馮一峰,王 艷,唐 都,李湘鈺,吳翠云,2*
(1.塔里木大學(xué) 植物科學(xué)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300;2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木盆地生物資源保護(hù)利用重點實驗室,新疆 阿拉爾 843300)
植物中葉綠素(chlorophyll)含量是調(diào)查植物生理生化及生態(tài)指標(biāo)的一個重要測量參數(shù),其不僅能表達(dá)植物生長發(fā)育情況,也能作為檢測周圍環(huán)境因子的關(guān)鍵指標(biāo)[1]。葉片是植物光合作用的主要器官,葉片的大小與植物光合產(chǎn)物的積累直接相關(guān)[2],植物體中葉綠素含量多少能體現(xiàn)出其光合能力的強(qiáng)弱,因此葉綠素含量的測定方法也變得尤為重要。
目前葉綠素含量的測定方法主要有2種,一種是分光光度法,另一種是SPAD葉綠素儀法[3],前者是對葉片葉綠素的精確測量,適用于實驗室測量,后者比較粗放,適于田間測量。分光光度法測量已在桑葉、茶葉、櫻桃、紅香椿[4]、杉木[5-8]等較多的植物上有運用,不同植物葉片的葉綠素含量有所差異,相同植物不同提取方法對葉綠素含量測量也有很大影響[9]。張宇斌等[10]認(rèn)為乙醇∶丙酮(1∶1)的混合液提取葉綠素含量最高,張素霞等[11-12]研究認(rèn)為乙醇-丙酮2∶1混合浸提10 min效果最好,李得孝等[13]研究認(rèn)為室溫下丙酮-乙醇水混合浸提效果最好,王冬等[14]以乙醇與丙酮物質(zhì)的量之比1∶1的混合溶液為浸提劑對仙人掌進(jìn)行葉綠素提取得出:溫度50 ℃,固液比為1∶40條件下提取5 h,葉綠素的提取效率最高。本研究在前人研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討駿棗葉片葉綠素含量測定的優(yōu)選方法:將不同植物葉綠素的提取效果較好的方法進(jìn)行綜合與比較(3種提取液:體積分?jǐn)?shù)95%乙醇、體積分?jǐn)?shù)80%丙酮、體積分?jǐn)?shù)95%乙醇-體積分?jǐn)?shù)80%丙酮1∶1混合、4種提取方法:室溫靜置浸提法、室溫研磨浸提法、研磨+室溫靜置浸提法、溫?zé)犰o置浸提法),以期選出適合紅棗葉片葉綠素的較好提取液及提取方法,為今后棗葉片中葉綠素的提取測定方法提供參考依據(jù)。
駿棗葉片:新疆阿克蘇地區(qū);體積分?jǐn)?shù)95%乙醇:天津永晟精細(xì)化工有限公司;丙酮:西安化學(xué)試劑廠;試劑均為分析純。
UV1800紫外可見分光光度計:上海菁華科技儀器有限公司;H2100R高速冷凍離心機(jī):湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司。
九月下旬取樣,取駿棗相同二次枝上同一節(jié)棗吊中部葉片裝入采集箱立即帶回實驗室擦凈、去除葉脈剪碎(不超過2 mm)混勻,一部分現(xiàn)用,另一部分放入-20 ℃冰箱待用,每個指標(biāo)做3次重復(fù)。
1.3.1 室溫靜置浸提法
取3支25 mL試管分別放入0.2 g剪碎的駿棗葉片,再向3支試管中分別加入體積分?jǐn)?shù)95%乙醇、體積分?jǐn)?shù)80%丙酮、乙醇-丙酮1∶1混合液各10 mL,黑暗處室溫(25 ℃)浸提24 h,其間不停搖勻,24 h后葉片變白,于663 nm和646 nm波長下比色。
1.3.2 室溫研磨浸提法——室溫下研磨后立即離心比色
分別稱取0.2 g剪碎的葉片于3個研缽,加入2.5 mL研磨液(3個研缽研液分別為體積分?jǐn)?shù)95%乙醇、體積分?jǐn)?shù)80%丙酮、乙醇-丙酮混合液)于室溫條件下研磨5 min至葉片顏色變白后倒入離心管,洗滌研缽3次,每次2.5 mL,共10 mL研液,重復(fù)3次后立即離心比色,離心前攪拌均勻。
1.3.3 研磨+室溫靜置浸提法
如1.3.2方法黑暗處室溫放置2 h,其間不停攪拌,葉片變白后離心比色。
1.3.4 溫?zé)犰o置浸提法
取3支25 mL試管分別放入0.2 g剪碎的駿棗葉片,再分別加入體積分?jǐn)?shù)95%乙醇、體積分?jǐn)?shù)80%丙酮、乙醇-丙酮1∶1混合液各10 mL,在50 ℃條件下浸提5 h,其間不停搖勻,避光,葉片變白后離心比色。
1.3.5 實驗測定方法
采用UV1800型紫外/可見光分光光度計進(jìn)行比色,本試驗中3種浸提液的吸收光譜基本相似[4],計算公式可以采用的Arnon法修正公式進(jìn)行計算,數(shù)據(jù)用Excel和DPS軟件進(jìn)行處理分析。葉綠素計算公式如下:
葉綠素總含量(mg/g)=葉綠素a含量+葉綠素b含量
式中:A為分光光度計所測吸光度值;V為樣品提取液總體積,mL;W為駿棗葉片鮮質(zhì)量,g。
2.1.1 乙醇為提取液4種提取方法對駿棗葉綠素提取量的影響
以乙醇為提取液的4種提取方法測得的駿棗葉片中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量差異見圖1。由圖1可以看出,室溫靜置24 h提取的各種葉綠素含量與研磨+室溫靜置浸提法無顯著差異,但顯著高于室溫研磨提取法和溫?zé)犰o置提取法,其中,葉綠素a提取量分別提高61.18%和90.28%,葉綠素b提取量分別提高76.19%和68.18%,總?cè)~綠素提取量分別提高64.15%和85.11%;研磨+室溫靜置提取法的葉綠素a和總?cè)~綠素均顯著高于室溫研磨提取和溫?zé)犰o置提取,其中,葉綠素a提取量分別高出80%和113%,總?cè)~綠素提取量分別高出72.64%和94.68%,而葉綠素b提取量無顯著差異;室溫研磨提取和溫?zé)犰o置提取在各葉綠素之間均無顯著差異;同樣是研磨法中的研磨+靜置室溫提取和室溫研磨提取之間差異性顯著,原因是后者的提取時間不夠充分導(dǎo)致提取葉綠素的量不足。
圖1 體積分?jǐn)?shù)95%乙醇提取液不同提取方法對葉綠素含量提取效果的影響Fig.1 Effect of different extraction methods by 95% ethanol extract on chlorophyll extraction content
2.1.2 丙酮為提取液4種提取方法對駿棗葉綠素提取量的影響
由圖2可以看出,以體積分?jǐn)?shù)80%丙酮為提取液進(jìn)行提?。禾崛∪~綠素a時,4種提取方法之間均存在顯著差異,表現(xiàn)為室溫靜置提取>研磨+室溫靜置提?。緶?zé)犰o置提?。狙心ナ覝靥崛?;對葉綠素b的提取中,室溫靜置提取法顯著高于其他3種提取方法,研磨+室溫靜置提取顯著高于室溫研磨提取和溫?zé)犰o置提取,室溫研磨提取與溫?zé)犰o置提取之間無顯著差異;提取總?cè)~綠素時,4種提取方法之間也均存在顯著差異,總?cè)~綠素以室溫靜置的提取效果較好,達(dá)到1.58 mg/g,顯著高于其他3種提取方法,室溫研磨提取的提取效果較差,只有0.36 mg/g,顯著低于其余3種提取方法,較少的提取量是由于研磨過程中提取的時間太短,葉綠素還未充分提出且葉綠素在研磨過程中分解較快導(dǎo)致的,與徐芬芬等[15]對小白菜葉綠素含量的測定研究結(jié)果一致。
圖2 體積分?jǐn)?shù)80%丙酮提取液不同提取方法對葉綠素含量提取效果的影響Fig.2 Effect of different extraction methods by 80% acetone extract on chlorophyll extraction content
2.1.3 乙醇-丙酮1∶1混合提取液4種提取方法對駿棗葉綠素提取量的影響
圖3 混合提取液不同提取方法對葉綠素含量提取效果的影響Fig.3 Effect of different extraction methods by mixed extract on chlorophyll extraction content
由圖3可以看出,混合提取液對葉綠素a的提取量變化趨勢與2.1.1中的單一乙醇提取液提取量變化趨勢相同,室溫靜置提取與研磨+室溫靜置提取效果之間差異不顯著,室溫研磨提取與溫?zé)犰o置提取效果之間差異不顯著,前兩種提取方法提取效果顯著高于后兩者提取方法;混合提取液對葉綠素b的提取效果與其對葉綠素a的提取效果變化趨勢相同;混合提取液中研磨+室溫靜置提取總?cè)~綠素的提取效果顯著高于其他3種提取方法的提取效果,達(dá)到了1.78 mg/g,室溫靜置提取效果其次,室溫研磨提取和冷凍材料溫?zé)犰o置提取效果處于同一水平,分別為0.82 mg/g和0.86 mg/g,提取總?cè)~綠素的效果較差。
同種處理方法下不同浸提液的提取效果比較,對4種提取方法提取的葉綠素做顯著性差異分析,結(jié)果見表1。由表1可以看出,室溫靜置法對葉綠素a和葉綠素b的提取量總體高于其他各提取方法的提取量,且與室溫研磨提取和溫?zé)犰o置提取存在顯著性差異;眾多提取方法中,95%vol乙醇室溫靜置提取(1.74 mg/g)、95%vol乙醇研磨+室溫靜置提?。?.83 mg/g)和乙醇-丙酮1∶1混合液研磨+室溫靜置提取(1.78 mg/g)提取效果較好,顯著高于其他各處理;80%vol丙酮室溫研磨提取效果較其他各處理差,可能由于時間太短,葉綠素提取不夠充分,也可能是丙酮極易揮發(fā),提取液量迅速減少而影響提取效果。
