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2種茄科植物花色變化的生理生化機(jī)制

2021-10-05 07:55:36蔣朵朵李林
河南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年8期
關(guān)鍵詞:類黃酮鴛鴦花蕾

蔣朵朵,李林

(1.廣西大學(xué) 林學(xué)院,廣西 南寧 530004;2.廣西藝術(shù)學(xué)院 建筑藝術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 530007)

茄科植物種質(zhì)資源豐富,主要分布在溫帶、亞熱帶與熱帶地區(qū),包含約95屬2 300余種,其中我國(guó)約 有 26 屬 107種[1]。鴛鴦茉莉(Brunfelsia acuminata)和大花茄(Solanum wrightii,也稱雙色木番茄)是廣泛分布于我國(guó)華南地區(qū)的2種茄科植物,為極佳的園林綠化樹種。二者花期近乎全年,花色為自然界中較少見的藍(lán)紫色,且隨著花期的推移花色均由藍(lán)紫色逐漸褪至白色,將其運(yùn)用在園林中可營(yíng)造獨(dú)特的一株多色的景觀效果。

前人對(duì)鴛鴦茉莉和大花茄的研究大多集中在栽培管理、修剪、花色相關(guān)基因的克隆等方面[2-4]。其中,陳小紅等[5]對(duì)鴛鴦茉莉花色變化過程中色素含量、過氧化物酶(POD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性等生理生化指標(biāo)進(jìn)行了初步探討;李敏等[6]使用HPLC 色譜法對(duì)鴛鴦茉莉不同花期花色苷進(jìn)行了定性和定量分析。林華[7]在針對(duì)福建省茄科植物的調(diào)查中對(duì)大花茄資源應(yīng)用情況進(jìn)行了一定評(píng)價(jià);尹婷[8]研究了雙色木番茄幼苗對(duì)弱光的耐受性,發(fā)現(xiàn)其生長(zhǎng)的適宜條件為弱光環(huán)境(46.4%自然光照);亢亞超等[9]、郭品湘等[10]研究了不同遮光條件對(duì)大花茄幼苗生長(zhǎng)的影響。然而,針對(duì)鴛鴦茉莉和大花茄花色變化機(jī)制的相關(guān)研究還較少,且對(duì)二者的比較研究尚未見報(bào)道。鑒于此,對(duì)鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中6 個(gè)階段的花色表型,pH 值,可溶性糖、可溶性蛋白、花色苷、類黃酮、類胡蘿卜素含量,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查爾酮異構(gòu)酶(CHI)活性等相關(guān)生理生化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,并對(duì)其花色苷組分進(jìn)行定性和定量分析,探究二者花色變化的機(jī)制,為植物花色育種提供一定的理論依據(jù),同時(shí)也為今后利用基因工程技術(shù)定向培育藍(lán)色花植物奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 植物材料

鴛鴦茉莉和大花茄的取樣地均為廣西壯族自治區(qū)南寧市花卉公園,樹齡均在10 a 以上。隨機(jī)選取生長(zhǎng)健壯、植株繁茂、無(wú)病蟲害的15 株鴛鴦茉莉和3 株大花茄,于2019 年4 月上旬分別在每株植物的東、西、南、北方位隨機(jī)混合采樣。采集開花各個(gè)階段(花蕾初期、花蕾末期、初花期、盛花期、盛花末期、末花期,具體見圖1 和圖2)的花朵,去掉花梗、雄蕊和雌蕊,將花瓣裝在自封袋中,迅速放入冰盒,帶回實(shí)驗(yàn)室備用。

1.2 研究方法

1.2.1 花徑測(cè)量 采用游標(biāo)卡尺測(cè)量花徑,選取鴛鴦茉莉與大花茄處各開花階段的花朵,每朵花的花徑測(cè)量3次,每個(gè)開花階段測(cè)定20朵花,取平均值。

1.2.2 花色測(cè)定 選取鴛鴦茉莉與大花茄各開花階段的新鮮花朵20 朵,采用目測(cè)法、皇家園藝協(xié)會(huì)比色卡(Royal horticultural society colour chart,RHSCC)以及精密色差儀測(cè)定植物花瓣的顏色。每朵花測(cè)3 次,最后取平均值。儀器測(cè)色主要是測(cè)定明度(L*)和2個(gè)色相值(a*、b*),并根據(jù)公式計(jì)算彩度C*和色相角h,C*=(a*2+b*2)1/2,h=arctan(b*/a*)。

