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大花卫矛秋季叶色素变化及与温度的关系



全 文 :北方园艺2015(10):75~78 植物·园林花卉·
第一作者简介:孙宜(1972-),女,高级工程师,现主要从事新优植
物的引种与园林应用的工作。E-mail:sunyi72@163.com.
基金项目:北京市公园管理中心科技资助项目(ZX2013013);北京
市科技计划资助项目(Z141100006014036)。
收稿日期:2015-01-28
DOI:10.11937/bfyy.201510018
大花卫矛秋季叶色素变化及与温度的关系
孙   宜,李   鹏
(北京市植物园,北京100093)
  摘 要:以大花卫矛为试材,于2013年10—11月采用分光比色法,测定了大花卫矛叶片叶绿
素、类胡萝卜素、花青素的含量,并探讨各色素与温度因子的关系。结果表明:在10—11月大花卫
矛叶片变色过程中,随着时间的变化叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素a+b含量呈明
显下降的趋势,其中叶绿素a含量下降幅度为79.1%,叶绿素b含量下降幅度为88.8%,叶绿
素a+b含量下降幅度为80.9%,类胡萝卜素含量下降幅度为44.1%。随着时间的变化,花青素
含量呈明显的上升趋势,上升幅度为2 063.6%。叶绿素含量与平均最高和最低气温呈极显著正
相关,类胡萝卜素含量与日平均最高和最低气温呈显著正相关,花青素含量与日平均最高和最低
气温呈极显著负相关。
关键词:大花卫矛;叶绿素;类胡萝卜素;花青素;温度
中图分类号:S 688 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)10-0075-04
  秋色叶的叶色变化主要是由光合产物的变化,引起
植物叶片内各种色素的比例发生变化,致使叶片呈现不
同色彩[1]。叶绿素主要包括叶绿素a和叶绿素b,呈蓝
绿或黄绿色,性质不稳定,在强光下和低温下容易分
解[2]。类胡萝卜素包括叶黄素和胡萝卜素2种,呈(橙)
    
黄色,性质比较稳定[3]。花青素是一大类化合物的总
称,属黄酮类化合物;植物的花、果、叶呈现不同的颜色
主要和花青素有关[4]。叶片中色素含量的变化不仅反
映了植物的生长和营养状况,而且反映了植物对环境因
子的响应[5]。
大花卫矛(Euonymus grandiflorus)属卫矛科卫矛
属半常绿乔木或灌木,高可达10m[6]。其秋季叶色变为
紫红色,色彩十分鲜艳、亮丽,并且彩叶期长,在北京地
区于11月底至12月初叶片才全部落光。其秋季叶色美
丽且抗性强,是城市园林绿中优秀的彩叶树种。由于大
  
Study on Drought Adaptability of Wild Sedum
CHENG Xiao-jing1,ZHOU Chu-qi 1,ZHOU Li-ying1,JIANG Shou-yang1,XING Guo-min2,YANG Zheng-an1
(1.Institute of Horticulture and Landscape,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201;2.Institute of Horticulture,Shanxi
Agricultural University,Taigu,Shanxi 030800)
Abstract:Taking four kinds of gardening Sedum with market potential and two kinds of wild Sedum with the
development value as materials,using the methods with the score of appearance drought resistance index,coverage and
color,by analyzing the membership function of test data to make a comprehensive evaluation of six kinds of plants under
drought and normal management,the six stonecrop plants’drought resistance and adaptability.The results showed that
the sequence of drought applicability from strong to weak was,Sedum sarmentosum>Sedum sarmentosum.cv.>Sedum
reflexum.cv.>Sedum sexangulare.cv.>Sedum linera.cv.>Sedum polytrichoidis.Under normal management,the
result was Sedum sarmentosum>Sedum sarmentosum.cv.>Sedum reflexum.cv.>Sedum linera.cv.>Sedum
sexangulare.cv.>Sedum polytrichoidis.To provide the theoretical basis,and promote landscaping application and
production in the future.
