CaCl2+GB對菊花花瓣生理生化的調(diào)節(jié)作用

劉萍++范琪琪++丁義峰++魯柟苒++張瑋雨++呂保鶴

摘要：以一定濃度的氯化鈣（CaCl2）與不同濃度的甘氨酸甜菜堿（GB）組合，對菊花（Dendranthema morifolium Tzvel.）品種汴梁銀寶在定頭至花蕾形成期進(jìn)行整株噴霧處理，測定其花瓣中幾種主要生理指標(biāo)的動態(tài)變化。結(jié)果表明，處理組菊花花瓣中可溶性蛋白質(zhì)與可溶性糖含量在整個花期中與CK相比差異明顯；處理組花瓣干鮮比（DW/FW）在開花中后期比CK增加明顯；超氧化物歧化酶（SOD）活性在整個花期先上升后下降，處理組酶活力比CK高；超氧陰離子（O2·-）產(chǎn)生速率、丙二醛（MDA）含量和膜透性與SOD活性變化呈相對應(yīng)的動態(tài)趨勢，同時其處理組與CK相比差異明顯。上述結(jié)果均以CaCl2 160 mg/L+GB 500 mg/L處理效果最好。

關(guān)鍵詞：菊花（Dendranthema morifolium Tzvel.）；氯化鈣；甘氨酸甜菜堿；生理生化

中圖分類號：S682.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）05-0885-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.05.023

Regulation of CaCl2 and GB on Physiology and Biochemistry in Chrysanthemum Petals

LIU Ping， FAN Qi-qi， DING Yi-feng， LU Ran-ran， ZHANG Wei-yu， L？譈 Bao-he， LIU Ke

（College of Life Science，Henan Normal University，Xinxiang 453007，Henan，China）

Abstract： In the period from constant head to bud formation stage， the petals of chrysanthemum（Dendranthema morifolium Tzvel.）Bianliangyinbao were sprayed by specific concentration of calcium chloride and different concentrations of glycine betaine，the dynamic changes of several major physiological indexes in the flowering petals were measured. The results showed that，compared with CK，the soluble protein content and soluble sugar content of chrysanthemum petals in treatment group，achieved obvious difference in the entire flowering. Compared with CK， petals fresh and dried ratio（DW/FW） of treatment group increased significantly in late flowering. Superoxide dismutase（SOD） vitality in the entire flowering rised first and then decreased. SOD activity of treatment group was higher than CK. Superoxide anion（O2·-） producing rate and malondialdehyde（MDA） content showed corresponding dynamic trend with SOD vigor change trend. Meanwhile treatment group compared with CK， the reduced degree achieved obvious difference. To sum up，CaCl2 160 mg/L+GB 500 mg/L had the best treatment effect.

Key words： chrysanthemum（Dendranthema morifolium Tzvel.）； calcium chloride； glycine betaine； physiologyl and biochemistry

菊花（Dendranthema morifolium Tzvel.）在中國有悠久的栽培歷史。菊花種類多樣，花型千姿百態(tài)，花色繽紛多彩，有極高的欣賞價值，同時在中國和世界切花中占有舉足輕重的地位[1，2]。

甘氨酸甜菜堿（glycine betaine，GB）是一種起細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)作用的季胺類兩性化合物，在植物受到環(huán)境脅迫時，其在體內(nèi)積累并穩(wěn)定植物內(nèi)環(huán)境[3，4]。張?zhí)┑萚5]研究表明，小麥乳熟期以一定濃度的GB進(jìn)行葉片噴灑，能使葉綠素含量增高，同時小麥生長后期葉片光合速率降低的速度得到緩解，使其產(chǎn)量增加。谷文英等[6]試驗(yàn)證明，外源GB處理能使鹽對菊苣種子萌發(fā)的脅迫得到不同程度的緩解。河南師范大學(xué)植物生長發(fā)育機(jī)理及化學(xué)調(diào)控研究室研究證明，一定濃度的GB和維生素C混合處理能使芍藥花器官的衰老得到延緩[7]。鈣是植物細(xì)胞中維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要物質(zhì)之一，同時它也是細(xì)胞信號傳導(dǎo)過程中的第二信使[8]。為此，以一定濃度的CaCl2與不同濃度的GB組合處理，研究其對菊花品種汴梁銀寶在整個花期花瓣中生理生化動態(tài)變化的影響，以期為優(yōu)化菊花的形態(tài)、延緩花瓣的衰老以及提高菊花的整體觀賞價值提供理論依據(jù)與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

