3種葉色型擰筋槭葉片生理特性比較

賈慶彬，孫文生，劉 庚，張海嘯，劉慶林

(1.吉林省林業科學研究院，吉林 長春 130033；2.汪清縣林業局，吉林 汪清 133200)

擰筋槭(AcertriflorumKomarov)又名三花槭，為槭樹科槭樹屬落葉喬木，樹形優美，葉片顏色鮮艷，是良好的園林綠化樹種[1-3].近年來，隨著園林景觀設計理念的發展和居民整體審美水平的提高，樹種色彩的多樣性已成為城市綠化與景觀營建領域新的需求，越來越多的彩葉樹種在園林綠化中得到應用.對于彩葉樹種葉色變化、呈色機制等生理特征的研究已取得一定成果.如有研究[4-8]顯示，植物葉色的形成受光照強度、溫度變化、色素組成與含量等多個因子影響，是多種因素相互作用的結果.魏媛等[9]對白蠟、銀杏、元寶楓、火炬樹轉色期葉色變化生理特性的研究結果顯示：葉綠素a、葉綠素b含量在轉色期呈先快后慢的下降趨勢，類胡蘿卜素含量的變化趨勢在不同葉色樹種間差異較大，紅葉型樹種中花色素苷的含量顯著高于黃葉型樹種.楚愛香等[10]對4種槭樹屬植物秋色葉變化與色素含量和可溶性糖關系的研究顯示：花色素苷含量在秋色葉變紅的三角楓和小葉雞爪槭中顯著上升，在秋色葉變黃的五角楓和元寶楓中上升不明顯；可溶性糖含量先升后降，表現為單峰曲線.李力[11]對北美紅楓呈色生理機制及葉色調控的研究顯示：影響北美紅楓葉片變紅的主要因素是葉片中光合色素、花色素苷和可溶性糖含量.本次研究以3種不同葉色型擰筋槭為對象，測定影響葉片顏色的主要生理指標，通過對比不同類型間葉片生理指標的差異性與相關性，分析影響擰筋槭葉片不同色型形成的內在因素，可為今后綠化樹種的篩選與定向培育提供參考.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018年10月初，在長春市周邊地區選擇樹齡一致、冠層相同、長勢均勻的植株取樣.按葉片顏色分為3種不同類型，即紅色型、暗紅色型以及黃色型(見圖1).不同色型分別選取5株，共15份葉片樣本.葉片樣品收集后迅速放入冰袋保存，帶回實驗室備用.部分樣品放入120 ℃電熱干燥箱烘干20 min，再于65 ℃烘干至恒重，以備其他后續試驗使用.

1.2 試驗方法

1.2.1 花色素苷含量

稱取100 mg樣品放入具塞三角瓶中，加10 mL鹽酸乙醇溶液，在60 ℃水浴中加10 mL提取液浸提30 min，把上清液倒入容量瓶中，分別加5 mL提取液重復提取2次.合并上清液定溶到25 mL.以0.1 mol/L鹽酸乙醇溶液作參比液，用分光光度計測定提取液在530、620、650 nm波長下的光密度A.

花色素苷的光密度[12-13]：

Aλ=(A530-A620)-0.1(A650-A620)；

花色素苷含量：

ω(花色素苷)=Aλ/ε×V/m×1 000，

式中：Aλ為花色素苷的光密度(mg/g)；ε為花色素苷摩爾消光系數，4.62×104；V為提取液總體積(mL)；m為樣本干重(g)；1 000表示將計算結果換算成mg的倍數.

1.2.2 光合色素含量

稱取樣品100 mg，放入具塞試管中，加入10 mLV(80%丙酮)∶V(無水乙醇)為1∶1的混合提取液.置于黑暗條件下，充分浸泡提取30 h直至葉片全白，用分光光度計測定提取液在663，645，440 nm波長下的光密度A，計算出光合色素含量：

Ca= 9.784A663- 0.990A645，

Cb= 21.426A645- 4.65A663，

Cc= 4.695A440- 0.268 (Ca+Cb)，

式中：Ca為葉綠素a含量(mg/g)；Cb為葉綠素b含量(mg/g)；Cc為類胡蘿卜素含量(mg/g).

