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光照对红檵木叶片色素含量的影响研究



全 文 :第21卷第5期
红檵木(Loropetalumchinesevar.rubrum)属金
缕梅(Hamamelidaceae)檵木属(Loropetalum),系白
檵木(L.chinese)的变种。红檵木是湖南特产珍稀树
种,野生资源分布于湘中山区,树姿优美,花叶具
佳,是现代城市建设中极其珍贵的园林绿化及盆景
植物。
红檵木为灌木或小乔木,多分枝,叶革质,卵
形,叶色深绿色、绿紫红色、深红色或肉红色。花4~
8朵簇生,成头状或短穗状花序。春花与新叶先展
开或同时开放,秋花比新叶后展开,花瓣4~5瓣,带
状,红色、深红色或紫红色[1]。
红檵木属中性植物,生长于半阴环境,喜温暖
湿润气候及疏松酸性土壤,适应性、萌发能力强,较
耐阴、耐旱、耐寒。在阳光充足的条件下,叶色、花色
更红艳,开花更多,而在阴处,花叶颜色暗淡,且开
花极少。不同变异类型的红檵木花期长短不一,单
花开放时间的长短因气温和湿度的影响而有所不
同。本文对不同光照条件下红檵木叶片中的色素含
量进行了研究,以弄清在何种光照条件下红檵木叶
片具有最好的观赏效果,旨在为红檵木的栽培及应
用提供依据。
1材料与方法
1.1材料
1.1.1植物材料
以来自同一母株的20株红檵木扦插苗作为试
材,栽培在湖南农业大学园林植物资源圃,在相同
的土壤、水分条件下栽培管理。
1.1.2仪器与试剂
722型分光光度计,分析天平,离心机,恒温箱,
研钵,离心管,烧杯,量筒,剪刀,80%丙酮,1NHCL,
CaCO3。
1.2方法
1.2.1光照处理
在2005年3月新叶长出前进行不同的遮荫处
理,分别为盖一层、两层、三层遮阳网及不遮荫(对
照)四个处理,每个处理设五次重复,从 2005年 4
月27日开始,每隔6天进行取样。
1.2.2质体色素的提取与测定
按参考文献[2]方法进行,根据四个不同的遮荫
处理,每个处理各称取叶片 0.1克,分别放入研钵
中,加入少许CaCO3和2毫升80%丙酮研磨成匀
浆,然后倒入离心管,用 80%丙酮定容至 10毫升,
以2000转/分离心五分钟取上清夜测定光密度,用
722型分光光度计测定在 664nm、662nm、644nm、
440nm下的吸光光度值(OD),测量时用80%丙酮做
空白对照。
按下列公式计算色素的含量:
叶绿素a的含量 Ca=0.1×(9.78×OD662-0.99×OD644)
叶绿素b的含量 Cb=0.1×(21.43×OD664-4.65×OD662)
叶绿素的总含量 Ca+b=0.1×(5.13×OD662+20.44×OD644)
收稿日期:2006-09-20
作者简介:费 芳(1964-),女,湖南岳阳人,岳阳职业技术学院副教授,湖南农业大学园艺园林学院 2003级农业推广硕士。
主要研究方向:园艺园林教学与高职教育。
光照对红檵木叶片色素含量的影响研究
费芳 1,2 王慧颖 1 尹恒 1 贺苏华 1 赵群英 1 唐前瑞 1
(1.湖南农业大学园艺园林学院,湖南 长沙 410128; 2.岳阳职业技术学院,湖南 岳阳414000)
摘 要:采用分光光度法对不同光照条件下红檵木叶片中的色素含量进行了测定,结果表明:随着光
照时间的增加,红檵木叶片的质体色素含量总体上呈上升趋势,花色素苷含量呈下降趋势。光照越强,花色
素苷含量越高,质体色素含量越低;反之,光照越弱,花色素苷含量越低,质体色素含量越高。因此,在园林
应用中,为防止叶色转绿,应将其栽培在光照较强的环境中。
关键词:红檵木;光照;质体色素;花色素苷;含量;影响
中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:1672-738X(2006)05-0061-05
费芳 王慧颖 尹恒 贺苏华 赵群英 唐前瑞 光照对红檵木叶片色素含量的影响研究 61
DOI:10.13947/j.cnki.yyzyxb.2006.05.016
