韋忠剛

摘 要：為研究遮蔭強度對元寶楓花色素苷含量的影響，以秋葉變紅元寶楓為試驗材料，通過進(jìn)行不同強度的遮蔭處理，測定元寶楓不同位置葉片中花色素苷含量和PAL活性的變化。結(jié)果表明：隨著遮蔭時間的延長，元寶楓上部和中部葉片花色素苷含量呈現(xiàn)出持續(xù)下降趨勢，下部葉片呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢；PAL酶活性均呈現(xiàn)出持續(xù)降低趨勢。在園林應(yīng)用中適當(dāng)對元寶楓進(jìn)行修剪整枝有利于秋季葉片著色。

關(guān)鍵詞：元寶楓；花色素苷；苯丙氨酸解氨酶

中圖分類號：S792.35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.03.002

Effects of Shading on the Content of Anthocyanin in Acer truncatum

WEI Zhonggang

（Agricultural Integrated Service Center of Tai'an， Tai'an， Shandong 271000， China）

Abstract： In order to study the effects of shading intensity on the content of anthocyanin in Acer truncatum， the changes of anthocyanin content and PAL activity in leaves of A. truncatum were studied by different shading treatments. The results showed that the content of anthocyanin in the upper and middle leaves of A. truncatum showed a decreasing trend with increasing the shading time， while the lower leaves showed a trend of increasing first and then decreasing. The activities of PAL decreased continuously.

Key words： A. truncatum；anthocyanin；PAL

元寶楓（Acer truncatum），槭樹科槭樹屬，我國特有樹種，分布范圍廣，變異豐富。元寶楓以其獨特的葉形、葉色等特點受到廣泛關(guān)注，是我國重要的園林綠化樹種和彩色葉樹種[1]。研究發(fā)現(xiàn)，元寶楓的種子含油量較高，如何高效提取和利用元寶楓籽油也成為當(dāng)下研究熱點，被視為重要的木本油料樹種，發(fā)展前景廣闊。目前，元寶楓已被視為集觀賞價值、經(jīng)濟價值于一身的優(yōu)良樹種。

植物的葉色變化是遺傳因素和外界環(huán)境共同作用的結(jié)果，就生態(tài)因子來說，主要集中在光照、溫度、水分、栽培方式幾個方面，基于不同物種的適應(yīng)性展現(xiàn)出不同的表現(xiàn)形式。研究發(fā)現(xiàn)：黃金榕隨著光強的增加顏色愈加鮮艷，而紫葉黃櫨隨著光強的增加葉色則逐漸暗淡；藍(lán)光有利于美人梅葉片的著色，紫外光有利于高山花卉的著色；紫葉矮櫻需要適度的干旱才能很好地顯色，而天南星科植物卻需要在高度濕潤的環(huán)境下才能表現(xiàn)良好[2]。研究表明，在植物的變色過程中花色素苷種類與含量發(fā)生了變化，這是導(dǎo)致葉色呈現(xiàn)不同形式的內(nèi)在因素[3]。同時，花色素苷在提高植物抗性方面也起到了重要作用，在寒冷、干旱等脅迫條件下，植物可以合成花色素苷抵御逆境[4]。

在植物葉色變化過程中，植物的光合作用是關(guān)鍵，而光強起到了不可替代的作用[5]。隨著霧霾越來越嚴(yán)重，高樓聳立的城市中遮陰度不斷升高，城市綠化中的觀賞樹木很少在全光照下生長，這對城市觀賞植物的生長起到了抑制作用，尤其是對變色葉植物的生長，降低了彩色植物的美化功能。本試驗通過對元寶楓光照強度的控制，研究了不同光照條件下元寶楓葉片花色素苷含量及其關(guān)鍵酶苯丙氨酸解氨酶活性的變化，探索光照強度與元寶楓葉色變化的關(guān)系，以期為元寶楓的引種利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗時間、地點

本試驗于2015年10月在泰安市泰山區(qū)邱家店邱家店苗圃進(jìn)行。

1.2 試驗材料

供試材料為課題組選育的元寶楓秋葉變紅無性系植株。

1.3 試驗方法

1.3.1 材料處理 將盆栽嫁接苗放于試驗地，用遮陽網(wǎng)進(jìn)行遮陽處理。處理1，一層遮陽網(wǎng)；處理2，兩層遮陽網(wǎng)；以全光照為對照。每處理20盆，經(jīng)光強測定儀測定，一層遮陽網(wǎng)的光強約為全光強的65%，兩層遮陽網(wǎng)的光強約為全光強的30%。分別在處理后的第0，7，14天，取植株的上、中、下三個部位的葉片進(jìn)行花色素苷含量和苯丙氨酸解氨酶活性的測定。

