全 文 ：紫叶稠李叶片不同叶序花青苷与化学成分的相关性
王庆菊 ,胡艳丽＊ ,李晓磊 ,王磊 ,沈　向
(山东农业大学园艺科学与工程学院　山东泰安　271018)
摘要:本研究以紫叶稠李(Prunusvirginiana`Schubert )为试材 , 对其不同叶位叶片进行花青苷 、叶绿素 a、叶绿素
b、类胡萝卜素 、可溶性糖及 10种常量和微量元素的测定 ,并进行相关性分析。结果表明 ,当花青苷与总叶绿素
的比值约为 1∶2.84时叶片开始转为淡紫色 , 当花青苷与总叶绿素含量的比值大于 1∶1.14时 , 紫叶稠李叶片转
变为紫红色。可溶性糖与花青苷表现正相关关系。紫叶稠李叶片中钙 、锰 , 特别是锰的含量较高。 10种矿质元
素中 , 对花青苷的含量影响较大的是磷 、钾 、钙 、铁 、锰 、铜 , 其中磷与花青苷呈显著的负相关 ,钾 、钙 、铁 、锰 、铜与
花青苷含量呈显著或极显著的正相关。各种矿质元素与叶绿素 、类胡萝卜素的含量的相关关系表现比较一致。
对叶绿素和类胡萝卜素的含量影响比较大的矿质元素是氮 、镁 , 其中氮与叶绿素和类胡萝卜素呈显著正相关 , 镁
与两者表现出极显著正相关。
关键词:紫叶稠李;花青苷;叶绿素;色素;可溶性糖;矿质元素
中图分类号:S685.12　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-2324(2007)04-0557-04
收稿日期:2006-07-27作者简介:王庆菊(1981-　), 女 ,硕士研究生 , 主要从事彩叶树种色素研究。＊通讯作者:Authorforcorrespondence.E-mail:YlHu8612@sohu.
CORRELATIONSOFPIGMENTSANDOTHERCHEMICALCOMPONENTSOFPRUNUS
VIRGINIANASCHUBERTINDIFFERENTLEAFPOSITION
WANGQing-ju, HUYan-li＊ , LIXiao-lei, WANGLei, SHENXiang
(ColegeofHorticultureScienceandEngineering, ShandongAgricultureUniversity, Taian271018, China)
Abstract:Theconcentrationofpigmentsandotherchemicalcomponentsincludinganthocyanins, chlorophyla,
chlorophylb, carotenoids, solubilitysugarand10kindsofmacroelementandmicroelementwereinvestigatedu-
singP.virginianaSchubert, andcalculatedtherelativityofthedata.Theresultindicatedtheleafcolorturn
mauvewhentheratioofanthocyaninandtotalchlorophylwasabove1:2.84, anditturnamaranthwhentheratio
ofanthocyaninandtotalchlorophylwasabove1:1.14thechangeofleafcolorwasdeterminedbythesynthesisof
anthocyaninandthedecomposabilityofchlorophylandcarotenoids.Thesolublesugarandtheanthocyaninhada
positivecorrelativity.ThecontentsofCaandMnwerehighintheleafofP.virginianaSchubert, especialythe
Mn.ThemineralelementssuchasP, K, Ca, Fe, Mn, Cuhadstrongerinfluencewiththeanthocyanininthe10
kindsofmineralelements.ThecontentofPhadahighlynegativecorelationwithanthocyanin, andK, Ca, Fe,
Mn, Cualhadverysignificantpositivecorrelationwithanthocyanin.Themineralelementshadaresemblecor-
relationwithchlorophylandcarotenoids.ThecontentsofN, Mghadanobviousefectonthecontentofchloro-
phylandcarotenoids, andN, Mghadaverysignificantpositivecorrelationwiththem.
