全 文 ：第 29卷　第 2期
2008年 6月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity
Vol.29　No.2
Jun.2008
紫叶李在高温高湿条件下色素
含量及光合速率的研究＊
齐艳玲 1, 2 , 　樊明寿1＊ , 　潘青华 2
(1.　内蒙古农业大学农学院 ,呼和浩特　010019;2.　北京农林科学院林业果树研究所 ,北京　100089)
摘要:　用分光光度法和 CI-340便携式光合测定系统 , 测定了紫叶李在不同温湿度条件下光合色素含量变化和光
合速率日变化。结果表明:(1)紫叶李叶片中叶绿素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素的含量随着温度的升高而增加 , 随湿
度的增加而减少 , 花青素含量在高温高湿条件下逐渐降低。 (2)紫叶李的光合速率在大田自然条件下呈不对称双
峰日变化曲线 , 而在高温高湿条件下午休现象消失 , 光合速率随温度的升高而增强。
关键词:　紫叶李;　高温;　高湿;　色素;　光合作用
中图分类号:　Q945.3　　　文献标识码:　A　　　文章编号:1009-3575(2008)02-0027-04
IMPACTSOFHIGHTEMPERATUREANDHUMIDITYONPHOTOSYNTHETICRATEANDPIGMENTSCONTENTSOFPURPLE-LEAFPLUMLEAVES
QIYan-ling1, 2 , 　PANQing-hua1 , 　FANMing-shou2
(1.ColegeofAgronomy, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot　010019, China;
2.InstituteofForestandFruit, BeijingAgricultureandForestAcademy, Beijing　100089, China)
Abstract:　Thepigmentscontentsandthephotosyntheticrateofpurple-leafplum(Prunuscerasiferacv.Atropurpurea)underthe
conditionsofdifferenttemperatureandhumidityweredeterminedusingspectrophotometryandtheCI-340 portablephotosynthesissys-
tem.Theresultswereasfolowing:(1)Thecontentsofchlorophylandcarotenoidinpurple-leafplumwereincreasedwithtempera-
ture, weredecreasedwithhumidity, whilethecontentofanthocyaninwasreducedgradualyunderbothhightemperatureandhighhu-
midityunderconditionofgreenhouse.(2)Doublepeaksappearedinthediurnalphotosyntheticratecurveofpurple-leafplumunder
naturalfield, howeversinglepeaksappearedundertheconditionsofhightemperatureandhumidity, andphotosyntheticratewasin-
creasedgradualywithtemperatureingreenhouse.
Keywords:　Purple-leafplum;　hightemperature;　highhumidity;pigments;　photosyntheticrate
　　彩叶植物 ,是 1类在生长季节或生长季节的某
些阶段全部或部分叶片呈现非绿色的植物 。广义上
说 ,凡在生长季节可以较稳定呈现非绿色 (排除生
理 、病虫害 、栽培和环境条件等外界因素的影响)的
植物都可称作彩叶植物[ 1] 。由于其绚丽的颜色及较
长的观赏期 ,彩叶植物在城市美化的过程中倍受重
视 ,应用越来越广泛。目前 ,有关彩叶植物生理 、生
态学特性等方面的研究较少[ 2] ,特别是在一定的温
湿度条件下对彩叶植物生理的研究尚未见文献报
道 。在北京以及我国部分城市地区 ,夏季的气候特
点多为高温高湿 ,彩叶植物在此条件下易发生 “高温
返青”现象而失去观赏价值。在彩叶植物中紫叶李
因其鲜艳的紫色在园林配置中应用较多 ,本实验以
紫叶李为实验材料 ,研究其在高温高湿条件下的色
素和光合的变化 ,为在夏季具有高温高湿气候特点
的城市选择彩叶植物提供参考 ,并期为更深一步探
＊ 收稿日期:　2007-08-22基金项目:　北京市科学技术委员会新星资助项目;“扶芳藤种子资源评价及抗寒抗旱新品种选育”(2003B18)作者简介:　齐艳玲(1979-),女(蒙古族),硕士研究生 ,主要研究方向为观赏植物的抗性.＊通讯作者:　E-mail:fmswh@yahoo.com.cn。
