包头地区引种的6个品种海棠叶片转色期色素含量的测定

韩玲玲++杨强胜++石爱霞++孔德权++张利枝

摘要：为探明秋季转色期海棠叶片中色素含量的变化趋势，以包头地区引种的6个海棠品种为试材，采用比色法测定了叶片中的叶绿素、类胡萝卜素和花色素苷的含量，并探讨其与叶色变化的关系。结果表明：6个海棠品种叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的变化趋势较为一致，叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量在叶片转色期明显下降，叶绿素a/b值均呈先上升后下降的变化趋势，其中西府海棠的变化幅度最大；类胡萝卜素含量变化趋势较为平缓，其中红宝石和绚丽海棠叶片的类胡萝卜素含量在后期略有上升。6个海棠品种叶片中花色素苷的含量均呈先下降后上升的变化趋势，但不同海棠品种的变化幅度不同。叶片转色期叶色的表达取决于不同色素间的比例，西府海棠后期类胡萝卜素含量占绝对优势，叶片表现为黄色，其余海棠品种后期类胡萝卜素和花色素苷比例相当，叶片表现为二者的混合色橙黄色。

关键词：观赏海棠；转色期；叶绿素；类胡萝卜素；花色素苷

中图分类号：S661. 401

文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2015 ）12-0028-05

观赏海棠（Malus crabapples）属蔷薇科（Rosa-ceae）苹果属（Malus Mill.）植物，是苹果属中果实直径小于5cm的一类植物的总称。观赏海棠树姿优美，品种多样，具有较高的观赏价值，被广泛应用于各种园林景观。

观赏海棠从叶色上可以分为绿叶、紫叶和红叶三种类型，并且进入秋季后，随着昼夜温差的加大，叶片逐渐变为橙红色、黄色、橙黄色等颜色。由于观赏海棠在我国作为观赏植物资源的研究起步较晚，近年来的研究主要集中在品种调查与分类、引种与栽培、繁殖技术及抗逆性等方面，对观赏海棠叶色的研究报道还很少。李欣等对观赏海棠叶、果、花的色彩进行了数字化描述；裘靓对观赏海棠品种群的色彩评价技术进行了研究。关于观赏海棠转色期叶色变化的研究尚未见报道。本研究对转色期观赏海棠叶片中叶绿素、类胡萝卜素和花色素苷的含量进行了测定，并探讨了其与实际叶色变化的关系，以期探索不同时期海棠叶色变化的规律，为城市植物的季相景观配置提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年8～10月在包头市园林科技研究所进行，以包头市引种的红宝石、西府海棠、绚丽、钻石、亚当、珍珠6个海棠品种为试材，材料取自包头市园林科技研究所试验基地3年生健壮的嫁接苗。栽培过程未使用任何植物生长调节剂，栽培地土壤为砂壤，有良好的灌溉条件，管理水平中等。

1.2 试验方法

自2014年8月20日开始取样，每2周1次，进入9月底后每周1次，直到树叶变色、凋落为止。选择可接受全光照的植株，样品取自树冠外围南侧枝条中部的叶片，每次约取20片。叶片取回后，用蒸馏水洗净，并擦干，去掉主脉后剪碎，混匀，用于叶绿素、类胡萝卜素和花色素苷的测定，每个处理重复3次。

叶绿素、类胡萝卜素含量采用丙酮比色法测定。花色素苷含量采用盐酸乙醇浸提法测定：取1.0g样品，于10mL l%的盐酸乙醇提取液中浸提4.5h，离心，取上清液，测535nm处吸光度。以每克鲜重在10mL提取液中0.10D为一个色素单位，即：A=吸光度10.1，式中：A为花色素苷相对含量。

