三色莧葉片色素分析

胡建新

摘 要：該文以三色莧的葉片為材料，用比色法對(duì)光合色素測(cè)定，用紙層析和薄層層析的方法對(duì)葉片進(jìn)行色素定性分析。結(jié)果表明，三色莧由光合色素和花色素共同作用顯示彩葉特征，不同部位所含色素種類及含量不同而表現(xiàn)出不同的色彩。由于葉端的葉綠素含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于葉基部的，且葉端和葉基部分的葉綠素與類胡蘿卜素的比值差異較大，因而使葉端的顏色偏綠。

關(guān)鍵詞：三色莧；葉片色素；色素分析

中圖分類號(hào) S681.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）22-0085-03

1 前言

近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)彩色植物的顯色機(jī)理有很高的研究興趣，希望通過(guò)解明葉片的呈色機(jī)理來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)與控制彩色植物色彩的目的。早期的研究表明，彩葉植物的葉色形成是由遺傳因素和外部環(huán)境共同作用的結(jié)果，通過(guò)改變植物葉色的種類、含量及分布形成了多彩的葉色[1-3]。眾所周知，決定葉片呈色的主要有葉綠素、類胡蘿卜素和花色素等，在植物葉片中，葉綠素a的含量占葉綠素總量的3/4，呈藍(lán)綠色；葉綠素b呈黃綠色，性質(zhì)不穩(wěn)定，在強(qiáng)光下和低溫下容易分解。類胡蘿卜素包括葉黃素和胡蘿卜素2種，前者呈黃色，后者呈橙黃色，性質(zhì)均比較穩(wěn)定。

三色莧（Amaranthus tricolor L.）是莧科一年生草本植物，可作蔬菜和藥用，也是重要的園林觀賞植物。作為彩色葉植物的花卉在秋季來(lái)臨，日照變短時(shí)，該植物從頂部開始葉和莖逐漸由紫色變?yōu)轷r紅色，這種顏色的轉(zhuǎn)變是“突變”式的，2種顏色界限分明、整齊，從葉基向葉頂端擴(kuò)展，最終使葉變?yōu)轷r紅色[4]。本試驗(yàn)對(duì)彩葉植物的三色莧（紅色和黃色2個(gè)品種）葉片進(jìn)行了色素分析，探討三色莧在園林景觀的應(yīng)用價(jià)值，為豐富校園花臺(tái)植物的多樣性提供素材。

2 材料與方法

2.1 材料 三色莧（紅色品種和黃色品種）穴盤苗購(gòu)自蘇州維生種苗有限公司，成品苗購(gòu)入上缽后置本校園林實(shí)訓(xùn)基地培養(yǎng)。

2.2 色素分析 根據(jù)各種色素的不同性質(zhì)，采用薄板層析法對(duì)三色莧葉片和花序中的光合色素及花色素進(jìn)行分析。光合色素：在待提取植物材料中加入丙酮、碳酸鈣和石英砂，研磨。展開劑為石油醚∶丙酮=65∶35；花色素：在待提取植物材料中加入10%甲酸和石英砂，研磨。展開劑為醋酸：正丁醇∶水=1∶4∶2[5]。

2.3 光合色素的定量分析 根據(jù)文獻(xiàn)[96]提取2個(gè)三色莧品種葉片中的光合色素并計(jì)算葉綠素含量：并選擇波長(zhǎng)為663nm和645nm下測(cè)定葉綠素a、b的OD值；選擇波長(zhǎng)為470nm測(cè)定類胡蘿卜素的OD值。

3 結(jié)果與分析

3.1 三色莧植株形態(tài)觀察 三色莧穴盤苗移栽后觀察，植株形態(tài)為單葉，互生或?qū)ι?；無(wú)托葉。花小，兩性；單生或簇生葉腋，排列成穗狀花序；花萼3～5片；無(wú)花瓣。葉片分為紅色和黃色2個(gè)品種（圖1、2）。觀賞期為6—10月。在顯微鏡下觀察單個(gè)花可知，可以看到，三色莧的花色分布于花萼中（圖3、4）。

3.2 光合色素測(cè)定 取2個(gè)品種的葉片，提取葉片色素，分別測(cè)量所含各類光合色素的吸光度（表1），由表1可知，紅色品種的葉綠素含量高于黃色品種，但差異不顯著，可以推測(cè)2個(gè)品種之間的顏色差異更多是來(lái)自于所含的花色素；在紅色品種中，葉端的總?cè)~綠素含量是葉基部的20倍，黃色品種達(dá)到了42倍，而黃色品種的葉端類胡蘿卜素含量?jī)H為葉基的3倍左右，紅色品種的葉基部類胡蘿卜素含量甚至高于葉端，因此葉端顏色要比葉基部的顏色偏綠。