索彩叶植物的生理特性奠定基础。
1　材料与方法
1.1　试验材料
试验材料选用 2年生的紫叶李(Prunuscerasifer-
acv.Atropurpurea)蔷薇科李属。
1.2　试验处理及测定项目
试验在北京农林科学院林果所科研基地进行。
以自然生长条件为对照 ,在 3个温室分别设置 3个
不同温湿度处理 。温室 1,喷灌 1次 /d,温室 2,喷灌
3次 /d,温室 3,喷灌 5次 /d,每次 10min。为表述方
便 ,下文分别将喷 1次 /d、2次 /d、3次 /d分别简称处
理 1、处理 2、处理 3。各个处理分别用 SK-SATO温
湿度测量仪自动记录温湿度值(1次 /h)。
色素含量的测定:自 2006年 8月 5日开始 ,每
5d采样 1次 ,共 6次 。采样时间为上午 9:00,随机
采集无病虫害 、生长基本一致新稍的顶端第 4片 ～ 5
片成熟叶 ,遮光带回实验室洗净擦干称重剪碎 ,按
Lichtenthaler等 [ 3]方法测量和计算叶绿素 a、叶绿素
b及类胡萝卜素的含量。同时用 1%的盐酸甲醇溶
液提取花青素 ,在黑暗处提取 4h。花青苷(nmol/g)
=(OD535/0.0462)×(V/m)=(OD535 / 0.0462)
×(10ml/ 0.1g)=2164.5×OD535[ 4] 。
光合速率的测定:用 CI-340手持式轻便型光
合仪 ,选择晴天从早上 7:00到下午 17:00测定光合
的日变化 ,测 3次取均值。
2　结果与分析
2.1　不同处理之间温湿度的比较
表 1　各个处理的 8月份温湿度比较
Tab.1 Theairtemperaturesandhumidities
inAugustfordifferenttreatments
平均温度
Ave(℃)
一天中最
高温度
max(℃)
相对空
气湿度
RH%
对照
处理 1
处理 2
处理 3
26.6
32.6
30.3
28.1
35.5
45.5
40.1
38.6
70.5
85.3
90
95.1
表 1列出了 8月份各处理温度和湿度的观察结
果 。无论喷水 1次 /d、3次 /d还是 5次 /d,温室内的
气温均高于大田间对照 ,但随喷水次数的增加 , 温
室内气温逐渐下降 , 3个喷水处理中 ,处理 1的平均
气温(32.6℃)最高 ,而处理 3(28.1℃)最低。从表 1
可以清楚地看出 ,温室内的相对湿度明显高于大田
对照 ,处理 3的相对湿度(95%)最高 ,处理 1(85.
3%)最低。
2.2　在不同处理下紫叶李色素的变化
2.2.1　紫叶李叶绿素 a的变化规律　由图 1可知 ,
紫叶李在处理 1条件下的叶绿素 a含量最高 ,在处
理 3条件下的叶绿素 a的含量最低;3个温室处理相
比较 ,随着喷水次数的增加 ,湿度增加 ,叶绿素 a逐
渐下降 。不同处理下 ,紫叶李的叶绿素 a的含量变
化从 8月 5日到 8月 20日基本稳定 ,变幅较小 , 20
日之后有下降的趋势(对照除外)。
2.2.2　紫叶李叶绿素 b的变化规律　从图 2是关
于紫叶李叶绿素 b的变化结果。与叶绿素 a的变化
相似 ,在处理 1条件下叶绿素 b含量最高 ,在处理 3
条件下的叶绿素 b的含量最低;不同温湿度条件下
叶绿素 b含量随时间的变化趋势相似 ,呈 “低 -高 -
低 ”变化 。
2.2.3　紫叶李类胡萝卜素的变化规律　紫叶李在
不同温湿度条件下类胡萝卜素的测定结果整理为图
3。从图 3可看出在不同温湿度条件下类胡萝卜素
含量在 8月 5日到 8月 20日间随时间变化不大 ,相
对稳定 , 8月 20日之后开始下降。与叶绿素 a和叶
绿素 b含量变化相似 ,处理 1条件下紫叶李的类胡
萝卜素含量较高 ,处理 3较低。
2.2.4　紫叶李花青素的变化规律　图 4表明 ,紫叶
李的花青素含量在大田对照条件下最高 ,其他 3种
处理都比大田对照有较大幅度的降低。温室处理中
处理 1温度最高 ,花青素含量最低 , 处理 3温度最
低 ,花青素含量最高。大田条件下 ,紫叶李花青素含
量基本稳定 ,而其他 3个温室处理都呈缓漫下降的
趋势。
2.3　紫叶李在不同温湿度条件下净光合速率的日
变化
紫叶李在不同处理条件下的日光合速率变化规
律如图 5所示 ,在自然条件下紫叶李的净光合速率
日变化呈典型的不对称双峰曲线 。上午随着光照强
度的不断增强光合速率也逐渐加强 , 9:00左右出现
第 1个峰值 ,之后光照继续增强光合速率反而开始
降低 ,在 13:00出现最低值 ,即光合 “午休 ”现象。之
后随着光照强度减弱光合速率逐渐升高 , 15:00出现
第 2个峰值。第 2个峰值略低于第 1个峰值。
28 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2008年
　　而 3个温室处理下的紫叶李光合速率日变化没
有 “午休”现象 ,呈单峰曲线 。最高值出现在 13:00,
处理 1光合速率最高 8.5μmolm-2s-1 ,处理 3下光
合速率最低 ,但紫叶李 3个温室下的光合速率在 9:
00 ～ 15:00之间都比大田的光合速率较高;在早上
7:00各种处理下的光合速率相近 , 17:00时 3个温
室处理下的光合速率接近零光合 ,都低于大田对照 。
图 5　紫叶李叶片在不同温湿度条件下的
光合速率日变化曲线
Fig.5 Thecurveofdiurnalvariationof
photosyntheticrateinthelervesof
purple-leafplumindiferenttreat
3　结论与讨论
3.1　结论
3.1.1　对紫叶李色素的研究发现 ,叶绿素与类胡萝
卜素相似 ,不同处理下比较均为:处理 1 〉处理 2 〉大
田 〉处理 3;而花青素在不同处理下是:大田对照 >
处理 3 〉处理 2 >处理 1。
3.1.2　紫叶李净光合速率在自然条件下呈典型的
双峰曲线 ,温室处理下与大田对照相反 ,没有 “午休 ”
现象 ,呈单峰曲线 。净光合速率表现为处理 1 >处
理 2 >处理 3 >大田对照。
3.2　讨论
3.2.1　紫叶李在不同温湿度条件下的色素含量及
其叶色变化　植物叶片呈色是相当复杂的 , 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 [ 5] 。不同的色素在外观上表现为不同的颜色:叶
绿素 a为蓝绿色 , 叶绿素 b为黄绿色 , 类胡萝卜素
为橙黄色 , 花色素苷在酸性条件下呈现红色[ 6] 。彩
叶植物的叶片颜色随温度变化而变化。很多的彩叶
植物在较低的温度下才能表现出最佳色彩 。本研究
观察到在一定范围内 ,随着温度的升高 ,紫叶李叶片
中叶绿素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素的含量也增加。
这是由于叶绿素的合成是一系列酶促反应 ,因此受
温度的影响很大 ,叶绿素形成最适温度是 30℃左右 ,
最高温度为 40℃[ 7] 。与大田对照比较 ,处理 3叶绿
29第 2期　　　　　　　　　　　齐艳玲等:　紫叶李在高温高湿条件下色素含量及光合速率的研究
素总量和类胡萝素含量都下降 ,这可能是高湿占主
导因素 ,有研究表明高湿和弱光条件下叶片中叶绿
素 a、叶绿素 b和类胡萝卜素含量下降 [ 8] 。
本研究还发现紫叶李花青素含量为大田对照
>处理 3 〉处理 2 >处理 1。即以大田为对照 , 3
个处理中花青素随着温度的升高和空气湿度的降低
而逐渐减少 ,与叶绿素含量的变化正好相反。花色
素苷一词最早由 Marquart(1835)提出 ,用来描述花
卉中一种水溶性的色素。有研究证明花青素的形成
与形成前叶绿素的降解有关 ,认为叶绿素的降解物
对花青素的合成有活化作用 [ 9] 。在拟南芥 [ 10] 、黄栌
属植物 [ 11]上的研究结果表明较低的温度可以诱导
植物体内花色素苷的合成 。还有研究报道 ,在 100℃
加热 1h,会使草莓中的花色苷降解一半;而在 38℃
储存时 ,花色苷降解一半的时间是 10 d;在 20℃储
存 ,花色苷降解一半的时间是 54 d[ 12] ,可见 ,花色苷
在低温下稳定性较好 。在高温条件下由于花青素的
降解 ,彩叶植物失去彩色而变成绿色 ,生产上称之
为 “高温返青 ”现象 ,从而失去观赏价值 。 3个处理
均出现不同程度的 “返青”现象 ,处理 1最严重 ,叶片
几乎成绿色 。为防止叶色出现严重的返青现象 ,可
在高温地区和高温季节采取遮荫和喷水降温的措施
,延缓叶片中花色素苷的降解 ,提高观赏价值。
3.2.2　紫叶李在不同温湿度条件下光合速率日变
化的差异及可能机制　光合作用是将光能转化为化
学能的过程 ,在光能的吸收 、传递和转换过程中 ,叶
绿素起着关键作用 [ 13] 。经前人研究 ,彩叶植物在彩
叶期比绿叶期光合速率要低 ,如红檵木和檵木在绿
叶期的光合速率比在红叶期高许多 [ 14] 。紫叶李 3
个处理中光合速率随着叶绿素含量的升高而升高 ,
表现为处理 1 >处理 2 >处理 3 >大田对照。质
体色素含量的增加 ,有利于光合作用增强。一般认
为叶色突变减少了捕光色素蛋白复合体的含量 , 因
而影响到光系统 Ⅱ供体侧的稳定性 , 使突变体对
光强和高温的耐受性比野生型低[ 15] , 但对南黄大
麦 [ 16]的研究认为:叶色突变体的饱和光强高于普通
绿叶植物 , 在强光下有较强的热耗散能力 。这可能
是因为天线色素叶绿素 b的含量处在一定水平 , 使
叶绿素 a/b处于较适宜范围 , 使植株既有一定的捕
光能力又能避免光照过强引起的光抑制 ,类胡萝卜
素降低较少也对其有一定的作用[ 17] 。
有人认为温度是午休现象的 1个重要限制因
子 ,但本实验中 , 3个温室处理中 ,虽然温度升高 ,光
合反而没有出现午休 ,且光合速率随着温度的升高
而增强 ,温室处理下的紫叶李光合速率与大田对照
相反 ,没有 “午休 ”现象 ,呈单峰曲线。这可能是由于
温室中光强较弱 、CO2浓度较高 、空气湿度较大而气
孔没有关闭 ,以及光合色素增加导致午休现象消失 。
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