不同保鲜剂对芍药切花衰老的影响

司仕英,牛立新,张延龙,孙道阳

(西北农林科技大学 风景园林艺术学院，陕西 杨凌 712100)

芍药(PaeonialactifloraPall.)是芍药科芍药属的多年生宿根草本植物，为中国的传统名花[1]。芍药寓意美好，象征爱情与吉祥，其花色艳丽，茎秆挺拔，姿态优美，观赏价值极高，适合宴会、庆典和节日等喜庆场合使用[2]，是越来越受国内外市场青睐的重要花材。芍药鲜切花产业发展迅速，生产与销售份额逐年升高，已成为名副其实的世界级高档园艺花卉，具有非常广阔的市场前景[3-4]。然而芍药花期集中，瓶插寿命较短，这严重影响其流通及商品价值，因此芍药切花保鲜技术是关乎我国芍药鲜切花产业可持续发展的重要问题之一，已成为近年来的研究热点。

目前，关于芍药切花保鲜剂的研究主要集中在蔗糖、8-羟基喹啉(8-HQ)、硫代硫酸银(STS)[5]、6-BA、苯甲酸钠[6]、纳米银[7]、多胺[8]等试剂上，保鲜剂的筛选范围较小，且缺乏复合保鲜液的相关研究。为此，本研究从无机盐、有机酸、杀菌剂及植物激素4大类切花保鲜剂中分别筛选出3种试剂，探索不同质量浓度下各试剂对芍药切花的保鲜效果，并运用响应面法分析不同试剂之间的交互作用，筛选出具有显著延缓芍药切花采后衰老进程的保鲜剂组合，并检测其对花卉衰老主要生理指标的影响，以期为芍药切花保鲜提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参考高水平等[5]对芍药花蕾成熟及阶段的划分标准，将芍药开花进程分为暄蕾期、初开期、盛开期、衰败期，其中初开期及盛开期的芍药具有最佳观赏价值。试验选用的小藕芍药切花购买自甘肃临洮，均处于暄蕾期，将花枝放在4 ℃的冷库降温复水3 h，选取粗度一致、花朵处于暄蕾期、叶片完整、无机械损伤、无病害的强健花枝，45°斜切至长度为30 cm，之后预留顶部2片复叶作为试验材料。本试验在温度为23～25 ℃、湿度65%～75%的人工气候室内进行。

1.2 试验方法

1.2.1 单一保鲜剂的筛选 以3 g/L蔗糖为基础液，从植物激素、杀菌剂、有机酸以及无机盐4类常用的化学保鲜剂中各取3种作为初步筛选的保鲜剂，探究各试剂对芍药切花瓶插状况的影响，筛选出有利于芍药切花保鲜的试剂。

针对植物激素类试剂，试验选取赤霉素(GA3)、吲哚丁酸(IBA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)3种试剂，设置了50，100，150，200 mg/L 4个质量浓度；针对杀菌剂类试剂，试验选取明矾(Alum)、8-羟基喹啉(8-HQ)、氧化石墨烯(GO)，其中明矾设置了50，100，150，200 mg/L 4个质量浓度，8-羟基喹啉设置了150，200，250，300 mg/L 4个质量浓度，氧化石墨烯设置了0.1，1.0，10.0和100.0 mg/L 4个质量浓度；针对有机酸类试剂，试验选取抗坏血酸(ASA)、柠檬酸(CA)、水杨酸(SA)3种，均设置了50，100，150，200 mg/L 4个质量浓度；针对无机盐类试剂，试验选取氯化钙(CaCl2)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)3种，并设置了1 000，1 500，2 000，2 500 mg/L 4个质量浓度。各试剂均采用基础液配制成瓶插液。试验设基础液处理为对照组，采用250 mL三角瓶进行瓶插，液面高5 cm，隔天更换一次瓶插液，每个处理5枝花，3次重复，于每天18:00观测切花开花进程，统计到盛开所需时间、盛开时间、总瓶插时间以及最大花径，结果均取5枝花的平均值。

1.2.2 组合保鲜剂的筛选 在单一保鲜剂试验的基础上，参照于晓萌等[9]的研究并加以改进，选取GA3、GO和CA 3个因子进行优化处理，用Design Expert 8.0.6 Trial进行3因素3水平的Box-Behnken试验，试验因素及水平见表1，试验方法同上。

