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，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，希望通過解明葉片的呈色機(jī)理來達(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）穴盤苗購自蘇州維生種苗有限公司，成品苗購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：并選擇波長為663nm和645nm下測(cè)定葉綠素a、b的OD值；選擇波長為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粺o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僅為葉基的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期間有所下降。

3.4 光合色素定性分析 對(duì)營養(yǎng)生長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%的甲酸來提取生殖生長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)過酸處理的，b表示經(jīng)過醇處理的。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。喜濕潤向陽及通風(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僅為葉基的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