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金叶白蜡色素含量与叶色参数的年变化规律研究



全 文 :第35卷第5期
2 0 1 2年9月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICULTURAL UNIVERSITY OF HEBEI
Vol.35No.5
Sep.2 0 1 2
   
文章编号:1000-1573(2012)05-0020-05
金叶白蜡色素含量与叶色参数的年变化规律研究
陈 芳1, 唐秀光2, 董 倩1, 郭智涛1, 白志英3, 路丙社1,
(1.河北农业大学 园林与旅游学院,河北 保定,071000;2.河北农业大学 成人教育学院,
河北 保定,071000;3.河北农业大学 生命科学学院,河北 保定,071000)
摘要:为揭示金叶白蜡的呈色机理,以白蜡为对照,对金叶白蜡叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷含量和叶色参数
(L*、a*、b*)的年变化规律进行了测定分析,结果表明:(1)5-10月,各色素含量及比例发生变化,金叶白蜡和
白蜡的叶绿素含量均表现出先升后降的趋势,入秋后两者的类胡萝卜素含量都逐渐升高。花色素苷的含量稳
定,且保持在较低水平,对两者叶片的呈色影响不大。(2)金叶白蜡各色素含量都低于白蜡,但其类胡萝卜素的
相对含量却高于白蜡;7月~8月,叶绿素含量不断升高,类胡萝卜素含量不断降低,分别与生长初期的含量达到
极显著差异(P<0.01)。(3)叶色参数(L*、a*、b*)随着季节的变化发生波动,金叶白蜡b*值与类胡萝卜素含
量呈极显著正相关性,与叶绿素含量呈极显著负相关性,L*值与叶绿素含量达到极显著负相关关系,与类胡萝
卜素含量达到显著正相关关系。花色素苷与各参数均未达到显著相关性,叶片呈黄-绿-黄的变化趋势。白蜡
叶绿素含量与L*值呈极显著正相关性,类胡萝卜素、花色素苷与各参数均未达到显著相关性,叶片呈绿-黄的
变化趋势。
关 键 词:金叶白蜡;色素含量;叶色参数
中图分类号:S687 文献标志码:A
Study on the seasonal change rules of pigment content and
leaf color parameters of Fraxinus
CHEN Fang1,TANG Xiu-guang2,DONG Qian1,GUO Zhi-tao1,BAI Zhi-ying3,LU Bing-she1
(1.Colege of Landscape Architecture and Tourism,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China;
2.Colege of Adult Education,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China;
3.Colege of Life Science,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China)
Abstract:In order to reveal the coloration mechanism of Fraxinus,in contrast to Fraxinus
chinensis,Fraxinus was used to study chlorophyl content,carotenoid content,anthocyanin
content and leafcolor parameter(L*,a*,b*),in order to explore the seasonal change rules of
leaf color parameter and pigment content of plant leaf.The results indicated that:(1)From May
to October,pigment content and pigment ratio changed.Chlorophyl contents of Fraxinus and
Fraxinus chinensis were in an upward-downward trend.In autumn,carotenoid contents ascen-
ded gradualy.Anthocyanin contents which were stable and kept at a low level in the year had
not a significant effect on the changes of leaf color.(2)For Fraxinus chinensis,though al pig-
ment contents were lower than Fraxinus chinensis,carotenoid relative
           
收稿日期:2012-05-20
作者简介:陈 芳(1986-),女,河北省邯郸人,在读硕士生,主要从事植物资源评价与利用的研究.
通讯作者:路丙社,博士,教授,博士生导师,主要从事植物资源评价与利用的研究.E-mail:lubingshe@hebau.edu.cn.
