張建文，崔虎亮，史曉露，亢秀萍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西省設(shè)施園藝工程技術(shù)中心，山西 太谷 030801）

萱草屬（Hemerocallis）是多年生草本植物，兼具觀(guān)賞、食用和藥用價(jià)值，且適應(yīng)性廣，在我國(guó)深受歡迎。萱草屬有14 個(gè)原生種，現(xiàn)有品種多達(dá)8.3 萬(wàn)個(gè)[1-2]，其中，黃花菜是重要的食用干菜，萱草類(lèi)群是重要的園林綠化材料[3]。目前，關(guān)于萱草屬植物的研究主要集中于種質(zhì)資源評(píng)價(jià)與分類(lèi)[4-8]、功能物質(zhì)檢測(cè)和提取[9-11]，以及形態(tài)學(xué)鑒定[12-14]。然而，萱草在自然條件下花器官衰老速度較快，單朵花從開(kāi)放到衰老僅僅24～48 h[15]，直接影響到萱草花朵的觀(guān)賞和食用價(jià)值，而有關(guān)萱草花器官衰老的研究尚無(wú)報(bào)道。

本試驗(yàn)選擇黃花菜類(lèi)群和萱草類(lèi)群的代表性品種為試驗(yàn)材料，通過(guò)探究其花器官衰老過(guò)程中相關(guān)生理生化指標(biāo)的變化，分析萱草衰老過(guò)程中的主要影響因素，旨在為提高黃花菜產(chǎn)量、延長(zhǎng)采摘期、提高萱草觀(guān)賞價(jià)值提供理論依據(jù)，對(duì)探析萱草花器官自然衰老機(jī)制及其產(chǎn)業(yè)價(jià)值開(kāi)發(fā)具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究選擇黃花菜品種茄子花（Hemerocallis cv.Qie Zi）和萱草品種宿遷3 號(hào)（Hemerocallis cv.Suqian 3）2 個(gè)品種進(jìn)行試驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)材料均栽培于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝站萱草種質(zhì)資源圃。

1.2 試驗(yàn)方法

本研究于2018年6—12月進(jìn)行。根據(jù)萱草屬植物開(kāi)花動(dòng)態(tài)變化特性，劃分成蕾期和花期2 個(gè)階段，蕾期根據(jù)花蕾生長(zhǎng)情況進(jìn)行樣品采集，其中，茄子花采集 4，7，10，13 cm（A1～A4）長(zhǎng)度的花蕾用于后續(xù)試驗(yàn)，宿遷 3 號(hào)采集 2.85，4.7，6.55，8.4 cm（B1～B4）長(zhǎng)度的花蕾用于后續(xù)試驗(yàn)。筆者觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)晴朗的天氣下，宿遷3 號(hào)花蕾通常在3：00—3：30開(kāi)口，茄子花通常在 17：50—18：20 開(kāi)口，2 個(gè)品種的單朵花從開(kāi)口至完全衰敗僅20 h，因此，本研究在2 個(gè)品種花蕾初開(kāi)后，每間隔2 h 采集一次樣品，直至花朵完全衰老，最終茄子花共采集10 次（A5～A14），宿遷 3 號(hào)共采集 12 次（B5～B16）。不同采樣時(shí)期花器官形態(tài)如圖1所示。

將內(nèi)瓣、外瓣、雄蕊和雌蕊手動(dòng)分離進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。利用天平稱(chēng)量鮮質(zhì)量，然后105 ℃殺青10 min 后80 ℃烘至恒質(zhì)量；參照高俊鳳[16]的方法測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)，其中，丙二醛（MDA）測(cè)定采用硫代巴比妥酸法（TBA），超氧化物歧化酶（SOD）測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法（NBT），過(guò)氧化物酶（POD）測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法。

2 結(jié)果與分析

2.1 萱草花器官不同時(shí)期花蕾和花冠直徑的變化

從圖1可以看出，2 種萱草品種蕾期可劃分為初蕾期（A1～A2，B1～B2）、中蕾期（A3，B3）和成蕾期（A4，B4）共 3 個(gè)時(shí)期，其中，初蕾期至中蕾期花蕾長(zhǎng)度和直徑均有明顯增加，而成蕾期的花蕾已臨近開(kāi)放，在花蕾長(zhǎng)度和直徑上不再有明顯變化；花期可劃分為開(kāi)口期（A5，B5）、初開(kāi)期（A6～A7，B6～B7）、盛開(kāi)期（A8～A9，B8～B9）、始衰期（A10，B10～B11）、衰敗期（A11～A12，B12～B13）、落花期（A13～A14，B14～B16）共 6 個(gè)時(shí)期，其中，開(kāi)口期至盛開(kāi)期的花冠直徑呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)，而進(jìn)入始衰期之后，花器官開(kāi)始閉合，并喪失水分，花朵的觀(guān)賞性大大下降，而衰敗期的花器官基本接近死亡。