菊花品種為汴梁銀寶，試驗(yàn)在河南師范大學(xué)菊花園進(jìn)行。

1.2 材料處理

選取春天生長狀況良好、一致的菊花幼莖，在溫室的沙床上進(jìn)行生根培養(yǎng)一個月，然后再從中選取生根狀態(tài)好、根生長健壯的菊花幼苗移至營養(yǎng)缽中進(jìn)行煉苗。15 d后，從中選取100株生長狀態(tài)一致的幼苗進(jìn)行大田移栽。當(dāng)菊花株高達(dá)到11 cm時進(jìn)行套盆，盆內(nèi)填土中摻入少量的雞糞。

從定頭期開始將材料平均分為4組，分別以CaCl2 160 mg/L+GB 100 mg/L（處理A）、CaCl2 160 mg/L+GB 250 mg/L（處理B）和CaCl2 160 mg/L+GB 500 mg/L（處理C）的溶液進(jìn)行全株噴霧處理，以噴施等量清水作為對照（CK）。每3 d處理1次，直至出現(xiàn)花蕾為止。

1.3 生理生化指標(biāo)的測定

從花開第1天開始，取花序中自外而內(nèi)第3～4層的花瓣，測定開花不同天數(shù)花瓣的生理生化指標(biāo)，每5 d測1次，直至花衰敗為止。

可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[9]；可溶性蛋白質(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法[10]；花瓣的干鮮比采用烘干稱重法[9]；SOD活性的測定采用氮藍(lán)四唑法[11]；O2·-產(chǎn)生速率的測定采用羥胺氧化法[12]；MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸法[13]；細(xì)胞膜透性的測定采用電導(dǎo)法[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 CaCl2+GB對菊花花期花瓣中可溶性糖含量的影響

由圖1可知，處理A菊花汴梁銀寶花瓣中可溶性糖含量在花開第26天和第31天分別比對照高13.24%和28.38%，并均與對照差異極顯著。處理B汴梁銀寶花瓣中可溶性糖含量在花開第6、11、21、26和31天分別比對照增加20.65%、17.47%、16.20%、22.74%、30.62%，并均與對照差異極顯著。處理C汴梁銀寶花瓣中可溶性糖含量在花開第16天比對照增加9.74%，且差異顯著；在花開第1、6、11、21、26、31天分別比對照增加34.71%、30.18%、20.12%、19.92%、26.05%、45.56%，并均與對照差異極顯著。處理C菊花花瓣中的可溶性糖含量升高最為突出。

2.2 CaCl2+GB對菊花花期花瓣中可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

從圖2可看出，菊花汴梁銀寶花瓣中可溶性蛋白質(zhì)含量在整個花期中先上升后下降，是單峰曲線，其峰值在花開第16天。不同處理花瓣中可溶性蛋白質(zhì)含量均高于對照，其中處理A汴梁銀寶花瓣中可溶性蛋白質(zhì)含量在花開第1、6、11、26、31天分別比對照升高23.13%、25.99%、23.68%、27.44%、26.57%，均與對照差異極顯著。處理B汴梁銀寶花瓣中可溶性蛋白質(zhì)含量在花開第1、6、11、16、21、26、31天與對照相比分別增加57.35%、73.91%、35.24%、16.82%、21.22%、37.92%，并均與對照差異極顯著。處理C汴梁銀寶花瓣中可溶性蛋白質(zhì)含量在花開第1、6、11、16、21、26、31天比對照分別高64.75%、90.17%、61.23%、44.21%、43.55%、60.51%、60.68%，并均與對照差異極顯著。其中處理C可溶性蛋白質(zhì)含量升高最明顯。

2.3 CaCl2+GB對菊花花期花瓣干鮮比的影響

從圖3可知，菊花汴梁銀寶花瓣的干鮮比在其花期是先上升后下降。處理A在花開第31天干鮮比與對照差異極顯著。處理B在花開第21天干鮮比與對照差異顯著，第16天和第31天干鮮比與對照差異極顯著。處理C在花開第1天干鮮比與對照差異顯著，在第16、21和31天干鮮比與對照差異極顯著。