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岳 阳 职 业 技 术 学 院 学 报
JOURNALOFYUEYANGVOCATIONALTECHNICALCOLLEGE
类胡萝卜素的含量 Ck=0.1×(4.7×OD440-0.27×Ca+b)
单位:毫克/克鲜重 (mg·g-1 FW)
1.2.3 花色素苷的提取与测定
花色素苷的测定按参考文献[3]的方法进行,根
据四个不同的遮荫处理,每个处理称取叶片1克,
剪成2mm~3mm的小碎片,放入15mm离心管中,
加入10ml0.1NHCL于离心管中,盖好离心管盖,在
将其放入 30℃的恒温箱中,4个小时后取出,以
3000转/分离心 10分钟取上清夜测定光密度,用
722型分光光度计测定 525nm波长下的吸光光度
值(OD),测量时用0.1NHCL做空白对照。
计算公式:
花色素苷含量(色素单位)=OD525/0.1
(1g鲜重在10ml提取液、525nm下的0.1OD为
一个色素单位)
2结果与分析
2.1不同光照条件下质体色素含量的变化
2.1.1不同光照条件下叶绿素a含量的变化
如图 1所示,随着时间的推移,试验测定的
叶绿素 a含量呈波浪形变化,但总体上呈上升趋
势,即随着新叶的逐渐老化,红檵木叶片的叶绿
素 a含量不断累积增加。但在 5月 2日和 5月 13
日的试验结果中,叶绿素 a含量有所下降,这与
取材的叶位不同有关,由于在试验过程中,每次
取材间隔的时间一定,不能保证每次取材叶片的
木质化程度一致,前一次取材时为新叶,第二次
取材时新叶已成熟老化,这给试验结果带来了一
定的偏差。
从不同程度的遮荫对红檵木叶片叶绿素 a
含量的影响效果来看,遮荫后叶片中叶绿素 a的
含量要高于未遮荫的叶片,即光照强度越弱,叶
绿素 a的含量越高,光照强度越强,叶绿素 a的
含量越低。从图 1可以看出,叶绿素 a的含量由
高到低为:两层>一层>三层>未遮荫。由于在试验
操作过程中,试验条件的限制,遮阳网的面积不
够,另外植物生长具有向光性,使得盖有三层遮
阳网的红檵木仍能接受不同程度的光照,对试验
结果造成了一定的影响。由于天气的原因,阴雨
天气红檵木叶片中含有较多的水分,也影响了试
验结果的准确性。
图1 不同光照强度对叶绿素a含量的影响
2.1.2不同光照条件下叶绿素b含量的变化
如图2所示,试验测得的叶绿素b含量与叶绿
素 a相似,同样是呈波浪形变化,叶绿素 b含量总
体上呈上升趋势,这证明了叶绿素a演变而来的叶
绿素b[8],有着与叶绿素a一样的变化规律。即随着
新叶的逐渐老化,红檵木叶片的叶绿素b含量不断
累积增加。但在5月2日和5月13日的试验结果
中,叶绿素 b含量有所下降,其原因与叶绿素 a含
量下降原因相同。
不同程度的遮荫对红檵木叶片叶绿素 b含
量的影响也与叶绿素 a相似,遮荫后叶片中叶绿
素 b的含量要高于未遮荫的叶片,即光照强度越
弱,叶绿素 b的含量越高,光照强度越强,叶绿素
b的含量越低。但在少数地方出现了偏差,尤其
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是盖三层遮阳网对试验结果并无较大影响,这与
遮荫效果有关,红檵木叶片并未完全遮荫,仍能
接受来自不同方向的光照,对试验结果造成较大
影响。
图2 不同光照强度叶绿素b含量的影响
2.1.3不同光照条件下类胡萝卜素含量的变化
如图 3所示,类胡萝卜素的变化不稳定,呈波
浪形起伏,总体上呈下降趋势。一般说来,大部分植
物正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约
为3:1[11],在本试验中二者的比例与此相当。
不同程度的遮荫对红檵木叶片类胡萝卜素含
量也有一定的影响,经过遮荫处理的叶片类胡萝卜
素含量高于未经处理的叶片,即光照强度越弱,类
胡萝卜素含量越高。在5月8日和5月24日的两
次试验中,类胡萝卜素的变化都体现了这一规律。
2.2不同光照条件下花色素苷含量的变化
Fig.4Anthocyanincontentindiferentlightlevels
如图 4所示,随着叶片的成熟老化,花色素苷