2.2 萱草花器官不同時(shí)期樣品干鮮質(zhì)量變化規(guī)律

隨著采樣時(shí)間的變化，茄子花和宿遷3 號(hào)的干質(zhì)量和鮮質(zhì)量總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，具體如圖2所示。從圖2可以看出，茄子花花器官各個(gè)部位的干質(zhì)量均在A7 時(shí)期達(dá)到最高，外瓣、內(nèi)瓣、雌蕊和雄蕊分別為 0.19，0.17，0.16，0.07 g；外瓣、內(nèi)瓣和雄蕊的鮮質(zhì)量也在A7 時(shí)期達(dá)到最高，分別為1.31，1.23，0.36 g，雌蕊鮮質(zhì)量在 A8 時(shí)期達(dá)到最大值（0.89 g），此后逐漸下降。而宿遷3 號(hào)在B1～B4 階段干鮮質(zhì)量迅速增加，外瓣和內(nèi)瓣干質(zhì)量在B4 時(shí)期達(dá)到最高，分別為0.153，0.141 g，雌蕊和雄蕊在B7 時(shí)期達(dá)到最大，分別為 0.088，0.080 g，然后開(kāi)始緩慢下降；鮮質(zhì)量自B5 時(shí)期緩慢上升，至B8 時(shí)期達(dá)到最高，雄蕊、雌蕊、內(nèi)瓣和外瓣干質(zhì)量分別為0.72，0.76，1.35，1.38 g，然后才開(kāi)始緩慢下降。在干鮮質(zhì)量最高時(shí)期，茄子花和宿遷3 號(hào)各個(gè)部位干鮮質(zhì)量均是外瓣最高，其次為內(nèi)瓣和雄蕊，雌蕊干鮮質(zhì)量最低。

2.3 丙二醛（MDA）含量的變化

丙二醛是植物膜脂化過(guò)程的最終分解產(chǎn)物[17]，隨著2 個(gè)品種的自然成熟和衰老，MDA 含量變化趨勢(shì)存在明顯差異（圖3）。茄子花在A1-A2（初蕾期）不同部位MDA 含量均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，之后外瓣、內(nèi)瓣和雄蕊總體均為開(kāi)始緩慢下降趨勢(shì)，外瓣和內(nèi)瓣在A9（盛開(kāi)期）達(dá)到最低，內(nèi)瓣含量最低，僅為 11.97 μmol/g，外瓣為 12.15 μmol/g；雄蕊在 A10時(shí)期（始衰期）達(dá)到最低，為 21.48 μmol/g；雌蕊在A1～A6 時(shí)期總體呈上升趨勢(shì)，之后下降，在A9 時(shí)期達(dá)到最小，為 15.60 μmol/g，此后，A9～A11 時(shí)期呈上升趨勢(shì)，A11～A14 時(shí)期呈下降趨勢(shì)。宿遷3 號(hào)不同部位的變化趨勢(shì)基本一致，均在B1 時(shí)期（初蕾期）最高，其中，雄蕊的MDA 含量最高，達(dá)到82.40 μmol/g，其次是雌蕊，為 76.46 μmol/g，然后是外瓣（64.55 μmol/g）和內(nèi)瓣（68.41 μmol/g），此后即呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，外瓣在B5 時(shí)期（開(kāi)口期）達(dá)到最低（15.80 μmol/g），雌蕊在 B7 時(shí)期（初開(kāi)期）達(dá)到最小（16.10 μmol/g），內(nèi)瓣和雄蕊在 B8 時(shí)期（盛開(kāi)期）達(dá)到最?。ǚ謩e為 25.48，21.90 μmol/g）；隨著內(nèi)外瓣的不斷展開(kāi)，MDA 含量逐漸升高，但是外瓣、內(nèi)瓣和雄蕊在B14～B16 時(shí)期（落花期）依舊呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)。

