全 文 ：第 28卷　第 1期
　2010 年 3 月　 　 　
四川农业大学学报
Journal of Sichuan Ag ricultur al Unive rsity
　 　 Vol.28　No.1
M ar.2010
　　收稿日期:2010- 01- 04
基金项目:国家大科学装置子项目(WGB-0901);　四川农业大学学位论文培育计划。
红花檵木叶色变化过程中叶形态特征和色素含量变化
袁　明 , 贾学静 , 段振华
(四川农业大学 生命科学与理学院 , 四川 雅安　625014)
摘要:红花檵木是一种在园林绿化上广泛应用的彩叶植物 , 夏季叶片会出现 “返青”现象 , 导致观赏价值降低。本
文对红花檵木红叶和绿叶 、红花檵木回复突变的绿叶以及檵木叶片的叶形态特征和色素含量进行了研究 , 结果表
明:①檵木的叶鲜重 、干重 、含水量和叶面积都比不同类型的红花檵木叶片下降 ,但是单位面积的鲜重 、干重和含水
量增加 ,质体色素含量和花青苷含量及其各类色素间比值与红花檵木转绿和复绿的叶片相近;②回复突变的红花
檵木叶鲜重 、含水量 、比叶重 、叶面积和色素特征等特征均与转绿叶片相似;③红叶转绿后 , 叶鲜重和叶含水量显著
下降 ,但是叶干重显著增加 , 各种质体色素含量上升 ,花青苷含量急剧下降 , 说明红花檵木转绿过程中逐渐失水 , 并
伴随新物质的积累。
关键词:檵木;红花檵木;叶特征;质体色素;花青苷
中图分类号:S68　　文献标识码:A　　文章编号:1000-2650(2010)01-0073-05
Variation of Leaf Morphology and Pigment Content in the Process of
Leaf Color Transformation in Loropetalum chinense var.rubrum
Y UANMing , J IA Xue-j in , DUAN Zhen-hua
(Colleg e of Biology and Science , Sichuan Ag ricultural Univer sity , Yaan 625014 , Sichuan , China)
Abstract:Loropetalum chinense O live var.rubrum Yieh has been widely used to beautify ci ty and
road because of it s red leaves , which , however , of ten turn green in summer.This tends to low er
i ts appreciation value.This paper made a study on the leaf trait , the contents of chlo rophy ll , ca-
rotenoid and anthocyanin o f red leaves and g reen leaves o f L .chinense Olive var.rubrum , as w ell
as g reen leaves o f i ts back mutat ion and leaves o f L.chinense.The resul ts w ere as follow s:①
Leaf f resh mass , leaf dry mass , wa ter content of L .chinense were lowe r than those of it s varia-
tions , but i ts leaf f resh mass , leaf dry mass , wate r content per unit area we re higher than those of
i ts red-leaf v aria tions.T he contents of chlorophyll and carotenoid and the ratio of different pig-
ment in chlo roplast were appro ximately the same as green leaves o f it s red-leaf v aria tions;②Leaf
fresh mass , water content , leaf mass per unit area , leaf a rea and pigment of back mutation w ere
approximately the same as g reen leaves of i t s red-leaf variations;③After red leaves turned g reen ,
leaf f resh mass and w ate r content decreased signif icantly , but leaf dry mass and pigment in chlo ro-
plast increased greatly , the contents o f anthocyanin declined remarkably.T hese resul ts i lluminat-
ed that w ater contents declined gradually and new mat te r synthesized in the leaves w hile red leaves
w ere turning g reen.
Key words:L .chinense var.rubrum;L.chinense;leaf t rai t;pigment in chloroplast;anthocyanin
　　红花檵木(Loropetalum chinense Olive var.
