Hemin 对康乃馨切花瓶插寿命和生理效应的影响

梁海英 张雪平 仰小东

（1江苏开放大学，江苏南京 210036；2安徽科技学院农学院，安徽凤阳 233100）

康乃馨（Dianthus caryophyllusL.）又称香石竹，花形优美、花姿多样、色彩艳丽，观赏价值高，是著名的“四大切花”之一，也是插花的重要素材。康乃馨切花在瓶插过程中，因体内水分代谢失调、细胞膜透性加大、细胞内酶活性降低、鲜重减少、萎蔫，而影响其观赏性和瓶插寿命[1-2]。目前，市面上的康乃馨切花保鲜剂中大多含有生理毒性高、严重污染环境的Ag+，因此，需要探索高效、低毒、无污染的保鲜材料和技术[3-4]。

氯化血红素（Hemin）是血红素的一种化合衍生物，是血红素加氧酶（Heme Oxygenase，HO）催化底物血红素的基团取代物，在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用，适用于农作物化学调控、组织培养、贮藏以及保鲜等领域，具有成本低、无污染、应用范围广的特点[5-6]。为此，本研究以不同浓度的氯化血红素（Hemin）对3个康乃馨品种进行处理，探讨氯化血红素（Hemin）对康乃馨切花保鲜效果的影响，探究Hemin对延长康乃馨切花瓶插寿命和影响生理效应的机理，为研究安全、高效、环保、价格低廉的新型保鲜剂提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用的康乃馨花材为红色的‘达拉斯’、黄色的‘黄康’和粉色的‘粉康’，均采购于鲜切花市场当日到货的新鲜花材，运送到实验室后复水2 h。选取花朵健壮、大小一致、无病虫害、含苞待放的康乃馨切花，处理前对所选花材进行枝叶修剪，保留花枝长35 cm。

1.2 试验设计

试验选择3 个康乃馨品种，基础保鲜液配方为2%蔗糖+200 mg/L 8-羟基喹啉硫酸盐+1 g/L 氯化钙。每个品种设置1个对照（CK）和3个浓度梯度的氯化血红素（Hemin）处理，分别为0.000 5、0.005 0和0.050 0 µmol/L，每个处理9枝花，每瓶3枝，重复3次，瓶插液150 mL，瓶插液每4 d更换1次，室温20~25 ℃，散射光下进行试验。

1.3 指标测定

1.3.1 外观品质及瓶插寿命的观测瓶插寿命终点判断以最外层花瓣失水萎蔫或瓣尖出现枯斑，或花朵未展开即失水萎蔫为终结标志[2]。用游标卡尺以十字交叉法测量花径。

1.3.2 水分平衡值的测定每天称取花枝+溶液+瓶的质量，2 次连续称量之差即为该段时间内花枝的失水量；称取溶液+瓶的质量，2 次称量之差即为花枝的吸水量；吸水量和失水量之差即为花枝的水分平衡值[7]。

1.3.3 鲜重变化率的测定瓶插保鲜液每4 d 更换1次，每处理3次重复，各处理每隔4 d观察记录其外观品质（花色、弯茎、弯头、寿命等），测定各花枝鲜重[7]，并按公式：花枝鲜重变化率（%）=（测定日鲜重-初始鲜重）/初始鲜重×100，计算鲜重变化率。

1.3.4 生理指标的测定[8]用硫代巴比妥酸（TBA）法测定丙二醛（MDA）的含量。采用电导仪法测定叶片质膜相对透性。采用氮蓝四唑（NBT）法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性。

1.4 统计方法

采用Excel 2007 和SPSS 13.0 软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度Hemin对康乃馨瓶插寿命和最大花径的影响