表1 Box-Behnken试验设计因素与水平Table 1 Box-Behnken test design factors and levels

1.2.3 芍药切花乙烯敏感性试验 乙烯在切花衰老过程中起着关键性的调节作用，是导致鲜切花衰败的主要因素[10-11]。不同芍药品种对乙烯的敏感程度不同[12-13]，对乙烯敏感的品种，适量使用乙烯抑制剂能有效延长其花期[14]。为了鉴定小藕芍药品种是否对乙烯敏感，以便有效地延缓切花衰老，本试验对其切花使用0.463 mmol/L乙烯抑制剂硫代硫酸银(silver thiosulfate,STS)以及质量浓度分别为25，50，75 mg/L的乙烯利(ethrel,ETH)进行瓶插试验，以3 g/L蔗糖作为对照。试验采用250 mL三角瓶进行瓶插，液面高5 cm，隔天更换一次瓶插液，每个处理5枝花，3次重复，于每天18:00观测切花开花进程，统计到盛开所需时间、盛开时间、总瓶插时间以及最大花径，结果均取5枝花的平均值。

1.2.4 芍药切花保鲜剂组合验证试验 以1.2.2中筛选出的最佳组合为优化前组合，在其基础上添加0.463 mmol/L STS为优化后组合，以3 g/L蔗糖溶液为对照，进行瓶插试验，每个处理20枝花，重复3次，于每天18:00观测切花开花进程，统计到盛开所需时间、盛开时间、总瓶插时间以及最大花径，结果均取5枝花的平均值。从瓶插第1天对花朵进行取样，取样时间为每天18:00，直到花被片卷曲、脱落、失水失去观赏价值。每次每组随机取5朵花，取最外2层花瓣，测定相对含水量，并将剩余花瓣标记后储存于-80 ℃的超低温冰箱，用于测定各个时期花瓣的超氧化物歧化酶(SOD)、游离脯氨酸(Fpro)、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(Spro)含量。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 芍药开花进程和形态指标 瓶插寿命为从瓶插之日起到花朵开始出现萎蔫、蓝变、脱落或外层花瓣明显卷缩前1天的时间。到盛开所需时间是指从开始瓶插到初开阶段所持续的时间。盛开时间是指花瓣从完全展开到脱落、枯萎所持续的时间。花径采用十字交叉测量求平均数法测定；最大花径是指切花在完全盛开时的花径。

1.3.2 花瓣相对含水量 按文献[15]的方法测算。

1.3.3 生理指标 SOD活性采用氮蓝四唑光化还原法[16]测定，Fpro含量采用茚三酮显色法[17]测定，MDA含量采用巴比妥酸显色法[18]测定，Spro含量采用考马斯亮蓝G-250比色法[19]测定。

1.4 数据处理与分析

试验数据以“平均值±标准误”表示；使用SPSS 17.0软件对数据进行方差分析，并运用Design Expert 8.0.6 Trial等软件绘图。

2 结果与分析

2.1 单一保鲜剂对芍药切花衰老的影响

本试验以盛开时间作为判断切花保鲜效果的首要指标，在盛开时间差异不显著的前提下，用到盛开所需时间、总瓶插时间、最大花径3个指标辅助反映保鲜试剂对切花开花进程和形态的影响。在植物激素类试剂中，与对照相比，150 mg/L GA3处理能显著延长芍药切花盛开时间和总瓶插时间，但最大花径显著减小；其他种类植物激素也能显著延长芍药切花盛开时间和总瓶插时间，但均显著低于150 mg/L GA3处理(表2)。杀菌剂类试剂中，10 mg/L GO处理芍药切花盛开时间及总瓶插时间显著高于对照和其他处理，但最大花径较小(表3)。有机酸类试剂中，与对照和其他处理相比，150 mg/L CA处理能显著延长切花盛开时间和总瓶插时间，且花径与对照相比有所增大(表4)。无机盐组中，与对照和其他处理相比，1 000 mg/L CaCl2处理能显著延长切花盛开时间及总瓶插时间，且花径与对照相比也明显增大(表5)。结果表明，GA3和GO保鲜效果均较佳，CaCl2和CA次之，四者均可纳入保鲜剂组合筛选范围。