rubrum Yieh)系金缕梅科(Hamamelidaceae)檵木
属檵木(L.chinense Olive)的变种 ,野生资源零星分
布于湖南和江西[ 1] ,为常绿灌木或小乔木 ,花红叶
红 ,具有很高的观赏价值。红花檵木生态适应性强 ,
耐修剪 ,繁殖快 ,栽培管理容易 ,是现代园林色彩布
　　　 四川农业大学学报 第 28卷
置中优良的彩叶植物[ 2 , 3] 。国内外对红花檵木的分
类[ 4] 、资源调查[ 3 , 5] 、扦插繁殖[ 6] 、组织培养[ 7] 、育
种[ 8] 、遗传多样性[ 9] 和色素[ 10-14] 等方面都有一定的
研究 。
在春季红花檵木新叶叶片红艳 ,随着叶龄的增
大 ,叶色逐渐转绿 ,到盛夏出现“返青”现象[ 11] 。我
们观察到在园艺栽培的过程中 ,红花檵木也有少量
植株叶色回复突变为绿色 ,但花仍为红色。叶色转
绿降低了红花檵木的观赏价值 ,因此 ,研究红花檵木
红叶转绿的机制 ,对防止红花檵木红叶返青 ,提高其
观赏价值和进行新的叶色品种选育具有很大的理论
和实践意义。一些学者对红叶植物 , 如美国红栌
(Cotinus cog gygria `Royal Purple )[ 15] 、红叶金银
木(Lonicera maack ii `Hongye )[ 16] 、挪威槭(Acer
p latanoides)[ 17] 等红叶随季节转绿的现象进行了研
究 ,唐前瑞等[ 10 , 11]对红花檵木叶色变化的生理生化
作了一些初步研究。本文以红花檵木的红叶 、转绿
后的绿叶和回复突变的绿叶以及原变种檵木为研究
对象 ,研究了不同叶色红花檵木叶片的叶形态特征
和色素含量 ,分析了红花檵木叶色转绿过程中的叶
形态和色素含量变化 。
1　材料和方法
1.1　材　料
实验材料选自四川农业大学校园绿化栽培的红
花檵木叶片 ,檵木叶片来自嫁接红花檵木后的檵木
植株上长出的叶片。分别于 2009年 8 月采集其第
6或 7片成熟的叶片作为供试材料。文中“红叶”代
表红花檵木红色的叶片 , “转绿”代表红花檵木夏季
转绿的叶片 , “复绿”代表红花檵木回复突变为绿色
的叶片 , “檵木”为檵木的叶片 。
1.2　方　法
1.2.1　叶形态特征研究
随机选取各种叶片 10 个 ,扫描仪扫描后 ,使用
Image-Pro Plus 6.3 软件测量叶片大小 ,并对每个
叶片的鲜重和干重(60 ℃烘干至恒重)进行测量 。
含水量=鲜重-干重;相对含水量=含水量/鲜重×
100%;相对干重=干重/鲜重×100%。
1.2.2　质体色素的提取与测定
取 5片叶洗净擦干 ,去叶柄及中脉剪碎混匀后 ,
用电子天平称取 0.1 g 置于研钵中;加入 2 mL 80
%丙酮和少许 CaCO 3 研磨成匀浆;用 80%丙酮定
容至 20 mL;离心 ,取上清液供测定用 。将上述提取
液用 UNIC 紫外可见分光光度计(UV-2100)测定
470 nm 、646 nm 、663 nm 处的吸光度值(OD)。按
Liehtenthale r的方法[ 18] ,测定和计算叶片单位鲜重
叶绿素(Chl)和类胡萝卜素浓度(Cx+c)。叶绿素 a
浓度 Chl a =12.21A6 63 -2.81A646 ;叶绿素 b 浓度
Chl b=20.13A646 -5.03A663 ;类胡萝卜素浓度 Cx+c
=(1000A470 -3.27Chl a -104Chl b)/229 ,质体色
素用每克鲜重所含有的色素的微克数表示(mg/g)。
1.2.3　花青苷的提取与测定
根据唐前瑞的研究[ 10] ,我们选取 1%盐酸甲醇
作为提取液 。用电子天平准确称取 1.0 g 叶片 ,剪
碎加入 5 mL 提取液研磨成匀浆 ,用 1%盐酸甲醇定
容至 10 mL ,离心 ,上清液供测定用 。将上述提取液
用 UNIC 紫外可见分光光度计(UV-2100)扫描 400
～ 700 nm 的吸收光谱 ,并测定其最大吸收峰处 532
nm 和 654 nm 的吸光度值(OD)。花青苷的计算根
据 Rabino 等的方法稍加改进[ 19] , A =(A532 -
0.25A654)/g 来计算花青苷的浓度 ,式中:A 为花青
苷相对含量(色素单位)。花青苷与叶绿素的比值用
A/总叶绿素×100来表示。
1.2.4　数据分析
试验数据用 Excel 2003 和 SPSS 14.0 进行处