Keywords:Prunusvirginiana`Schubert ;Anthocyanin;Chlorophyl;Pigment;Solublesugar;Mineralelements
紫叶稠李(Prunusvirginiana`Schubert ),为蔷薇科落叶乔木 ,是从北美引入的彩叶树种。其叶片为
长椭圆形至倒卵形 ,嫩叶鲜绿 ,与其他色叶树种不同的是 ,自 5月中旬起成熟叶自基部向上渐次转为紫红
色 ,叶色变化极为丰富 。紫叶稠李叶片先绿后红 ,与紫叶李相比叶色更鲜亮大方 ,与紫叶桃相比(紫叶桃
叶片先红后绿)紫红色更持久。可以作为背景树种 、街道绿化树种 ,还可以单独种植 、点缀 ,极具市场前
景 。目前 ,有关紫叶稠李的研究主要集中在栽培繁殖方面 ,而有关色叶树种叶片化学成分对叶片色素的影
山东农业大学学报 (自然科学版), 2007, 38 (4):557-560JournalofShandongAgriculturalUniversity(NaturalScience)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
响尚未见报道。
故本研究以紫叶稠李为试材 ,对其不同叶位叶片中含有的色素及其他化学成分如可溶性糖 、矿质元素
进行含量测定及相关性分析 ,以进一步探索紫叶稠李叶片呈色原理 ,并且明确各化学成分含量与色素含量
的相关关系 ,为植物叶片 、花 、果实中的色彩调控的提供理论基础 ,并对紫叶稠李的栽培管理起指导作用。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于 2005年 9月 ,新梢的第二个生长高峰期 ,在山东农业大学观赏果树试验园内进行 ,此期紫叶稠
李一年生新梢自顶端向下表现出鲜绿 -淡紫 -紫红色的颜色变化。故选择生长健康 、长势一致的两年生
紫叶稠李为试材 ,从顶部开始取 1、3、5、7、9、11、15位叶 ,进行色素及可溶性糖及 10种矿质元素的测定 ,所
有测定均做 5次重复。所选试材只有 1个主茎 ,上部第一叶位叶为初展的新叶 ,叶片鲜绿色 , 3 ～ 5位叶已
经基本成熟 ,并逐渐变为淡紫色 ,随着叶位进一步的增加紫红色加深。
1.2 色素含量的测定
花青苷的测定参考仝月澳等[ 1]的方法 ,将叶片取回 ,洗净 ,擦干 ,剪碎后 ,采用 1.5 molHCl:95%乙醇
=15:85混合液 ,在黑暗条件下浸提 24h,后用岛津 UV-2450紫外光可见分光光度计检测 535nm波长的
光密度值 ,参照胡位荣等 [ 2]的计算方法进行花青苷含量的计算 。叶绿素 a, b和类胡萝卜素的含量参照 Li-
chtenthaler和 Wdlburn[ 3]等的方法测定 ,总叶绿素用叶绿素 a与 b的含量之和表示。
1.3 化学成分的测定
可溶性糖的测定:可溶性糖用蒽酮比色法 ,测定 630nm下的吸光度。
矿质元素的测定:将叶片烘干 ,浓 H2SO4 -H2O2消煮 ,过滤 ,用凯氏定氮法测定全氮;HNO3 -HClO4法
硝化 ,过滤 ,用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICPS-7500)测定 P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B等常量及
微量元素。
所测得数据用 SPSS11.0软件进行方差分析 ,并将 5次重复测定的平均值进行相关性分析。
2 结果与分析