表2 植物激素对芍药切花衰老的影响Table 2 Effect of phytohormone on senescence of cut herbaceous peony flowers

表3 杀菌剂对芍药切花衰老的影响Table 3 Effect of germicide on senescence of cut herbaceous peony flowers

表4 有机酸对芍药切花衰老的影响Table 4 Effect of organic acid on senescence of cut herbaceous peony flowers

表5 无机盐对芍药切花衰老的影响Table 5 Effect of inorganic salt on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.2 芍药切花组合保鲜剂的选择

在芍药切花单一保鲜剂试验的基础上，选取对切花盛开时间影响较大的GA3、GO、CaCl2和CA进行组合，但在试验过程中发现，GO与CaCl2相遇会变为絮状物，有可能影响两者的保鲜效果。考虑到GO有良好的亲水性、较好的生物相容性、低细胞毒性，其较大的表面积有出色的携带营养素的能力[20]，且作为近年来兴起的纳米材料，GO在切花保鲜领域的研究较少，所以本试验只选取GO、GA3、CA进行3因素3水平的Box-Behnken试验设计，确定切花最佳盛开时间的试剂组合，试验设计与结果见表6。

表6 不同保鲜剂对芍药切花衰老影响的Box-Behnken试验结果Table 6 Box-Behnken test results for effects of different preservatives on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.2.1 回归模型的建立及显著性分析 对表6试验数据进行多元回归拟合，建立盛开时间(y)对GO(A)、GA3(B)和CA(C)的多元二次回归模型：y=5.4-0.19A+0.24B-0.075C-0.05AB+0.075AC-0.23BC-0.95A2-0.65B2-0.32C2，R2=0.979 1。

由表7可知，模型F值为36.41，P<0.0001，表明该模型对试验结果拟合良好，试验精确度较高，可靠性较强，可以用该模型预测切花保鲜剂组合的效果。各单一保鲜剂对试验结果的影响由大到小顺序为GA3>GO>CA。交互项BC对试验结果影响显著，AB与AC影响不显著，说明GA3与CA之间存在显著交互作用，而GA3与GO及CA与GO之间均无显著交互作用。

表7 不同保鲜剂对芍药切花衰老影响的Box-Behnken试验结果回归模型的方差分析Table 7 Variance analysis on Box-Behnken test results for effects of different preservatives on senescence of cut herbaceous peony flowers

表7(续) Continued table 7

2.2.2 响应面交互作用分析 如图1所示，各因素两两之间存在一定交互作用，但是CA与GA3的交互作用较强，GO与GA3及GO与CA之间的交互作用均较弱。结合各因素交互作用对芍药切花盛开时间影响的响应面图和回归模型，得到芍药切花保鲜剂组合为109.29 mg/L GA3+7.39 mg/L GO+93.79 mg/L CA，盛开时间的预测值为5.1 d。

图1 不同保鲜剂交互作用对芍药切花衰老影响的等高线(左)和响应面3D图(右)Fig.1 Contour plots (left) and response surface 3D map (right) for effects of interactions between different preservatives on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.3 芍药切花对ETH的敏感性

试验结果(表8)表明，与对照相比，不同质量浓度的ETH溶液均能显著加快芍药切花的开花进程，缩短盛开时间和总瓶插时间，显著增大花径；STS能显著加快切花到盛开的时间，显著延长其盛开时间，但对总瓶插时间和最大花径无显著影响。由上述试验结果可知，芍药品种小藕对乙烯比较敏感，可在瓶插液中适当添加STS以延长其瓶插寿命。

表8 芍药切花对乙烯(ETH)的敏感性测试结果Table 8 Sensitivity test results of cut herbaceous peony flowers to ethylene

2.4 芍药切花保鲜剂组合验证性试验及优化试验

由2.3节可知，芍药品种小藕对乙烯比较敏感，故在2.2.2节得到的保鲜剂最佳组合(优化前组合)的基础上添加0.463 mmol/L STS，获得优化后保鲜剂组合，以基础液处理(3 g/L蔗糖)为对照，对优化后保鲜剂组合进行验证试验。

