高浓度CO2处理抑制兰州百合鳞茎花色苷积累

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2026.05.008

摘要/Abstract

摘要：

探究高浓度CO₂处理抑制兰州百合（Lilium davidii var. unicolor）鳞茎紫红色形成的生理作用及分子机制，明确其对花色苷积累及相关代谢通路的调控作用。以兰州百合鳞茎为材料，采用15% CO₂+10% O₂+75% N₂气调处理，在贮藏0、3、6、9 d测量鳞茎外观色泽参数、花色苷含量，以及可溶性蛋白等代谢物含量和氧化酶活性；通过转录组测序，结合GO和KEGG富集分析筛选差异表达基因，并采用qRT-PCR对关键基因表达结果进行验证。结果表明：高浓度CO₂显著延缓了兰州百合鳞茎在贮藏期间的紫红色加深，维持较高的明度（L*），同时明显抑制其花色苷的积累。生理层面上，CO₂处理降低了多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）等活性，表明该处理同时抑制了酶促褐变和花色苷生物合成。转录组结果显示，差异表达基因主要富集于苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成通路；其中多数与花色苷合成相关的关键结构基因在CO₂处理下下调表达。综上，高浓度CO₂可通过抑制苯丙烷与类黄酮生物合成途径基因表达，抑制花色苷积累，进而延缓兰州百合鳞茎紫红色形成，改善采后贮藏品质。本研究为兰州百合的气调保鲜技术研发提供了理论依据。

关键词: 兰州百合, 高浓度CO₂, 氧化酶活性, 花色苷, 转录组学

Abstract:

The aim of this study was to explore the physiological effects and molecular mechanisms of high-concentration CO₂-induced inhibition on the purple-red coloration in Lilium davidii var. unicolor， clarifying its regulatory effects on anthocyanin accumulation and related metabolic pathways. Bulbs were used as experimental materials and subjected to a controlled atmosphere treatment with 15% CO₂， 10% O₂， and 75% N₂. Bulb surface color parameters， anthocyanin content， metabolite（e.g. soluble protein） levels， and oxidase activities were determined after 0， 3， 6， and 9 days of storage. Transcriptome sequencing was further performed， and differentially expressed genes were screened through GO and KEGG enrichment analyses. The expression of key genes was validated by qRT-PCR. The results showed that high-concentration CO₂ significantly delayed the deepening of purple-red coloration during storage， maintained higher L* values， and markedly inhibited anthocyanin accumulation. At the physiological level， high-concentration CO₂ reduced the activities of polyphenol oxidase（PPO） and peroxidase（POD）， indicating its inhibitory effects on both enzymatic browning and anthocyanin biosynthesis. Transcriptomic analysis showed that the differentially expressed genes were mainly enriched in the phenylpropanoid biosynthesis and flavonoid biosynthesis pathways. Most key structural genes associated with anthocyanin biosynthesis were downregulated under high-concentration CO₂ treatment. These findings indicate that high-concentration CO₂ inhibits anthocyanin accumulation by suppressing gene expression in the phenylpropanoid and flavonoid biosynthetic pathways， thereby delaying the development of purple-red coloration and improving the postharvest storage quality of the bulbs. This study provides a theoretical basis for the development of controlled-atmosphere preservation technology for Lilium davidii var. unicolor.

Key words: Lilium davidii var. unicolor, high-concentration CO₂, oxidase activity, anthocyanins, transcri-ptomics

中图分类号:

S609.3

范文广, 仙恒宇, 白鹏, 孙伯禄, 任海伟, 田亚琴. 高浓度CO₂处理抑制兰州百合鳞茎花色苷积累[J]. 植物研究, 2026, 46(5): 866-879.

Wenguang FAN, Hengyu XIAN, Peng BAI, Bolu SUN, Haiwei REN, Yaqin TIAN. High-concentration CO₂ Treatment Inhibits the Accumulation of Anthocyanins in the Bulbs of Lilium davidii var. unicolor[J]. Bulletin of Botanical Research, 2026, 46(5): 866-879.

