摘要：分别以 2 、5 、10 、15 、20mg/ml 的 CaCl 2 溶液作为添加液（其中 6 号瓶 20mg/ml 的溶液浓度于瓶插第 3 天开始换为 1mg/ml ，以观察其变化），对玫瑰切花进行瓶插试验。通过外部形态观察和生理指标测定，结果表明：用不同浓度的 CaCl 2 溶液瓶插玫瑰，钙离子通过离子形式或与蛋白结合形成钙调蛋白等途径影响花枝吸水能力和鲜重、膜通透性、细胞壁强度、细胞内生物大分子的合成和降解等。从而影响切花开花周期。

关键词：加比红玫瑰；氯化钙；切花；钙调蛋白；花色素苷

Effect of different Calcium Chloride concentration on lifecycle of Cut-flowers of Ciabiella Rose

Fang Nang Kong Dongwei

Biotechnology, School of Life Science , Sun Yat -San University , Guangzhou

Abstract : We tested the cut-flowers of Ciabiella Rose which had been separated into six groups with six bottle of water, to which was added Calciun Chloride solution with different concentration of2 ﹑ 5 ﹑ 10 ﹑ 15 ﹑ 20 mg/ml orderly( the concentration of the NO.6 bottle would be changed to 1mg/ml in the third day of the experiment, in order to observe the change).By observing the appearance of the flowers and testing some physiologic index , we found that different concentration of Calcium ion can have different action to the ability of absorbing water, the weight, the permeability of membrane, intension of cell wall and the combination and degradation of biomacromolecules in cells of roses by the form of ion or the way of combining CaM etc .And the final result of that is the changing of lifecycle of roses.

Keywords: Ciabiella Rose , Calciun Chloride , cut-flower , CaM , anthocyanin

钙作为一种生物必须的大量营养元素，除了影响如哺乳动物肌肉运动外，与植物的生长发育也有密切的关系。在钙调蛋白（尤其是钙调素， CaM ）发现前，人们对钙对植物的作用只停留在作为必需的矿质元素，能增加细胞壁强度等起保护作用的方面，认识较局限。但在人们发现了钙调蛋白的存在时，开始逐渐到钙离子又可以作为植物细胞内信号传递的调节物质，钙信使系统对进一步认识钙离子在植物衰老中的作用提供了新的研究方向。一些研究表明，一定浓度的钙离子对某些切花保鲜有一定的效果（陈丹生， 1997 ），即对开花生理过程的是有影响的。本实验以切花作为实验对象，目的是想尽量排除其他干扰因素，因为种植于泥土中的原完整植株的生长过程是受许多因素互相作用来调控的，在这种情况下就较难分出钙离子的相对独立的影响作用，而以瓶插方式就可以排除绝大多数的影响因素，主要观察植株成花以后到衰老凋谢这段时期内外界钙离子对其的影响。而用氯化钙作为实验试剂是因为氯化钙成本较低且易溶于水，易得到钙离子不会有沉淀对溶液浓度的影响因素；而且无其他干扰元素。

•  材料与方法

•  材料

红玫瑰是同一购于江南花卉市场的引进种加比红（ Ciabiella ）玫瑰，此品种的纯种玫瑰瓶插寿命为 7~8 天，但本地种植的引进品种寿命稍短，而且由于气候原因的影响，寿命为 5~7 天。挑花枝生长基本一致，花径为 6~ 7cm 的花枝作为实验对象。

•  方法

将实验材料用洁净的尖刀在水中斜剪，留花枝长 30cm ，分别插入蒸馏水和 5~30mg/ml CaCl 2 溶液中分别编号为 1~6 号作为标志，瓶插液高 7cm ，置于 22 ± 3 ℃ 的室内。从瓶插开始，每天观察外部形态，当出现萎蔫或发生弯颈“垂头”现象，即作为瓶插寿命结束的标志。每 2d 进行各项生理生化指标的测量，每次测量用一个花枝，每实验重复 3 次，取其平均值。