1.2.3 細(xì)胞液pH值測(cè)定 參照張超等[11]的方法,略有改動(dòng)。用精密天平稱取各開花階段的鴛鴦茉莉鮮樣0.2 g 和大花茄鮮樣0.3 g,加入2 mL 蒸餾水研磨至勻漿,用酸度計(jì)測(cè)定花瓣細(xì)胞勻漿的pH 值,使用勻漿pH 值代表花瓣細(xì)胞液的pH 值,重復(fù)5次,取平均值。

1.2.4 可溶性糖含量測(cè)定 參照李合生[12]的蒽酮比色法測(cè)定花瓣的可溶性糖含量。

1.2.5 可溶性蛋白含量測(cè)定 采用考馬斯亮藍(lán)法[12]測(cè)定花瓣的可溶性蛋白含量。

1.2.6 PAL 和CHI 活性測(cè)定 參照王惠聰?shù)萚13]的方法,并略做修改。

1.2.7 類胡蘿卜素含量測(cè)定 取新鮮花瓣,擦凈組織表面污物(去掉中脈),剪碎混勻。分別稱取剪碎的新鮮樣品大花茄0.3 g,鴛鴦茉莉0.1 g,各3 個(gè)重復(fù),加入丙酮、乙醇各5 mL(共計(jì)10 mL)于20 mL 刻度試管中,蓋塞后于室溫下暗藏24 h 至組織變白。用80% 丙酮作對(duì)照。用酶標(biāo)儀測(cè)定663、645、470 nm 波長(zhǎng)的OD 值,并計(jì)算葉綠素a(Ca)、葉綠素b(Cb)、類胡蘿卜素含量[12]。

1.2.8 類黃酮與花色苷含量測(cè)定 參照李彥慧[14]的方法,分別取新鮮大花茄與鴛鴦茉莉花朵,去掉雄蕊和雌蕊,擦干凈表面污物,將花瓣剪碎并混合均勻,精確稱取0.1 g置入研缽中,加入液氮,研磨至勻漿,加入10 mL 1%鹽酸甲醇進(jìn)行花瓣細(xì)胞內(nèi)花色苷與類黃酮的提取,4 ℃黑暗環(huán)境下浸提24 h,重復(fù)3次。用全自動(dòng)全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀測(cè)定540 nm(花色苷)和325 nm(類黃酮)波長(zhǎng)處的OD 值,花色苷(類黃酮)含量以每克花瓣鮮質(zhì)量提取液的光密度變化值為一個(gè)單位(U)。

1.2.9 花色苷組分定性與定量分析

1.2.9.1 花色苷提取 參照李敏等[6]的方法,分別精確稱取1.0 g 鴛鴦茉莉和大花茄花蕾末期的新鮮花瓣,在冰浴下將花瓣研磨至勻漿,立即將勻漿轉(zhuǎn)入離心管中,并加入5 mL 1%鹽酸甲醇溶液進(jìn)行提取,離心管置于黑色塑料袋內(nèi),遮光置于4 ℃冰箱中萃取24 h,隔12 h振蕩1~2 min。提取完成后轉(zhuǎn)移色素提取液至新的離心管,-20 ℃保存。再加入5 mL 提取液重復(fù)提取1 次,將2 次萃取所得提取液合并,用離心機(jī)10 000×g離心10 min,取上清液至新的容器,分別將鴛鴦茉莉定容至15 mL,大花茄定容至10 mL。將提取液用0.22 μm 微孔濾膜過濾后置于-20 ℃冰箱保存,用于后續(xù)花色苷的定性和定量分析。

1.2.9.2 標(biāo)準(zhǔn)品制備、標(biāo)準(zhǔn)曲線制作及花色苷組分檢測(cè) 分別精確稱取氯化飛燕草素、氯化矢車菊素、氯化牽?;ㄉ?、氯化天竺葵素、氯化芍藥素、氯化錦葵素6種花色苷標(biāo)準(zhǔn)品1.0 mg,用1%鹽酸甲醇溶解并定容至10 mL,充分搖勻,配制成100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,-18 ℃冷凍保存。