延长鲜花瓶插寿命和增加最大花茎是衡量保鲜效果的重要指标。由表1可知，经过Hemin处理的3个康乃馨品种，除了‘黄康’在0.050 0 µmol/L Hemin处理后最大花茎有显著减小（减小了0.42 ㎝）以外，其余处理均不同程度延长了瓶插寿命并增加了最大花茎，‘达拉斯’与‘粉康’品种均推迟了达到最大花径的瓶插天数，总体提高了观赏效果。综合比较发现，在0.005 0 µmol/L Hemin 处理下的效果最佳，多项指标与其对照处理存在显著差异，3 个品种的瓶插寿命均显著高于其对照处理，分别延长了3.49、2.12、2.26 d；‘达拉斯’和‘黄康’的最大花茎与对照差异显著，分别增加了9.89%、4.52%；‘达拉斯’和‘粉康’达到最大花径的瓶插时间与其对照差异显著，均推迟了4 d。品种方面，经过不同浓度Hemin处理，‘达拉斯’品种较其他2个品种保鲜效果较好。

表1 氯化血红素对瓶插寿命和最大花径的影响

2.2 氯化血红素延缓切花衰老的生化机理

2.2.1 不同浓度Hemin对水分平衡值的影响切花在瓶插期间水分平衡值为正值，说明吸水量>失水量，切花的生命力旺盛；当水分平衡值为负值，说明切花的失水量>吸水量，鲜切花有萎蔫的趋势[9]。从图1~3可以看出，康乃馨在瓶插前期水分平衡值为正值，生命力旺盛；随着瓶插时间的延长，各处理的水分平衡值均呈现不增长或下降趋势，有萎蔫的趋势；不同浓度的Hemin处理并没有改变康乃馨吸水的总体趋势，但是有效增加了3 个品种不同时期的吸水量。各组处理中以0.005 0 µmol/L Hemin处理的花枝吸水量相对较高，‘达拉斯’在4、20 d与对照有显著差异（图1）；‘黄康’在4、8、12 d与对照差异显著；‘粉康’前期以0.050 0 µmol/L的Hemin处理较好，而瓶插后期则以0.005 0 µmol/L 的处理失水较少。说明Hemin 能够改善康乃馨切花体内的水分状况，增强切花的吸水力和保水力，有助于康乃馨切花保鲜。其中0.005 0 µmol/L Hemin 处理的切花水分平衡值相对较高，增强花枝吸水能力的作用较强。

图1 不同处理对‘达拉斯’水分平衡值的影响

图2 不同处理对‘黄康’水分平衡值的影响

图3 不同处理对‘粉康’水分平衡值的影响

2.2.2 不同浓度Hemin对鲜重变化率的影响鲜重变化率为正值时，说明切花生长量在增加，生命力强；为负值时，说明切花停止生长，开始萎蔫。由图4~6 可知，康乃馨在瓶插期间，与水分平衡值相似，各处理花枝鲜重变化率的变化趋势大致相同，均呈现在4 d 时达到最大，之后逐渐降低的规律；3 个品种Hemin 处理组的鲜重变化率均大于对照组，说明Hemin可以有效促进康乃馨瓶插期间的生长。但是不同品种间的处理效果略有差异。品种‘黄康’和‘达拉斯’以0.005 0 µmol/L Hemin 处理效果最好，可以促使切花鲜重增加；处理4、8、16、20 d 的‘黄康’和处理4 d的‘达拉斯’与其对照处理的鲜重变化率均达显著差异水平；‘粉康’处理中，前期以0.000 5 µmol/L Hemin 处理效果较佳，后期则以0.005 0 µmol/L Hemin 处理的花枝鲜重变化率下降最缓慢。

图4 不同处理对‘达拉斯’鲜重变化率的影响

图5 不同处理对‘黄康’鲜重变化率的影响

图6 不同处理对‘粉康’鲜重变化率的影响

2.2.3 不同浓度Hemin 对丙二醛（MDA）含量的影响切花康乃馨在瓶插环境条件下会受到水分胁迫、养分胁迫等的影响，发生膜脂过氧化作用，产生丙二醛（MDA）等产物[1]。康乃馨花瓣组织受伤害程度越低，膜脂过氧化作用产生的丙二醛含量越少，对瓶插保鲜越有利。由图7 可知，‘达拉斯’‘黄康’和‘粉康’中丙二醛的浓度均以0.005 0 µmol/L 处理最低，与对照达显著差异水平，且各处理中对照组的丙二醛含量最高，组织器官衰老最为严重。这可能是与Hemin 处理后植株代谢产物CO 对活性氧（ROS）代谢的调控有关，缓解脂质过氧化[10]，延长了切花的瓶插寿命，起到明显的保鲜作用。

