃处理降幅最大，分别较各自第30天减少了31.48％和34.10％。而在相同贮藏天数内，随着贮藏温度的降低，外、内层的可溶性蛋白含量变化趋势不明显，这可能与贮藏温度和贮藏天数的交互作用有关。

表4 不同贮藏条件下外层与内层鳞片可溶性蛋白含量的变化Table 4 Changes of soluble protein contents in outer and inner scales under different storage conditions

2.5 不同贮藏条件下各指标间的相关性

不同贮藏条件下，对朱顶红鳞茎各项指标间进行简单相关分析，结果见表5。由表5可知，淀粉含量与α-淀粉酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量呈极显著负相关(P≤0.01)；α-淀粉酶活性与可溶性糖含量、可溶性蛋白含量呈极显著正相关(P≤0.01)；而可溶性糖含量与可溶性蛋白含量也呈极显著正相关(P≤0.01)。

表5 不同贮藏条件下各指标间的相关性分析†Table 5 Correlation analysis of the indexes under different storage conditions

2.6 各指标与胁迫因素间的方差分析

对朱顶红外层鳞片和内层鳞片的方差分析结果(见表6)表明，除了贮存温度与贮藏天数的交互作用对外层鳞片影响不显著、对内层鳞片的影响为显著水平(P≤0.05)外，贮藏温度和贮藏天数及其交互作用对其它各指标的影响均达到了极显著水平(P≤0.01)，并且可以看出，贮藏温度对各指标的影响大于贮藏天数，贮藏天数对各指标的影响又大于二者的交互作用。

3 讨 论

国内外对朱顶红鳞茎促成栽培的试验研究较多，而尚少见对其种球内部休眠机制的研究。但是，促成栽培研究的结果能够反映鳞茎内部生理生化的变化，因此也可反之利用其来说明问题。田松青等[17]将品种‘Red Peacock’贮藏于9～10℃的环境里6周后，再放入温室栽培半个月，有60％的花芽萌动；而冷藏8.5周只有30％的花芽萌动。Read则认为13℃下处理6周后在18～19℃条件下栽培对于解除种球休眠也是有效的[1]。吕英民等[18]认为12℃下冷藏8～13周，朱顶红表现最佳。

表6 贮藏温度和贮藏天数及其交互作用对外层与内层鳞片各指标的影响†Table 6 Effect of storage temperature,storage duration and their interaction on the indexes of outer and inner scales

植物体内糖类含量的变化是低温条件下植物代谢较为敏感的生理指标之一[19]，淀粉和可溶性糖在维持碳水化合物供需平衡中起着重要作用。在低温处理解除植物种球休眠过程中，一系列淀粉降解酶的活性增加，鳞茎内的淀粉水解，可溶性糖大量积累[20]，这与碳和氮的代谢密切相关[21]，也与植物抗寒性研究中低温胁迫下需要更多可溶性糖调节细胞渗透压、为生命活动提供更多能量和底物、有助于增强抗寒性的机理相同[22]。因可溶性糖对低温较为敏感，当受到低温胁迫时，其含量迅速增加，参与细胞内的渗透调节，在柽柳[23]、核桃[24]等的抗寒性研究中也有相似的结果。本试验结果证实，朱顶红内、外层鳞片淀粉含量持续下降，可溶性糖含量增加，即出现了“低温糖化”现象。从贮藏温度看，温度越低，可溶性糖含量越高、淀粉含量越低，但是变化的幅度并无规律。从贮藏时间上看，在试验截止时，淀粉和可溶性糖含量均达到了相应下降和上升的峰值，这与前面所述的6周左右贮藏期相符，但是在此之后的情况需更长时间的观察与试验。鳞片细胞内α-淀粉酶活性与淀粉降解紧密相关[25-26]，本试验中α-淀粉酶活性与淀粉含量呈负相关，与前人研究结果相一致。但是，各处理的α-淀粉酶活性在前15天表现较混乱，这是由淀粉分解的复杂性所决定的。另需注意的是4℃处理条件下α-淀粉酶活性仍保持增长趋势，但国内外大多数研究不选择低于5℃的贮藏温度，可能是因为其它生理生化指标表现不佳以至于鳞茎的表型性状下降。植物体内的可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，很多植物中的可溶性蛋白质与植物的抗寒性关系密切，有研究表明在低温下植物体内的可溶性蛋白质会增多[27]，因此测定其含量是了解植物体总代谢的一个重要指标。文中研究结果表明，尽管贮藏温度不同，但各处理在第30天时可溶性蛋白达到的最高含量无显著差异，说明在试验温度范围内朱顶红鳞茎的代谢几乎相同，随着时间推移可溶性蛋白含量逐渐下降，可能是由于各种酶活性的增加或降低所致。

贮藏温度和贮藏天数及其交互作用对植物的绝大多数生理生化指标的影响均较为显著。朱顶红鳞茎的休眠及休眠解除是极为复杂的生理过程，不仅与栽培条件密切相关，还因其内源物质、营养情况和成熟度等的不同而有差异。受时间和材料数量的限制，本研究未能进行后续花芽分化的观测。在研究朱顶红鳞茎生理生化变化时，应综合考虑多方面因素，同时结合具体的萌动和开花结果，才能为朱顶红鲜切花的花期调控等提供可靠依据。

[1] Read V M.Hippeastrum the Gardener’s Amaryllis[M].Portland:Timber Press,2004.

