生理、生化机制及相关基因表达在氟啶酮(fluridone)作用下对切花牡丹品种‘洛阳红’(Luoyanghong)和‘雪莹桃花’(Xueying Taohua)采后衰老延迟的调控作用

《Postharvest Biology and Technology》:Physiological, biochemical, and related gene expression underlying fluridone-mediated delay of postharvest senescence in cut tree peony cultivars ‘Luoyanghong’ and ‘Xueying Taohua’

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月12日 来源:Postharvest Biology and Technology 7.3

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  •氟啶酮延长了切枝木本牡丹花的瓶插寿命。•氟啶酮抑制了ABA的生物合成和信号传导。•氟啶酮增强了抗氧化防御能力和ROS的平衡。•氟啶酮减少了ACC的积累和乙烯信号的输出。•ABA–ROS–乙烯的相互作用有助于延缓花瓣衰老。 1. 引言 木本牡丹(Paeonia × suffru

  •氟啶酮延长了切枝木本牡丹花的瓶插寿命。•氟啶酮抑制了ABA的生物合成和信号传导。•氟啶酮增强了抗氧化防御能力和ROS的平衡。•氟啶酮减少了ACC的积累和乙烯信号的输出。•ABA–ROS–乙烯的相互作用有助于延缓花瓣衰老。

1. 引言
木本牡丹(Paeonia × suffruticosa)是中国一种传统且备受重视的观赏花卉,其在国内外切花市场的需求日益增加(Cao等,2026年)。切花的瓶插寿命和采后品质是影响其采后商业价值的关键经济因素。然而,木本牡丹切花的相对较短瓶插寿命和较差的采后品质使其长途运输变得困难,从而降低了其观赏价值,进而影响了市场竞争力(Qu等,2025年)。特别是,切枝木本牡丹花的瓶插寿命仅约为3-5天,而且品质会随时间迅速恶化,这对运输和市场拓展带来了很大挑战(He等,2025年)。因此,迫切需要开发新技术来改善切枝木本牡丹花的采后保存性能。切花衰老是由多种激素信号网络之间的复杂相互作用调节的,其中乙烯是首先被发现作为衰老核心诱导剂的激素(Lone等,2025年)。在对乙烯敏感的切花(如玫瑰和康乃馨)中,内源性乙烯的突然大量生成会通过激活核心转录因子(包括EIN3/EIL1)迅速启动衰老程序,进而诱导衰老相关基因(SAGs)的表达(Nguyen和Ha,2026年;Xu等,2021年)。最近的研究进一步表明,乙烯通过抑制抗坏血酸的生物合成来削弱活性氧(ROS)的清除能力,从而加速花瓣枯萎和花色恶化(Parveen等,2023年)。除了乙烯外,脱落酸(ABA)也在花瓣衰老中起着关键的调节作用。ABA不仅可以独立触发对乙烯不敏感的花的衰老,还可以通过与其他植物激素(如茉莉酸和赤霉素)的相互作用来微调衰老过程(Lone等,2024年;Ji等,2023年)。先前的研究表明,内源性ABA水平的升高会加剧膜脂质氧化(反映在丙二醛的积累上),抑制超氧化物歧化酶和过氧化氢酶等抗氧化酶的活性(Aftab等,2024年),并诱导SAGs的表达(Lone等,2025年),最终导致观赏品质的下降。
氟啶酮(FLU)是一种有效的ABA生物合成抑制剂。早期研究揭示了FLU能够抑制植烯去饱和酶的活性,从而中断类胡萝卜素生物合成途径(Martínez-Andújar等,2011年;Humlík等,2015年)。此外,氟啶酮常用于减少植物内的ABA生物合成,因此已成为研究ABA在种子休眠、萌发以及对非生物胁迫响应中的作用的重要化学工具(Kirschner,2024年;Li等,2023年;Li等,2018年)。然而,关于氟啶酮在木本观赏植物切花应用的研究很少。在本研究中,选择了两个主要的切枝木本牡丹品种‘洛阳红’和‘雪英桃花’作为实验材料,并对其进行了氟啶酮处理。本研究旨在筛选合适的应用浓度,并系统评估氟啶酮对切枝木本牡丹花瓶插寿命、观赏品质、水分代谢和抗氧化系统的生理效应。此外,通过结合内源激素水平(包括ABA、吲哚-3-酢酸和赤霉素)的测定以及关键基因的表达分析,本研究试图阐明FLU在生理、生化和分子水平上延缓‘洛阳红’和‘雪英桃花’切花衰老的调控机制。这些发现预计将为木本牡丹切花采后保存技术的开发和实际应用提供理论基础。