從標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液中吸取一定量的6種花色苷的混標(biāo),用1%鹽酸甲醇分別稀釋成0.4、1、2、5、10、50、100 mg/L 7種標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度,采用高效液相色譜法測(cè)定各質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積。以花色苷質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo),峰面積為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別在6個(gè)不同開花階段鴛鴦茉莉與大花茄花色苷提取液中加入標(biāo)準(zhǔn)品上機(jī)檢測(cè),采用外標(biāo)法計(jì)算各組分的含量,重復(fù)3次,取平均值。

高效液相色譜分析選用Waters 公司生產(chǎn)的型號(hào)為e2695 的檢測(cè)器,色譜柱為Symmetry C18 反相硅膠柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)。分析條件:柱溫30 ℃,流速為0.8 mL/min,進(jìn)樣量20 μL,檢測(cè)波長(zhǎng)540 nm。流動(dòng)相:水相A 液為7.5%甲酸水[V(甲酸)∶V(水)]=7.5∶92.5];有機(jī)相B 液為100%乙腈。其中乙腈為色譜級(jí),水為超純水,甲酸為分析純,水相及有機(jī)相上機(jī)前均經(jīng)過微孔濾膜過濾。洗脫程序?yàn)榫€性梯度洗脫模式,梯度設(shè)置為:0~10 min,10%B~15%B;10~15 min,15%B~23%B;15~25 min,23%B~40%B;25~28 min,40%B;28~30 min,10%B。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel、Origin 2020 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖,用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花徑的變化

鴛鴦茉莉開花進(jìn)程中,花徑表現(xiàn)出遞增的趨勢(shì),大花茄花徑則表現(xiàn)出先增大再減小的趨勢(shì)(表1)。進(jìn)入初花期后,鴛鴦茉莉和大花茄花徑顯著增大,較花蕾末期分別顯著增加255.6% 和511.8%,隨后花徑增幅變小。

表1 鴛鴦茉莉與大花茄開花進(jìn)程中花徑的變化Tab.1 Changes of flower diameter of Brunfelsia acuminata and Solanum wrightii during flowering mm

各開花階段,大花茄花徑均大于鴛鴦茉莉,尤其在盛花末期,大花茄花徑達(dá)到最大值(69.07 mm),顯著大于鴛鴦茉莉末花期的最大值(40.74 mm,P<0.05)。

2.2 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣色度值的變化

如表2 所示,鴛鴦茉莉與大花茄的明度L*值隨著開花進(jìn)程均呈先下降后上升趨勢(shì)。花蕾初期至花蕾末期鴛鴦茉莉明度L*值由31.70 降到30.64,大花茄由53.31 降至19.04,開花后,兩者的明度L*值逐漸升高,分別于末花期達(dá)到最大值(分別為87.48、80.50)。

表2 鴛鴦茉莉與大花茄開花進(jìn)程中的花色表型變化Tab.2 Changes of flower color phenotype of Brunfelsia acuminata and Solanum wrightii during flowering

鴛鴦茉莉和大花茄的色相值a*均呈先增大后減小的趨勢(shì),表明紅度先增強(qiáng)后減弱。鴛鴦茉莉的a*值在花蕾末期達(dá)到最大值(39.93),而大花茄的a*值在初花期達(dá)到最大值(44.71)。開花后,紅色減弱,二者的a*值在末花期均降至最小值(分別為0.96、1.91)。

2種植物的色相值b*均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),鴛鴦茉莉b*值在花蕾末期降至最小值(表示藍(lán)色最深),為-46.19,大花茄b*值在初花期降至最小值(-51.51)。開花后,鴛鴦茉莉和大花茄的b*值逐漸增大,末花期分別升至5.18和5.21。

2種植物的花色表型變化與肉眼觀察到的花色由藍(lán)紫色褪變?yōu)榘咨?、亮度逐漸增強(qiáng)的變化高度一致。各開花階段L*、a*、b*值均呈現(xiàn)顯著變化(P<0.05)。

2.3 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣細(xì)胞液pH值的變化

由圖3 可知,鴛鴦茉莉和大花茄在開花進(jìn)程中花瓣細(xì)胞液的pH 值均在酸性范圍內(nèi)。大花茄pH值變化幅度較小,且在開花各階段均高于鴛鴦茉莉;鴛鴦茉莉pH 值介于5.40~5.94,在開花各階段均呈現(xiàn)顯著差異(P<0.05),變化幅度相對(duì)較大,于末花期達(dá)到最大值。