1.3.2 花色素苷含量的測定 取葉片鮮樣0.3 g，加入 10 mL 1%鹽酸乙醇提取液，放置24 h，過濾，用紫外光分光光度計在波長 535 nm 下測定吸光度。

1.3.3 苯丙氨酸解氨酶活性測定 參照文獻(xiàn)[6]，取葉片鮮樣0.5 g，加 5 mL 0.1 mol·L-1 硼酸緩沖液（pH值 8.8）、巰基乙醇 2 mmol·L-1、0.5 g PVP，冰浴研磨勻漿，12 000 r·min-1 4 ℃離心 15 min ，取上清夜。吸取 1 mL 0.02 mol·L-1 的 L-PAL 和 3 mL pH值8.8 硼酸緩沖液（對照為失活的酶液），置于試管中，水浴中保溫 30 min，加0.2 mL 酶液，混合均勻， 30 ℃恒溫水浴中反應(yīng) 30 min，在冰浴中終止反應(yīng)，于分光光度計 290 nm 上測其 OD 值。計算公式如下：

PAL 活性（U）=OD×1 000

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用EXCEL、SPSS13.0進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 30%遮陰條件下花色素苷含量的變化

元寶楓在30%遮陰條件下花色素苷含量的變化見圖1。隨著遮陰時間的延長，元寶楓上部和中部葉片花色素苷含量均呈現(xiàn)出持續(xù)下降趨勢，同時，葉片受光強的影響從上到下逐漸減輕。其中元寶楓上部葉片花色素苷含量在處理第7，14 天分別下降了67.8%和71.1%，中部葉片花色素苷含量在處理第7，14天分別下降了42.3%和54.5%，而下部葉片則呈現(xiàn)出先升高再降低的趨勢。

2.2 65%遮陰條件下花色素苷含量的變化

元寶楓在65%遮陰條件下花色素苷含量的變化見圖2。與元寶楓在30%遮陰條件下花色素苷含量的變化相似，隨著遮陰時間的延長，元寶楓上部和中部葉片花色素苷含量均呈現(xiàn)出持續(xù)下降趨勢，降低強度更大，葉片受光強的影響從上到下逐漸減輕。其中元寶楓上部葉片花色素苷含量在處理第7，14 天分別下降了75.5%和78.7%，中部葉片花色素苷含量在處理第7，14 天分別下降了19.5%和41.5%，而下部葉片也呈現(xiàn)出先升高再降低的趨勢。可見，在高遮陰條件下，上部葉片受影響較大，當(dāng)植物適應(yīng)光強后，花色素苷含量變化較小，植物合成花色素苷含量隨光強降低而下降，達(dá)到一定程度后會穩(wěn)定在某一水平。

2.3 30%遮陰條件下PAL酶活性的變化

元寶楓在30%遮陰條件下PAL酶活性變化見圖3。隨著遮陰時間的延長，元寶楓上、中部葉片PAL酶活性呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，下部葉片呈現(xiàn)持續(xù)降低趨勢，其中，上部和中部葉片中苯丙氨酸解氨酶活性顯著高于下部葉片。同時，葉片受光強的影響從上到下逐漸減輕，其中元寶楓上、中、下部葉片PAL酶活性在處理第7 天分別上升了32.3%，1.3%和12.6%，在處理第14 天分別下降了40.1%，20.5%和24.9%?？梢?，植物在遭受光強不足時，會合成PAL酶以應(yīng)對不良環(huán)境條件，當(dāng)超過一定承受閾值時，保護功能降低，酶活性減弱。

2.4 65%遮陰條件下PAL酶活性的變化

元寶楓在65%遮陰條件下PAL酶活性變化見圖4。隨著遮陰時間的延長，元寶楓上、中、下部葉片PAL酶活性呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，其中，上部和下部葉片中苯丙氨酸解氨酶活性降低趨勢最明顯，中部葉片變化較小。元寶楓上、中、下部葉片PAL酶活性在處理第7 天分別下降了24.7%，4.5%和16.8%，第14 天分別下降了54.6%，9.7%和55.7%。

3 結(jié)論與討論

變色葉植物在園林綠化應(yīng)用中起到了重要作用，而花色素苷則是植物變色過程中不可或缺的因素。研究還發(fā)現(xiàn)，花色素苷在植物的逆境脅迫中也起到了重要作用[7]。Moscovici[8]研究發(fā)現(xiàn)，植物在光強下，可以通過合成花色素苷消耗過多的能量，避免強光輻射帶來的不利影響。Parker[9]和Krol等[10]研究發(fā)現(xiàn)，常春藤在一年的生長中，其葉片POD、SOD等抗氧化酶活性和花色素苷含量均隨溫度的降低而升高，可以推測，花色素苷在植物的抗寒過程中也起到了一定作用。已有研究證明，花色素苷也有利于植物的抗旱和抵抗?jié)B透脅迫的能力[11]。