2. 材料与方法
2.1. 植物材料及处理
从河南省洛阳市的香亭牡丹和草本牡丹基地购买了‘洛阳红’和‘雪英桃花’切枝牡丹。选择了处于初始开放阶段的健康开花茎,即第二阶段。所选茎具有均匀的花色和大小,3-4片复叶,茎长约为30-35厘米,且没有病虫害或机械损伤的迹象。每批12根茎用湿报纸包扎成一捆,放在泡沫箱中,并用冰袋包裹进行低温储存,然后在24小时内运输到实验室。到达实验室后,立即在蒸馏水中重新切割切枝。根据Shi等(2022年)的方法,将茎修剪至25厘米长,保留两片复叶。在蒸馏水中重新水化1小时后,用于后续实验处理。将FLU粉末溶解在1毫升二甲基亚砜(DMSO)中,然后用蒸馏水稀释至500毫升,得到50 μmol·L?1的储备溶液,再进一步用蒸馏水稀释至所需的工作浓度。为了消除溶剂干扰,对照组也使用了DMSO。在初步实验中,使用了0、0.1、0.5、1、2.5、5、20、40、60和80 μmol·L?1的FLU进行浓度筛选。在后续实验中,‘洛阳红’使用2.5 μmol·L?1的FLU,‘雪英桃花’使用40 μmol·L?1的FLU。每个处理包括12根切枝,分成三个生物学重复组,每个花瓶中有四根茎。每个重复组中标记的一根茎用于形态观察和非破坏性的重复测量花径和新鲜重量。从其余未标记的茎中收集用于生理和生化测定的花瓣样本,并从每个生物学重复组中的多朵花中合并样本。在整个实验过程中对同一标记的花进行重复测量,以确保时间上的可比性。瓶插实验在20±2°C的温度下进行,相对湿度为50-70%,光照周期为12小时光照/12小时黑暗。每2天更换一次瓶插溶液。在瓶插期间,测量形态指标,包括花径和新鲜重量。在处理后0、24、48、72、96和120小时分别收集内外花瓣的混合样本,立即在液氮中冷冻,并储存在-80°C下以备后续使用。
2.2. 瓶插寿命和最佳观赏期
瓶插寿命(VL,小时)是从开始瓶插处理(0小时)到超过50%的外花瓣出现萎蔫或脱落并出现明显收缩和褐变的那一刻所记录的时间;最佳观赏期(OVP)是指从50%的切花完全开放到一半的花开始衰老的时间段(Qiu等,2023年)。
2.3. 花径、开花茎的新鲜重量和花瓣浅度
使用游标卡尺通过交叉法测量花径(厘米),记录纵向和横向直径后取平均值;开花茎的新鲜重量(克)每天在相同时间点进行称重。花瓣浅度通过NF333分光光度计(Nippondenshoku,光源C/2°)根据CIE颜色系统进行测定,该系统采用三维坐标空间,垂直的L*轴与平面的a*和b*色轴配对,其中L*的范围从0(黑色)到100(白色)表示亮度量化。从每个品种的三株植物中采集花瓣,在每个花瓣上测试三个检测点,将组织放入仪器的光接收孔中,然后取平均值(Lv等,2024年)。
2.4. 蛋白质和MDA含量
可溶性蛋白质含量通过Coomassie Brilliant Blue G-250方法测定,并以g·kg?1表示;丙二醛(MDA)含量通过硫代巴比妥酸(TBA)方法测定(Chomkitichai等,2014年);MDA在酸性条件下与TBA形成显色复合物。在532、450和600纳米处测量吸光度值,MDA含量以g·kg?1表示。
2.5. 抗氧化酶活性
超氧化物歧化酶(SOD)活性通过硝基蓝四唑(NBT)光还原方法测定。过氧化氢酶(CAT)活性通过紫外分光光度法测定,监测240纳米处的H?O?吸光度变化。抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性通过紫外分光光度法测定,监测290纳米处的抗坏血酸(AsA)吸光度变化。酶活性以U·g?1表示(Sahoo等,2001年)。
2.6. 非酶抗氧化剂含量
总酚含量使用Folin–Ciocalteu比色法测定(Ye等,2017年)。总黄酮含量使用亚硝酸钠–硝酸铝–氢氧化钠[NaNO?-Al(NO?)?-NaOH]比色法测定(Shraim等,2021年)。这两个指标均以g·kg?1表示。
2.7. 活性氧含量
过氧化氢(H?O?)和超氧阴离子(O??)的含量使用从苏州Comin Biotechnology Co., Ltd.购买的检测试剂盒(SA-2-G和H?O?-1-Y)测定。结果以g·kg?1表示。
2.8. 内源激素含量
从‘洛阳红’和‘雪英桃花’两个木本牡丹品种的对照组和FLU处理组的顺序瓶插阶段(0、24、48、72、96和120小时)采集花瓣样本。对于每个样本,称取0.1克新鲜花瓣组织进行后续提取。根据Yuan等(2014年)描述的方案,使用乙酸乙酯提取内源激素,包括ACC、ABA、IAA和GA?。所有实验分析均进行三次生物学重复。激素浓度通过西北农业大学园艺学院的LC-QTRAP-MS/MS(AB SCIEX)进行定量,结果以μg·kg?1 FW表示。
2.9. 定量RT-qPCR分析
使用Tiangen RNAsimple Total RNA Extraction Kit(DP419)从‘洛阳红’和‘雪英桃花’的花瓣中提取总RNA。使用Accurate Biology逆转录试剂盒(AG11009-S)将提取的RNA逆转录为cDNA。使用StepOnePlus Real-Time PCR System进行定量实时PCR(qRT-PCR)。qRT-PCR反应在10 μL反应体积中进行。选择ACTIN作为内参基因。引物由西安Tsingke Biotech Co., Ltd.的分公司合成。qRT-PCR使用SYBR Green Pro Taq HS Premix qPCR Kit(Yugong Biotech,目录编号EG20117M)在StepOnePlus荧光定量PCR仪器上进行。分析了参与乙烯生物合成和信号传导、ABA生物合成、活性氧调节及衰老的关键基因的相对表达水平。检测到的基因包括ABA生物合成基因PsNCED1和PsAAO3,ABA信号传导基因PsPP2C、PsPYL8、PsSnRK2.6和PsABF2,乙烯生物合成基因PsACO和PsACS,乙烯信号传导基因PsERF110和PsCTR1,以及衰老标记基因PsSAG12。相应的引物序列列在表S1中,所有引物均由西安Tsingke Biotech Co., Ltd.的分公司合成。
2.10. 数据可视化和图表制作
对于所有定量生理图表(不包括表型照片),我们为每个品种的CK和FLU组分配了不同的颜色方案。同时,在‘洛阳红’和‘雪英桃花’之间使用了不同的配色方案以便清晰区分两个品种。例如,图2中的A-C面板显示‘洛阳红’的数据,而D-F面板对应‘雪英桃花’的数据。对于‘洛阳红’,绿色代表CK组,粉色代表FLU处理组;对于‘雪英桃花’,浅蓝色表示CK组,浅粉色表示FLU处理组。这些颜色方案仅用于视觉区分,不影响原始数据测量、统计分析或显著性测试。
2.11. 数据处理
数据使用GraphPad Prism 10.6.0和SPSS 27.0进行处理。使用Student’s t检验分析不同处理组之间的差异。统计显著性表示如下:P < 0.05、P < 0.01和P < 0.001。