第5期 陈 芳等:金叶白蜡色素含量与叶色参数的年变化规律研究 21    
content was higher than Fraxinus chinensis.So the leaf color kept yelow.From July to August,de-
scending carotenoid content and ascending chlorophyl content reached extremely significant diference
(P<0.01)with the contents in primary period,respectively.(3)Leaf color parameters(L*,a*,b*)
changed as the season changed.For Fraxinus,the b*-value was extremely significant positive correla-
tion with carotenoid content and extremely significant negative correlation and chlorophyl content,re-
spectively.The L*-value was significantly and positively correlated with carotenoid content and ex-
tremely significantly and negatively correlated with chlorophyl content respectively.There were not
significant correlations between anthocyanin content and al leafcolor parameter.The change process of
its leaf color was yelow-green-yelow.For Fraxinus chinensis,there was extremely significant posi-
tive correlation between L*-value and chlorophyl content.There were not significant correlations be-
tween carotenoid content,anthocyanin content and al leafcolor parameters.The change process of its
leaf color was green-yelow.
Key words:Fraxinus;pigment content;leaf color parameter
  植物叶片呈色相当复杂,它与叶片细胞内色素
的种类、含量以及在叶片中的分布有关[1]。彩叶植
物呈现彩色的直接原因就是叶片中的色素种类和比
例发生了变化[2]。目前,有关紫叶植物和红叶植物
在呈色机理方面已有相关的研究[3-8],但对金叶植
物[9]的研究报道较少。金叶白蜡(Fraxinus),又称
金冠白蜡,是木犀科白蜡属的一个变种,叶片三季金
黄,具有很高观赏价值。目前,金叶白蜡的研究主要
集中在育苗技术方面[10],有关其叶色变化规律及成
因未见报道。本试验从色素含量、叶色参数(L*、
a*、b*)两方面对金叶白蜡叶片呈色进行研究,以期为
金叶植物叶片呈色机理的理论研究提供指导和借鉴。
1 材料和方法
1.1 材料
试验于2011年在河北农业大学西校区苗圃进
行。选择立地条件、管理水平、树龄相同,生长良好
的2年生金叶白蜡和白蜡各10株,于5-10月每隔
15d,取当年生长正常的功能叶片测定各项指标。
1.2 指标测定方法
叶绿素、类胡萝卜素含量的测定采用95%乙醇
浸提法进行测定[11]。
花色素苷含量测定采用0.1%的盐酸甲醇浸提
法[12]。
叶片色度的测定参照 Wang[13]方法进行。采用
日本产 Minolta CR-400型全自动色差计测定叶片
颜色,C光源,测色光斑直径为8mm,随机选取叶色
长势相近的3片功能叶进行测定,记录L*、a*、b*值。
其中,L*表示光泽明亮度,L*值越大,亮度越高,范
围从0(黑)~100(白);a*值表示红/绿,a*值越大,
红色越深,a*值越小,绿色越深;b*值表示黄/蓝,b*
值越大,黄色越深,b*值越小,蓝色越深。
数据测定均重复3次,计算平均值,数据采用
Excel 2003和SPSS 17.0分析处理、Duncan检验进
行显著性多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同色素含量及比例的年变化
2.1.1 叶绿素含量的年变化 由图1可见,金叶白
蜡和白蜡的叶绿素含量均呈现先升后降的变化趋
势,且金叶白蜡的叶绿素含量普遍低于白蜡。5月
份金叶白蜡叶片为金黄色,白蜡叶片为绿色,金叶白
蜡叶绿素含量比白蜡低76%。7月初金叶白蜡叶绿
素含量迅速上升,于9月初达到最高峰(1.619mg/g),
白蜡于7月初达到最高峰(3.471mg/g),其峰值约
为金叶白蜡峰值的2倍,同时两者的峰值分别与生
长初期的含量存在极显著差异。达到峰值后两者含
量都迅速下降,进入秋季植物叶片开始变黄,10月
末含量分别为0.476mg/g、1.024mg/g,分别比生
长初期降低0.4%和48.7%。
图1 叶绿素含量的年变化
Fig.1 The seasonal change of chlorophyl content
22  河 北 农 业 大 学 学 报     第35卷   
2.1.2 类胡萝卜素含量变化 金叶白蜡的类胡萝
卜素含量在5-10月期间呈现先降后升的变化趋势
(如图2),7月份变化幅度较大,其它时期类胡萝卜
素含量较为稳定。7月初类胡萝卜素含量迅速下
降,于8月初达到最低值(0.110mg/g),比生长初
期极显著得降低了48.4%。普通白蜡类胡萝卜素
含量比金叶白蜡高,且较为稳定,8月初最低值(0.
