三種景天科多肉植物的變色因素

張文仲，楊岑玥，劉睿辰

四川省成都市石室中學(xué)高2017屆4班

三種景天科多肉植物的變色因素

張文仲，楊岑玥，劉睿辰

四川省成都市石室中學(xué)高2017屆4班

近年來，景天科多肉植物逐漸出現(xiàn)在人們生活中。景天科植物品種繁多，植株肉質(zhì)化，葉、莖色彩豐富，不但適應(yīng)性強，還有夜間吸碳的功能，在道路，屋頂，室內(nèi)都有它的身影。

在多肉植物的日常養(yǎng)護中，發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：同一株植物在不同狀態(tài)下會呈現(xiàn)出不同的色澤、形態(tài)。例如乙女心（景天科多肉植物），需要接受充足日照葉色才會艷麗，變得金黃甚至粉紅，葉片才會緊實，植株才會不徒長，株型才會美觀顯得更緊湊。如果日照（全日照）太少那它葉色就會淺，呈青綠色，葉片還會排列松散，達不到美觀效果。

在實驗前，通過查閱，發(fā)現(xiàn)之前許多文獻對景天科多肉植物的抗逆性、藥用價值或者觀賞價值展開研究，但對其變色機理的研究較少。而本實驗旨在找出影響植物變色的因素，以使能在室內(nèi)保持較為良好的狀態(tài)，提高它的觀賞性。

景天科多肉植物中有部分是從綠色變?yōu)榧t色，前后色澤變化極大，尤其是在秋季。而秋季有晝夜溫差大，紫外線指數(shù)強的特點，對此，本實驗提出其變色機理與溫度和光線有關(guān)。通過觀察低溫（5℃）條件與常溫（26℃）條件、紅藍光與自然光以及UV-B輻射與自然光對比下多肉植物的顏色變化來研究其變色機理。

1.材料和方法

1.1 實驗材料

景天科有許多屬，本實驗課題選用具有代表性的擬石蓮屬和景天屬植物進行實驗。具體選用景天科擬石蓮花屬冰梅（Echeve?ria Rasberry ice）、景天屬的薄雪萬年草（Sedum hispanicum）和景天屬的虹之玉（Sedum x rubrotinctum Clausen）。冰莓是一種擬石蓮花屬的多年生植物，植株較小為蓮花狀。易群生，葉子一般呈現(xiàn)出藍綠色，帶粉。秋冬季，葉子會呈現(xiàn)出粉紅色甚至血紅色。薄雪萬年草是景天屬的一種多年生草本植物。其葉片小而緊密，為棒狀，表面略帶蠟粉，常態(tài)為綠色。缺水時植株靠近底部莖桿的葉片會顯粉色，秋冬季遇低溫頂部葉片偶爾出現(xiàn)果凍似的黃色。虹之玉是一種景天屬多年生草本植物，植株10～20cm，多分枝。葉片膨大卵狀，表皮光亮無粉，在長時間陽光照射下會呈現(xiàn)出紅褐色。在石室中學(xué)生物實驗室光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)。溫度為白天25℃，晚上18℃。其他條件（水分等）處于植株最佳生長條件。

1.2 實驗方法與進程

1.2.1 持續(xù)低溫處理實驗

將三種實驗材料分別分為兩組，對照組在光照培養(yǎng)箱白天25℃，晚上15℃培養(yǎng)；實驗組全天5℃在恒溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)。光照均由光照培養(yǎng)箱的日光燈管提供。

1.2.2 UVB實驗

將三種材料分別分為兩組，對照組只用自然光處理即自然光照下生長；實驗組在自然光和UV-B輻射下共同處理照射。UV-B燈管選用食人魚牌300nm 105iu∕cm2UV-B燈管。燈管置于植株上方約60cm處。每天照射12小時，連續(xù)照射7天。

1.2.3 紅藍光實驗

將三種材料分別分為兩組，對照組只用自然光下作用；實驗組在自然光和紅藍光共同處理照射。燈管為紅光和藍光LED燈管，置于植物上方約60cm處，每天照射12小時，連續(xù)照射7小時。

1.2.4 實驗開展進程

從2015年11月～2016年3月開展預(yù)實驗。預(yù)實驗中紅藍光和UV-B均能對植株的顏色、形態(tài)造成影響；而連續(xù)一周的持續(xù)低溫對植株并沒有預(yù)期的變色，遂舍棄這個變量的探究。正式實驗重點對紅藍光和UV-B對植物的變色原理進行探究。正式實驗分別于2016年4月進行UV-B實驗6月進行紅藍光實驗。

1.3 生化指標的測定

葉綠素采用李合生的測定方法[1]。

花青素采用熊慶娥的測定方法[2]。

2.結(jié)果與分析

2.1 UV-B輻射實驗結(jié)果

在UV-B輻射下，三種植物的對照組較實驗前均無明顯變化。實驗組虹之玉葉片出現(xiàn)紅色血斑；冰莓葉片外部出現(xiàn)淡淡的粉紅色，葉尖變紅；薄雪萬年草的顏色并未改變，但新芽等幼嫩部位出現(xiàn)萎焉，植株整體生長減慢。