2.4 CaCl2+GB對菊花花期花瓣中SOD活力的影響

從圖4可知，菊花汴梁銀寶其花瓣中SOD活性先上升后下降，其變化趨勢為單峰曲線，在第16天達(dá)到最大值。處理組花瓣中SOD活性在盛花期后的下降速度比對照組慢。處理A中，SOD活性在花開第31天比對照組升高了13.55%，且兩者差異極顯著。處理B在花開第11和21天SOD活性分別比對照高8.89%和6.19%，并達(dá)到顯著差異；在花開第6、26和31天SOD活性分別比對照高16.81%、22.82%和26.56%，并達(dá)到極顯著差異。處理C在花開第16天SOD活性比對照高8.03%，且兩者差異顯著；在花開第6、11、21、26和31天SOD活性分別比對照高22.95%、8.99%、10.77%、22.82%和26.56%，并達(dá)到極顯著差異。由以上結(jié)果可知，不同濃度的CaCl2+GB溶液處理，都能使菊花花瓣中SOD活力高于對照組，尤以處理C效果最好。

2.5 CaCl2+GB對菊花花期花瓣中O2·-產(chǎn)生速率的影響

由圖5可知，菊花汴梁銀寶花瓣中O2·-產(chǎn)生速率從第1天到第16天緩慢降低，從第21天起花瓣中O2·-產(chǎn)生速率上升較快。其中處理A花瓣中O2·-產(chǎn)生速率在花開第1、21、和26天分別比對照降低29.8%、17.35%和15.04%，且與對照差異極顯著，在第31天O2·-產(chǎn)生速率比對照低1.4%，且兩者差異顯著。處理B在第1、6、11、21、26和31天O2·-產(chǎn)生速率分別比對照組低38.46%、12.19%、28.17%、31.63%、27.43%和11.18%，并均與對照差異極顯著。處理C在第1、6、11、21、26和31天O2·-產(chǎn)生速率比對照低45.19%、13.41%、32.39%、34.18%、42.92%和23.43%，并均與對照差異極顯著。

2.6 CaCl2+GB對菊花花期花瓣中MDA含量的影響

由圖6可知，菊花汴梁銀寶花瓣中MDA含量的變化情況與膜透性的變化趨勢相對應(yīng)。其中，處理A花瓣中MDA含量在第21天和第26天分別比對照降低8.95%和13.29%，并均與對照差異極顯著。處理B花瓣中MDA含量在第11、21、26和31天分別比對照降低5.16%、16.28%、13.29%和19.57%，并均與對照差異極顯著。處理C花瓣中MDA含量在第11、21、26和31天分別比對照降低5.91%、20.14%、27.25%和19.57%，并均與對照差異極顯著。菊花花期花瓣中MDA含量經(jīng)過不同濃度的CaCl2+GB處理后均不同程度降低，處理C菊花花瓣中MDA含量降低最為明顯。

2.7 CaCl2+GB對菊花花期花瓣細(xì)胞膜透性的影響

由圖7可知，處理A菊花汴梁銀寶花期中花瓣浸出液的相對電導(dǎo)率在花開第31天比對照低9.2%，且差異顯著。處理B花瓣浸出液的相對電導(dǎo)率在花開第31天比對照低10.72%，且差異顯著。處理C花瓣浸出液的相對電導(dǎo)率在花開第11和31天分別比對照低21.22%和11.46%，且均與對照差異顯著，在第1、6、16和26天花瓣浸出液的相對電導(dǎo)率分別比對照低29.47%、25.26%、20%和19.87%，并均與對照差異極顯著。

3 小結(jié)與討論

花的形狀、顏色和花期是觀賞型花卉經(jīng)濟(jì)價值的重要因素。本研究用一定濃度的CaCl2和不同濃度的GB組合對菊花汴梁銀寶進(jìn)行整株噴霧處理后，發(fā)現(xiàn)除花瓣上述的生理生化變化外，還出現(xiàn)了較為明顯的花形飽滿度增加，花色更鮮艷，單花壽命延長等形態(tài)效應(yīng)，因此使菊花的觀賞價值有較為明顯的提升。

花瓣中的可溶性糖不僅是其重要的能源物質(zhì)，還是提高花瓣DW/FW值的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，同時其還能降低細(xì)胞的水勢而促進(jìn)細(xì)胞吸水，使花瓣的飽滿度、表面積、色度等迅速增加，提升花的總體觀賞價值[14，15]。