205mg/g)为金叶白蜡最低值的1.8倍,9月末含量
开始上升,叶片开始变黄,于10月末达到最高峰(0.
297mg/g),比生长初期提高19.8%,是金叶白蜡最
高峰值(0.227mg/g)的1.3倍。
图2 类胡萝卜素含量的年变化
Fig.2 The seasonal change of carotenoid content
2.1.3 花色素苷含量变化 如图3,白蜡的花色素
苷含量比金叶白蜡高,其最高峰值是金叶白蜡峰值
的3.3倍,同时两者的花色素苷含量在整个生长季节
的变化幅度不大,且始终维持在较低水平,而叶绿素
和类胡萝卜素含量占有优势,不利于花色素苷显色。
图3 花色素苷含量的年变化
Fig.3 The seasonal change of anthocyarin content
2.1.4 各色素含量百分比的年变化 图4直观地
体现了5-10月金叶白蜡和白蜡叶片中3种色素含
量的百分比。在整个生长期间,花色素苷的含量百
分比很低,对植物叶片呈色影响不大。植物的叶色
主要是叶绿素与类胡萝卜素之间比例的综合表现。
5月份金叶白蜡的类胡萝卜素与叶绿素含量分别为
30.13%和67.61%,金叶白蜡叶片均呈现金黄色,
之后类胡萝卜素含量百分比逐渐下降,8月初达到
最低为6.50%,叶绿素含量百分比逐渐升高,8月初
达到最高为91.50%,8月后类胡萝卜素含量的百分
比开始回升,而叶绿素含量的百分比开始下降,10
月末分别达到20.47%和73.80%,叶片呈现黄-绿
-黄的变化过程。5月份白蜡的类胡萝卜素与叶绿
素含量分别为10.80%和86.85%,类胡萝卜素的
绝对含量是金叶白蜡的1.2倍,但是相对含量比金
叶白蜡低19.33%,叶片均呈现绿色,之后白蜡色素
含量比例稳定,到9月份,叶绿素含量百分比开始
下降,类胡萝卜素含量百分比开始上升,10月末
分别达到22%和75%,叶片呈现绿-黄的变化
过程。
图4 各色素含量百分比的年变化
Fig.4 The seasonal change of the percentage of pigment
2.2 叶色参数的年变化
如图5A中显示,在整个生长过程中,白蜡L*
值变化很小,金叶白蜡L*值呈升-降-升的变化
第5期 陈 芳等:金叶白蜡色素含量与叶色参数的年变化规律研究 23    
趋势,6月末到达最高峰65.96,比普通白蜡最高峰
值(40.87)高61.39%,之后金叶白蜡L*值开始降
低,8月末达到最低值(40.59),比最高值极显著降
低38.46%。
金叶白蜡和白蜡的a*值均为负值,随着时间的
推移,呈现先降后升的变化(图5B),其中,金叶白蜡
于7月达到最低值-26.14,比最高值(-16.57)极
显著降低57.69%,比普通白蜡最低值(-16.84)低
55.23%。普通白蜡最低值比最高值(-9.27)极显
著降低81.66%。
由图5C中可以看出,金叶白蜡和白蜡的b*值
变化趋势不同,普通白蜡b*值变化不大,而且始终
保持在较低的水平,入秋后数值有所上升,10月末
峰值(19.25)比金叶白蜡最高峰值低65.86%。
从5-10月,金叶白蜡b*值呈现升-降-升的变化
趋势,6月末b*值达到最高峰56.38,8月末最低值
(22.32)比最高值极显著降低60.41%。
图5 叶色参数的年变化
Fig.5 The seasonal change of leaf color parameters
2.3 色素含量与叶色参数的相关性分析
由表1可知,色度L*值(光泽度)、色度b*值
(黄、蓝属性)、色度a*值(红、绿属性)与植物叶片各
色素的相关关系。金叶白蜡叶绿素含量与L*值和
b*均呈现极显著负相关性。白蜡叶绿素含量与L*
值呈极显著正相关关系,可见叶绿素含量不利于金
叶白蜡叶色的表达,而决定着白蜡L*值的大小。