1.2.3 可溶性糖含量

稱取100 mg樣品，加入4 mL蒸餾水，100 ℃水浴浸提，2 400 r/min離心10 min，收集上清液，重復提取2次，上清液定容至15 mL.吸取提取液1 mL，加入蒽酮試劑5 mL充分混合，于沸水浴中煮沸10 min，取出冷卻，于UV-754型分光光度計上進行比色測定，波長為625 nm，記錄測得吸光度A.

可溶性糖含量：

ω(可溶性糖)=(C×V)/(W× 103)，

式中：可溶性糖含量單位為mg/g；V為植物樣品提取液體積(mL)；C為提取液的糖體積質量(μg/mL)；W為植物組織干重(g).

1.2.4 葉片pH、電導率

稱烘干樣品2.0 g于50 mL具塞三角瓶中，加入蒸餾水50 mL，振蕩器中速振蕩48 h后使用Waterproof Comlo pH & EC測定pH和電導率.

1.3 數據統計與分析

采用SPSS 18.0 軟件進行數據分析，主要包括方差分析、多重比較、相關分析等.試驗數據均是3次重復的平均值.

2 結果與分析

2.1 不同葉色型擰筋槭葉片生理特征差異性

擰筋槭葉片生理指標及差異性分析結果見表1、表2.結果顯示：不同葉色型擰筋槭間，葉片各生理指標均存在極顯著差異.紅色型葉片花色素苷含量最高，為3.145 mg/g，高出黃色型306.86%，高出暗紅色型3.83%.暗紅色型光合色素含量較高，其葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均顯著高出另外兩種色型.其中，葉綠素a含量高出紅色型88.34%，高出黃色型106.59%.葉綠素b含量高出紅色型22.12%，高出黃色型36.88%.類胡蘿卜素含量高出紅色型49.93%，高出黃色型20.26%.暗紅色型葉片可溶性糖含量較高，為50.17 mg/g，高出紅色型29.13%，高出黃色型5.55%.電導率方面，暗紅色型(1 749.817 S/m)分別高出紅色型7.12%、黃色型31.75%.

表1 不同葉色型擰筋槭生理指標Tab.1 Physiological traits of different leaf color types of Acer triflorum

注：不同字母表示差異顯著.

表2 不同葉色型擰筋槭葉片生理指標方差分析Tab.2 Variance analysis of physiological traits of different leaf color types of Acer triflorum

表2(續)

2.2 不同葉色型擰筋槭葉片主要色素組成

分析影響擰筋槭葉片顏色的主要色素組成，結果見圖2.結果顯示：不同葉色型擰筋槭葉片色素組成比例存在差別.紅色型葉片主要色素組成：花色素苷24%，葉綠素a 13%，葉綠素b 27%，類胡蘿卜素36%；暗紅色型葉片主要色素組成：花色素苷17%，葉綠素a 18%，葉綠素b 24%，類胡蘿卜素41%；黃色型葉片主要色素組成：花色素苷7%，葉綠素a 13%，葉綠素b 28%，類胡蘿卜素52%.

3種葉色型擰筋槭葉片中，葉綠素a與葉綠素b在色素組成中所占比例較為穩定，變化范圍相對較?。喝~綠素a在13%～18%、葉綠素b在24%～28%窄幅變化.花色素苷與類胡蘿卜素含量占比變化范圍較大，所占比例分別在7%～24%和36%～52%.紅色型葉片花色素苷含量占比高出暗紅色型41.18%，高出黃色型242.86%，黃色型葉片類胡蘿卜素含量占比高出紅色型44.45%，高出暗紅色型26.83%.不同葉色型擰筋槭葉片中，花色素苷與類胡蘿卜素在色素組成中所占比例對擰筋槭葉片顏色的形成具有重要作用.

2.3 擰筋槭葉片各生理指標相關性

通過相關分析可以了解擰筋槭葉片各生理性狀間的相互作用與影響，分析結果見表3.由表3可知：葉綠素a含量和葉綠素b含量與其他各生理指標均表現為正相關，多數相關性達到顯著或極顯著水平；花色素苷含量與葉綠素b含量、電導率、pH存在極顯著正相關關系，與類胡蘿卜素含量和可溶性糖含量表現為微弱負相關，相關性未達到顯著水平；類胡蘿卜素含量與葉綠素a含量、葉綠素b含量、可溶性糖含量存在極顯著正相關關系，與電導率和pH正相關性未達到顯著水平.

