γ-氨基丁酸延长"莎拉·伯恩哈特"芍药切花的瓶插寿命并改善其瓶插品质

《Postharvest Biology and Technology》：γ?Aminobutyric acid extends vase life and improves vase performance of Paeonia lactiflora Pall. ‘Sarah Bernhardt’ cut flowers

　　摘要要点- 5 mmol·L?1 GABA可延长草本牡丹切花的花瓶期。- 5 mmol·L?1 GABA可增加花瓣和花茎中的GABA含量。- 5 mmol·L?1 GABA可减少活性氧（ROS）积累并维持AsA-GSH氧化还原稳态。- 5 mmol·L?1 GABA可降低ACC含量及ACS和ACO的活性。- GABA与乙烯利联用比单独使用乙烯利更能延长花瓶期。引言草本牡丹（*Paeonia lactiflora* Pall.）是一种重要的观赏植物，因其品种多样、观赏价值高而在切花市场受到越来越多的关注（Kamenetsky-Goldstein and Yu, 2022）。然而，草本牡丹切花采后衰老迅速，导致萎蔫、观赏品质下降和瓶插寿命有限（Wang et al., 2026）。保花液、硅素施用和褪黑素处理等多种方法已被证明能延长草本牡丹切花的花瓶期并维持采后品质（Skutnik et al., 2020, Song et al., 2021, Song et al., 2022, Chen et al., 2024, Wang et al., 2024）。然而，采后快速衰老仍是制约花瓶期和观赏表现的主要限制因素。因此，进一步了解花瓣衰老的生理过程对于改善采后表现具有重要意义。活性氧（ROS）稳态的破坏是花瓣衰老的特征之一（Rogers, 2012）。ROS尤其是超氧阴离子（O?·?）和过氧化氢（H?O?）的过度积累可促进膜脂过氧化和细胞损伤，从而加速花瓣衰老（Rogers and Munné-Bosch, 2016, Jiang et al., 2023）。ROS稳态依赖于ROS产生与清除之间的平衡（Rogers and Munné-Bosch, 2016）。抗氧化酶，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD），是ROS清除系统的重要组成部分。抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环也有助于H?O?的清除并帮助维持细胞氧化还原稳态（Rogers, 2012, Foyer and Kunert, 2024）。在AsA-GSH循环中，抗坏血酸过氧化物酶（APX）以AsA作为电子供体将H?O?还原为水。氧化的AsA最终可形成脱氢抗坏血酸（DHA），并通过依赖GSH的反应回收为AsA。谷胱甘肽还原酶（GR）随后利用NADPH将氧化型谷胱甘肽（GSSG）再生为还原型GSH（Foyer and Kunert, 2024）。因此，AsA/DHA和GSH/GSSG比值分别被用作抗坏血酸池和谷胱甘肽池氧化还原状态的指标（García-Quirós et al., 2020, Foyer and Kunert, 2024）。因此，维持有效的抗氧化防御和细胞氧化还原平衡有助于限制花瓣衰老过程中过度的ROS积累和氧化损伤（Rogers, 2012）。除ROS稳态和细胞氧化还原状态的变化外，激素调控在花瓣衰老中也起着关键作用（Ma et al., 2018）。乙烯是促进花卉衰老的主要激素之一。内源乙烯产量的增加或外源乙烯处理可加速花瓣衰老并降低切花的花瓶期（Shibuya et al., 2000, Li et al., 2025）。乙烯生物合成的最后两步涉及S-腺苷-L-甲硫氨酸经ACC合酶（ACS）转化为1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC），随后ACC经ACC氧化酶（ACO）转化为乙烯（Pattyn et al., 2021）。ACS或ACO基因表达水平的降低可减少乙烯生物合成并延缓花卉衰老（Savin et al., 1995, Yin et al., 2015）。在草本牡丹中，外源乙烯也促进花卉衰老，而沉默*PlACO1*则延缓花瓣衰老（Ji et al., 2022）。γ-氨基丁酸（GABA）是一种非蛋白质氨基酸，在植物中既作为代谢物又作为内源信号发挥作用，参与应激反应的调控（Xu et al., 2021, Balfagón et al., 2022）。