鲜重的测量参照高勇和吴绍绵（ 1990 ）的方法。可溶性糖的测量用蒽酮比色法。花色素苷含量的测量参照 Weiss & Halevy （ 1989 ）的方法，取 0.5 克 花瓣用盐酸甲醇（ 1 ： 100 ）溶液提取 20h 后，用分光光度计测 530 和 657nm 的吸光值 A ，按公式 A530 -0.25A 657 计算出花色素苷的相对含量

•  结果与分析

•  不同 CaCl 2 浓度对加比红玫瑰瓶插寿命的影响

从 4 号瓶（即浓度为 10mg/ml 的 CaCl 2 溶液）起，均比对照组切花颜色加深的速度明显快。特别是浓度为 20mg/ml 的瓶中切花在第三天已经变为紫红色并且其中有一朵甚至出现“垂头”，即象征生命终结的现象。说明其抑制效果十分明显。而二号和三号瓶中的切花均发育良好，与一号对照瓶相比，相同的就是花色均保持得较好，呈大红色，而且比对照瓶花色维持的时间长，特别是二号瓶中的切花；不同的是，对照瓶中的切花较 2 、 3 号瓶中的切花的花茎出现不同程度的弯曲的现象平均要早 1.5d 。而且 2 、 3 号瓶中的切花开放得较彻底，特别是 2 号瓶中的切花完全开放的所用的时间最短，而且维持开放状态的时间最长，说明 2 、 5mg/ml 的浓度有延长切花瓶插寿命的作用，而且可能可以使花提前进入成熟期且成熟期延续的时间有所增加。在实验过程中观察外部形态时发现，有钙离子的切花花枝均挺拔，花瓣坚挺，形态较好，而且浓度越高效果越明显，但到 20mg/ml 的浓度时，反而有花枝出现过早“垂头”死亡的现象。出现这一现象可能的原因有： 1 ）花枝本身有发育不良的可能，或者在运输，切花等过程中造成了一定程度的损伤，影响了其吸收水分和保持水分的能力，所以相对于其他花枝来说抵抗外界恶劣环境的能力要低； 2 ）溶液中钙离子的浓度过高，花枝大量吸收的外界高浓度的钙离子，容易使钙离子和花枝细胞的磷酸等结合形成不溶性钙盐，堵塞了花枝导管，影响水分运输，使花枝过早萎蔫而死；大量的外源钙离子扰乱了细胞内信息的传导，或影响细胞维持胞膜内外质子浓度梯度和电位差从而影响正常的生化合成和代谢反应或影响膜运输和膜信号转导，促使花枝早衰；大量外源钙离子影响花茎细胞维持正常膨压，使花枝“垂头”。另外，浓度越高，花的开放速度越慢，低浓度的会促使花枝提早完全开放，如 2 号瓶花枝比对照瓶花枝完全开放时间早，而 3 号就先开放后停滞， 4 号瓶花枝着基本处于半开放状态， 5 、 6 号瓶则基本处于瓶插开始的前一到两天时开放的程度。其中 6 号瓶最明显，可能由于其严重缺水缘故，在瓶插前三天就明显比其他瓶的颜色要深，而且花茎明显较小，呈“未老先衰”的状态。但在第三天换溶液浓度为 1mg/ml 后，现象有所减缓，出现弯曲但未死亡的花枝逐渐变坚挺，花冠也有一定程度的开放，与 5 号瓶相近，但还是比其他瓶的花枝开放程度要小。所以由此推断，钙离子可能是通过延长花枝开放到成熟的时间从而得到延长花枝寿命的效果，但由于钙离子只是起调节作用，它不能阻止水分散发和细胞的衰老，就像把细胞停在了分裂间期，虽然细胞不再分裂，不过其还继续进行生命活动继续成熟直至衰老死亡一样，所以这种延长寿命的效果并不明显。各组切花的平均寿命如表一所示。