理分析 ,并使用 t-检验对样本间差异性进行显著性
检测(置信区间为 95%)。本文中柱状图的值为平
均值 ,误差线为标准差 。
2　结果与分析
2.1　叶片质量
如图 1所示 ,檵木叶片的单叶鲜重 、干重和含水
量均比红花檵木的各种叶片低(P<0.05),仅为红
花檵木不同叶片的 30%～ 50%。红花檵木红叶转
绿后 ,叶鲜重和叶含水量显著下降 ,为红叶的 86%
和 67%;但是叶干重显著增加 ,为红叶的 1.26 倍。
说明红花檵木转绿过程中逐渐失水 ,并伴随新物质
的积累 。回复突变的红花檵木的绿叶叶鲜重和含水
量较红叶少 ,干重无显著差异;和转绿的叶片相比 ,
图 1　叶质量
Figure 1　Leaf mass
74
第 1 期 袁　明(等):红花檵木叶色变化过程中叶形态特征和色素含量变化 　　　
鲜重和含水量无显著差异 ,干重减少。
2.2　叶片大小
檵木叶片的单叶叶面积均比红花檵木的各种叶
片低(P<0.05),仅为红花檵木不同叶片的 25%～
35%(图 2)。红花檵木红叶转绿后 ,叶面积略有下
降 ,但无显著差异。回复突变的红花檵木的绿叶叶
面积与转绿无显著差异(P>0.05)。
图 2　叶面积
Figure 2　Leaf area
2.3　单位叶面积叶片质量
檵木叶片单位面积的鲜重显著高于红花檵木的
各种叶片 ,约为红花檵木各种叶片的 1.3倍;单位面
积的含水量和干重也高于红花檵木转绿和复绿的叶
片 ,但与红叶差异不显著(P=0.10>0.05);单位面
积干重约为红花檵木各种叶片的 1.2 ～ 1.7倍 ,差异
显著(图 3)。红花檵木红叶转绿后单位面积的鲜重
无明显变化;但单位面积的含水量约下降 1/4;单位
面积干重约为红叶的 1.4倍 ,差异显著。回复突变
的红花檵木绿叶单位面积的鲜重与红叶和转绿接
近;但单位面积的含水量较红叶低 ,较转绿高 ,单位
面积干重较红叶高 ,较转绿低 。
图 3　单位面积叶片质量
Figure 3　Leaf mass per unit leaf area
2.4　相对含水量
檵木叶片的相对含水量比红叶和复绿低 ,比转
绿高;红叶转绿后相对含水量下降约 22%,相对干
重增加;回复突变的红花檵木绿叶相对含水量比红
叶低 ,比转绿高(图 4)。
图 4　相对含水量
Figure 4　Relative water content
2.5　色素的变化
正常植物叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约
为 3∶1 ,叶绿素 a与叶绿素 b 的比值也约为 3∶1 ,
叶绿素含量一般采用 Arnon法测定[ 20] ,但对于很多
色素突变体而言 ,由于色素比例发生了很大变化 ,
A rnon 法测定将产生很大的误差[ 21] ,因此 ,我们采
取了修正后的公式来计算质体色素含量[ 18] 。花青
苷含量的计算方法有多种[ 19 , 22-24] ,常用的为鲜重的
①A530/g;②A530 -0.25A657/g ;③A525 -A585/g;④
A530 -A600/g 。红花檵木叶片中含有大量的叶绿素 ,
在检测花青苷含量时必须考虑叶绿素及其降解产物
的干扰性吸收。我们对红花檵木花青苷的提取液在
400 ～ 700 nm 范围内扫描 ,发现在 532和 654 nm 有
明显的吸收峰(图 5),因此对 Rabino 等(1986)的公
式进行了修改 ,采用 A532 -0.25A654/g 来进行计算 。
图 5　花青苷的吸收光谱
Figure 5　Absorption spectra of anthocyanin
单位质量鲜重的质体色素含量和花青苷含量 、
叶绿素 a 和叶绿素 b的比值 、叶绿素与类胡萝卜素
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　　　 四川农业大学学报 第 28卷
的比值和单位面积的花色素含量 ,檵木均与红花檵
木转绿和复绿的叶片相近(图 6 ～ 8);但是单位面积
的质体色素含量约为红花檵木的各类叶片 1.3倍 。
红花檵木转绿后 ,除叶绿素b 外 ,单位质量鲜重和单
位面积的质体色素含量均显著上升 ,叶绿素 a 和叶
绿素 b的比值和叶绿素与类胡萝卜素的比值无显著
性变化(P>0.05);单位质量鲜重和单位面积的花
青苷含量显著下降 ,仅为转绿前的 10%左右。红花