2.4 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣可溶性糖含量的變化

隨著開花進(jìn)程的推進(jìn),鴛鴦茉莉與大花茄花瓣中可溶性糖含量變化趨勢(shì)相似,均呈先上升后下降的單峰曲線,在盛花期達(dá)到峰值(圖4)。除末花期外,各開花階段鴛鴦茉莉花瓣可溶性糖含量均遠(yuǎn)大于大花茄。盛花期(峰值期),鴛鴦茉莉花瓣可溶性糖含量為大花茄的2.75倍。

2種植物的可溶性糖含量變化趨勢(shì)雖整體上具有一致性,但也存在一定的差異。鴛鴦茉莉花瓣可溶性糖含量在盛花期最高,達(dá)60.92 mg/g,較花蕾初期增加154.48%,盛花期后迅速降低,末花期比盛花期降低79.88%;大花茄花瓣可溶性糖含量從花蕾初期至盛花期基本呈直線上升,至盛花期達(dá)到峰值(16.26 mg/g),較花蕾初期上升了623.52%,隨后緩慢下降,末花期比盛花期降低26.53%。

2.5 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣可溶性蛋白含量變化

鴛鴦茉莉和大花茄花瓣的可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趨勢(shì)(圖5),分別在不同開花階段達(dá)到峰值,鴛鴦茉莉在盛花期達(dá)到峰值(3.19 mg/g),比花蕾初期提高185.63%;大花茄在花蕾末期達(dá)到峰值(2.98 mg/g),比花蕾初期提高18.02%。隨后,2種植物花瓣的可溶性蛋白含量一直呈下降趨勢(shì)。與峰值相比,末花期鴛鴦茉莉和大花茄花瓣的可溶性蛋白含量分別降低48.00%和78.48%。

2.6 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣P(guān)AL活性變化

由圖6可以看出,在整個(gè)開花階段中,鴛鴦茉莉花瓣的PAL 活性均高于大花茄,二者的PAL 活性變化趨勢(shì)具有明顯差異。大花茄PAL 活性表現(xiàn)為先上升后下降,于花蕾末期達(dá)到最大,顯著高于其他開花階段(P<0.05)。鴛鴦茉莉PAL 活性表現(xiàn)為先下降后緩慢上升,花雷初期最高,為28.88 U/g,顯著高于其他開花階段(P<0.05),盛花期降到最低。

2.7 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣CHI活性變化

如圖7 所示,鴛鴦茉莉和大花茄花瓣CHI 活性變化具有相同趨勢(shì),均表現(xiàn)為先上升后下降,最大值均出現(xiàn)在花蕾末期,大花茄峰值比鴛鴦茉莉高110.24%,兩者之間呈顯著性差異(P<0.05)。各開花階段,大花茄CHI 活性均顯著高于鴛鴦茉莉。大花茄花瓣CHI 活性在花蕾末期取得最大值(71.51 U/g),比末花期(最低值)高92.96%,與其他各開花階段均呈顯著性差異(P<0.05)。鴛鴦茉莉花朵開放后花瓣的CHI 活性變化極為緩慢,末花期(最低值)較花蕾末期(最大值)下降48.75%。

2.8 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣類胡蘿卜素含量變化

圖8 表明,各開花階段大花茄花瓣類胡蘿卜素含量均高于鴛鴦茉莉。大花茄在開花進(jìn)程中類胡蘿卜素含量呈下降趨勢(shì),花蕾初期至初花期類胡蘿卜素含量急劇下降,初花期后類胡蘿卜素含量緩慢降低。鴛鴦茉莉各開花階段類胡蘿卜素含量之間差異相對(duì)較小,表明鴛鴦茉莉中類胡蘿卜素含量極低。

2.9 鴛鴦茉莉和大花茄開花進(jìn)程中花瓣類黃酮與花色苷含量變化

如圖9所示,除初花期以外,其他開花階段鴛鴦茉莉花瓣類黃酮含量均高于大花茄。鴛鴦茉莉花瓣類黃酮含量隨開花進(jìn)程推進(jìn)呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),于花蕾末期達(dá)到峰值(39.57 U),比初花期最低值(25.97 U)高52.40%,比大花茄花蕾末期峰值(37.49 U)高5.55%。大花茄花瓣類黃酮含量呈先升高后下降趨勢(shì),花蕾末期達(dá)到峰值,較花蕾初期顯著升高54.70%,花朵開放后類黃酮含量呈顯著下降趨勢(shì),于末花期達(dá)到最低值(15.28 U)。