表3 擰筋槭葉片生理指標相關性分析Tab.3 Correlation analysis of physiological traits of Acer triflorum

注：**.在0.01水平(雙側)上顯著相關;*.在0.05水平(雙側)上顯著相關.

3 結論與討論

不同色型擰筋槭葉片生理性狀存在極顯著差異，花色素苷含量在葉片顏色的形成上起到了重要作用.紅色型與暗紅色型擰筋槭花色素苷含量較高，黃色型擰筋槭花色素苷含量顯著低于紅色型和暗紅色型.其中，花色素苷含量最高的紅色型高出含量最低的黃色型306.86%，而且暗紅色型葉片在光合色素、類胡蘿卜素、可溶性糖含量等方面也高于黃色型.同時，該色型還具有較高的電導率和pH.以往對于植物葉片呈色機理的研究也得到過類似結論：劉儒等[14]對楓香葉色變化與葉綠素和花色素苷關系的研究結果顯示，楓香葉片呈現紅色與花色素苷含量變化有著密切關系，花色素苷的含量決定了楓香葉片的顏色；朱景樂等[15]在對3個觀賞型杜仲品種葉片生理特征進行的比較顯示，葉片顏色與葉綠素、類胡蘿卜素以及花色素苷含量存在顯著正相關關系，紅(紫)色型葉片中起決定作用的呈色物質是花色素苷.

不僅受到花色素苷等色素總含量的影響，各色素在整體組成中所占比例也對擰筋槭葉片的呈色具有重要影響.本試驗結果顯示：不同色型擰筋槭葉片中，葉綠素a與葉綠素b在色素組成中所占比例較為穩定，3種色型間差異較小.葉綠素a在紅色型、暗紅色型和黃色型葉片中占比分別為13%、18%和13%；葉綠素b在3種色型中占比分別為27%、24%和28%.花色素苷與類胡蘿卜素含量在色素組成中的比例在不同色型間變化范圍較大.紅色型與暗紅色型花色素苷所占比例為24%和17%，黃色型僅為7%；類胡蘿卜素方面，黃色型為52%，紅色型占比最小，為36%.該結果說明，相比于葉綠素a與葉綠素b，花色素苷與類胡蘿卜素所占比例對擰筋槭葉色差異影響更大.花色素苷占比越大，葉片顏色越紅；花色素苷占比越小，葉片顏色則越偏向黃色型.

通過對擰筋槭葉片各生理性狀進行的相關分析可以了解性狀間的相互關系與關聯程度，對性狀間的互作效應、特定性狀的間接選擇等具有積極意義.本次試驗結果顯示：花色素苷含量與pH呈極顯著正相關，與類胡蘿卜素、可溶性糖含量呈負相關關系，但相關性未達到顯著水平；類胡蘿卜素含量與光合色素、可溶性糖含量表現為極顯著正相關關系，與pH表現為微弱正相關關系.一般認為，可溶性糖為花色素苷合成的前體物質[16-17]，以往有研究[18-20]顯示，葉片花色素苷含量受可溶性糖含量與pH的影響較大.榮立蘋等[21]關于三角楓轉色期葉片生理變化的研究顯示，花色素苷與可溶性糖含量呈極顯著正相關.聶慶娟等[22]對不同葉色紅櫨葉片進行的研究也得到過類似結果.目前，不同樹種花色素苷與可溶性糖含量間相關性研究的結果存在一定差異，與本次研究結果相近.陳繼衛等[23]對紅楓秋冬轉色期葉色變化的生理特性的研究結果顯示，秋冬轉色期，紅楓葉片中花色素苷含量與可溶性糖含量的相關性不顯著.龐秋穎等[24]對槭樹屬4個樹種秋季變色過程中葉片生理指標的研究結果顯示，擰筋槭葉片花色素苷含量與類胡蘿卜素含量呈極顯著負相關關系，與可溶性糖含量表現為微弱負相關，所得結論與本次研究結果相似.