表1 處理方法與浸提液的交互作用Table 1 Processing method and interaction of the extraction solution
4種不同的提取方法中,單種提取液體積分?jǐn)?shù)95%乙醇對駿棗葉片總?cè)~綠素的提取效果均較好,顯著高于單種提取液丙酮,與李志丹等[16]研究結(jié)果一致。在研磨法和浸提法3種浸提液浸提效果中,體積分?jǐn)?shù)95%乙醇作為研磨劑研磨后黑暗中放置2 h浸提效果較好,體積分?jǐn)?shù)80%丙酮研磨后立即離心比色效果較差,乙醇提取液室溫下浸提24 h、乙醇-丙酮1∶1混合液研磨+靜置室溫提取效果雖與乙醇研磨后黑暗中放置2 h的葉綠素提取量無顯著性差異,但乙醇室溫24 h耗費時間,混合液中的丙酮為有毒氣體,因此選用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇研磨后黑暗中放置2 h(其間不停攪拌)進(jìn)行紅棗葉綠素的提取。
[1]張 亮,曹叢華,任榮珠,等.大葉黃楊葉綠素的提取及穩(wěn)定性研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(17):8923-8925.
[2]劉西軍,陳 靜,徐小牛,等.桂花葉片SPAD、葉綠素含量和比葉重特征[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2013,40(1):51-54.
[3]王 瑞,陳永忠,陳隆升,等.油茶葉片SPAD 值與葉綠素含量的相關(guān)分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2013,33(2):77-80.
[4]劉 靜,張愛民,李湘利,等.紅香椿葉綠素的提取工藝與穩(wěn)定性的研究[J].中國釀造,2012,31(3):82-86.
[5]鄧祥元,高 坤,張麗娟.不同溶劑萃取桑葉葉綠素效率的初步研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2011,27(2):389-394.
[6]趙先明,汪艷霞,杜 曉,等.茶葉葉綠素混合液浸提法提取條件優(yōu)化[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2011,24(4):1303-1308.
[7]孫俊寶,王建新.櫻桃葉綠素含量測定方法研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(3):18-19.
[8]劉 璇,林 輝,藏 卓,等.杉木葉綠素a 含量與高光譜數(shù)據(jù)相關(guān)性分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2010,30(5):72-76.
[9]徐國瑞,劉濟(jì)明,閆國華,等.羅甸小米核桃葉綠素含量測定方法研究[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué),2010,29(5):419-423.
[10]張宇斌,張永蘭,蹇 毅,等.不同提取液對藍(lán)莓葉綠素提取效果的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(2):45-46.
[11]張素霞.菠菜葉中葉綠素提取工藝研究[J].中國食物與營養(yǎng),2008(5):41-43.
[12]彭運生,劉 恩.關(guān)于提取葉綠素方法的比較研究[J].北京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1992,18(3):247-249.
[13]李得孝,郭月霞,員海燕,等.玉米葉綠素含量測定方法研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2005(6):153-155.
[14]王 冬,李建華,祝錫鍵,等.仙人掌葉綠素提取工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)通報,2006,12(5):67-68.
[15]徐芬芬,葉利民,徐衛(wèi)紅,等.小白菜葉綠素含量的測定方法比較[J].北方園藝,2010(23):32-34.
[16]李志丹,韓瑞宏,廖桂蘭,等.植物葉片中葉綠素提取方法的比較研究[J].廣東第二師范學(xué)院學(xué)報,2011(6):80-83.