图/表 8

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

参考文献 31

[1]	郎利新，窦晓莹，孔滢，等.不同（品）种及产地的百合鳞茎营养成分分析［J］.食品工业科技，2022，43（10）：339-350.
	Lang Lixin， Dou Xiaoying， Kong Ying，et al.Analysis of nutrient components of lily bulbs from different origins［J］.Science and Technology of Food Industry，2022，43（10）：339-350.
[2]	Li W M， Wang Y J， Wei H L，et al.Structural characterization of Lanzhou lily（Lilium davidii var. unicolor） polysaccharides and determination of their associated antioxidant activity［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，2020，100（15）：5603-5616.
[3]	张敏敏，王立光，李琦，等.兰州百合采后贮藏保鲜研究进展［J］.食品安全质量检测学报，2023，14（3）：131-136.
	Zhang Minmin， Wang Liguang， Li Qi，et al.Research progress on postharvest storage and preservation of Lanzhou lily（Lilium davidii var. unicolor）［J］.Journal of Food Safety & Quality，2023，14（3）：131-136.
[4]	韩晨瑞，申靖，刘航，等.鲜切果蔬物理保鲜技术研究进展［J］.食品科技，2022，47（11）：17-23.
	Han Chenrui， Shen Jing， Liu Hang，et al.Research progress on physical preservation technologies of fresh-cut fruits and vegetables［J］.Food Science and Technology，2022，47（11）：17-23.
[5]	Krga I， Milenkovic D.Anthocyanins：from sources and bioavailability to cardiovascular-health benefits and molecular mechanisms of action［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2019，67（7）：1771-1783.
[6]	李栋.高浓度CO₂处理调控采后草莓花色苷合成机制研究［D］.杭州：浙江大学，2021.
	Li Dong.The regulation of elevated CO₂ on anthocyanin synthesis in postharvest strawberry fruit［D］.Hangzhou：Zhejiang University，2021.
[7]	范文广，柴佳靖，李保豫，等.百合花青苷分子调控研究进展［J］.植物遗传资源学报，2023，24（5）：1236-1247.
	Fan Wenguang， Chai Jiajing， Li Baoyu，et al.Advances in molecular regulation of anthocyanin biosynthesis in Lilium ［J］.Journal of Plant Genetic Resources，2023，24（5）：1236-1247.
[8]	Dong T T， Han R P， Yu J W，et al.Anthocyanins accumulation and molecular analysis of correlated genes by metabolome and transcriptome in green and purple asparaguses（Asparagus officinalis L.）［J］.Food Chemistry，2019，271：18-28.
[9]	Fraser L G， Seal A G， Montefiori M，et al.An R2R3 MYB transcription factor determines red petal colour in an Actinidia（kiwifruit） hybrid population［J］.BMC Genomics，2013，14（1）：28.
[10]	李栋，占智豪，周心悦，等.高浓度二氧化碳气调抑制鲜切莲藕酶促褐变的机制［J］.浙江大学学报（农业与生命科学版），2020，46（1）：101-110.
	Li Dong， Zhan Zhihao， Zhou Xinyue，et al.Mechanism of the inhibition of elevated CO₂ atmosphere on enzymatic browning of fresh-cut lotus roots［J］.Journal of Zhejiang University（Agriculture and Life Sciences），2020，46（1）：101-110.
[11]	谢晶，王肽，杨胜平.复合保鲜剂结合MAP对鲜切茄子贮藏品质的影响［J］.食品与机械，2015，31（4）：134-137.
	Xie Jing， Wang Tai， Yang Shengping.Effect of chitosan compound preservative combined with modified atmosphere packaging on quality of fresh-cut eggplant during storage［J］.Food and Machinery，2015，31（4）：134-137.
[12]	党昕，张萍，勉鹏飞，等.盐碱胁迫对兰州百合鳞茎品质与差异代谢物的影响［J］.中国食品学报，2026， 26（4）：354-365.
	Dang Xin， Zhang Ping， Pengfei Mian，et al.Effects of saline and alkaline stress on the quality and differential metabolites of Lanzhou lily bulbs［J］.Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology，2026，26（4）：354-365.
[13]	蒋益虹.影响百合色泽变化因素的研究［J］.中国食品学报，2004，4（3）：25-28.
	Jiang Yihong.Studies on factors affecting color change of lily［J］.Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology，2004，4（3）：25-28.
[14]	Kan J， Xie W J， Wan B，et al.Heat-induced tolerance to browning of fresh-cut lily bulbs （Lilium lancifolium Thunb.） under cold storage［J］.Journal of Food Biochemistry，2019，43（5）：e12816.
[15]	Li M L， Li X A， Han C，et al.Physiological and metabolomic analysis of cold plasma treated fresh-cut strawberries［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2019，67（14）：4043-4053.