金叶白蜡类胡萝卜素含量与L*值和b*值分别
达到显著正相关性和极显著正相关性,白蜡的类胡
萝卜素含量与各个叶色参数均未达到显著相关性,
可见类胡萝卜素含量决定着金叶白蜡L*值和b*值
的大小,而对白蜡的叶色影响不大。
金叶白蜡和白蜡的花色素苷含量比较稳定,而
且始终保持在较低水平,与各个叶色参数均未达到
显著相关性,可见花色素苷含量对金叶白蜡和白蜡
的叶色表达没有显著影响。
表1 色素含量与叶色参数间的相关系数
Table 1 The correlation coefficient of leaf color parameters
and pigment contents
树种
Species
叶色参数
Leaf color
parameter
叶绿素含量
Chlorophyl
content
类胡萝卜素含量
Carotenoid
content
花色素苷含量
Anthocyanin
content
金叶白蜡 L* -0.269** 0.351* -0.183
a* -0.195 -0.059 -0.006
b* -0.735** 0.433** -0.222
白蜡 L* 0.486** -0.159  0.235
a* -0.378* 0.056  0.016
b* -0.239  0.234 -0.208
注:*、**分别表示在0.05、0.01显著性差异
3 讨论
叶片呈色是不同色素综合作用的结果,色素种
类及其含量的时空变化决定了叶色表达[14]。本研
究发现,金叶白蜡叶绿素和类胡萝卜素含量低于白
蜡,但其类胡萝卜素的相对含量却高于白蜡,这可能
是金叶白蜡叶片呈现黄色的内在原因,与李保印[15]
的研究结果一致。叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷三
大类色素的年变化呈现不同的趋势。金叶白蜡和白
蜡进入生长的旺盛期,叶片中叶绿素含量明显升高。
白蜡类胡萝卜素含量相对稳定,金叶白蜡类胡萝卜
素含量在7-8月份,含量迅速降低。进入秋季,叶绿
素对温度的适应性较差,低温加速了叶绿素的分解,
而且限制了新叶绿素的合成,而此时类胡萝卜素稳
定性较好,分解速度缓慢[16],相对含量升高,因此叶
片随着类胡萝卜素与叶绿素含量的相对变化,金叶
白蜡与白蜡的叶片均呈现出黄色。
24  河 北 农 业 大 学 学 报     第35卷   
叶色参数是对叶片色泽变化的定量表征,目前
在花瓣和叶片呈色机理[17-19]与色素含量关系的研究
方面有大量报道。本研究表明,白蜡叶绿素含量与
L*值呈极显著正相关性,则L*值的变化可以表明
叶片中叶绿素含量,随着叶绿素含量的升高,叶片能
够更好地保持鲜亮。金叶白蜡类胡萝卜素含量与
L*值、b*值分别达到显著正相关性和极显著正相
关性,叶绿素含量与b*值、L*值均呈极显著负相关
性,则L*值和b*值的变化可以表明叶片中类胡萝
卜素含量,随着类胡萝卜素含量的升高,金叶白蜡叶
片更加金黄,而叶绿素含量不利于其叶色的表达。
金叶白蜡和白蜡的叶绿素与类胡萝卜素含量高,掩
盖了花色素苷的显色效果,其与a*值并未达到显著
相关性,可见花色素苷对两者叶色影响不大。
综上所述,通过对金叶白蜡色素含量与叶色参
数年变化的研究可知,随着季节的变化,叶片各色
素含量及其比例也随之变化,从而引起叶色的改变。
夏季7-8月份金叶白蜡叶片中类胡萝卜素含量降
低,叶绿素含量升高,叶片几乎呈现绿色,出现明显
的返青现象,观赏价值降低,这可能是由于夏季高
温、强光照等外界环境因子不利于类胡萝卜素的合
成和积累。关于金叶白蜡在整个生长周期中相关的
生理物质对色素变化的影响以及如何提高金叶白蜡
在夏季的观赏性,还需进一步研究。
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(编辑:梁 虹)