3. 结果
3.1. FLU对‘洛阳红’和‘雪英桃花’切花瓶插寿命的影响
为了确定FLU处理的适当浓度,对‘洛阳红’和‘雪英桃花’的切花进行了梯度处理。两种品种首先分别用0、0.1、0.5、1、2.5和5 μmol·L?1的FLU处理。结果表明,120小时后,2.5 μmol·L?1的FLU处理对‘洛阳红’切花的衰老延缓效果最为显著(图S1)。然而,上述浓度对‘雪英桃花’没有明显的保鲜效果(图S3)。因此,对‘雪英桃花’应用了额外的浓度梯度(20、40、60和80 μmol·L?1),发现40 μmol·L?1的FLU显著延缓了其衰老(图S2)。基于这些结果,在后续实验中,‘洛阳红’使用2.5 μmol·L?1的FLU,‘雪英桃花’使用40 μmol·L?1的FLU。在瓶插实验开始时,所有切花都处于初始开放阶段(图1A、B)。在花瓶养护期间,‘洛阳红’和‘雪影桃花’的花瓣逐渐展开,同时花朵的直径也有所增加。这两种品种的主要衰老症状包括花瓣边缘变灰、萎蔫以及花瓣脱落。结果表明,FLU处理显著延缓了切花的衰老过程。在‘洛阳红’中,对照组的花瓶寿命和最佳观赏期为88.6小时和24.5小时,而FLU处理组的花瓶寿命和最佳观赏期则分别延长到了102.5小时和36.1小时,分别增加了13.9小时和11.6小时。在‘雪影桃花’中,对照组的花瓶寿命和最佳观赏期分别为82.2小时和30.2小时,处理组则分别延长到了101.4小时和42.2小时,增加了19.2小时和12.0小时。这些结果表明,FLU有效延缓了这两种品种花瓣的衰老,并显著延长了它们的花瓶寿命和最佳观赏期(表1)。