[2] 王凤祥.朱顶红[M].北京:中国林业出版社,2002.

[3] 高年春,曹荣祥,邵和平,等.杂交朱顶红促成栽培试验[J].江苏农业科学,2006,(1):82-84.

[4] 顾国海.朱顶红的促成栽培[J].花木盆景:花卉园艺版,2005,(3):13-14.

[5] 崔加坤,张 进,刘洪文,等.球根花卉荷兰朱顶红的特征与栽培技术[J].园林与花卉,2005,(6):26.

[6] Doorduin J C,Verkerke W.Effects of bulb temperature on development ofHippeastrum[J].Acta Horticulturae,2002,570:313-315.

[7] 单成海.不同贮藏温度下白皮洋葱鳞茎生化指标的比较[J].北方园艺,2012,(24):159-161.

[8] 单成海.不同贮藏温度对黄皮洋葱鳞茎生化指标的影响[J].西南农业学报,2013,(1):111-114.

[9] 孙红梅,李天来,李云飞.不同贮藏温度下兰州百合种球淀粉代谢与萌发关系初探[J].园艺学报,2004,(3):337-342.

[10] 涂淑萍,穆 鼎,刘 春.百合鳞茎低温解除休眠过程中的生理生化变化研究[J].江西农业大学学报,2005,(3):404-407.

[11] 宁云芬,龙明华,陶 劲,等.新铁炮百合鳞茎低温解除休眠过程中的形态和生理变化[J].广西农业生物科学,2008,(1):66-69.

[12] 王中轩,杨 森,杜运鹏,等.‘黄天霸’百合鳞茎低温解除休眠过程中形态和生理的变化[J].福建农林大学学报:自然科学版,2013,(1):29-34.

[13] 蔡春侠.温度对水仙花球贮藏期间生理生化变化影响研究[D].福州:福建农林大学,2009.

[14] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,1999.

[15] 孔祥生,易现峰.植物生理学实验技术[M].北京:中国农业出版社,2008.

[16] 夏宜平,黄春辉,何桂芳,等.东方百合鳞茎冷藏解除休眠的养分代谢和酶活性变化[J].园艺学报,2006,33(3):571-576.

[17] 田松青,朱旭东,成海钟,等.杂种朱顶红引进品种的促成栽培技术研究[J].江苏农业科学,2008,(4):151-153.

[18] 吕英民,王有江.朱顶红[M].北京:中国林业出版社,2004.

[19] Imanishi H.Sleeper occurrence after chilling in relation to depth of dormancy and bulb storage in easter lily bulbs[J].Journal of the Japanese Society for Horticultural Science,1997,66(1): 157-162.

[20] 刘艳萍.百合鳞茎低温解除休眠过程中生理生化变化研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2007.

[21] Ohyama T,Komiyama S,Ohtake N,et al.Physiology and genetics of carbon and nitrogen metabolism in tulip[C]//Teixeira da Silva J A.Floriculture,Ornamental and Plant Biotechnology:Advances and Topical Issues.Isleworth: Global Science Books Ltd,2006:12-25.

[22] 夏清柱,万 红,刘惠民,等.人工低温胁迫下腰果叶片生理生化指标的变化[J].经济林研究,2012,30(2):28-32.

[23] 司剑华,卢素锦.低温胁迫对5种柽柳抗寒性生理指标的影响[J].中南林业科技大学学报,2010,30(8):78-81.

[24] 杨 惠,翟梅枝,李 丽,等.陕西核桃栽培品种优系抗寒性评价[J].中南林业科技大学学报,2013,33(4):50-55.

[25] Nielsen T H,Deiting U,Stitt M.A β-amylase in potato tubers is induced by storage at low temperature[J].Plant Physiology,1997,113:503-510.

[26] 陈 芳,胡小松.马铃薯块茎“低温糖化”机理的研究及进展[J].马铃薯杂志,1998,12(1):52-55.

[27] 马英姿,梁文斌,陈建华.经济植物的抗寒性研究进展[J].经济林研究,2005,23(4):89-94.