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        三角槭秋葉色素的測定及時序變化分析

        2017-11-30 00:38:19王紅梅王永平陳麗如王程
        江蘇農業(yè)科學 2017年20期
        關鍵詞:花青素葉綠素溫度

        王紅梅+王永平+陳麗如+王程

        摘要:以三角槭葉片為試驗材料,比較了不同浸提液和浸提時間對色素浸提效果的影響,并對測定期內溫濕度的變化與葉綠素、類胡蘿卜素、花青素含量變化的相關性進行了分析。結果發(fā)現,適合葉綠素的浸提液為丙酮 ∶ 乙醇=1 ∶ 1,浸提時間為50 h;適合花青素的浸提液為0.1 mol/L的HCl,浸提時間為50 h。測定期內隨著溫度的降低,葉綠素、類胡蘿卜素都呈下降趨勢,而花青素的含量呈上升趨勢。葉綠素、類胡蘿卜素、花青素與測定期內平均溫度的相關性達顯著水平,而與濕度的相關性不強。

        關鍵詞:三角槭;葉綠素;類胡蘿卜素;花青素;時序變化;溫度

        中圖分類號: S792.350.1 文獻標志碼: A 文章編號:1002-1302(2017)20-0228-03

        三角槭(Acer buergerianum Miq.)又名三角楓,為槭樹科(Aceraceae)槭屬落葉喬木,因其葉片秋季變?yōu)榘导t色或橙紅色,成為一種良好的彩葉觀賞樹種。其主要分布區(qū)位于長江流域,華北、華南、西南各省也有栽培[1]。對于彩葉樹種變色機制的研究,國外起步較早,早在20世紀90年代,已有學者對紅葉雞爪槭和紅花槭在不同環(huán)境條件下葉色的變化進行了研究[2-3]。近年來,國內關于槭樹屬植物的變色生理在紅楓、紫花槭、白牛槭、擰筋槭、茶條槭、五角槭、自由人槭、紅花槭等種或品種中已經有相關報道[4-7],而對于三角楓變色機制的研究僅榮立蘋等[1]進行了探索。

        本研究以栽培于江蘇農林職業(yè)技術學院內的三角槭優(yōu)良單株為試驗材料,研究其轉色期葉片中葉綠素、花青素含量的變化,分析測定期內溫濕度的變化與色素含量的關系,為進一步研究三角槭葉色變化的生理機制奠定基礎。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        試驗材料為三角槭優(yōu)良單株,現栽培于江蘇農林職業(yè)技術學院,該單株生長健壯,于秋季葉色轉為亮紅色,落葉初期為12月。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 取樣 本試驗于秋季三角槭進入轉色期開始測定,試驗期為2015年10月28日至12月2日。每周采樣1次,采樣時取樹冠向陽面中部當年生枝條的葉片[4,8-9],同時利用溫濕度測定儀觀測采樣期前1周內的溫濕度變化。

        1.2.2 色素的提取

        1.2.2.1 葉綠素的提取 將采集的葉片用清水沖洗干凈,擦干,避開主脈,剪碎,并混合均勻[8]。稱取剪碎的葉片0.2 g,放入50 mL的三角瓶中,加入浸提液20 mL。浸提液分別為80%丙酮、丙酮 ∶ 無水乙醇=1 ∶ 1、95%乙醇。倒入浸提液后立即用保鮮膜封口,并用黑色塑料膜將整個瓶子包裹起來,防止漏光。將培養(yǎng)瓶放置于32 ℃的環(huán)境下避光恒溫進行浸提,浸提時間分別設定40、45、50 h,浸提過程中搖動幾次。試驗采用雙因素完全隨機組合設計,每個試驗處理重復3次。

        1.2.2.2 花青素的提取 稱取剪碎的葉片1 g,放入50 mL三角瓶,加入0.1 mol/L的HCl 10 mL,封口,遮光(方法同葉綠素的提取),采用單因素試驗設計,試驗因子為浸提時間(40、45、50 h),每個處理重復3次。

        1.2.3 光密度的測定 用分光光度計在470、645、646、649、663、665 nm的波長下測定葉綠素的D值,在530 nm下測定花青素的D值[10]。

        1.2.4 色素的計算 色素計算公式分別用3種不同浸提液的色素濃度(mg/L)的計算公式進行計算,并對計算結果進行比較。80%丙酮作為浸提液的的計算公式為:

        Ca=12.72×D663 nm-2.59×D645 nm;(1)

        Cb=22.88×D645 nm-4.67×D663 nm;(2)

        Ccar=(1 000×D470 nm-3.27×Ca-104×Cb)/229。(3)

        丙酮 ∶ 乙醇=1 ∶ 1為浸提液的計算公式為:

        Ca=12.21×D663 nm-2.81×D646 nm;(4)

        Cb=20.13×D646 nm-5.03×D663 nm;(5)

        Ccar=(1 000×D470 nm-3.27×Ca-104×Cb)/229。(6)

        95%乙醇作為浸提液時的計算公式為:

        Ca=13.95×D665 nm-6.88×D649 nm;(7)

        Cb=24.96×D649 nm-7.32×D665 nm;(8)