Keywords:garderning Sedum;wild Sedum;comprehensive evaluation;drought stress
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·园林花卉·植物 北方园艺2015(10):75~78
花卫矛多被用作经济树种,所以目前城市绿化中极少应
用。现通过对大花卫矛不同时期叶片中叶绿素、类胡萝
卜素和花青素的含量进行测定,研究叶变色期的色素动
态变化,并初步探讨色素变化情况与温度变化的关系,
以期探索秋季大花卫矛叶色变化的规律,为今后大花卫
矛在城市园林中的推广与配置应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为大花卫矛。
1.2 试验方法
分别于2013年10月1日(大花卫矛叶片未变色)、
10月14日、10月29日、11月6日、11月13日、11月20
日(落叶初期)9:00取北京市植物园树木区内的8株大
花卫矛树冠外围阳面中部的叶片。回到实验室后对叶
片进行清洗,晾干。剪取无病虫害和病斑的叶片,避开
大的主脉,剪成长、宽均为2mm左右大小的小块,并充
分混匀。称取定量的叶片碎片,并加入浸提液,置于
32℃恒温箱中浸提一定时间,用UV-2802S型紫外可见
分光光度计测量一定波长下的吸光度。每样品重复3
次测量。
1.3 项目测定
1.3.1 叶绿素含量和类胡萝卜素含量的测定 称取
1.0g叶片碎片于小烧杯中,加入80%丙酮溶液10mL,
用封口膜封好后放置于32℃恒温箱内避光浸提48h,直
到叶色变白。3次重复。以80%丙酮溶液作参比液,在
663、646、470nm 3个波长下测定吸光度,并按照生理实
验指导书上的公式计算叶绿素和类胡萝卜素的含量,单
位为mg/g。
1.3.2 花青素含量的测定 称取0.1g叶片碎片于小
烧杯中,加入10mL 0.1mol/L盐酸溶液,用封口膜封好
后放置于32℃恒温箱内避光浸提4h。取出后过滤,滤
液作为待测液。3次重复。以0.1mol/L盐酸溶液作为
参比液,在530nm下测定吸光度。花青素含量的测定
参照于晓南[7]的方法,设每1g样品在10mL 0.1mol/L
盐酸溶液中的浸提液中,吸光度A为0.1时花青素苷的
浓度为一个花青素单位,以此比较花青素的相对含量。
花青素含量(花青素单位/g·(10mL 0.1mol·
L-1)-1盐酸)=10A·B,式中,A为测得的吸光度;B为
稀释倍数;10为将吸光度换算成花青素单位。
1.3.3 温度的采集 使用气象仪自动记录大气温度,计
算每次测定前7d的平均最高气温、平均最低气温。
2 结果与分析
2.1 不同时期大花卫矛叶片中各色素含量
2.1.1 不同时期大花卫矛叶片中叶绿素含量随时间的
变化 从表1、图1可以看出,随着时间的变化,叶绿素
总体含量呈下降的趋势,下降幅度为80.9%,其中叶绿
素a含量的下降幅度为79.1%,叶绿素b含量的下降幅
度为88.8%。从10月14日至11月6日叶绿素含量下
降明显,此时正是叶片的变色期,随着温度的降低,叶片
内叶绿素a+b含量呈大幅度的下降趋势,下降幅度为
61.2%。11月6日后叶片基本全部变为红色,所以11
月6—20日测量的叶绿素含量下降不显著,下降幅度仅
为43.6%。10、11月,日照时间变短、温度降低使得叶绿
素分解,叶片内的叶绿素含量降低。10月1日和10月
14日测量大花卫矛叶片中叶绿素b含量分别为0.250、
0.254mg/g,数值基本相同,未见减少。该误差有可能
是取样造成的。在此期间,大花卫矛只有少部分叶片背
面外围初变红,因此叶片的变色差异和随机称量取样均
会产生误差。该结果并不影响色素含量变化的整体趋
势。由表2可知,叶绿素a含量和叶绿素b含量的变化
与叶绿素a+b含量的变化呈极显著正相关。说明二者
共同决定叶绿素a+b含量的变化。
  表1  2013年10—11月大花卫矛叶片中各色素含量
  Table 1 Pigments contents in Euonymus grandiflorus leaves from October to November in 2013
日期/月-日
10-01  10-14  10-29  11-06  11-13  11-20
叶绿素a含量Chlorophyl a content/(mg·g-1) 1.167±0.10a 0.988±0.02b 0.679±0.01c 0.432±0.03d 0.383±0.04d 0.244±0.01e
叶绿素b含量Chlorophyl b content/(mg·g-1) 0.250±0.04a 0.254±0.01a 0.123±0.01b 0.051±0.01c 0.051±0.004c 0.028±0.01c
叶绿素a+b含量Chlorophyl a+b content/(mg·g-1) 1.427±0.14a 1.242±0.03b 0.810±0.02c 0.482±0.04d 0.434±0.03d 0.272±0.01e
类胡萝卜素含量Carotenoid content/(mg·g-1) 0.358±0.02a 0.277±0.01b 0.235±0.004c 0.193±0.01d 0.205±0.01d 0.200±0.01d
花青素含量Anthocyanin content/(g·(10mL 0.1mol·L-1)盐酸) 2.53±0.1a 4.72±0.4a 19.22±0.6a 39.02±0.1b 47.01±0.2b 54.74±0.9b
  注:采用单因素方差分析法对数据进行分析,表中数据为平均值±标准差,不同小写字母代表在5%水平上显著差异。
Note:Data are analyzed by one-way ANOVA method.Data in the table are the average±SE,diferent lowercase letters show significant diference of 5%level.