图1. FLU处理对‘洛阳红’和‘雪影桃花’形态特征的影响。

表1. FLU处理对‘洛阳红’和‘雪影桃花’花瓶寿命的影响。

**品种** | **处理方式** | **花瓶寿命(小时)** | **最佳观赏期(小时)** | **最大花径(厘米)**
-------|------------|------------------|------------------|-------------------|
| ‘洛阳红’CK (蒸馏水)** | 88.6 | 0 ± 4.2 | 24.5 | 11.1 | 3 ± 0.6 |
| ‘洛阳红’FLU处理** | 102.5 | 0 ± 2.5** | 36.1 | 12.0 | 8 ± 0.2 |
| ‘雪影桃花’CK (蒸馏水)** | 82.2 | 0 ± 3.6 | 30.2 | 10.0 | 1.2 |
| ‘雪影桃花’FLU处理** | 101.4 | 0 ± 1.6** | 42.2 | 12.0 | 3 ± 1.5 |

*注:* 表示具有显著差异(P<0.05)。后续图表也采用相同的标记方式。

如图2A和D所示,在花瓶养护期间,‘洛阳红’和‘雪影桃花’的花径最初有所增加,随后逐渐减小。对于‘洛阳红’,对照组的花径在60小时时达到11.13厘米的峰值,而FLU处理组在同一时间点的最大花径为12.08厘米。此后,尽管花径总体呈下降趋势,但在整个养护后期,处理组的花径仍然大于对照组。对于‘雪影桃花’,对照组的花径在48小时时达到10.01厘米的峰值,而FLU处理组在同一时间点的最大花径为12.03厘米。随后,花径继续减小,但在养护后期,处理组的花径仍大于对照组。

图2. 外源FLU对‘洛阳红’和‘雪影桃花’切花花径、鲜重和花瓣亮度的影晌。(* P<0.05, ** P<0.001)

在花瓶养护期间,‘洛阳红’和‘雪影桃花’的开花茎的鲜重也呈现出先增加后减少的趋势(图2B和E)。在两种品种中,对照组和处理组的鲜重都在24小时时达到最大值。在‘洛阳红’中,对照组的最大鲜重为17.4克,FLU处理组的最大鲜重为22.1克。在‘雪影桃花’中,对照组的最大鲜重为23.6克,FLU处理组的最大鲜重为24.2克。

使用分光光度计在不同时间点测量了对照组和处理组的花瓣亮度。两种品种的花瓣亮度均呈现逐渐降低的趋势(图2C和F)。在‘洛阳红’中,FLU处理组在72小时时的花瓣亮度显著高于对照组。在‘雪影桃花’中,FLU处理组在72小时后的花瓣亮度显著高于对照组。