SOD等保護(hù)酶能消除植物細(xì)胞中的活性氧物質(zhì)，保護(hù)細(xì)胞的完整性，延緩細(xì)胞的衰老[16]。通過對試驗(yàn)結(jié)果的分析可知，CaCl2+GB處理后，SOD在花瓣中的活力較對照明顯升高，而相應(yīng)的主要活性氧物質(zhì)O2·-產(chǎn)生速率降低，二者的變化動態(tài)相呼應(yīng)。

MDA的含量可以體現(xiàn)植物細(xì)胞膜脂過氧化的程度，同時它對細(xì)胞也有很強(qiáng)的毒害作用[17]。花瓣浸出液的相對電導(dǎo)率值可較為準(zhǔn)確地表明細(xì)胞電解質(zhì)及某些小分子有機(jī)物的滲漏量，以此證明細(xì)胞膜系統(tǒng)損壞以及選擇透性喪失的程度[18]。在整個花期中，汴梁銀寶菊花花瓣中MDA含量和外滲液的相對電導(dǎo)率值隨著衰老逐漸升高，并且二者的動態(tài)變化趨勢相同，每個處理組花瓣中MDA含量和花瓣浸出液的相對電導(dǎo)率值都比對照組降低，表明CaCl2+GB處理能延緩花瓣細(xì)胞的衰老進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李 云，楊際雙，張 鋼，等.熱激鍛煉誘導(dǎo)菊花耐熱性研究[J].西北植物學(xué)報，2007，27（10）：2041-2045.

[2] 中華人民共和國藥典委員會.中國藥典（一部）[M].北京：中國化工出版社，2010.

[3] 邢晉祎.甜菜堿及其作用機(jī)理[J].生物學(xué)教學(xué)，2010，35（2）：2-4.

[4] 盧 軍，殷 紅，張 平，等.甜菜堿的研究進(jìn)展及其在煙草中應(yīng)用前景分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2012，28（19）：85-89.

[5] 張 泰，譚延鴻，董慶坤，等.乳熟期小麥噴施甜菜堿增產(chǎn)效果研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（35）：21621-21622.

[6] 谷文英，祈新梅，李興正，等.甜菜堿緩解鹽脅迫菊苣種子萌發(fā)和芽苗生長的作用[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2012，28（29）：10-14.

[7] 劉 萍，王賀賀，丁義峰，等.維生素C與甘氨酸甜菜堿對芍藥花瓣衰老生理的調(diào)節(jié)作用[J].北方園藝，2012，（6）：158-161.

[8] 孫開友.也議鈣在園林植物生理代謝中的作用[J].新農(nóng)村（黑龍江），2012（11）：259.

[9] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[10] 曲春香，沈頌東，王雪峰，等.用考馬斯亮藍(lán)測定植物粗提液中可溶性蛋白質(zhì)含量方法的研究[J].蘇州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，22（2）：82-85.

[11] 劉 萍，李明軍.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[12] 李忠光，龔 明.植物中超氧陰離子自由基測定方法的改進(jìn)[J].云南植物研究，2005，27（2）：211-216.

[13] 黃益宗，張文強(qiáng)，招禮軍，等.Si對鹽脅迫下水稻根系活力、丙二醛和營養(yǎng)元素含量的影響[J].生態(tài)毒理學(xué)報，2009，4（6）：860-866.

[14] 劉 帥，豐 震，徐 艷，等.牡丹不同品種花期差異的生理機(jī)理研究[J].北方園藝，2012（3）：67-71.

[15] 劉 萍，徐克東，孫莉萍，等.木槿花期花瓣生理生化變化的研究[J].河南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，36（3）：86-89.

[16] 徐興友，王子華，張風(fēng)娟，等.干旱脅迫對6種野生耐旱花卉幼苗根系保護(hù)酶活性及脂質(zhì)過氧化作用的影響[J].林業(yè)科學(xué)，2008，44（2）：41-47.

[17] 李 明，王根軒.干旱脅迫對甘草幼苗保護(hù)酶活性及脂質(zhì)過氧化作用的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2002，22（4）：503-507.

[18] 楊淑慎，高俊鳳.氧、自由基與活性植物的衰老[J].西北植物學(xué)報，2001，21（2）：215-220.