鴛鴦茉莉和大花茄花瓣花色苷含量變化趨勢(shì)一致(圖10),均呈先上升后下降的趨勢(shì)。除盛花末期和末花期外,各開花階段鴛鴦茉莉花瓣花色苷含量均高于大花茄。在花蕾末期,鴛鴦茉莉花色苷含量達(dá)到峰值,為同樣達(dá)到峰值的大花茄的1.67 倍。鴛鴦茉莉花色苷含量在花蕾末期較花蕾初期顯著上升69.20%,其后急劇下降。大花茄的花色苷含量由花蕾初期到花蕾末期顯著上升355.80%,其后也一直保持下降趨勢(shì)。

鴛鴦茉莉和大花茄的類黃酮含量和花色苷含量均在花蕾末期達(dá)到峰值,說(shuō)明蕾期是2種植物類黃酮和花色苷合成和積累的關(guān)鍵時(shí)期。

2.10 各指標(biāo)間相關(guān)性分析

對(duì)鴛鴦茉莉與大花茄開花進(jìn)程中花瓣可溶性糖、可溶性蛋白、類胡蘿卜素、類黃酮、花色苷含量,pH 值,PAL、CHI 活性及色度值指標(biāo)(L*、a*、b*、C*、h)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示,鴛鴦茉莉開花進(jìn)程中各色度值指標(biāo)均與花色苷含量呈極顯著相關(guān)關(guān)系,與類黃酮含量的相關(guān)系數(shù)不顯著,明度L*、色相角h 與類胡蘿卜素含量呈極顯著相關(guān)(表3);大花茄開花進(jìn)程中色度值指標(biāo)L*、a*、b*、C*與花色苷含量均呈極顯著相關(guān)關(guān)系,與類黃酮含量也均呈極顯著相關(guān),而類胡蘿卜素含量?jī)H與明度L*呈極顯著相關(guān)關(guān)系(表4)。

表3 鴛鴦茉莉開花進(jìn)程中各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficient of all indexes of Brunfelsia acuminata during flowering process

續(xù)表3 鴛鴦茉莉開花進(jìn)程中各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Tab.3 (Continued)Correlation coefficient of all indexes of Brunfelsia acuminata during flowering process

另外,鴛鴦茉莉開花進(jìn)程中各色度值指標(biāo)與可溶性蛋白含量相關(guān)性不顯著,色相角h 與可溶性糖含量、明度L*與PAL 活性呈顯著相關(guān)關(guān)系,大部分色度值指標(biāo)與pH 值、CHI 活性呈極顯著相關(guān);大花茄開花進(jìn)程中色度值指標(biāo)L*、a*、b*、C*與CHI活性呈極顯著相關(guān),部分色度值指標(biāo)與可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、pH 值、PAL 活性呈顯著或極顯著相關(guān)。

2.11 鴛鴦茉莉和大花茄花蕾末期花色苷組分的定性與定量分析

由于大花茄與鴛鴦茉莉在花蕾末期的花色苷和類黃酮含量均最高(圖9 和圖10),因此選擇該時(shí)期的花色苷提取液進(jìn)行定性分析。由圖11 可見,2種植物都檢測(cè)出6個(gè)色譜峰,大花茄花色苷提取液所有峰的分離效果均較好,鴛鴦茉莉除b3 和b4 兩個(gè)峰分離效果略差外,其余各組分也實(shí)現(xiàn)了較好的分離。根據(jù)鴛鴦茉莉與大花茄花蕾末期花色苷提取液檢測(cè)到的各峰的保留時(shí)間,經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)品比對(duì),確定5 min 之前出現(xiàn)的峰為溶劑峰,大花茄花瓣中組分a2 定性為氯化矢車菊素,組分a3 定性為氯化矮牽牛素,其余4 個(gè)組分(a1、a4、a5 和a6)未能與標(biāo)準(zhǔn)品匹配上,具體為何種物質(zhì)尚不明確。鴛鴦茉莉花瓣中組分b4 定性為氯化矮牽牛素;其余組分(b1、b2、b3、b5 和b6)未與標(biāo)準(zhǔn)品保留時(shí)間匹配上,具體為何種物質(zhì)還需進(jìn)一步確定。但鴛鴦茉莉與大花茄花瓣中組分a1 與b2、a3 與b4(氯化矮牽牛素)、a5 與b5、a6 與b6 保留時(shí)間近乎一致,可以判定為同一種化學(xué)物質(zhì)。