3.3 花萼與葉片中光合色素的比較 分別測(cè)量了花序和葉片中的各類光合色素的含量，結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，葉片中的光合色素含量要遠(yuǎn)高于花序中的，花冠中所含色素多為花色素，花序中的光合色素應(yīng)為花萼中所含有的。綜合表1、2的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2種三色莧葉片中的葉綠素含量在生殖生長(zhǎng)期間有所下降。

3.4 光合色素定性分析 對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期間不同品種的不同葉色部位進(jìn)行了薄層層析分離，結(jié)果見圖5。從圖5中可以看出，光合色素已經(jīng)被分離出，未移動(dòng)的部分應(yīng)為花色素類，再次驗(yàn)證了紅色品種與黃色品種的雁來(lái)紅呈色上的最大差異在于花色素的種類的推論。另外在圖5中可以清晰看到光合色素的4條色帶，它們的位置因各自不同的遷移率（Rf），并不因含量的多少而發(fā)生改變，因此，根據(jù)各自的Rf值和不同色帶判斷光合色素的種類，得到表3的結(jié)果。

注：1：紅色品種葉端部分；2：紅色品種葉基部分；3：黃色品種葉基部分；4：黃色品種葉端部分。

同時(shí)在紫外光下觀察薄層層析的結(jié)果，可以看見由葉綠素產(chǎn)生的紅色熒光現(xiàn)象（圖6）。這可能是由于葉綠素的中間產(chǎn)物卟啉環(huán)類物質(zhì)在紫外光下會(huì)顯示紅色的結(jié)果[7-8]。

3.5 花萼中花色素分析 用10%的甲酸來(lái)提取生殖生長(zhǎng)期間的三色莧花序和葉片中的花色素，用薄層層析法進(jìn)行分離，結(jié)果見圖7。

為防止類胡蘿卜素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾，我們根據(jù)類胡蘿卜素溶于有機(jī)溶劑不溶于水的性質(zhì)，向待分離溶液中分別加入蟻酸和乙醇，對(duì)比點(diǎn)樣，a表示經(jīng)過(guò)酸處理的，b表示經(jīng)過(guò)醇處理的。從圖7可以看到3條色帶測(cè)得Rf值見表4，由上到下依次為2條熒光帶，一條黃色可見光帶。圖7表明在三色莧中存在3種花色素；色素A和色素B存在于葉片中，色素C只存在于花萼中，推測(cè)應(yīng)為黃酮類色素。

4 討論

（1）三色莧是常用的彩葉植物，可作花壇背景、籬垣或在路邊叢植，也可大片種植于草坪之中，與各色花草組成絢麗的圖案，亦可盆栽。三色莧耐干旱，不耐寒，喜肥沃而排水良好土壤。喜濕潤(rùn)向陽(yáng)及通風(fēng)良好的環(huán)境，忌水澇和濕熱。對(duì)土壤要求不嚴(yán)，適生于排水良好的肥沃土壤中，有一定的耐堿性，能自播繁衍。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)對(duì)三色莧的形態(tài)特征的觀察結(jié)果可以看出，雁來(lái)紅因其獨(dú)特的葉色和易于繁殖的特性，在實(shí)際的綠化裝飾方面將有很大的應(yīng)用前景，其在色彩與養(yǎng)護(hù)上均不遜色于彩葉草、紫葉甜菜等常用彩葉植物。endprint

（2）光合色素主要包括葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素類，由于這三類色素所顯的顏色不同，當(dāng)其在細(xì)胞中的相對(duì)含量和存在位置發(fā)生改變時(shí)，葉色也將隨之改變。如小葉女貞（Prunus atropurea）葉綠素a和b的含量分別是金葉女貞（L igustrum vicary L.）的5.23倍和13.34倍，金葉女貞葉綠素與胡蘿卜素的質(zhì)量比是1.90∶1，而小葉女貞則為5.17∶1，因此金葉女貞表現(xiàn)為黃色，而小葉女貞表現(xiàn)為綠色[9]。在測(cè)量光合色素含量的實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)紅色品種的葉端的總?cè)~綠素含量是葉基部的20倍，黃色品種達(dá)到了42倍，而黃色品種的葉端類胡蘿卜素含量?jī)H為葉基的3倍左右，紅色品種的葉基部類胡蘿卜素含量甚至高于葉端，因此三色莧葉端顏色偏綠，而葉基部的顏色則呈現(xiàn)較明顯的彩色。

（3）彩葉植物所顯現(xiàn)的顏色與其所含光合色素的含量及花色素的種類有著密切聯(lián)系。本實(shí)驗(yàn)借鑒了以往的研究方法對(duì)三色莧進(jìn)行了色素分析，得到了有關(guān)三色莧色素的基本數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步研究其在生理生化層面上呈現(xiàn)彩色性狀的原因提供了依據(jù)。

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（責(zé)編：張宏民）endprint