2.1 不同叶位叶片中色素含量比较
紫叶稠李叶片色素主要成分为花青苷 、叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素 ,花青苷与叶绿素的所占比例
远远高于类胡萝卜素 ,不同叶位叶片中色素含量及比例存在显著差异。如表 1所示 ,随叶位的增加 ,花青
苷的含量逐渐增大 ,到 9位叶花青苷的含量达到最大值 ,随后下降 。总叶绿素 ,类胡萝卜素的含量与花青
苷的含量变化相似 ,均是随着叶位的增加 ,含量先逐渐升高 ,后迅速降低 ,在第 5位叶片种这种色素的含量
均达到最大值 ,第 15位叶片中各种色素的含量达到最低值。叶片色素含量的变化和比例直接影响紫叶稠
李叶色的表达 ,从而使紫叶稠李的叶色表现出嫩叶鲜绿色 ,随着叶片的成熟与衰老 ,叶片逐渐变为紫红色
的颜色转变 。总体来看 ,随着叶位的增加 ,花青苷与总叶绿素 、类胡萝卜的比值逐渐增大 ,当花青苷与总叶
绿素的比值约为 1:2.84时叶片开始转为淡紫色 ,当花青苷与总叶绿素含量的比值大于 1:1.14时 ,紫叶稠
李叶片转变为紫红色 。
2.2 紫叶稠李不同叶位叶片中化学成分含量比较
紫叶稠李不同叶位叶片中各种化学成分的含量均存在显著差异(表 2)。可溶性糖的含量在 7 ～ 9叶
位的成熟叶片中含量显著高于其他叶位 ,老叶中可溶性糖的含量高于嫩叶 ,这可能与成熟叶片光合能力最
强 ,制造的光合产物最多有关。不同叶位中 10种常量和微量元素的含量差异显著 ,常量元素含量顺序为
N>Ca>K>Mg>P,微量元素的含量顺序为 Mn>Fe>B>Zn>Cu。其中 , Ca、Cu、Zn、B在植物体内分布
较为稳定 ,最低值与最高值之间的差异小于 20%;N、Fe、Mn含量变化幅度较大 ,老叶中的含量一般嫩叶较
高 ,最低值与最高值之间差异大于 35%。
·558· 山东农业大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　第 38卷
表 1 不同叶位色素含量
Table1　Contentofpigmentsindifferentleafposition
叶位
LeafPosition
颜色
Color
花青苷
Anthocyanin
(mg/g· Fw)
总叶绿素
Totalchlorophyl
(mg/g· Fw)
类胡萝卜素
Carotenoids
(mg/g· Fw)
色素比例
Theproportion
ofpigments
1 鲜绿 brightgreen 0.57e 2.67c 0.41b 1:4.71:0.73
3 绿色 green 1.14d 3.25a 0.61 a 1:2.84:0.53
5 淡紫 lightpurple 1.84c 3.08b 0.43b 1:1.67:0.24
7 紫色 purple 2.22b 3.06b 0.37 c 1:1.38:0.17
9 紫红 mauve 2.45a 2.77c 0.33d 1:1.13:0.13
11 紫红 mauve 2.12b 2.42d 0.31d 1:1.14:0.15
15 紫红 mauve 2.11b 2.26d 0.26 e 1:1.07:0.12
注:表中数据为不同叶位的平均值 ,不同字母表示在 5%水平上显著;下同。
Note:Datainthetablearetheaverageofdiferentlevelposition, diferentletersmeansignificantof5% level;thesameasfolows.