2.4.1 切花开花情况 不同保鲜剂组合对芍药切花开花情况的影响见图2和表9。

图2 不同保鲜剂组合对芍药开花情况的影响Fig.2 Effects of different fresh-keeping agent combinations on flowering of herbaceous peony

图2显示，优化前保鲜剂组合能促进开花，并延长瓶插寿命；优化后保鲜剂组合能延缓开花进程，并显著延长瓶插寿命。由表9可知，优化前保鲜剂组合处理芍药切花的盛开时间为5.6 d，比模型预测值(5.1 d)多0.5 d，相对误差为9.4%，与模型预测值拟合度较好，说明模型的准确度可靠。优化后保鲜剂组合处理芍药切花的盛开时间为6.4 d，比对照(2.9 d)延长1倍多，比优化前(5.6 d)延长0.8 d；优化后保鲜剂组合处理芍药切花的总瓶插时间比优化前多2 d，比对照组多3.4 d。优化前、后2个保鲜剂组合的最大花径分别为130.1和121.3 mm，均显著高于对照组。由此可知，优化前、后保鲜剂组合均能显著提高盛开时间与最大花径。

表9 不同保鲜剂组合对芍药切花衰老的影响Table 9 Effects of different fresh-keeping agent combinations on senescence of cut herbaceous peony flowers

2.4.2 花瓣相对含水量 由图3-A可知，3个处理的花瓣相对含水量均呈先增加再减少的趋势。对照组相对含水量在第3天达到峰值，随后开始下降，总体变化平稳。优化前、后保鲜剂组合花瓣相对含水量均在第2天达到峰值，分别为84.9%和82.2%，随后下降，但优化前组合的变化比较剧烈，在第8天降至最低(50.3%)，优化后组合的相对含水量在第10天降到最低值(55.0%)。

2.4.3 花瓣Fpro含量 Fpro含量可反映植物体内的缺水程度，当植物遭受渗透胁迫时Fpro大量积累。由图3-B可知，3个处理的芍药切花Fpro含量均随时间的延长先降低后上升，其中对照和优化后组合Fpro含量在第3天最低，分别为84.10和58.26 μg/g；优化前组合Fpro含量在第4天最低，为70.40 μg/g。与对照相比，2个保鲜剂组合均可有效降低Fpro含量，延长切花盛开时间。

图3 不同保鲜剂组合对芍药切花花瓣相对含水量(A)和Fpro含量(B)的影响Fig.3 Effects of different fresh-keeping agent combinations on relative water content (A) and Fpro content (B) in cut herbaceous peony petals

2.4.4 花瓣Spro含量 由图4-A可知， 3个处理花瓣Spro含量总体均呈先下降再剧烈上升、随后波动下降的趋势，其中第3～6天对照组Spro含量比2个保鲜剂组合高。

2.4.5 花瓣MDA含量 MDA是膜脂过氧化产物，会对生物膜造成严重损伤，MDA含量越高表明膜脂过氧化作用越强[21]。图4-B显示，随着时间的延长，各处理MDA含量均呈先上升后下降再上升的趋势，与可溶性蛋白含量的变化趋势相反。对照组和优化前保鲜剂组合的MDA含量在第2天达到峰值，分别为14.62和8.174 μmol/g，而优化后保鲜剂组合的MDA含量于第3天达到峰值，为6.87 μmol/g；对照组和优化前、后保鲜剂组合的MDA含量分别在第4，5，5 天降到最低值。整体而言，对照组MDA含量均高于2个保鲜剂组合，说明2个保鲜剂组合均能一定程度上缓解膜脂氧化作用，其中优化后保鲜剂组合的效果稍好。

图4 不同保鲜剂组合对芍药切花花瓣Spro(A)和MDA(B)含量的影响Fig.4 Effects of different fresh-keeping agent combinations on Spro content (A) and MDA content (B) in cut herbaceous peony petals