由表5 和表6 可見,鴛鴦茉莉與大花茄花瓣花色苷總量在不同開花階段均表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05),且均隨花朵開放進(jìn)程呈先上升后下降的趨勢(shì),于花蕾末期達(dá)到最高值,與圖10 結(jié)果一致。結(jié)合圖11,由表5 可見,組分a3(氯化矮牽牛素)和組分a5 是大花茄花色苷中占比較大的2 個(gè)組分,花蕾末期組分a3 和a5 分別占總花色苷的48.89%和41.10%,其他花色苷組分含量較低。不同開花階段2 個(gè)主要組分的占比處于動(dòng)態(tài)變化之中。末花期,大花茄花色苷總量降至21.58 μg/g,比花蕾末期(699.72 μg/g)下降了96.92%。由表6 可見,組分b5是鴛鴦茉莉花色苷中的主要成分,花蕾末期組分b5約占總花色苷含量的82.86%,其他5種組分含量很低。末花期,鴛鴦茉莉花色苷總含量降至15.51 μg/g,較花蕾末期(1 321.37 μg/g)下降98.83%??傮w上看,除盛花末期和末花期外,各開花階段鴛鴦茉莉的花色苷總含量均高于大花茄。

表5 大花茄不同開花階段花瓣中花色苷含量Tab.5 Anthocyanin concent of Solanum wrightii during flowering μg/g

表6 鴛鴦茉莉不同開花階段花瓣中花色苷含量Tab.6 Anthocyanin concent of Brunfelsia acuminata during flowering μg/g

3 結(jié)論與討論

3.1 鴛鴦茉莉和大花茄花色與生理生化指標(biāo)的關(guān)系

通過對(duì)不同開花階段色度值指標(biāo)的分析發(fā)現(xiàn),鴛鴦茉莉與湖北海棠、西府海棠等觀賞海棠不同時(shí)期的花色變化[15]趨勢(shì)一致:花蕾末期花色亮度L*值最低,花色飽和度C*值最高;而末花期花色亮度L*值最高,花色飽和度C*值最低;盛花期花色不論是亮度L*值還是飽和度C*值均趨于中間值。大花茄花色變化趨勢(shì)與觀賞海棠略有不同。

植物花色受花瓣細(xì)胞液pH 值的影響,在酸性條件下呈紅色,在堿性條件下表現(xiàn)為藍(lán)色。通常花色偏紫或偏藍(lán)的植物,其花瓣表皮的pH值偏高。本研究中,鴛鴦茉莉與大花茄在開花進(jìn)程中其花瓣細(xì)胞液的pH 值均發(fā)生一定變化,但均在酸性范圍內(nèi)。觀察發(fā)現(xiàn),大花茄的藍(lán)紫色比鴛鴦茉莉深,經(jīng)檢測(cè),大花茄各開花階段的pH值也均高于鴛鴦茉莉。

有研究表明,糖分積累有利于花色苷合成,如富士蘋果果皮的花色苷含量、著色度與果肉還原糖、可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)[16],北玫葡萄果實(shí)中可溶性總糖含量與總花色苷含量也呈正相關(guān)[17],但也有研究結(jié)果相反,如蘋果套袋處理后,果實(shí)糖含量降低,果實(shí)著色卻加深[18]。本試驗(yàn)中,花蕾初期到花蕾末期,鴛鴦茉莉與大花茄的可溶性糖含量均上升,花色苷含量也快速合成并積累,2種物質(zhì)含量變化趨勢(shì)一致。進(jìn)入初花期后,2種植物的花色苷含量一直呈下降趨勢(shì),而可溶性糖含量仍在增加,直至盛花期達(dá)到峰值。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),花色苷含量與可溶性糖含量無(wú)明顯相關(guān)性。