表一數(shù)據(jù)分析，在UV-B的作用下三種景天科植物的葉綠素含量均降低。由此可知，UVB影響了植物光合色素的合成，尤其是葉綠素的合成，從而影響植物的光合作用，抑制植物的正常生長。薄雪植株的萎焉現(xiàn)象很好印證了這一點。在張佩佩[3]對景天三七抗UV-B脅迫的研究中，發(fā)現(xiàn)三七葉肉細胞中的葉綠體體積較大，沿液泡排列在細胞中。在UV-B輻射后，景天三七的葉肉細胞出現(xiàn)腫脹，但細胞結(jié)構(gòu)完整，其細胞內(nèi)部多個葉綠體相互聚攏呈團狀，只有少數(shù)葉綠體散于葉綠體團外，她得出結(jié)論這是景天三七對UV-B脅迫的一種抵制機制，多個葉綠體聚集成團，減小葉綠體受UV-B的傷害。但同時該保護方式也降低了景天三七吸收和傳遞光的能力，進而對其光合作用產(chǎn)生影響。和景天三七同屬景天科的薄雪萬年草、冰莓和虹之玉應(yīng)該也存在同樣的抵御機制。

表二數(shù)據(jù)分析，UV-B影響下，三種景天科植物的花青素含量均增加，其中冰莓的花青素含量增加最為明顯。由此可知UV-B可誘導(dǎo)花青素的合成，從而使植物抵御逆境。

2.2 紅藍光的實驗結(jié)果

在紅藍光的照射下，三種植物的對照組較實驗前均未出現(xiàn)明顯變化。實驗組虹之玉葉片出現(xiàn)大片紅色，整體植株呈現(xiàn)紅色狀態(tài)；冰莓葉尖變紅，葉片出現(xiàn)粉紅，紅色在葉片的內(nèi)部呈現(xiàn)，與葉片本來的綠色相互掩映；薄雪萬年草的頂部出現(xiàn)淡粉色，各植株的變色程度不同?？偟膩碚f，紅藍光對這三種景天科植都有影響，三種植物的顏色有明顯變化。

表三數(shù)據(jù)分析，在紅藍光的照射下，三種景天科植物的葉綠素均增加，其中冰莓的增加量最明顯。但從表四數(shù)據(jù)分析可知，花青素含量在紅藍光照射下變化不大。

3.實驗結(jié)論

單獨持續(xù)低溫不能改變冰莓、虹之玉和薄雪萬年草顏色和形態(tài)。

通過UV-B實驗可知，UV-B輻射能促進花青素的合成，從而使植物呈現(xiàn)出艷麗的顏色。但UV-B輻射對植株的光合色素有明顯的破壞作用，抑制了植物的光合作用，使得其生長緩慢。強度較大的UV-B輻射能夠使植物停止生長甚至死亡。在室內(nèi)養(yǎng)護中可以利用這一點防止植物陡長，植株形態(tài)變丑，使多肉植物的株形更加緊湊，形態(tài)更加美觀。

通過紅藍光實驗可知，紅藍光作用下，三種景天科植物的葉綠素增加，從而增加植株的光合速率，同時使花青素含量變化不大，改變?nèi)N景天科植物的葉片顏色。

4.后期研究展望

在秋冬季，溫度比較低，大氣比較稀薄，紫外線輻射比較強，景天科植物的顏色往往比較艷麗，所以本實驗提出持續(xù)低溫、UVB輻射和紅藍光（來源于當代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式）三個實驗探究因素。但在預(yù)實驗中，發(fā)現(xiàn)持續(xù)低溫并不能改變植物的顏色，未做更加深入的研究。關(guān)于低溫對植物變色的原理猜測也許是低溫和另一個未知因素使植株變色，也可能是溫差，后續(xù)可做進一步的實驗探究。

由于實驗條件有限，單獨做了紅藍光和UV-B脅迫的實驗。在后期研究了，可以做兩種光疊加實驗，調(diào)整光強、比例，找出最能改變植株顏色，最能增加植株觀賞性的光照配比。

[1]李合生等.植物生理生化實驗原理和技術(shù).北京：高等教育出版社,1999

[2]熊慶娥.植物生理學(xué)實驗教程.成都：四川出版社，2003

[3]張佩佩.景天三七對UV-B脅迫的響應(yīng).河南：河南師范大學(xué)，2014

指導(dǎo)教師：黃琴。

張文仲（1999-），男，漢族，四川成都人，成都市石室中學(xué)高2017屆4班學(xué)生；

楊岑玥（1998-），女，漢族，四川成都人，成都市石室中學(xué)高2017屆4班學(xué)生；

劉睿辰（1999-），男，漢族，四川成都人，成都市石室中學(xué)高2017屆4班學(xué)生。