总之,FLU促进了‘洛阳红’和‘雪影桃花’花径的增加,延缓了花瓣亮度的下降,并显著提高了切花的观赏品质。

3.2 FLU对‘洛阳红’和‘雪影桃花’膜脂质过氧化和渗透调节物质的影响
丙二醛(MDA)含量反映了细胞膜损伤的程度,而可溶性蛋白质有助于保护膜结构并维持细胞生理稳定性(图3)。在花瓶养护期间,‘洛阳红’对照组的MDA含量持续增加,在120小时时达到8.6克/千克。相比之下,FLU处理组的MDA含量增加趋势较慢,峰值仅为6克/千克。在‘雪影桃花’中,对照组在96小时时的MDA含量达到峰值,并且总体上显著高于处理组,表明FLU有效减缓了MDA的积累。

同时,FLU有效维持了可溶性蛋白质的含量。在‘洛阳红’中,FLU处理组在72小时时的可溶性蛋白质含量显著高于对照组。在‘雪影桃花’中,处理组从24小时到72小时的可溶性蛋白质含量显著高于对照组,表明FLU有效抑制了蛋白质的降解。

总之,FLU抑制了膜脂质的过氧化,维持了可溶性蛋白质的水平,减轻了细胞膜损伤,并稳定了细胞代谢。

3.3 FLU对‘洛阳红’和‘雪影桃花’抗氧化酶活性的影响
在花瓶养护期间,两种品种切花中的抗氧化酶活性随衰老逐渐降低,而FLU调节了SOD、CAT和APX的活性(图4)。在‘洛阳红’中,对照组在120小时时的SOD活性降至257.2 U/克,而处理组的活性保持较高且下降趋势较慢。在‘雪影桃花’中,对照组在120小时时的SOD活性为575 U/克,而处理组在24小时、48小时和96小时时的活性显著高于对照组。

在两种品种中,CAT活性起初增加后逐渐减少。在‘洛阳红’中,处理组在48小时时的CAT活性达到85.7 U/克,早期阶段的活性显著较高。在‘雪影桃花’中,处理组的CAT活性峰值出现在72小时,达到273.1 U/克,并且在24小时到72小时期间活性显著高于对照组。

关于APX活性,‘洛阳红’处理组在养护中后期保持较高的活性。在‘雪影桃花’中,处理组在48小时时的APX活性显著增加,并在后期保持高于对照组。

总之,FLU增强了抗氧化酶的活性,减缓了酶活性的下降,并提高了ROS的清除能力。

3.4 FLU对‘洛阳红’和‘雪影桃花’切花中抗氧化物质的影响
‘洛阳红’的总酚含量持续增加,处理组在整个养护期间均高于对照组(图5A)。在‘雪影桃花’中(图5B),对照组在72小时时的总酚含量达到峰值(22.2克/千克),随后下降,而处理组的总酚含量持续增加,在120小时时达到峰值(25.5克/千克),在24小时和120小时时显著高于对照组。

两种品种的总黄酮含量变化趋势与总酚类似(图5C和D)。在‘洛阳红’中,对照组和处理组分别在96小时时达到峰值,分别为18.5克/千克和19.3克/千克,处理组在整个养护期间均保持较高水平。在‘雪影桃花’中,FLU处理组和对照组在24小时、72小时和120小时时的总黄酮含量存在显著差异。

总之,FLU处理促进了树状牡丹切花中总酚和总黄酮的积累,并延缓了其下降,从而增强了抗氧化能力。

3.5 FLU对‘洛阳红’和‘雪影桃花’切花中活性氧含量的影响
过氧化氢(H?O?)和超氧阴离子(O??)是活性氧(ROS)代谢的关键成分,它们的积累反映了细胞氧化损伤的程度(图6)。在‘洛阳红’中,H?O?含量在养护期间持续增加,对照组在120小时时达到105.5克/千克,而处理组的积累速度较慢,仅为81.8克/千克。在‘雪影桃花’中,H?O?含量先增加后减少,在96小时时达到峰值。

O??含量的变化趋势类似。在‘洛阳红’中,O??含量持续增加,处理组在120小时时的含量为2.9微克/千克,低于对照组(3.2微克/千克)。在‘雪影桃花’中,对照组在72小时时的O??含量达到峰值(16.5毫克/千克),而处理组的增加速度显著减缓。