苯丙氨酸解氨酶是植物苯丙氨酸代謝途徑的關(guān)鍵酶，對花色素苷的合成有重要的調(diào)節(jié)作用，然而，對于兩者的關(guān)系尚有爭議。Chalker-scott等[12]研究認(rèn)為PAL活性與花色素苷含量呈正相關(guān)，而Sherwin和Farraont[13]則認(rèn)為兩者并無明確的聯(lián)系，其原因可能是不同植物在不同生長期和環(huán)境脅迫下沒有表現(xiàn)出明確的聯(lián)系。本研究通過試驗表明，元寶楓變色過程中PAL活性與花色素苷含量沒有明確的定量關(guān)系。

光照條件是影響花色素苷形成的重要因素，其中光強最為重要。梁峰[5]研究發(fā)現(xiàn)，元寶楓在全光照條件下顏色最鮮艷，觀賞效果最好，葉綠素含量和花色素苷含量均最高。一般認(rèn)為，低溫加速了葉綠素的降解，植物在形成一系列抗氧化酶的過程中花色素苷含量也不斷升高，花色素苷在抵抗低溫脅迫中起到了一定作用。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著遮蔭時間的延長，元寶楓葉片的花色素苷含量和PAL酶活性均下降，上、中、下部葉片降低程度具有差異性。

筆者研究了不同光照條件下元寶楓葉片中花色素苷含量和苯丙氨酸解氨酶活性的變化，同時對枝條不同層次的葉分別進(jìn)行了比較，研究發(fā)現(xiàn)，隨著遮陰時間的增加，二者皆表現(xiàn)出下降的趨勢，然而不同位置的葉片變化速率不同。因此，通過篩選適宜的彩葉植物、對樹木進(jìn)行修剪、補光等可以有效延長彩葉植物葉片變色期，提高植物的觀賞特性。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱書香，楊建民，王中華，等.4種李屬彩葉植物色素含量與葉色參數(shù)的關(guān)系[J].西北植物學(xué)報，2009，29（8）：1663-1669.

[2]洪麗，王金剛，龔束芳.彩葉植物葉色變化及相關(guān)影響因子研究進(jìn)展[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，41（6）：152-156.

[3]楊科家，豐震，朱紅梅，等.元寶楓葉片花色素苷的提取及其穩(wěn)定性研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（24）：334-337.

[4]姜衛(wèi)兵，莊猛，韓浩章，等.彩葉植物呈色機理及光合特性研究進(jìn)展[J].園藝學(xué)報，2005，32（2）：352-358.

[5]梁峰，藺銀鼎.光照強度對彩葉植物元寶楓葉色表達(dá)的影響[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，29（1）：41-45.

[6]趙世杰.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1998：55-57.

[7]唐前瑞，陳友云，周樸華.紅繼木花色素苷穩(wěn)定性及葉片細(xì)胞液 pH 值變化的研究[J].湖南林業(yè)科技，2003，30（4）：24-25.

[8]MANCINELLI A L，YANG C P，RABINO I，et al.Photocontrol of anthocyanin synthesis：V.further evidence against the involvement of photosynthesis in high irradiance reaction anthocyanin synthesis of young seedlings[J].Plant Physiology， 1976， 58（2）：214-217.

[9]PARKER J. Relationships among cold hardiness， water soluble protein， anthocyanins and free sugar in Hedera helix L[J]. Plant physiol， 1962， 37： 809-813.

[10]KROL M， GRAY G， HURRY V. Low-temperature stress and photoperiod affect an increased tolerance to photoinhibition in Pinus banksiana seedlings[J]. Can bot， 1995， 73：1119-1127.

[11]馮立娟，苑兆和，尹燕雷，等.美國紅楓葉色表達(dá)期間相關(guān)物質(zhì)的研究[J].山東林業(yè)科技，2008（4）：9-10.

[12] CHALKER-SCOTT L. Environmenttal significance of anthocyanins in plant stress responses[J].Photochemistry and photobiology， 1999， 70（1）： 1-9.

[13]SHERWIN H W，F(xiàn)ARRANT J M.Protection mechanisms against excess light in the resurrection plants Craterostigma wilmsii and Xerophyta viscosa[J].Plant Growth Regulation，1998，24（3）：203-210.