2.4.6 花瓣SOD活性 SOD能够防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害，其活性与植物抗性密切相关。图5表明，瓶插期间，3个处理花瓣SOD活性整体均呈先下降后升高再下降的趋势。3个处理中，优化后保鲜剂组合SOD活性在第5天达到最大值，为1.43 U/g；优化前保鲜剂组合SOD活性在第7天达到最大值，为1.28 U/g；对照SOD活性在第4天达到最大值，为1.26 U/g。优化后保鲜剂组合总体保持较高的SOD活性，衰老速度相对较慢。

图5 不同保鲜剂组合对芍药切花花瓣SOD活性的影响Fig.5 Effects of different fresh-keeping agent combinations on SOD activity in cut herbaceous peony petals

3 讨 论

前人研究发现，植物激素GA3对芍药[22]与香石竹切花[23]、6-BA对黄花石蒜[24]与香石竹切花[25]、IBA对艳山姜[26]与香水百合切花[27]均具有良好的保鲜作用。8-HQ可有效抑制绣球花[28]与非洲菊切花[29]瓶插液中的细菌，GO[30]与Alum[31]能有效吸附玫瑰与康乃馨保鲜液中的细菌，提高切花瓶插寿命。采用SA、CA、ASA处理金鱼草[32]、玫瑰[33]、月季[34-36]、菊花[37]切花，能调节溶液的pH，降低保鲜剂中微生物的存活率，缓解切花衰老。钙盐可延长香石竹切花观赏寿命，增大其花径，延迟水分平衡值负值的出现，延缓切花的衰老进程[38]。STS能降低六出花对乙烯的敏感度，减轻乙烯的毒害作用，有效延长其寿命[39]。本试验研究了植物激素、杀菌剂、有机酸和无机盐对芍药切花的保鲜效果，结果表明瓶插液中添加适量的杀菌剂、植物激素、有机酸、无机钙盐及乙烯抑制剂，均能对芍药切花起到一定的保鲜作用，但不同种类保鲜剂的保鲜效果有所差异，这与前人的研究结果基本相同。部分试剂，如IBA、6-BA、Alum、8-HQ、ASA、SA对芍药切花小藕的保鲜效果不明显。

响应面设计法是用于优化工艺参数的数学和统计方法，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析寻得最优工艺参数，解决多变量问题。本研究在单因素试验基础上，筛选出GA3、GO、CA 3种保鲜剂进行优化组合响应面试验，结果表明，GA3与CA有显著的交互作用，而GO与GA3和CA的交互作用不显著，筛选出的保鲜剂组合保鲜效果优于各单因素处理效果，这说明不同种类的保鲜剂在延缓花朵衰老时有协同效应。

本试验发现，与对照相比，适量施用STS可以使芍药切花花瓣与花托的连接更牢固，盛开时间和瓶插时间均显著延长，但是最大花径有所减小，可知小藕品种对乙烯比较敏感，这是因为银离子有一定杀菌作用，能抑制细菌生长，可能也在一定程度上抑制花瓣细胞的发育。

在前人关于芍药保鲜剂的研究中，王凯轩等[40]发现，保鲜剂组合20 g/L蔗糖+200 mg/L CA+100 mg/L 8-HQ+25 mg/L SA+50 mg/L ClO2能使荷兰橙切花的盛开时间延长0.5 d；Xue等[41]发现，使用20 g/L蔗糖溶液瓶插杨妃出浴切花，盛开时间延长1.2 d；Zhao等[42]发现，30 mg/L的纳米银溶液脉冲处理红艳争辉切花36 h后，使用20 g/L蔗糖溶液瓶插，盛开时间延长4 d；Seglie等[43]发现，使用0.25 ml/L β-环糊精复合纳米银(β-CD-NS)溶液瓶插波恩哈特切花，盛开时间延长1.3 d。本研究结果表明，与对照组相比，使用优化后的保鲜剂组合瓶插小藕切花，盛开时间延长3.5 d，总瓶插时间延长3.4 d，这与该保鲜剂可明显增加芍药花瓣相对含水量、Spro含量和SOD活性，降低Fpro和MDA积累有关。本研究获得的保鲜剂组合能明显延长小藕芍药切花盛开时间，但不能说明其也适用于其他芍药品种切花的保鲜。因此，在今后的研究中需要扩大芍药试验品种数，探究此保鲜剂组合对不同芍药品种切花的保鲜作用。