[16]	Zhang H S， Wu X T， Liu X J，et al.Hydrogen gas improves the postharvest quality of Lanzhou lily（Lilium davidii var. unicolor） bulbs［J］.Plants，2023，12（4）：946.
[17]	丁胜华，王蓉蓉，张菊华，等.‘金丝小枣’在生长与成熟过程中活性成分及抗氧化活性变化规律研究［J］.食品工业科技，2017，38（3）：74-79.
	Ding Shenghua， Wang Rongrong， Zhang Juhua，et al.Changes of bioactive compounds and antioxidant capacities of jujube（Zizyphus jujuba） fruit cv ‘Jinsixiaozao’ during different growth/ripening stages of growth［J］.Science and Technology of Food Industry，2017，38（3）：74-79.
[18]	张朝阳.兰州百合保鲜过程中酶活性研究［D］.兰州：西北师范大学，2018.
	Zhang Chaoyang.Study on enzyme activity in the fresh-keeping process of Lilium davidii var.［D］.Lanzhou：Northwest Normal University，2018.
[19]	谢君，代钰，王宏勋，等.高浓度二氧化碳气调包装通过调节酚代谢抑制鲜切莲藕的酶促褐变［J］.现代食品科技，2018，34（7）：168-174.
	Xie Jun， Dai Yu， Wang Hongxun，et al.High concentration CO₂ modified-atmosphere packaging inhibits enzymatic browning of fresh-cut lotus root slices by regulating phenolic metabolism［J］.Modern Food Science and Technology，2018，34（7）：168-174.
[20]	Li D， Zhang X C， Li L，et al.Elevated CO₂ delayed the chlorophyll degradation and anthocyanin accumulation in postharvest strawberry fruit［J］.Food Chemistry，2019，285：163-170.
[21]	Liu Y， Tikunov Y， Schouten R E，et al.Anthocyanin biosynthesis and degradation mechanisms in solanaceous vegetables：a review［J］.Frontiers in Chemistry，2018， 6：52.
[22]	Zhao H D， Liu B D， Zhang W L，et al.Enhancement of quality and antioxidant metabolism of sweet cherry fruit by near-freezing temperature storage［J］.Postharvest Biology and Technology，2019，147：113-122.
[23]	罗耀华，王馨雨，陈晟，等.7种百合内外鳞片营养品质及抗氧化特性评价［J］.食品工业科技，2021，42（24）：247-255.
	Luo Yaohua， Wang Xinyu， Chen Sheng，et al.Evaluation of nutritional quality and antioxidant properties of inner and outer scales of 7 species of lilies［J］.Science and Technology of Food Industry，2021，42（24）：247-255.
[24]	Blanch M， Rosales R， Palma F，et al.CO₂-driven changes in energy and fermentative metabolism in harvested strawberries［J］.Postharvest Biology and Technology，2015，110：33-39.
[25]	王馨雨，杨绿竹，王婷，等.植物多酚氧化酶的生理功能、分离纯化及酶促褐变控制的研究进展［J］.食品科学，2020，41（9）：222-237.
	Wang Xinyu， Yang Lüzhu， Wang Ting，et al.Recent progress toward understanding the physiological function，purification，and enzymatic browning control of plant polyphenol oxidases［J］.Food Science，2020，41（9）：222-237.
[26]	李金金，李春媛，谷佰宇，等.微环境气调保鲜箱对葡萄采后贮藏品质的影响［J］.食品科技，2023，48（4）：47-54.
	Li Jinjin， Li Chunyuan， Gu Baiyu，et al.Effects of micro-environmental modified atmosphere preservation box on postharvest storage quality of grape［J］.Food Science and Technology，2023，48（4）：47-54.
[27]	Xu W J， Dubos C， Lepiniec L.Transcriptional control of flavonoid biosynthesis by MYB-bHLH-WDR complexes［J］.Trends in Plant Science，2015，20（3）：176-185.
[28]	Allan A C， Hellens R P， Laing W A.MYB transcription factors that colour our fruit［J］.Trends in Plant Science，2008，13（3）：99-102.
[29]	Hichri I， Barrieu F， Bogs J，et al.Recent advances in the transcriptional regulation of the flavonoid biosynthetic pathway［J］.Journal of Experimental Botany，2011，62（8）：2465-2483.
[30]	Li Y， Xu P B， Chen G Q，et al.FvbHLH9 functions as a positive regulator of anthocyanin biosynthesis by forming a HY5-bHLH9 transcription complex in strawberry fruits［J］.Plant and Cell Physiology，2020，61（4）：826-837.
[31]	Nakatsuka A， Yamagishi M， Nakano M，et al.Light-induced expression of basic helix-loop-helix genes involved in anthocyanin biosynthesis in flowers and leaves of Asiatic hybrid lily［J］.Scientia Horticulturae，2009，121（1）：84-91.