2.1.2 不同时期大花卫矛叶片中类胡萝卜素含量的变
化 由表1、图2可知,大花卫矛中类胡萝卜素的含量随
时间的变化呈下降趋势,下降幅度为44.1%。类胡萝卜
素性质相对较稳定,受温度变化的影响不显著。在10
月1日至11月5日叶片变色期间类胡萝卜素含量有所
下降,11月5日以后叶片完全变色,类胡萝卜素含量基
本不变。
2.1.3 不同时期大花卫矛叶片中花青素含量的变化 
从表1、图3可以看出,大花卫矛中花青素含量随时间的
变化呈明显的上升趋势,上升幅度为2 063.6%,其含量
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北方园艺2015(10):75~78 植物·园林花卉·
  
图1 大花卫矛叶绿素含量随时间动态变化
Fig.1 The changes of chlorophyl contents in Euonymus
grandiflorusleaves from October to November
  表2 叶绿素a含量和叶绿素b含量与
叶绿素a+b含量的相关关系
  Table 2 Correlations of Chl a,Chl b and Chl a+b in
leaves of Euonymus grandiflorus
叶绿素a含量
Chl a content
叶绿素b含量
Chl b content
叶绿素a+b含量 0.999** 0.988**
Chl a+b content  P<0.001  P<0.001
图2 大花卫矛类胡萝卜素含量随时间动态变化
Fig.2 The changes of carotenoid content in Euonymus
grandiflorusleaves from October to November
增长20.6倍。从10月14日开始花青素含量上升明显,
说明叶片中花青素相对含量随外界气温的降低和光照
时数的减少而明显增加。受低温胁迫或衰老期间,叶片
中花青素往往偏高。
图3 大花卫矛花青素相对含量随时间动态变化
Fig.3 The changes of anthocyanin contents in Euonymus
grandiflorusleaves from October to November
2.2 大花卫矛叶片中各色素含量的变化与温度因子的
关系
从图4可以看出,平均最高、最低气温随着时间的
变化呈下降趋势。通过实际观察叶片变色情况可分为3
个阶段,第一阶段为10月1—15日,此时大花卫矛的叶
片初变色,仅有少量叶片背面外围变红,此阶段的日平
均最高气温在22℃左右,日平均最低气温在11℃左右,
平均昼夜温差在11℃左右;第二阶段为变色中期,10月
16日至11月5日,此时大部分叶片逐渐变红,在此期间
日平均最高气温为16℃左右,最低气温为4℃左右;第三
阶段从11月6日至落叶,为完全变色期,此时大花卫矛
的叶片完全变红,此阶段最高气温略有下降,最低气温
  
图4 大花卫矛变色期间大气温度的变化
Fig.4 The changes of temperatures during the leaf
coloration process of Euonymus grandiflorus
  表3 大花卫矛叶片中色素含量与大气温度间的相关关系
  Table 3 Correlations of pigments in leaves of Euonymus grandiflorus and temperatures
叶绿素a含量
Chl a content
叶绿素b含量
Chl b content
叶绿素a+b含量
Chl a+b content
类胡萝卜素含量
Carotenoid content
花青素含量
Anthocyanin content
平均最高温 0.976** 0.960** 0.976** 0.886* -0.952**
The highest average temperature  P=0.001  P=0.002  P=0.001  P=0.019  P=0.003
平均最低温 0.974** 0.968** 0.976** 0.904* -0.955**
The lowest average temperature  P=0.001  P=0.001  P=0.001  P=0.013  P=0.003
降至0℃以下。第一、第二阶段随着气温的下降叶绿素、
类胡萝卜素的含量呈明显下降趋势,花青素含量则呈明
显上升趋势。第三阶段叶片已全变红,叶片内叶绿素含
量仍有所下降,类胡萝卜素含量基本不变,花青素含量
继续升高。由表3可知,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素
a+b、花青素的含量与平均最高、最低气温呈极显著相
关,类胡萝卜素含量与平均最高、最低气温呈显著相关。
其中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、类胡萝卜素含量
与平均最高最低气温呈正相关,花青素含量与平均最高
和最低气温呈负相关。
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·园林花卉·植物 北方园艺2015(10):75~78
3 结论与讨论
该试验结果表明,大花卫矛叶片变色期间,叶片中