        Ccar=(1 000×D470 nm-2.05×Ca-114×Cb)/245[11]。(9)

        將上述濃度計算結果轉換為色素含量,利用公式:

        色素含量(mg/g)=色素濃度(mg/L)×浸提液體積(mL)/[1 000×葉片質量(g)];(10)

        計算色素的相對含量[12]。并對不同計算公式的計算結果進行誤差率的對比。

        花青素的計算,以1 g鮮質量葉在10 mL浸提液中的D值為0.1時的花青素濃度記為1個色素單位,計算花青素相對含量(色素單位)[4,13-17]。

        1.2.5 溫濕度的測定 空氣溫度和濕度的觀測,利用空氣溫濕度自動記錄儀于色素測定的前1周開始,每天進行觀測和記錄。統計到測定時為止1周的大氣溫濕度的最高、最低、平均值以及極差,并與色素含量變化進行相關性分析[13]。

        2 結果與分析

        2.1 葉綠素的不同浸提方法的比較

        2.1.1 不同浸提效果比較 在比較不同浸提效果時,色素濃度的計算公式分別采用式(1)~(9),色素含量的計算利用公式(10),將計算出的色素含量采用SPSS 19.0進行方差分析和多重比較 (表1)。研究發(fā)現,處理4、5、6的葉綠素a、葉綠素b的平均含量之間沒有顯著差異,而這3個處理與其他各處理間均存在顯著差異。類胡蘿卜素平均含量在處理4~9之間無顯著差異,而與其他處理間差異顯著。綜合分析得出:以丙酮與乙醇=1 ∶ 1的浸提液浸提效果最好,與其他2種浸提液間存在顯著差異;而不同浸提時間的各處理間差異不顯著。endprint

        2.1.2 不同色素計算公式的比較 浸提液不同,色素的計算公式也不同。固定浸提時間為50 h,以3種不同浸提液浸提色素,并用相應的計算公式進行計算,對其計算結果與采用公式(4)~(6)計算的結果進行比較。以(4)~(6)計算結果為實測值,其他公式計算的為測定值,利用公式:誤差率=(測定值-實測值)/實測值×100%,計算不同測定公式的誤差率(表2)。

        經誤差率比較發(fā)現,采用不同浸提液計算公式的計算結果誤差率相差很大(表2)。這就說明,在進行色素吸光度測定時波長的選擇必須與浸提液的吸收峰對應,計算也必須運用相應的計算公式,而不能套用Lichtenthaler等對Arnon法進行的修正公式。

        2.2 葉綠素的時序性變化

        色素時序性變化的試驗,均采用浸提液2(丙酮 ∶ 乙醇=1 ∶ 1),浸提時間為50 h。在測定期內,每7 d測定1次數據。研究發(fā)現,從2015年10月至12月,三角槭的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素a+b均呈短暫上升后急速下降,葉綠素a+b的含量從最大的4.19 mg/g降至0.27 mg/g,類胡蘿卜素含量也有所下降,但下降幅度較為平緩(圖1)。

        2.3 花青素的時效性變化

        研究發(fā)現,在測定期內花青素的相對含量隨著時間的變化呈逐漸增加的趨勢,由7.30增至17.50(圖2)。

        2.4 花青素相對含量、類胡蘿卜素與總葉綠素比值的變化

        研究發(fā)現,在測定期內,花青素與總葉綠素比值呈上升趨勢,但開始上升較為緩慢,至11月中旬后,迅速上升。而葉綠素與類胡蘿卜素比值變化幅度比較小(圖3)。因此,測定株表現在葉片顏色上是由綠變黃并不明顯,但隨著花青素含量的增加,葉片呈現較明顯的紅色。

        2.5 測定期內溫濕度的變化

        測定期內平均溫度呈下降趨勢,由19.9 ℃下降到 10.8 ℃(圖4)。同時,平均濕度差呈現類似的下降趨勢(圖5)。

        2.6 葉綠素、花青素與溫濕度的相關性分析

        對葉綠素和花青素含量的變化與溫濕度變化進行相關性分析,結果發(fā)現,葉綠素a、類胡蘿卜素的含量均與平均氣溫間存在較強的正相關,即隨著氣溫的降低,葉綠素、類胡蘿卜素含量均降低。其含量與相對濕度的相關性不強,即色素含量的變化受濕度影響較小?;ㄇ嗨氐暮颗c平均氣溫間存在較強的負相關,隨著氣溫的降低,花青素含量逐漸增加,反映了花青素在不斷的合成和積累(表3)。因此, 葉片的顏色也逐漸變?yōu)榧t色。

        3 結論與討論

        在三角槭葉片色素和花青素測定中,葉綠素的浸提液以丙酮 ∶ 乙醇=1 ∶ 1,浸提50 h,效果較好。使用不同浸提液必須使用此浸提液最大吸光度下的計算公式,而不能為了簡便選擇固定公式。

        在色素含量的時序性變化中發(fā)現,隨著平均氣溫的降低,葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素均呈下降的趨勢,而且葉綠素a、類胡蘿卜素與平均氣溫之間存在較強的正相關。花青素的含量隨著平均氣溫的降低而升高,兩者呈現負的強相關。

        參考文獻:

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