总之,FLU有效抑制了树状牡丹切花中H?O?和O??的过度积累,减轻了氧化损伤并维持了ROS代谢平衡。

3.6 FLU对‘洛阳红’和‘雪影桃花’切花中内源激素含量的影响
在花瓶养护期间,‘洛阳红’的内源激素水平受到FLU处理的显著调节(图7A、C、E和G)。ACC含量随着养护时间的延长而持续增加,其积累速率在对照组中显著高于处理组。对照组在48小时、72小时和96小时时的ACC含量显著较高。ABA含量在处理组中在整个养护期间均低于对照组。GA?含量也受到FLU的显著调节,处理组在72小时时达到0.09微克/千克的峰值,而对照组在96小时时的峰值仅为0.07微克/千克,表明FLU促进了GA?的积累速率和峰值。对于IAA含量,处理组和对照组在养护期间的下降趋势相同,总体上没有显著差异。

在‘雪影桃花’中,ACC含量也随着养护时间的延长而持续增加(图7B),对照组の积累速率显著高于处理组。在72小时时,处理组的ACC含量为6.9微克/千克,而对照组为4.5微克/千克;在120小时时,对照组达到42.3微克/千克,而处理组仅为11.3微克/千克。ABA含量在处理组中的关键时间点显著低于对照组,且在120小时时处理组的ABA含量比对照组减少了50%以上。

这些结果表明,FLU处理抑制了树状牡丹切花中ACC和ABA的积累,同时增加了IAA和GA?的含量,从而延缓了切花的衰老。

3.7 FLU对‘洛阳红’和‘雪影桃花’切花中参与乙烯和ABA生物合成及信号转导的基因表达的影响
根据对‘洛阳红’和‘雪影桃花’在养护期间内源激素含量的测定,发现ACC和ABA含量随着衰老进程的增加而增加,这与切花衰老的趋势高度一致(图7)。这表明乙烯和ABA可能是主要的衰老促进因子。因此,本研究重点分析了参与乙烯(图8)和ABA(图9)生物合成及信号转导的基因的定量分析。在‘Xueying Taohua’中,从24到72小时,FLU处理组中的PsACS表达低于对照组,而PsACO在处理组和对照组之间没有显著差异。在两个品种中,FLU在插花中期和后期(72-120小时)下调了乙烯信号基因PsERF110和PsCTR1的表达。这些结果表明,FLU通过抑制与乙烯生物合成和信号转导相关的基因,在衰老晚期调节了乙烯途径。为了进一步研究FLU对ABA代谢和信号转导的影响,分析了‘Luoyanghong’和‘Xueying Taohua’花瓣中ABA生物合成和信号转导相关基因的表达模式。FLU处理显著下调了‘Luoyanghong’插花晚期PsNCED1的表达,PsNCED1是参与ABA生物合成的关键基因。在‘Xueying Taohua’中,与对照组相比,FLU处理期间PsNCED1的表达在整个插花期间都被抑制(图9A, B)。编码ABA生物合成最后一步关键酶的PsAAO3的表达模式与内源性ABA含量的变化基本一致。在两个品种中,FLU处理的花瓣中PsAAO3的转录本含量都低于对照组(图9C, D),这表明FLU减少了插花期间的ABA生物合成活性。此外,FLU处理影响了几个ABA信号相关基因的表达。FLU处理降低了PsABF2、PsPYL8和PsSnRK2.6的表达(图9G, L),这些基因是ABA信号途径的正向调节因子,在两个品种的多个时间点都观察到显著差异。相比之下,ABA信号途径的负向调节因子PsPP2C在FLU处理的花瓣中上调,尤其是在插花的中期和后期(图9E, F)。总体而言,这些结果表明,FLU处理抑制了ABA生物合成相关基因和ABA信号转导的正向调节因子的表达,同时增强了树状牡丹花瓣中ABA信号途径的负向调节因子的表达。