叶绿素和类胡萝卜素的含量随着时间的变化呈下降的
趋势。其中叶绿素a含量的下降幅度为79.1%,叶绿素
b含量的下降幅度为88.8%,叶绿素a+b含量下降幅度
为80.9%。类胡萝卜素含量的下降幅度为44.1%。大
花卫矛叶片变色期间,叶片中花青素含量随时间的变化
呈明显上升趋势,上升幅度为2 063.6%,含量增长20.6
倍。大花卫矛叶片变色期间,随着时间的变化,温度降
低,日照时数的变短,叶片内的叶绿素a、b含量随气温的
降低下降趋势明显;类胡萝卜素含量在叶变色期间有轻
微下降,完全变色后含量变化不大;花青素含量则随着
温度的降低呈现明显的上升趋势。说明随着气温的降
低,叶绿素和类胡萝卜素逐渐分解而花青素继续合成,
在pH值的影响下呈现红色[8]。在秋季叶变色期间,大
花卫矛叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量与平
均最高、最低气温呈极显著正相关,类胡萝卜素与平均
最高、最低气温呈显著正相关,花青素含量与平均最高
和最低气温呈极显著负相关。花青素(花色素苷)已被
证明是秋叶类植物秋季着色的直接生物基质[9],大花卫
矛秋季叶变色过程中,叶片中花青素含量显著增加,是
导致叶片变红的主要因素。
影响叶片变色的因素很多,包括光照强度、温度、湿
度、土壤等多方面的环境因子。该试验仅研究了温度变
化对大花卫矛叶片变色的影响,今后可继续研究其它几
个环境因子对叶片变色的影响,从而更加全面地了解大
花卫矛秋叶着色的生态机制。
参考文献
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Relationship Between Changes of the Pigments Content in Euonymus
grandiflorus and the Temperature Changing in Autumn
SUN Yi,LI Peng
(Beijing Botanical Garden,Beijing 100093)
Abstract:Taking Euonymus grandiflorus as test material,the changes of the concents of chlorophyl,carotenoid and
anthocyanin of leaves in Euonymus grandiflorus were measured continuously by using spectrometer from October to
November,and the relationship between the contents of pigments and the temperature changing was also explored.The
results showed that the chlorophyl a,chlorophyl b,and the total content of chlorophyl of Euonymus grandiflorus were
al decreased significantly from October to November in a whole.Chlorophyl a content was decreased 79.1%,
chlorophyl b content was decreased 88.8%,the total content of chlorophyl was decreased 80.9%.Carotenoid content
also was decreased from October to November,and the descend range was 44.1%.The content of anthocyanin was rised
obviously during the diferent time.The range was 2 063.6%.The content of chlorophly was very significantl postively
correlated with the highest average temperature and the lowest average temperature.The content of carotenoid was
significantl postively correlated with the highest average temperature and the lowest average temperature.The content of
anthocyanin was very insignificantly negatively correlated with the highest average temperature and the lowest average
temperature.
Keywords:Euonymus grandiflorus;chlorophyl;carotenoid;anthocyanin;temperature
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