表 2 不同叶位化学成分含量
Table2　Chemicalcomponentsindifferentleafposition
化学成分
Chemicalcomponents 叶位 Leafposition
1 3 5 7 9 11 15
可溶性(%)
solublesuger 1.18e 1.21d 1.27b 1.32a 1.33a 1.24c 1.2d
氮 N(%) 2.78e 2.84c 3.01b 3.26a 2.83d 2.77e 2.56f
磷 P(%) 0.29a 0.24b 0.24b 0.21c 0.19d 0.18d 0.16e
钾 K(%) 0.68e 0.74d 0.79c 0.85 b 0.89a 0.78c 0.77c
钙 Ca(%) 2.29g 2.34f 2.47e 2.5d 2.61c 2.69b 2.72a
镁 Mg(%) 0.52b 0.53b 0.58a 0.56a 0.51bc 0.49c 0.46 d
铁 Fe(μg/g) 84.89f 92.47e 115.65c 146.18a 132.43b 113.56c 103.28d
锰 Mn(μg/g) 108.82f 134.26e 159.64d 170.61b 176.35a 163.21c 158.22d
铜 Cu(μg/g) 4.17d 4.43c 4.58c 4.87 b 4.9b 5.11a 5.13a
锌 Zn(μg/g) 16.31g 16.39f 16.42e 16.45d 17.89b 18.13a 17.78c
硼 B(μg/g) 23.96bc 24.51bc 25.67b 27.85a 28.64a 29.21a 23.49c
2.3 紫叶稠李不同节位叶片色素与其他化学成分的相关性分析
植物体内的化学成分 ,对植物色素合成的速度和强度都有一定影响 。相关分析结果如表 3所示 ,可溶
性糖与各种色素的含量均呈正相关 ,与花青苷的相关系数最大为 0.664,但达不到显著水平 ,由此可见 ,在
植物体内色素合成的过程中可溶性糖发挥其底物的作用 ,随着可溶性糖的增加 ,各种色素的合成均有不同
程度的增加 。氮与叶绿素类胡萝卜素的含量呈显著的正相关 ,此结果与于锡斌 [ 4]在苹果叶片上的研究结
果一致 ,这可能与氮是细胞原生质 、核酸磷脂及酶等的重要成分有关。磷与花青苷的含量呈显著的负相
关 ,与叶绿素 a, b、类胡萝卜素呈正相关 ,但相关关系不显著 。钾与花青苷的含量呈显著正相关 ,与叶绿素
a, b、类胡萝卜素呈正相关 ,与总叶绿素呈负相关。钙与花青苷呈显著正相关 ,与叶绿素 a, b、类胡萝卜素
和总叶绿素呈负相关 ,其中与总叶绿素的负相关关系达到极显著水平。镁与花青苷的含量呈负相关 ,与叶
绿素 a, b、类胡萝卜素呈极显著的正相关 ,这可能与镁是叶绿素的组分有关。铁与花青苷含量的正相关关
系达到显著水平 ,与叶绿素 、类胡萝卜素含量的正相关关系不显著 ,这与邹春芹等[ 5]在双子叶植物大豆中
的研究结果一致 。锰的含量与花青苷的含量呈极显著的正相关。铜的含量与花青苷的含量也呈极显著的
正相关 ,与叶绿素 、类胡萝卜素含量呈负相关 ,并且铜与总叶绿素的含量负相关关系达到显著水平 。锌的
·559·第 4期　　　　　　　　王庆菊等:紫叶稠李叶片不同叶序花青苷与化学成分的相关性
含量与花青苷的含量呈较低的正相关 ,与叶绿素 、类胡萝卜素含量呈负相关。硼与花青苷 、叶绿素 a, b、类
胡萝卜素含量呈正相关 ,与花青苷的相关系数最高 ,为 0.705。
表 3 色素与其他化学成分的相关关系
Table3Correlationsofpigmentsandotherchemicalcomponents
化学成分
Chemicalcomponents 色素 Pigments
花青苷
Anthocyanin
叶绿素 a
Chlorophyla
叶绿素 b
Chlorophyllb
类胡萝卜素
Carotenoids
总叶绿素
Totalchlorophyl
可溶性糖
Solublesugar 0.664 0.491 0.52 0.497 0.002
氮 N 0.086 .815(＊) .821(＊) .817(＊) 0.545
磷 P -.870(＊) 0.558 0.571 0.562 .873(＊)
钾 K .826(＊) 0.228 0.253 0.234 -0.287
钙 Ca .849(＊) -0.615 -0.634 -0.62 -.885(＊＊)
镁 Mg -0.325 .962(＊＊) .935(＊＊) .958(＊＊) .855(＊)
铁 Fe .786(＊) 0.317 0.338 0.322 -0.185
锰 Mn .891(＊＊) 0.028 0.015 0.025 -0.463
铜 Cu .910(＊＊) -0.525 -0.538 -0.529 -0.856(＊)
锌 Zn 0.738 -0.705 -0.688 -0.703 -0.878(＊＊)
硼 B 0.705 0.167 0.21 0.176 -0.211
＊ 代表在 0.05水平上显著相关 Correlationissignificantatthe0.05level(2-tailed).