3.8. FLU对‘Luoyanghong’和‘Xueying Taohua’切花中衰老标记基因表达的影响
作为ABA生物合成的抑制剂,FLU显著调节了衰老标记基因PsSAG12的表达(图10)。在两个品种的对照组中,PsSAG12的表达随插花时间的延长而持续增加,并在120小时达到峰值,这与切花的衰老表型一致。相比之下,FLU处理显著抑制了PsSAG12的上调,其表达水平在整个插花期间始终显著低于对照组。这些结果表明,FLU减弱了花瓣细胞中PsSAG12的转录激活。

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图10. 外源氟啶酮对‘Luoyanghong’和‘Xueying Taohua’切花中衰老标记基因PsSAG12表达的影响。(* P < 0.05, ** P < 0.001)

4. 讨论
树状牡丹切花的插花寿命非常短,这严重限制了它们的工业应用。在本研究中,使用了树状牡丹品种‘Luoyanghong’和‘Xueying Taohua’的切花来研究FLU对切花衰老的调控作用。研究结果表明,FLU主要通过减轻组织水分损失、减少氧化损伤和抑制衰老信号的激活来维持花瓣器官的活力。Fanourakis等人(2013年)报告称,切花后,木质部水分吸收通道的堵塞和通过气孔蒸腾的持续水分损失导致花瓣脱水,从而加速衰老并降低观赏价值。水通道蛋白在调控植物跨膜水分运输中起关键作用(Li等人,2026年)。因此,FLU对鲜重损失的减轻效果可能与其在维持水分平衡中的作用有关,可能涉及水通道蛋白活性的调节。
FLU处理显著降低了花瓣中的MDA含量,并减轻了膜脂质过氧化,表明它有助于维持细胞膜的结构稳定性。同时,FLU在插花后期显著增强了抗氧化酶如SOD、CAT和APX的活性,并增加了非酶抗氧化剂(包括总酚类和总黄酮类)的含量。这些效应增强了ROS清除能力,抑制了H?O?和O??的过度积累,并维持了细胞氧化还原平衡。Khokhar等人(2013年)报告称,酒精化合物通过维持插花后期的抗氧化酶活性延长了菊花切花的寿命。类似地,Nisar等人(2021年)证明,水杨酸通过激活抗氧化系统和维持细胞膜完整性延缓了切花的衰老。在本研究中,FLU通过优化抗氧化系统延长了切花的寿命并保持了其观赏价值。
花瓣衰老通常伴随着蛋白质降解的激活和养分耗竭,最终导致花瓣萎蔫和质量下降(Iakimova和Woltering,2025年)。FLU在花瓣衰老期间保持了可溶性蛋白的含量,这可能有助于维持渗透调节、细胞代谢活动和膜系统稳定性,从而延缓了切花的衰老。
ABA是切花中重要的促衰老激素,可以诱导氧化应激、细胞脱水和衰老相关基因的表达(Costa等人,2016年)。在树状牡丹花瓣中,ABA含量的增加早于乙烯的快速积累,这表明ABA可能在乙烯相关衰老信号的上游发挥作用(Cui等人,2015年)。作为类胡萝卜素生物合成的抑制剂,FLU可以减少ABA前体的合成并抑制ABA的积累(Barrero等人,2008年)。Worarad等人(2017年)发现,FLU处理上调了桃子种子中ABA信号负向调节基因PsPP2C的表达,从而减少了ABA的含量。Li等人(2018年)进一步证明,FLU处理下调了NCED1的表达,NCED1是关键ABA生物合成基因,并减少了Notopterygium incisum种子中的ABA含量。在本研究中,FLU同样增加了PsPP2C的表达,并下调了PsNCED1和PsAAO3的表达,从而通过抑制切花中的ABA积累延缓了衰老。此外,FLU降低了PsPYL8、PsSnRK2.6和PsABF2的表达,这些是ABA信号途径的关键正向调节因子(Ma等人,2009年;Park等人,2009年;Cutler等人,2010年)。综上所述,这些发现表明,FLU介导的切花衰老延迟与ABA生物合成的减少和ABA信号相关基因(包括PsPYL8、PsPP2C、PsSnRK2.6和PsABF2)表达的改变有关。在本研究中,延迟花瓣衰老的最佳FLU浓度在两个树状牡丹品种之间存在显著差异,‘Luoyanghong’为2.5 μmol·L?1,‘Xueying Taohua’为40 μmol·L?1。