的含量逐渐下降。这与外观表现一致:新叶鲜红色,
老叶叶色转绿。在5月8日的试验结果中,花色素
苷的含量下降幅度较大,这可能与取材不一致有
关,也与花色素苷本身的不稳定性有关。
光照强度越强,花色素苷含量越高;光照强度
越弱,花色素苷含量越低。全光照条件下叶片中花
色素苷的含量高于经过遮荫处理后的叶片。但是不
同程度的遮荫对红檵木叶片花色素苷含量的影响
并不明显,原因是花色素苷除了受光照条件的影响
外,还受温度、PH值等因素色影响。高温能促进花
色素苷的降解,PH值大小不仅影响花色素苷的颜
色,而且影响其稳定性[9]。另外由于试验条件的限
制,遮阳网的遮荫效果并不明显,红檵木叶片并未
完全遮荫,仍能接受来自不同方向的光照,对试验
结果造成一定的影响。
图3 不同光照强度对类胡萝卜素含量的影响 图4 不同光照强度对花色素苷含量的影响
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3讨论
3.1试验操作对试验结果的影响
本试验采用的是722型分光光度计,与721型
分光光度计相比,操作更简便,灵敏度、精确度更
高。在比色前需预热20分钟,才能保证最后读数的
准确性。但如果操作不严格的话,很容易造成误差,
如比色杯有任何污损,都会引起光色素的增加,且
样品中肉眼几乎看不出的轻微浊度也能引起读数
上的严重误差[11]。在比色过程中,有时由于所测浓
度过大,无法直接得出结果,常常需要稀释1~4倍,
在稀释过程中由于操作上的问题或介质混合不均
匀,也会给试验结果造成误差。由于在试验过程中,
比色杯仅仅用蒸馏水清洗,然后倒置晾干,而最好
的方法是用甲醇冲洗,以洁净空气吹干。但是我们
的试验条件和试验经费不足,加上我们在试验操作
中也难以避免肉眼看不见的浊度,从而导致数据有
时出现较大的波动。
在试验过程中,由于取材时新老叶不一致、叶
位不一致使得质体色素的含量呈波浪起伏变化。前
一次取材时叶片木质化程度较高,叶片老化,所测
叶绿素 a、叶绿素 b的含量较高,第二次取材时新
叶长出,以长出的新叶作为测试材料,叶绿素 a、b
的含量偏低,使得试验结果呈现波浪起伏变化。另
外在覆盖三层遮阳网的五株红檵木中有一株叶色
较绿,叶型较小,与其它四株存在较大的差异,成为
影响试验结果的又一原因。
在试验操作过程中,由于试验条件的限制,遮
阳网的面积不够,使得红檵木叶片的遮荫效果不显
著,在不同的时间段仍能够接受来自不同方位的光
照,影响了试验结果;大雨天气对遮阳网的冲刷,遮
阳网倒塌影响了红檵木枝叶的生长,使红檵木的生
长势强弱出现差异,也对试验结果造成了影响。
另外,由于质体色素溶于有机溶剂而难溶于水,在
取材时有时遇到阴雨天气,新鲜叶片中积有大量的
水分,使质体色素难以提取,因此质体色素含量比
晴好天气所测值偏低。
3.2不同光照条件与其色素含量的关系
植物叶片呈现的颜色是叶子各种色素的综合
表现,而高等植物叶子所含的各种色素的数量与植
物的种类、叶片老嫩、生育期及季节有关[10]。檵木
中,主要由叶绿素、类胡萝卜素和花色素苷三大类
色素的比例决定了叶片颜色的变化。从图4可以看
出,随着叶片的成熟老化,花色素苷的含量逐步下
降,所以我们看到红檵木的新叶是最红的,尔后,花
色素苷的比重减少了,而叶绿素的比重增加,它的
绿色才得以在更成熟的叶片中显现。
从图1和图2中可以看出,叶绿素a和叶绿素
b的变化都有着总体上升的趋势从总含量上看,叶
绿素a和叶绿素b成1:2比例。由于叶的生长期是
有限的,在短期内生长很快,达到一定大小后生长
即停止。叶片从刚刚展开到完全成熟,都在不断的
积累同化产物和完善内部结构,这包括了谷氨酸、
酶以及矿质元素等合成叶绿素所需的一切物质[11]。
所以,叶片越成熟,合成的叶绿素也越多。这就是随
着测试时间的推移,叶绿素的含量一直呈上升趋势
的原因。叶片停止生长后便开始衰老,越来越多的
叶片细胞表现出一系列的老化特征:质膜变性,新
陈代谢受影响,线粒体减少,核缩小,DNA变性失
活等等[12]。这些都能减少叶绿素的合成。因此,在实
验过程中,由于取材的不一致,有时为新叶,有时为
新叶成熟后的老叶,使测得的叶绿素含量出现了波
动。