表一 不同 CaCl 2 浓度对加比红玫瑰瓶插寿命的影响

Table 1 Effects of different CaCl 2 concentration on vase - life of cut Ciabiella Rose flowers

CaCl 2 mg/ml
 0
 2
 5
 10
 15
 20 → 1
 
平均寿命 /d
 6.5
 7.2
 6.7
 6.4
 6.2
 6.7 
 

•  CaCl 2 处理对切花鲜重的影响（见表 2 ）

表二 不同 CaCl 2 浓度对加比红玫瑰鲜重的影响

Table2 Effects of different CaCl 2 concentration on fresh weight of cut Ciabiella Rose flowers

编号

鲜重变化
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 
11.30~12.2
 1.4g
 1.9g
 1.9g
 1.4g
 1.4g
 1.8g
 
12.2~12.4
 3.0g
 3.8g
 2.5g
 2.1g
 2.7g
 1.8g
 
12.4~12.6
 3.2g
 3.3g
 2.9g
 2.8g
 2.4g
 1.9g 
 

由表二可知，加比红玫瑰切花瓶插期间，对照与处理组鲜重变化趋势基本一致，都是下降。但又有所不同。在第一次测量时， 2 、 3 、 6 号瓶切花的鲜重均比对照组（即一号瓶）的切花下降的幅度要大。但 2 、 3 号瓶这种现象的成因与 6 号瓶应该是不相同的。 2 、 3 号瓶切花鲜重下降的幅度较大的原因不是因为失水造成的，估计是可溶性糖的大量生成以满足生长需要的能量以及旺盛的呼吸作用造成的，由此可以推断适当浓度的外源钙离子可以促进开花早期可溶性糖的生成和加强呼吸反应，有利于开花。而 6 号瓶中的切花应该是因为溶液中钙离子浓度过高，造成花枝脱水，另外花枝导管内生成的磷酸钙等不溶物质堵塞导管使水分不能正常运送。

而在第二次和第三次称重时，除 2 号瓶切花外，其他各号瓶中切花鲜重变化率均比对照组小。 2 号瓶中切花各次称重时鲜重变化率都要比对照组切花正常开花周期的鲜重变化率要高，可能是因为该浓度的钙离子可以促使切花开放需时缩短，延长处于开放状态的时间，这两个过程都需要消耗大量能量，因此 2 号瓶中切花鲜重变化率大。而 4 、 5 号鲜重变化率比对照组要低，可能是因为 1 ）高浓度的钙离子可以使花枝停留在开放过程中的某一阶段，这可能与高浓度的外源钙离子会扰乱细胞内钙离子浓度的平衡，造成代谢混乱，影响糖分解途径，供给开花所需的能量不足造成。 2 ）另外，钙离子进入胞质内，与钙调蛋白结合可以起信号转导或信号放大的作用，促进蛋白质等生物大分子的合成，而越到后期，膜的通透性增强时，更多的钙离子进入胞质内，过多钙离子与钙调蛋白结合会造成蛋白质凝结，影响信号转导，从而影响正常的生化反应过程（如错误合成或者折叠的蛋白质得不到修复和在折叠等）； 3 ）大量的钙离子会与胞质内的磷酸结合形成磷酸钙的不溶物，影响蛋白质的磷酸化，导致许多酶和蛋白质不能被激活进行生化反应； 4 ）大量钙离子流入胞质内时，细胞为了恢复细胞内钙离子低浓度水平，会启动质膜和内质网上的钙泵把钙离子泵出胞外或泵进内质网中，但随着花的衰老，细胞的这种自我调节能力减弱，这时线粒体中对钙离子低活性的运送蛋白也会被激活，继而把多余的钙离子泵进线粒体内，这样会对线粒体造成损伤，间接加速了细胞的衰老和死亡； 5 ）随着花瓣细胞的衰老，大量花色素苷合成，使得花的颜色由红逐渐变为紫色 6 ）而在细胞质膜与细胞壁之间的间隙空间内会有高浓度的钙离子，这些钙离子会结合到细胞壁上，以加强细胞壁的强度，起保护作用。以上六点中，降低了糖降解量，蛋白质的合成，蛋白质的凝集，不溶物的产生，花色素苷含量激增，胞壁结合钙离子量增大等因素都是维持切花鲜重的重要因素，很显然在 4 、 5 号瓶中这些因素的影响超过了水分的流失，所以要比对照组中切花正常鲜重降低率要小。而 3 号瓶则可能是处于一个临界浓度，在不同时期钙离子对各种生化反应的影响有强弱之分（如降解和合成之间的量的关系）所以在不同时期会显现出不同的现象，并且是显现出占主导地位的影响效果。与观察现象一致（前期保色保水效果较明显，后期花色素苷激增，开花周期停滞，花瓣花枝坚挺现象较明显）有趣的是， 6 号瓶中切花鲜重的变化。在第一次测量前高浓度的溶液使得该瓶中的切花鲜重的流失率比对照组的要大，但在第一次测量后换为 1mg/ml 的低浓度钙离子溶液培养时，随后测得的鲜重变化率基本保持不变或只有小幅度的变动，而且比其他组的流失率要低得多。具体机制有待进一步实验研究。

