1-MCP延缓观赏植物衰老的研究与应用

1-MCP延缓观赏植物衰老的研究与应用 园艺2005,32(1):165,170 ActaHorticulturaeSinica 1-MCP延缓观赏植物衰老的研究与应用 翟进升'郭维明周凯郑泉 (南京农业大学园艺学院,南京210095;阜阳师范学院生物系,阜阳236032) 摘要:1.MCP(1一甲基环丙烯)是一种新型乙烯作用抑制剂,能有效地抑制内源和 外源乙烯对植物 的作用,延缓乙烯诱导的器官衰老和脱落.本文综述了1一MCP的作用机理和在 观赏植物上的研究与应用现 状以及最新进展. 关键词:1-MCP(1一甲基环丙烯);乙烯;观赏植物;衰老;切花;盆花 中图分类号:S68文献标识码:A文章编号:0513-353X(2005)01-0165-06 StudiesandApplicationsof1-MCPonDelayingOrnamentalCropsSenescence ZhaiJinsheng.一,GuoWeimingh,Zhoukai.,andZhengQuan' (HortculturalCollege,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China;DeportmentofBiology,Fuyang0c College,Fuyang236032,China) Abstract:1-MCP(1-methylcyclopropene)isanewinhibitorofethylenebinding,whichinhibiteffec- tivelytheactionofendogenousorexogenousethyleneonplantsanddelayethylene.-inducedsenescenceandab.. scissionofplantorgans.Theactioneffectsandphysiologicalmechanismsof1-MCP,thestatusofstudiesand applicationsof1-MCPonornamentalplants,andcurrentresearchesofethylenebindinginhibitorwerere. viewedinthispaper. Keywords:1一Methylcyclopropene;Ethylene;Ornamentalplant;Senescence;Cutflowers;Potted flowers 观赏植物的外在和内在品质是其商品价值的重要指标,这些指标常受内外源乙烯含量的影响而降 低,表现为叶片黄化和脱落,花蕾,花瓣萎蔫与脱落….采后贮运过程中的环境胁迫,如高低温,光 照,水分不足及创伤等,均将不同程度地诱导内源乙烯的产生.设施,销售和观赏环境中的外源乙 烯,如汽车尾气,燃料的不完全燃烧,成熟果蔬采后跃变乙烯的生成等,都能加速观赏植物的衰老与器 官脱落引.因此,抑制采后乙烯的生成和作用,是延缓观赏植物衰老研究及技术的重要内容. 1乙烯合成和作用抑制剂 乙烯抑制剂可分别阻滞乙烯的合成和作用,有效延缓观赏植物的衰老和脱落,延长切花采后寿命 和盆花观赏期..研究证实,一些化合物如氨氧乙烯基甘氨酸(Aminoethoxy.viny1.glycine,AVG), 氨氧乙酸(Aminooxyaceticacid,AOA)和水杨酸(Salicylicacid,SA)等均可抑制乙烯的合成?.2j, 但因其成本高和安全性等问题,尚未大量投入应用.同时,这些乙烯合成抑制剂并不能阻止外源乙烯 对植物的伤害?'.乙烯与受体结合的作用抑制剂,如2,5一降冰片二烯(2,5.Nobormadiene,2, 5-NBD)和重氮基环戊二烯(Diazocyclopentadiene,DACP)等,能竞争性地与乙烯受体结合,达到阻 止乙烯作用的效果.但这些化合物存在毒性,应用上欠安全,不宜投入商业应用.硫代硫酸银 (SilverthiosulfateSTS)中的Ag是乙烯受体抑制剂,已被广泛地用于观赏植物保鲜 上.但由于其毒 2004—03—收稿日期:11;修回日期:2004—06—25 基金项目:教育部博士点基金资助项目(20020307038);南京农业大学与RohmandHaasJapanKK协议研究项目;上海农委 "四新"技术推广项目(2004)?? 通讯作者Authorforcorrespondence 园艺 性及对环境的污染,许多国家已禁止使用,特别是不能用于果蔬保鲜.因此,园艺作物采后保 鲜的商用新型乙烯作用抑制剂的研究一直倍受关注. 21-MCP等环丙烯类乙烯作用抑制剂的作用模式 近年来,大量研究表明,1一甲基环丙烯(1-Methylcyclopropene,1-MCP)和其他环丙烯类化合 物都能有效地抑制乙烯的作用,且对环境无污染,可作为STS的替代产品.