＊＊ 代表在 0.01水平上显著相关 Correlationissignificantatthe0.01level(2-tailed).
3 讨论
植物叶片的成色相当复杂 ,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。由于普通叶
片中叶绿素比类胡萝卜素和花青苷的含量多 ,所以叶片总是呈现绿色 [ 6] 。在紫叶稠李叶片中 ,随着叶片
成熟与衰老 ,叶片中色素的含量均有下降趋势 。本文结果进一步证实 ,紫叶稠李叶片颜色的变化主要是花
青苷合成与叶绿素降解的结果 ,叶片的成色取决于花青苷和总叶绿素的比例 ,当花青苷与总叶绿素的比例
大于1∶2.84 h左右时叶片开始由绿色向紫色转变 ,大于 1∶1.14h左右时叶片由淡紫色变为紫红色。
可溶性糖是植物体内进行一切生理生化反应的基础 ,另外前人的研究结果表明在花青苷的合成过程
中还可以起到信号作用 [ 7, 8] 。本研究结果表明 ,可溶性糖的含量与各种色素的含量有正相关 ,表现了可溶
性糖的底物作用 ,但此结果与关军峰 [ 9]在富士苹果果皮中花青苷含量和果肉中可溶性糖含量成显著正相
关的研究结果存在差异。另外 ,紫叶稠李不同叶位中可溶性糖的含量变化幅度远远低于花青苷的含量变
化 ,此结果可以进一步证实可溶性糖对花青苷合成的信号作用。
从紫叶稠李不同叶位矿质元素的含量比较可以看出 ,除了磷 、钙 、铁 、铜等遵循其在植物体内的分配规
律 [ 5]外 ,其他成分均是在成熟叶片中具有较高的分布 。由常量元素和微量元素的在不同叶位中的含量顺
序可以看出 ,紫叶稠李叶片中钙 、锰 ,特别是锰的含量较高 ,前人在核果类果树桃 [ 10] 、毛樱桃 [ 11]等果树上
的研究表明钙 、铁的含量分别高于其他常量和微量矿质元素 ,由此可见 ,紫叶稠李可能是喜锰的树种 。
矿质元素与色素的相关分析表明 ,对花青苷的含量影响比较大的矿质元素是磷 、钾 、钙 、铁 、锰 、铜 ,其
中磷与花青苷呈显著的负相关 ,钾 、钙 、铁与花青苷含量呈显著的正相关 ,锰 、铜与花青苷含量呈极显著的
正相关 。各种矿质元素与叶绿素 、类胡萝卜素的含量的相关关系接近 ,对叶绿素和类胡萝卜素的含量影响
比较大的矿质元素是氮 、镁 、铁 ,其中氮 、镁与叶绿素和类胡萝卜素分别表现显著和极显著的正相关 ,铁与
叶绿素和类胡萝卜素表现出较低的正相关关系 。因此 ,紫叶稠李栽培过程中增施钾 、钙 、铁 、锰 、铜 ,可能使
叶色更加鲜艳 ,增加紫叶稠李的观赏价值 。
本研究对紫叶稠李不同叶位色素及化学成分的含量进行测定 ,并分析其间相关关系 , (下转第 565页)
·560· 山东农业大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　第 38卷
及核酸等营养物质的积累 ,从而促进了生根 ,提高了扦插苗品质。
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(上接第 560页)
对紫叶稠李叶片的成色机理 ,以及色素合成与其他化学成分相关关系进行了初步探讨 ,以期为色素合成机
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