•  CaCl 2 对切花可溶性糖含量的影响

由图 1 可知，可溶性糖在瓶插初期逐渐上升，从第三天开始逐渐下降。 2 、 3 号瓶的下降幅度比对照组要小， 4 、 5 、 6 号瓶的下降幅度要比对照组要大；而且在最后一次测量的时候 2 号瓶中测得的可溶性糖含量仍然比实验开始时所测得的可溶性糖的量要大。而 6 号瓶中可溶性糖含量在改变了 钙离子浓度后，下降幅度有所减缓。说明，低浓度的钙离子对保存作为营养源的可溶性糖有一定作用，但浓度高反而会加速可溶性糖含量降低的速率。

•  CaCl2 对切花花色素苷的影响

不同种类的花中，花色素苷的含量的变化是不同的。其含量在有些花中会保持不变，在有些花中明显降低，甚至消失；还有的在花瓣衰老是，花色素苷急剧合成，颜色加深。而本实验中由测得数据可知（如图 2 ），加比红玫瑰的花色素苷含量是会有所增加的。在最后一次测量时，除了 2 号瓶外，其他瓶中切花的花色素苷含量增加的幅度都比对照组的要小。这可能是因为： 1 ）只有 2 号瓶中的切花是除对照组外最早而且完全开放的，所以维持其花瓣花色的需要，以及随花瓣的衰老，花色素苷合成量比对照组要大； 2 ）其他组由于钙离子浓度过高，造成了对花色素苷合成途径有一定的抑制作用，所以造成增加率比对照组要低。而 2 、 3 号瓶中的切花在实验过程中基本维持红色，只是随着花色素苷含量的增加而颜色有所加深，而 4 、 5 、 6 号瓶基本在实验中段开始就有花瓣变紫的现象，而且不断加深，这是因为蛋白质分解，释放出的游离氨使胞质 PH 值升高，造成花色素苷和其他无色黄酮色素之间的协同作用而生成的复合物的结构，使得花色素苷由红色变为蓝色，使得花瓣显紫色。而 2 、 3 号出现这种得现象较晚的原因可能是因为低浓度的钙离子浓度促进蛋白质的合成反应，游离氨得到再利用的速率大，使得游离氨对胞质 PH 值的影响减小。

Vasing Days (d)

图 1 CaCl 2 对切花可溶性糖含量的影响

Fig. 1 Effect of CaCl 2 on soluble suger content of cut - flowers