它们均含有1个丙 烯环和1个双键,为平面结构,可能具有比乙烯更高的双键张力和化合能',可以与受体的金属离 子结合,竞争乙烯受体,阻止乙烯的作用【1'j.在这些化合物中,1.MCP的化学性质更稳定,作用效 果更好.常温下1.MCP为气态,无毒,无味,稳定性好,使用浓度低,已被开发成商用乙烯作用抑 制剂,既可用于观赏植物'"J,也可用于果蔬等产品,.. 乙烯与受体的结合可能发生于质膜上,通过与蛋白质结合的转运金属(可能是Cu或Cu")而 相互作用,且受体蛋白很可能是形成同型或异型二聚体与乙烯结合?,并激活一系列与成熟有关的 生理生化反应,加速器官的衰老和死亡.与乙烯结构相似的1-MCP亦能发生上述反应,但不会引起 成熟或衰老的生理生化反应16).Sisler等根据大量试验结果提出了配体取代推测模式(图1)],该 作用模式包括以下步骤:(1)乙烯(E)接近受体之金属离子,继而电子被吸附;(2)受体中的一 个配体(L,)与金属离子分开,另一个配体(L)及乙烯移向金属离子并与之结合;(3)乙烯与受 体分离,乙烯反应被激活;(4)1-MCP以与乙烯同样的方式发生作用,但是,它不与复合体分离, 因此,不能产生乙烯反应.这个模式可以解释乙烯作用抑制剂的许多试验结果.模式中的L.,IJ2, L,,L4和L配体的情况还不清楚,但很可能其中一个或几个是由拟南芥ETR.基因产物所确定?.尽 管这个模式还没有证实,但它在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 试验阐明受体的作用方式时是非常有效的. 钝化态受体 Inactivereceptor 钝化态受体 Inactivereceptor 活化态受体 Activereceptor 钝化态受体 Inactivereceptor 钝化态受体 Inactivereceptor L2L2L3 ll/ LlML3+1-MCP+L5—Ll—M—L5 II 1-MCPL4 图1乙烯(A)和1-MCP(B)与乙烯受体作用的推测模式 M;金属离子;E;乙烯;Ll,L5;配体. Fig?1Proposedmodelforactionsofethylene(A)and1-MCP(B)ontheethylenereceptor M;Metal;E;Ethylene;Ll—L5;Ligands. 1-MCP与受体的亲和性较乙烯大10倍,而且作用浓度比乙烯低得多.另外,1.MCP还可以通过 反馈调节而影响乙烯的生物合成. 31-MCP在观赏植物中的研究与应用 3.11-MCP对切花保鲜的应用效果 Serek等最早将1-MCP应用于观赏植物的延衰保鲜上,并取得了很好的效果'].据作者不 完全统计,目前应用1-MCP进行切花保鲜研究约涉及30多属40多个种(表1).另据报道,1. MCP可以阻止外源乙烯诱导的瓶插寿命的降低,延长切花采后寿命约达40%左右,最高可达 300%以上…,同时,提高花朵开放后品质.一些花卉叶片黄化,落花及落果现象被抑制,膜透 性的增加被延缓,保持较好的水分平衡,叶绿素和蛋白质的降解也被抑制.研究还发现,大部分 乙烯敏感型花卉对1-MCP均较敏感.Macnish等用1.MCP同时处理了澳大利亚原产的14种切花, 结果表明1?MCP可明显抑制乙烯的作用,减少乙烯敏感型花朵的脱落,延长采后寿命,被认为是 STS的最好替代品?. L 一 , 一 一 1期翟进升等:1.MCP延缓观赏植物衰老的研究与应用167 六出花属Alstroemeriaspp2020 金鱼草Antirrhinum"Iq2020 宝容木Boronlaheterophylla1020 风铃草Campanulamedium80022 'ChampionPird【' Charne/~uciumuncinatum2oo2l 飞燕草Consolidoambigua2020 须苞石竹Dianthusbarbatus2020 香石竹nCaryophyllus0.6,1.7,3.3,2O 'Sandra'5.8,20 香石竹nCaryophyllus525?l '晒iteSim,'Sandra 香石竹D.CaryophyllusL.3025?l 满天星Gypsophilapaniculata20020 'Perfecta'.'Gilboa'and'Golan' 亚洲百合脚umhybr/d~15020 'Cordelia'.'Elite' 亚洲百合Liliumspp.3025?l 铁炮百合Ltongifon,m'Lorena'15020 羽扇豆Lup/nushavardii45015 'Texass印phire' 紫罗兰Matthidaincana2020 紫罗兰Mincana50020 MetrosideroscoUina1.5.15.15020 钓钟柳属Pen~temon'Firebird'2020 蝴蝶兰属Phalaenopsis25022 'HerbertHager' 天蓝绣球Phloxpaniculata25.250.50022?1 'Rembrandt' 