高浓度CO₂处理抑制兰州百合鳞茎花色苷积累

High-concentration CO₂ Treatment Inhibits the Accumulation of Anthocyanins in the Bulbs of Lilium davidii var. unicolor

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 31

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王邦欢, 李嘉欣, 潘琦, 梁月琴, 吴爱萍, 俸双娇, 顾菊, 杨子祥, 刘平, 王超. 角倍开裂前后组织结构、激素水平及其分子变化[J]. 植物研究, 2026, 46(3): 493-504.
[2]	王建华, 陈慧泽, 韩榕. 叶面TiO₂-NPs预处理对UV-B胁迫下小麦幼苗生长抑制的缓解效应[J]. 植物研究, 2025, 45(4): 592-602.
[3]	田林平, 韩文哲, 吴军, 马元东, 齐雨, 王兆宁, 李春明, 李海霞, 刘焕臻, 范海娟. 平茬对东北槭嫩枝幼化及扦插生根的影响[J]. 植物研究, 2025, 45(2): 228-240.
[4]	穆霄鹏, 牟小燕, 亓新亮, 王晶, 杨钰, 张建成, 王鹏飞. 不同生长延缓剂处理对欧李根状茎扦插生根的影响[J]. 植物研究, 2025, 45(1): 88-97.
[5]	韩炘, 吴若楠, 李心, 杨云尧, 陈敏敏, 张永春, 杨柳燕. 兰州百合原生质体的分离纯化和应用[J]. 植物研究, 2024, 44(6): 936-944.
[6]	陈雨欣, 马祥臣, 王健铭, 张萍, 靳磊. 枯草芽孢杆菌对兰州百合生长发育及鳞茎代谢的影响[J]. 植物研究, 2024, 44(6): 926-935.
[7]	成志远, 张燕江, 申岳, 李广, 陈勤, 李杰, 邢彦宏. 兰州百合响应自毒胁迫的代谢组学分析[J]. 植物研究, 2024, 44(5): 793-804.
[8]	彭广州, 刘建飞, 王巧欣, 付可琢, 张烨, 张晨曦, 詹亚光. 循环复幼对水曲柳生长繁殖及生理的影响[J]. 植物研究, 2024, 44(5): 721-729.
[9]	李楠, 田小霞, 毛培春, 郑明利, 孟林, 云岚. 马蔺花器官表型特征及色素分析[J]. 植物研究, 2024, 44(1): 51-61.
[10]	彭春雪, 崔雪梅, 沈海龙. 暴马丁香成熟胚愈伤组织和体胚诱导及其生理状态解析[J]. 植物研究, 2021, 41(4): 557-563.
[11]	梁玲, 江洁蓓, 张腾驹, 吕佳瑶, 陈小红. 不同色彩珙桐苞片与叶片的生理特性研究[J]. 植物研究, 2020, 40(4): 505-513.
[12]	杨赟, 陈梦娇, 杜庆鑫, 朱景乐, 杜红岩, 杨绍彬. 基于全基因组重测序技术的‘红叶’杜仲SNP位点开发[J]. 植物研究, 2019, 39(6): 947-954.
[13]	彭春雪, 崔雪梅, 刘春苹, 杨玲, 王秋水, 沈海龙. 3种抗褐化剂影响水曲柳体胚发生的生理分析[J]. 植物研究, 2019, 39(2): 252-258.
[14]	徐怡倩1；袁媛1；陶秀花2；杨娟3；史益敏1；唐东芹1*. 小苍兰花瓣主要花色苷组分研究[J]. 植物研究, 2016, 36(2): 184-189.
[15]	曲丹；王慧梅*；任洁. 碳源对迷迭香悬浮培养细胞的生长、迷迭香酸积累及抗氧化酶活性的影响[J]. 植物研究, 2015, 35(4): 623-627.