鴛鴦茉莉與大花茄開花進(jìn)程中可溶性蛋白含量變化趨勢(shì)一致,均呈先上升后下降的趨勢(shì),但二者峰值出現(xiàn)的時(shí)間不同,分別于盛花期和花蕾末期達(dá)到峰值。相關(guān)分析表明,鴛鴦茉莉中,可溶性蛋白含量與類黃酮含量顯著相關(guān),與類胡蘿卜素和花色苷含量均無(wú)顯著相關(guān)性;而大花茄中可溶性蛋白含量與類黃酮、類胡蘿卜素和花色苷含量均極顯著相關(guān)??梢?,可溶性蛋白對(duì)2種植物花色的影響作用不一致。

PAL與CHI都是類黃酮合成的關(guān)鍵酶。關(guān)于花色苷合成與PAL 的關(guān)系,BAR-AKIVA 等[19]研究認(rèn)為,花色苷合成與PAL 活性呈正相關(guān),而LISTER等[20]認(rèn)為,PAL 活性的上升并沒有伴隨花色苷的合成。本試驗(yàn)中,隨花期的推進(jìn),大花茄花瓣中PAL與CHI 活性都表現(xiàn)為先升高后下降,在花蕾末期活性最高,開花后PAL 與CHI 活性呈下降趨勢(shì),花色苷與類黃酮含量也在花蕾末期最高,開花后下降,可見PAL、CHI活性變化與花色苷、類黃酮含量的變化一致。相關(guān)性分析表明,大花茄PAL、CHI活性與花色苷、類黃酮含量均呈極顯著正相關(guān)。鴛鴦茉莉花瓣中花色苷和類黃酮含量與PAL 活性相關(guān)性均不顯著,但與CHI 活性顯著相關(guān)。因此,2種植物的CHI活性變化與花色苷、類黃酮含量變化趨勢(shì)一致,呈先升高后下降趨勢(shì),花蕾末期最高,隨后開始下降。可見,蕾期是鴛鴦茉莉與大花茄花色苷和類黃酮合成、積累的關(guān)鍵時(shí)期。

3.2 鴛鴦茉莉與大花茄開花進(jìn)程中花色變化的原因

花色苷的數(shù)量效應(yīng)對(duì)花色的表達(dá)影響顯著。通常,當(dāng)花瓣中花色苷含量較低時(shí)花的顏色較淺,紅色花系通常表達(dá)成粉紅色;當(dāng)花色苷含量增加時(shí),花色也逐漸加深,粉紅色會(huì)加深著色,表現(xiàn)為紅色花。賀窯青等[21]對(duì)紅花玉蘭花瓣的研究表明,花色苷含量增加與花瓣著色加深具有一致的變化趨勢(shì)。陳曉林[22]對(duì)紅花檵木的研究表明,花色苷含量的急劇下降是葉片呈現(xiàn)綠色的關(guān)鍵因素。

本研究中,根據(jù)相關(guān)性分析可知,鴛鴦茉莉開花進(jìn)程中各色度值指標(biāo)與花色苷含量均呈極顯著相關(guān)關(guān)系,與類黃酮含量相關(guān)關(guān)系不顯著。大花茄開花進(jìn)程中各色度值指標(biāo)(除色相角h外)與花色苷含量呈極顯著相關(guān)關(guān)系,與類黃酮含量也呈極顯著相關(guān),表明鴛鴦茉莉花瓣呈色主要由花色苷含量控制,該結(jié)論與陳小紅等[5]、李敏等[6]對(duì)鴛鴦茉莉花瓣主要呈色色素的研究結(jié)果一致。而大花茄花瓣呈色則由花色苷與類黃酮含量共同控制。

李敏等[6]、BAR-AKIVA 等[19]研究發(fā)現(xiàn),鴛鴦茉莉中主要含有飛燕草素、矮牽牛素和錦葵素。本研究在鴛鴦茉莉花瓣中僅檢測(cè)出矮牽牛素,沒有發(fā)現(xiàn)錦葵素和飛燕草素,且氯化矮牽牛素(b4)、主要組分b5 和總花色苷含量均隨花朵開放進(jìn)程表現(xiàn)為先上升后下降,于花蕾末期達(dá)到峰值而于末花期達(dá)到最低值。因此,推測(cè)鴛鴦茉莉花色的變化是花色苷含量下降所致。在蕾期合成積累的花色苷隨著花朵開放,在陽(yáng)光的強(qiáng)烈照射下,穩(wěn)定性受到影響,部分花色苷可能發(fā)生了降解,導(dǎo)致花色變白。