现代月季Rosahybrida'Tineke'3016,23 6 6 l2 4 1.O 1.O 10 6,132.0 61.O 61.O 6O.4 防止瓶插寿命降低 防止瓶插寿命降低 防止鲜样质量降低及花朵脱落 增加瓶插寿命 防止蕾,花和叶片脱落 防止瓶插寿命降低 防止瓶插寿命降低 防止衰老和增加瓶插寿命 121.0防止衰老和增加瓶插寿命 4 24O.7 增加瓶插寿命 延缓开放衰老 610增加瓶插寿命 1.O 1.O Ol 1.O 增加瓶插寿命 增加瓶插寿命 减少鲜样质量损失,减少花朵脱落 防止瓶插寿命降低 增加鲜样质量及瓶插寿命 延缓雄蕊脱落 增加瓶插寿命 防止授粉诱导的乙烯生成增加 0.3,1.0,3.0防止瓶插寿命降低和花朵脱落 增加瓶插寿命 3.21-MCP对盆花延衰的应用效果 对13属22种盆栽花卉的研究表明,1一MCP同样可以抑制乙烯的伤害作用.特别是在因环境胁迫 产生大量乙烯的情况下,如黑暗条件下贮运,挤压,高低温及损伤等.应用1.MCP明显地抑制了盆 花的落蕾,落花和落叶现象,延长盆花观赏寿命达3,4倍(表2). 表21-MCP对盆栽花卉的处理条件和效果 Table2Conditionsandeffectoftreatmentby1-MCPonpottedflowers 9 m999勰99 6666666 168园艺32卷 3.31-MCP对插穗及种球贮运质量的影响 北欧等暖温带地区的花卉生产国,每年需要从热带国家海运进口大批插穗,由于长期海运期间高 温,高湿及黑暗的影响,大大降低了插穗质量.而采用1.MCP预处理可以降低贮运损失,减轻叶片 的黄化,脱落及对生根的影响.还可防止乙烯诱导的郁金香鳞茎流胶病(表3)川. 表31-MCP对插穗和鳞茎的处理条件和效果 Table3Conditionsandeffectsoftreatmentby1-MCPoncuttingsandbulbs 4环丙烯类乙烯作用抑制剂研究的新进展和应用前景 近年来的研究证实,除1-MCP外,许多环丙烯类化合物均能竞争乙烯受体,阻止乙烯的作 用.Kebenei等以1-MCP为对照,比较了1一己基环丙烯(1-Hexylcyclopropene,1-HCP)和1一 l期翟进升等:l-MCP延缓观赏植物衰老的研究与应用l69 辛基环丙烯(1一Oclylcyclopropene,1一OCP)拮抗外源乙烯(2IxL?L),推迟盆栽长寿花花期的影 响表明,200nL?L浓度下,1一OCP比1一MCP作用效果更好,单花寿命延长2d多,作用时间更短, 适宜温度 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 也更低;而1一HCP有效浓度则为1-MCP的5,10倍,但作用时间稍短,作用温度则相 近. Sisler等以香蕉为材料,分别比较了CP,1一MCP等18种环丙烯类化合物拮抗乙烯的作用效果, 结果表明,这些化合物均能钝化乙烯受体,延长香蕉的贮藏期一.Feng等在以鳄梨,番茄等为材 料,比较1一MCP,1一ECP(1一乙基环丙烯)和1一PCP(1一丙基环丙烯)的作用时,得到同样的结 果J.这些环丙烯类化合物的活性及其适宜作用浓度和时间与其丙烯环上的碳链长短及连接位置有 着较为复杂的关系[46,47,49].这些研究不仅为进一步广泛地研制乙烯作用抑制剂提供了参考,同时也展 示了环丙烯类化合物在观赏植物等园艺产品采后延衰保鲜上的广阔应用前景. 参考文献: 1ReidMS.WuMJEthyleneandflowersenescence,PlantGmwthReg,,1992,11:37,43 2郭维明,陈素梅,安晓芹,蒋甲福.中国切花采后生理与技术研究进展.见:高俊平,姜 伟贤主编,中国花卉科技进展,北京: 中国农业出版社,2001,9:224,245 GuoWM,ChenSM,AnXQ,JiangJFStudyprogressonpostharvestphysiologyandtechnologyofcutflowerinChina.In:GaoJP. JiangWX,ed.ProgressofflowerscienceandtechnologyinChina.Beijing:ChinaAgri.Press,2001,9:224,245(inChinese) 3SerekM,SislerEC,ReidMS.Ethyleneandthepostharvestperformanceofminiatureroses.ActaHort..1996.424:145—149 4ScrekM,SislerEC.Efficacyofinhibitorsofethylenebindinginimprovementofthepostharvestcharacteristicsofpottedfloweringplants. 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