类胡萝卜素是一种比较稳定的色素,是镶嵌于
叶绿体和有色体中的脂溶性色素。但它的合成也受
到个体的发育阶段、细胞内化学物质等的影响,。在
试验中,类胡萝卜素的含量表现出上下波动,这主
要受所取材料的影响,所取材料叶位不同,新老叶
不一致,给试验结果造成偏差。
花色素苷(anthocyanin)是一类陆生植物色素,
它溶于水,无毒性,为广泛分布的植物多酚类黄酮
化合物,广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器
官的细胞液中,使其呈现由红、紫红到蓝等不同的
颜色。最常见的有花青苷或称矢车菊色素苷
(cyanin),翠雀苷或称飞燕草色素苷(delphinin)和花
葵苷或称天竺葵色素苷(pelargonin)三种。在大多数
陆生植物中,它是许多花和果实的着色物质,如水
果、蔬菜、谷类以及各种花卉等都含有花色素苷[15]。
它一般在秋季形成,当外界环境改变使得叶绿素
遭到破坏,其含量明显下降时,色素也就随之产生
了。花色素苷形成时,含量一般会取决于体内糖分
的含量和秋季的光照强度、光照时间。如果植物体
内所含的糖分越多,光照越强烈,那么植物体内所
含的花色素苷就越多,植物所呈现出的色彩就越
鲜艳[16]。花色素苷的含量之所以会减少,这可能与
细胞的衰老有关。糖代谢活跃则有利于累积较多的
花色素苷[17],叶片老化,糖源供给减少,花色素苷的
含量自然就减少了。因此,随着叶片的逐步老化,叶
色开始转绿。
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影响花色素苷的环境因素很多,其中光照(光照强
度、波长、蓝光、紫外光)、温度、植物体内的含水量、
含糖量以及氮元素的浓度、生长环境中磷和硼的含
量都会影响花色素苷的生成[16]。花色素苷含量的变
化是众多因素综合作用的结果,光照只是其中之
一,因此,仅仅采用不同的遮荫处理,来测定花色素
苷含量的变化,其效果并不显著。
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(责任编校:刘 武)
费芳 王慧颖 尹恒 贺苏华 赵群英 唐前瑞 光照对红檵木叶片色素含量的影响研究
EfectofLightLevelsonPigmentContentinLeavesof
LoropetalumChineseVar.rubrum
FEIFang1,2WANGHui-yin1 YINHeng1 HESu-hua1
ZHAOQun-ying1 TANGQian-rui1
(⒈ ColegeofHorticultureandLandscapeArchitecture,Changsha,Hunan410128;
⒉ YueyangVocationalTechnicalColege,Yueyang,Hunan414000)
Abstract:PigmentContentinleavesofLoropetalumChinesevar.rubrumunderdiferentlightlevelswas
measuredinthispaper.Theresultshowedthatthecontentofplastidpigmentincreasedwithphotoperiod
increasing,whilethecontentofanthocyanintendedtodecrease.Thechangeofdiferentpigmentcontentcaused
leafcolorvariationwiththeiluminationtimes:youngleaveswereredandmatureonesweregreen.The
methodsofpigmentextractionalsowerediscussedhere.
Keywords:LoropetalumChinesevar.rubrum;lightlevels;plastidpigment;Anthocyanin
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