据报道，外源GABA可增强多种切花种类的采后品质（Soleimani Aghdam et al., 2016, Mohammadi et al., 2021, Ehsanimehr et al., 2024）。在非洲菊中，GABA处理延长了花瓶期，降低了H?O?和丙二醛（MDA）的积累，并增强了抗氧化酶活性（Mohammadi et al., 2020, Mohammadi et al., 2021）。在红掌中，GABA降低了H?O?积累，增强了SOD、CAT、APX和GR的活性，有助于在冷贮条件下维持膜完整性（Soleimani Aghdam et al., 2016）。最近，采前GABA处理延长了切花瓶插寿命，而GABA与CaCl?联合处理增强了抗氧化反应并减少了MDA积累（Ehsanimehr et al., 2024）。最近在*Lilium tigrinum*和萱草（*Hemerocallis fulva*）中的研究进一步表明，GABA通过增强抗氧化防御和调节衰老相关基因表达来延缓花卉衰老（Aftab et al., 2025, Lone et al., 2025）。综合来看，先前的研究主要将GABA对采后花卉表现的影响与氧化损伤和抗氧化防御联系起来。然而，GABA是否影响切花的AsA-GSH氧化还原状态及乙烯相关衰老过程仍知之甚少。据我们所知，GABA的采后作用尚未在草本牡丹切花中得到研究。GABA是否能通过维持氧化还原稳态和影响乙烯相关过程来延缓花瓶衰老仍然未知。本研究对芍药（*P. lactiflora*）'Sarah Bernhardt'切花进行不同浓度GABA处理，评估其对花瓶表现、ROS积累、抗氧化防御和AsA-GSH氧化还原状态的影响。随后选择对延缓衰老整体效果最显著的浓度，进一步分析ACC积累、ACS和ACO活性以及乙烯相关分子反应。之后使用乙烯利处理来测试GABA在这些条件下是否也能改善花瓶表现。本研究探讨了GABA介导延缓花瓶衰老的生理和分子基础，并评估其在延长草本牡丹切花瓶插寿命和维持采后表现方面的潜力。植物材料和GABA处理GABA浓度实验和乙烯利实验分别在2025年采收季各进行了一次。两个实验使用不同的采收批次和独立的对照组。草本牡丹（*P. lactiflora* 'Sarah Bernhardt'）切花于2025年5月的晴朗上午7:00至9:00从中国河南省洛阳市孟津区一商业生产点采收，采自五年生植株。该地区为暖温带大陆性……不同GABA浓度对草本牡丹切花花瓶表现的影响为确定最佳浓度，用1、5或10 mmol·L?1 GABA处理草本牡丹切花。GABA实验处理液的初始电导率值见表S6。与CK相比，5 mmol·L?1 GABA延缓了可见衰老，并在瓶插后期保持了更好的花朵外观（图1A）。该处理显著延长了花瓶期至7.60 d，而CK、1 mmol·L?1 GABA和10 mmol·L?1……讨论在所测试的GABA浓度中，5 mmol·L?1表现出最好的保鲜效果，显著延长了花瓶期。然而，第3天观察到的较低花径变化率表明，该处理可能最初会减缓花朵开放。因此，应考虑将开花时间和早期观赏表现与花瓶期延长一并考量。需要进一步比较不同处理启动阶段和时长的处理，以评估花瓶期的延长效益是否能……结论我们的结果表明，5 mmol·L?1 GABA能有效延缓切花草本牡丹的衰老并改善花瓶表现。GABA减少了ROS积累和膜脂过氧化，增强了抗氧化防御，并维持了AsA-GSH氧化还原稳态。在特定取样时间，GABA还降低了ACC积累，降低了ACS和ACO活性，并下调了*PlACS*、*PlACO*和*PlEIN3*，表明其保鲜效果与乙烯相关……CRediT作者贡献声明**赵倩（Qian Zhao）**：原创草稿撰写、验证、方法学、调查。**刘牛（Niu Liu）**：验证、调查。**岳梦瑶（Mengyao Yue）**：调查。**杨馨怡（Xinyi Yang）**：调查。**姜立伟（Liwei Jiang）**：调查。**尚文倩（Wenqian Shang）**：调查。**贺松林（Songlin He）**：调查。**宋永利（Yinglong Song）**：审阅与编辑、监督。**刘伟超（Weichao Liu）**：审阅与编辑、监督。**王峥（Zheng Wang）**：审阅与编辑、监督、资金获取、概念构思。基金本研究得到了河南省现代农业产业技术体系（项目编号：HARS-22-11-G4）和河南省高校科技创新团队（项目编号：26IRTSTHN011）的资助。资助方除提供本研究的经济支持外，未发挥其他作用。利益冲突声明作者声明不存在已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。赵倩|刘牛|岳梦瑶|杨馨怡|姜立伟|尚文倩|贺松林|宋永利|刘伟超|王峥