2.4 SOD活性變化

本研究中，隨著花器官的不斷衰老，2 個(gè)品種的SOD 活性除雌蕊外，其余3 個(gè)部位均從衰敗期（A11～A12，B12～B13）開(kāi)始呈現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)，并在落花期（A13～A14，B14～B16）降到最低（圖4）；茄子花雌蕊的SOD 活性從衰敗期（A11～A12）到落花期（A13～A14）一直呈上升趨勢(shì)；宿遷3 號(hào)雌蕊的SOD 活性卻從落花期（B14～B16）開(kāi)始呈下降趨勢(shì)，但活性還很高，活性達(dá)到229.57 U/（g·h）。

在茄子花中，隨著花器官的不斷衰老，外瓣和內(nèi)瓣的SOD 活性均呈先升高、后下降、再上升、最后下降的趨勢(shì)，外瓣在開(kāi)口期（A5）活性達(dá)到最大（235.12 U/（g·h）），內(nèi)瓣在中蕾期（A3）活性達(dá)到最大（221.65 U/（g·h））；而雄蕊的SOD 活性呈先下降再上升后下降的趨勢(shì)，在A1 時(shí)期（初蕾期）最大（134.26 U/（g·h）），在A14 時(shí)期（落花期）降到最?。?14.263 U/（g·h））；在雌蕊中SOD 活性總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在A5 時(shí)期（開(kāi)口期）和A8 時(shí)期（盛開(kāi)期）之間出現(xiàn)稍降低后上升的趨勢(shì)，SOD 活性總體較高。

在宿遷3 號(hào)中，隨著花器官的不斷衰老，外瓣和內(nèi)瓣在盛開(kāi)期（B8）活性最小（分別為170.24，166.33 U/（g·h）），之后變化趨勢(shì)均為先上升后下降，分別在B13，B12 時(shí)期達(dá)到最大，活性值分別為252.35，274.42 U/（g·h），但總體趨勢(shì)基本相同；雄蕊中的SOD 活性總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，在始衰期（B11）達(dá)到最大，活性值達(dá)到283.65 U/（g·h）。

2.5 POD活性變化

由圖5可知，隨著花器官的不斷衰老，茄子花和宿遷3 號(hào)的POD 活性變化存在明顯區(qū)別。在茄子花中，外瓣P(guān)OD 活性較內(nèi)瓣變化幅度小，外瓣在蕾期活性急速下降，但外瓣和內(nèi)瓣總體變化趨勢(shì)基本一致；雌蕊POD 活性呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)，且在A4（成蕾期）總體高于其他3 個(gè)部位；雄蕊總體呈下降趨勢(shì)，在落花期（A13～A14）降到最?。?6.02 U/（g·min））；此外，外瓣、內(nèi)瓣和雌蕊均在盛開(kāi)期（A8）達(dá)到最大，活性值分別為205.46，103.7，463.57 U/（g·min）。

在宿遷3 號(hào)中，隨著花器官的不斷衰老，外瓣和內(nèi)瓣的POD 活性變化趨勢(shì)基本相同，均在初蕾期（B1～B2）快速上升，中蕾期（B3）達(dá)到最大，其中，外瓣活性值為58.00 U/（g·min），內(nèi)瓣活性值為48.88 U/（g·min），然后快速下降，開(kāi)口期（B5）之后又開(kāi)始上升，在盛開(kāi)期（B8）達(dá)到最大，后又開(kāi)始緩慢下降；雄蕊從初蕾期到盛開(kāi)期（B8）總體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，同樣在盛開(kāi)期（B8）達(dá)到最大（39.94 U/（g·min））；而雌蕊卻從蕾期（B1～B3）迅速上升，到始衰期（B10～B11）逐漸下降，在始衰期（B11）達(dá)到最小，后呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，在落花期（B15～B16）稍下降，但高于其他3 個(gè)部位。