图7 不同处理对康乃馨丙二醛含量的影响

2.2.4 不同浓度Hemin对膜透性的影响康乃馨切花衰老过程中影响其瓶插寿命的细胞膜的结构和功能逐渐被破坏，导致细胞膜的相对透性增加。康乃馨正常的细胞膜对物质具有选择透性，其在瓶插过程中受各种逆境的影响，细胞膜受损，膜通透性增大。由图8可以看出，3个品种的康乃馨用Hemin处理的细胞膜透性均低于对照，其中‘达拉斯’与‘粉康’与其对照处理差异显著。3 个浓度中以0.005 0 µmol/L Hemin 处理效果最好，‘达拉斯’‘黄康’‘粉康’分别较对照低14.6%、7.0%和23.7%。表明氯化血红素具有减轻花瓣细胞膜损伤、防止电解质渗漏、降低细胞膜透性的作用，从而延缓切花衰老。

图8 不同处理对康乃馨膜透性的影响

2.2.5 不同浓度Hemin对康乃馨SOD活性的影响如图9所示，与对照相比，不同浓度Hemin处理的康乃馨SOD 含量不同程度增加，但仅在‘粉康’的处理组中均以0.05 µmol/L Hemin 处理效果最好，并与其对照差异显著。‘达拉斯’和‘黄康’在0.005 µmol/L Hemin处理下，切花花瓣中的SOD活性最高，但是相对于对照差异不显著。说明Hemin处理能保持切花较高的SOD活性，但是品种间存在差异。

图9 不同处理对康乃馨SOD活性的影响

3 结论与讨论

3.1 结论

经氯化血红素处理后，通过对各处理的康乃馨的瓶插寿命、最大花径、水分平衡值、鲜重变化率、丙二醛（MDA）含量、膜透性和SOD 活性的测定，上述7 种指标中，前6 种均表现以0.005 0 µmol/L 的氯化血红素处理效果最好，而SOD 活性则表现为在对不同品种处理效果不同，Hemin 处理‘粉康’的SOD 活性最佳，浓度为0.050 0 µmol/L，另外2 个品种虽然未达到显著水平，但是依然以0.005 0 µmol/L 的氯化血红素处理效果最好。综上所述，一定浓度的氯化血红素溶液可以一定程度的延长康乃馨切花的生命期，即保鲜作用，其中以0.005 0 µmol/L 的氯化血红素处理效果最佳。

3.2 氯化血红素对切花保鲜的影响机制

氯化血红素是血红素（Heme）的体外基团取代物，其化学性质与血红素类似。氯化血红素由一分子亚铁和原卟啉络合形成，是结构较简单的金属B卜琳化合物。目前，Hemin 缓解植物非生物胁迫的机制有2种假说：一种是Hemin作为血红素加氧酶1（HO-1）的底物和诱导剂[11]，诱导血红素加氧酶1（HO-1）的活性，提高植物抵抗氧化胁迫的能力并调节植物代谢[12]；第二种是通过HO-1 催化降解氯化血红素，产生CO、BV／BR、Fe2+产物来发挥作用，CO、亚铁离子和胆红素作为植物体内的生物效应分子，在抵御植物非生物胁迫的过程中均发挥着重要的生理功能作用[13-16]。陈沁[17]在氯化血红素缓解水稻幼苗重金属胁迫的研究中就发现Hemin可能是通过HO-1/CO、Fe2+系统来增强水稻幼苗的高锌胁迫抗性，但其中BR无显著作用。Hemin具体通过哪一种或几种降解产物在延缓植物衰老、抵御胁迫中发挥重要作用，尚需要进一步研究。本试验发现Hemin 可以作为康乃馨的有效保鲜剂，但其作用机制尚需进一步研究。由于不同浓度的Hemin溶液对不同种类的切花保鲜的影响机制和影响程度均可能有所不同，氯化血红素溶液能否成为广泛适用的保鲜剂应用于不同切花品种的采后保鲜，也有待于深入探索。