檵木回复突变的叶片各类色素含量和比值均与转绿
的叶片接近。
图 6　花青苷含量
Figure 6　The contents of anthocyanin
图 7　质体色素含量
Figure 7　The contents of chlorophyll and carotenoid
图 8　质体色素的比值
Figure 8　Ratio between Chl a and Chl b,
Chl and carotenoid
3　讨　论
叶片是植物进化过程中对环境变化较敏感且可
塑性较大的器官 ,其特征最能体现环境因子的影响
或植物对环境的适应。红花檵木的叶片具有季节性
转绿的特征 ,叶片转绿以后 ,其园艺观赏价值受到影
响 。
与原变种檵木相比 ,红花檵木的不同叶色的叶
鲜重 、干重 、含水量和叶面积都显著增加 ,但是单位
面积的鲜重 、干重和含水量减少 ,除单位面积含水量
红叶和檵木差异不显著(P=0.10>0.05)外 ,其余
差异均为极显著(P<0.01)。质体色素含量和花青
苷含量及其各类色素间比值檵木均与红花檵木转绿
和复绿的叶片相近 。
回复突变的红花檵木绿叶叶鲜重 、含水量 、比叶
重 、叶面积和色素特征等特征均与转绿叶片相似 ,说
明回复突变的植株叶特征接近于转绿的叶片。
红叶转绿后 ,叶面积和单位面积的鲜重略有下
降 ,但是差异不显著(P>0.05);叶鲜重和叶含水量
显著下降 ,但是叶干重显著增加;单位面积叶片干重
显著增加 ,而单位面积的叶片含水量和相对含水量
显著下降(P<0.05)。说明红花檵木转绿过程中逐
渐失水 ,并伴随新物质的积累。我们的研究表明(数
据另文发表),红花檵木叶片转绿后 ,主要叶细胞均
有缩小的趋势 ,也印证了本研究中的转绿过程中逐
渐失水 ,叶面积略微下降。叶绿素 、类胡萝卜素以及
花青苷等色素的综合作用使植物的花 、果实 、叶片具
有一定的色彩。导致叶色变化的直接原因是叶片色
素种类和比例的变化。红花檵木红叶转绿后各种质
体色素均表现出上升 ,叶绿素 a:叶绿素 b 和叶绿
素:类胡萝卜素的比值变化不大 ,这与唐前瑞的研究
结果一致[ 11] 。花青苷含量显著下降 , 仅为红叶的
10%,花青苷与叶绿素的比值也急剧下降 ,所以花青
苷含量的变化是导致红花檵木叶色变化的关键因
素 。
花青苷的累积受激素 、光 、糖 、pH 值 、温度 、酶
等多种因素的影响[ 25] 。光能促进花青苷的生成 ,遮
光或除去叶片时花青苷的合成则受到严重抑制[ 26] 。
适当低温不仅有利于提高花青苷合成基因的发育调
节 , 而且是花青苷积累的一种特殊信号[ 27] ,在拟南
芥(Arabidopsis thal iana)、美国红栌(Cotinus cog-
gygria `Royal Purple )中低温可以促进其体内花
青苷的合成[ 28 , 29] ;红叶鸡爪槭(Acer palmatum)的
叶色随温度的升高转淡并且生长减缓[ 30] 。营养胁
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第 1 期 袁　明(等):红花檵木叶色变化过程中叶形态特征和色素含量变化 　　　
迫也是一种环境因子 ,它能影响花青苷的表达水平 ,
植物生长在 N 、P 、K低水平时显示出较高的色素含
量[ 31] 。光照强度在 12000 lx 以内 ,红花檵木花青苷
含量随光强的增加而上升[ 7 , 14] 。温度 25 ℃和 20 ℃
时 ,红花檵木(试管培养的组培苗)花青苷含量没有
明显差异 ,但是其平均值都高于30 ℃的情况[ 7] 。唐
前瑞等对红花檵木的花青苷研究表明:高温能促使
花青苷迅速降解[ 32] 。费芳等的研究结果表明 ,光照
强度并不是红花檵木红叶转绿的关键因子[ 13] 。所
以 ,我们认为温度升高可能是红花檵木红叶转绿的
关键因素 ,温度升高导致花青苷含量发生显著的变
化 ,出现高温转绿的现象 。因此 ,在夏季采取适当的
降温措施 ,将有利于红花檵木叶色的保持。光照可
以促进花青苷的积累 ,所以红花檵木应栽培于向阳
的地方 ,有利于保持其叶色。
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(本文审稿:丁春邦;责任编辑:巩艳红;英文编辑:李清源)
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