3 結(jié)論與討論

衰老是生物界的正常現(xiàn)象，學(xué)界普遍認(rèn)為自由基的產(chǎn)生是植物衰老的主因?；ㄆ鞴偻ǔ０ㄝ嗥?、花瓣、雄蕊、雌蕊等部位，不同部位的生理生化特征往往有所區(qū)別。本研究分別選取萱草屬植物中黃花菜和萱草2 個(gè)不同品種類(lèi)群中的代表性品種茄子花和宿遷3 號(hào)，于蕾期和花期各個(gè)時(shí)期分別采樣，測(cè)定其干鮮質(zhì)量和MDA，SOD，POD 的變化。結(jié)果表明，外瓣、內(nèi)瓣、雄蕊和雌蕊4 個(gè)部位在不同時(shí)期各項(xiàng)指標(biāo)的差異較為明顯，張永平[18]對(duì)蝴蝶蘭花器官不同部位自然衰老生理指標(biāo)的研究也得出相似結(jié)果?？梢?jiàn)，植物花器官不同部位在開(kāi)花過(guò)程中存在不同的生理響應(yīng)規(guī)律?；ɡ偕L(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程是干物質(zhì)不斷積累的過(guò)程，而花器官衰老的過(guò)程則是代謝物質(zhì)不斷消耗的過(guò)程，這在本研究中十分明顯，隨著采樣時(shí)間的變化，茄子花和宿遷3 號(hào)花器官各個(gè)部位的干鮮質(zhì)量均呈現(xiàn)先增高后下降的趨勢(shì)，且均在盛花期達(dá)到最大值。

植物自身的防衛(wèi)體系能夠維持活性氧的產(chǎn)生與清除的平衡，活性氧自由基的積累與植物成熟和衰老密切相關(guān)[19]，而SOD 和POD 是活性氧清除的關(guān)鍵酶；MDA 是活性氧積累誘發(fā)膜脂過(guò)氧化最重要的產(chǎn)物之一，它的含量可以間接反映細(xì)胞膜系統(tǒng)受損程度。大麗菊花器官衰老過(guò)程中，花瓣的SOD和POD 在其衰老前期呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[20]；而蝴蝶蘭的自然衰老，除萼片中的SOD 活性在初開(kāi)期有小幅回落外，萼片、花瓣和唇瓣的SOD 活性總體呈上升趨勢(shì)，而從衰老前期開(kāi)始MDA 含量呈急劇上升趨勢(shì)[18]。本研究中，雄蕊、內(nèi)瓣和外瓣的SOD 和POD在花蕾開(kāi)口后總體呈上升趨勢(shì)，但進(jìn)入衰敗期后開(kāi)始下降，而MDA 含量開(kāi)始快速上升，這表明萱草花器官活性氧清除能力急劇喪失，活性氧大量積累，致使膜系統(tǒng)受到嚴(yán)重傷害，是導(dǎo)致萱草單朵花期較短的重要因素。

雌蕊在落花期的SOD 活性和POD 活性呈上升趨勢(shì)，且活性很高，MDA 卻呈下降趨勢(shì)，這可能是由于雌蕊受精后正在發(fā)育成種子，代謝活動(dòng)旺盛，酶活性升高從而保護(hù)細(xì)胞膜系統(tǒng)免受損害，但這還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)來(lái)證明。此外，2 個(gè)品種的SOD活性都呈現(xiàn)出從始衰期（A10，B10～B11）開(kāi)始，按雄蕊、內(nèi)瓣、外瓣、雌蕊先后順序活性下降的規(guī)律，這與筆者觀(guān)察到的外部形態(tài)衰老順序基本一致：雄蕊最先，內(nèi)瓣其次，外瓣再次，雌蕊最后。而POD 活性在整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)這種規(guī)律，除茄子花的雌蕊外，整體變化平緩，與此同時(shí)宿遷3 號(hào)活性很小，對(duì)花的整個(gè)發(fā)育過(guò)程作用較小。因此，可以看出，在整個(gè)萱草花發(fā)育過(guò)程中，SOD 是決定花快速衰老進(jìn)程的重要因素之一。

綜上所述，萱草花器官發(fā)育和衰老可劃分成花蕾階段和開(kāi)花階段2 大時(shí)期，其中，花蕾階段包括3 個(gè)時(shí)期，開(kāi)花階段包括6 個(gè)時(shí)期；花蕾階段干物質(zhì)不斷積累，進(jìn)入開(kāi)花階段后物質(zhì)代謝加快。萱草花器官衰老過(guò)程中活性氧清除能力在花蕾階段較高而進(jìn)入開(kāi)花階段后迅速下降。同時(shí)，萱草花器官不同部位的生理指標(biāo)變化并不一致，證明萱草花器官不同部位存在不同的自然衰老進(jìn)程。