大花茄花瓣中檢測(cè)出氯化矢車菊素(a2)和氯化矮牽牛素(a3),但開花各階段a2 占比都很小,總花色苷含量變化趨勢(shì)與鴛鴦茉莉一致,隨著花朵開放進(jìn)程表現(xiàn)為先上升后下降,于花蕾末期達(dá)到峰值而末花期達(dá)到最低值?;ɡ俪跗凇⒒ɡ倌┢?、初花期、盛花期、盛花末期、末花期,主要組分a3 在總花色苷中的占比分別為32.54%、48.89%、41.46%、28.87%、44.60%、48.56%,主要組分a5 在總花色苷中的占比分別為61.02%、41.10%、44.19%、55.82%、39.13%、33.23%,二者的比例處于動(dòng)態(tài)變化中。因此,推測(cè)大花茄花色的變化除了與總花色苷含量下降有關(guān)外,還與花色苷組分比例變化有關(guān)。

3.3 鴛鴦茉莉與大花茄藍(lán)紫色程度差異的原因

鴛鴦茉莉與大花茄花瓣中均檢測(cè)出氯化矮牽牛素,這可能是2種植物花瓣呈藍(lán)紫色的原因。但藍(lán)紫色程度存在差異,鴛鴦茉莉b*的最小值(花蕾末期)為-46.19,大花茄b*的最小值(初花期)為-51.51,表明大花茄藍(lán)紫色程度遠(yuǎn)高于鴛鴦茉莉。在2種植物不同開花階段花瓣檢測(cè)出的6種花色苷中有4種組分相同,僅有2種組分不同(大花茄中的a2 和a4、鴛鴦茉莉中的b1 和b3),這些不同的組分在總花色苷中占比很小。因此,推測(cè)二者藍(lán)紫色深淺差異的原因可能與花色苷組分關(guān)系不大,而與花色苷含量密切相關(guān)。雖然總體上大花茄的總花色苷含量和類黃酮含量均低于鴛鴦茉莉,但由于各開花階段(除花蕾初期外)大花茄中氯化矮牽牛素含量遠(yuǎn)高于鴛鴦茉莉,而矮牽牛素是飛燕草素甲基化形成的,因此大花茄的藍(lán)紫色表現(xiàn)得更為明顯。另外,對(duì)大花茄在紫外全波長(zhǎng)掃描時(shí)發(fā)現(xiàn),420 nm 波長(zhǎng)處有特征吸收峰,說(shuō)明花瓣中可能存在酰化花色苷,而鴛鴦茉莉在此處未檢測(cè)到吸收峰?;ㄉ盏孽;梢詫?dǎo)致花色苷的藍(lán)移,所以?;ㄉ盏拇嬖诳赡苁菍?dǎo)致大花茄花瓣藍(lán)色度高于鴛鴦茉莉的另一個(gè)原因。

通過對(duì)鴛鴦茉莉與大花茄開花進(jìn)程中相關(guān)生理生化指標(biāo)和花色苷的定性與定量分析發(fā)現(xiàn),蕾期是2種植物花色苷和類黃酮合成、積累的關(guān)鍵時(shí)期;鴛鴦茉莉花色主要與花色苷含量有關(guān),花色的變化是花色苷含量下降所致,在蕾期合成積累的花色苷隨著花朵開放,在陽(yáng)光的強(qiáng)烈照射下,穩(wěn)定性受到影響,部分花色苷發(fā)生降解,導(dǎo)致花色變白;而大花茄花色由花色苷與類黃酮含量共同控制,花色的變化除與總花色苷含量下降有關(guān)外,還與花色苷組分比例變化有關(guān)。2種植物花瓣中均檢出氯化矮牽牛素,這可能是其花瓣呈藍(lán)紫色的原因,但由于各開花階段大花茄中的氯化矮牽牛素含量遠(yuǎn)高于鴛鴦茉莉,且大花茄中可能存在可以讓花色苷藍(lán)移的?;ㄉ眨瑥亩鴮?dǎo)致二者的藍(lán)紫色程度存在差異,大花茄花瓣的藍(lán)色度高于鴛鴦茉莉。

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