这种差异表明FLU的敏感性取决于基因型。在初步筛选中,低浓度的FLU在‘Luoyanghong’中引起了明显的表型反应(图S1),但对‘Xueying Taohua’影响很小(图S3),因此进一步测试了‘Xueying Taohua’的更高浓度范围(图S2)。在两个品种中,FLU的衰老延缓效果最初增加,然后随着浓度的增加而下降,显示出明显的倒U型剂量-反应模式。这些结果表明,FLU的有效浓度范围取决于品种;对‘Luoyanghong’有效的浓度可能对‘Xueying Taohua’不足,而对‘Xueying Taohua’有效的浓度可能超过了‘Luoyanghong’的适宜范围。这种基因型差异可能与‘Xueying Taohua’中较高的内源性ABA水平(图7C, D)或ABA信号敏感性、FLU吸收或FLU代谢的差异有关。需要进一步的研究来阐明FLU不同反应的机制。
FLU还保持了促进生长的激素如IAA和GA?的水平,这可能增强了它们对抗ABA和乙烯介导的衰老信号的拮抗作用(Jiang等人,2025年;Chen等人,2016年;Lv等人,2014年)。因此,抑制ABA积累和重建激素平衡是FLU延缓树状牡丹切花衰老的关键机制。此外,其他内源性激素也参与衰老调节。外源赤霉素处理可以通过下调参与ABA生物合成的关键基因NCED的表达来对抗乙烯信号途径的激活(Yao等人,2025年;Khatami等人,2020年)。细胞分裂素(CTK)和茉莉酸(JA)之间的拮抗作用也参与了这一过程。CTK通过抑制叶绿素降解来维持光合作用系统的功能,而JA通过激活ROS爆发来加速程序性细胞死亡(PCD)(Jang等人,2020年)。
乙烯在切花衰老中的作用因品种而异。在乙烯生物合成途径中,ACS催化ACC的形成,而ACO催化ACC转化为乙烯(Pattyn等人,2021年)。Zhou等人(2013年)报告称,PsACS1是调节树状牡丹切花开花和衰老过程中乙烯生物合成的关键基因。在本研究中,FLU在插花早期保持PsACS表达相对稳定,并下调了PsACO的表达,表明它可能降低了ACC转化为乙烯的效率。然而,仅凭PsACO转录本含量的变化不能确定乙烯的产生是否减少。因此,需要通过测量乙烯的变化和ACS/ACO酶活性来进一步验证FLU对乙烯生物合成的影响。
Zhang等人(2014年)显示,葡萄糖处理显著抑制了ERF家族基因的表达,从而减少了乙烯的产生。He等人(2025年)证实,MeJA通过下调PsSAG12的表达延缓了树状牡丹切花的衰老。同样,在本研究中,FLU显著下调了PsERF110、PsCTR1和衰老标记基因PsSAG12的表达,表明FLU抑制了乙烯信号的输出和衰老相关的转录激活。与其对乙烯生物合成的影响相比,FLU对乙烯信号转导的调节可能更为关键。

5. 结论
总之,FLU通过抑制ABA积累和改变ABA信号相关基因的表达来延缓树状牡丹切花的衰老,从而削弱了核心的促衰老信号。同时,FLU增强了抗氧化防御,维持了ROS和水分平衡,并调节了乙烯信号的输出。这些结果进一步表明,在树状牡丹切花中,衰老调节可能以ABA为核心节点,涉及多级调节网络,包括ROS平衡、促进生长激素平衡和乙烯信号输出。这一发现有助于提高对树状牡丹切花采后衰老激素调节的理论理解,并为开发抗衰老技术提供了新的目标。

致谢
作者贡献声明:
Yehua Yang:撰写 – 原始草稿、软件、方法学、研究、数据分析、概念化。
Yajie Li:撰写 – 原始草稿、方法学、研究、数据分析。
Yuxuan Guo:资源提供、研究。
Qifei Gao:验证、研究。
Yanlong Zhang:撰写 – 审稿与编辑、资源提供。
Jianrang Luo:撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、资金获取、概念化。

资助
本研究得到了中国国家自然科学基金(项目编号32271950)和中国国家重点研发计划子项目(2024YFD1600903–6)的资助。
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