1.3 数据分析

利用DPS 7.05软件进行数据分析，MicrosoftExcel软件作图。

2 结果与分析

2.1 叶色变化过程中叶绿素和类胡萝卜素含量的变化

由图1可知，6个海棠品种叶片转色期叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量的变化趋势基本一致，整体呈下降的趋势。其中红宝石、西府海棠、绚丽和钻石海棠叶片的叶绿素含量呈曲折下降的趋势，分别在9月24日、10月2日、10月8日和9月14日出现一个小峰值；亚当和珍珠海棠叶片的叶绿素含量变化前期下降缓慢，后期下降较快。西府海棠叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量下降幅度最大，分别下降了97.90%、92.61%和96.50%，其后依次为珍珠、亚当、钻石和红宝石海棠品种，绚丽海棠的下降幅度最小。所有品种海棠叶片中叶绿素b的下降幅度均低于叶绿素a。

6个海棠品种叶片中类胡萝卜素含量的变化趋势与叶绿素相似，总体呈下降趋势，但类胡萝卜素的含量明显低于叶绿素，下降趋势较为平缓。红宝石和绚丽海棠叶片中类胡萝卜素的含量在采样后期有所升高，整体下降幅度减小，较采样初期分别下降了55.46%、41.70%。其他海棠品种的类胡萝卜素含量逐渐下降，其中西府海棠下降了80.14%，下降幅度最大，其次为珍珠和亚当，钻石海棠的下降幅度最低，仅为52.22%。

2.2 叶色变化过程中花色素苷含量的变化

由表1可以看出，在叶片转色期，6个品种海棠叶片花色素苷含量均呈先下降后上升的变化趋势，但不同品种花色素苷含量后期上升的幅度差异较大。西府海棠在叶色变黄过程中，花色素苷的含量整体变化幅度不大，但含量明显低于其他海棠品种；红宝石海棠叶片呈紫红色，故整个转色期花色素苷的含量远高于其他海棠品种；而叶色由绿变为橙黄的绚丽、亚当、珍珠和钻石海棠转色后期花色素苷的含量上升幅度较大，分别比含量最低时升高了495.7%、265.1%、244.6%和157.0%.

2.3 叶色变化过程中叶绿素a/b值的变化

由图2可知，6个海棠品种叶片转色期叶绿素a/b值（Ca/Cb）均呈先缓慢上升后快速下降的趋势，但不同品种间的变化幅度有所差异。其中西府海棠的Ca/Cb值变化幅度最大，9月24日Ca/Cb为3.25，10月15日下降至0.79，下降幅度达75. 69%；其次为珍珠、绚丽、红宝石和亚当，下降幅度分别为57.14%、46.69%、44.45%和40.05%；钻石海棠的Ca/Cb值下降幅度最小，10月8日Ca/Cb为3.84，10月29日下降为2.68，下降幅度为30.21%。endprint

2.4 叶片中各色素含量百分比变化

为更好地反映不同海棠品种叶色变化与各类色素含量的关系，将不同色素含量占单位鲜重叶片的百分数绘制成柱状图（图3）。由图3可以看出，整个转色期，6个海棠品种叶片中叶绿素含量的比例逐渐下降，花色素苷和类胡萝卜素含量的比例逐渐升高，但不同品种间差别较大。测定前期，6个海棠品种叶片中叶绿素含量百分比均在60%左右，叶色表现为以叶绿素色彩为主的绿色。转色后期，红宝石、绚丽、钻石、亚当和珍珠叶片中花色素苷含量的比例在30%左右，类胡萝卜素含量的比例在40%左右，叶色表现为红色和黄色混合的橙黄色；西府海棠中类胡萝卜素含量的比例占64.92%，远高于叶绿素和花色素苷，叶片呈黄色。

3 结论与讨论

植物叶片的叶绿素含量与其光合同化能力及生长发育特性密切相关，叶绿素含量的变化规律可以直接反映其光合能力的变化规律，可以作为评价植物生长势的一种有效手段。本试验中，6个海棠品种叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量随着时间推移呈明显下降的趋势，这是由于进入秋季，随着气温降低和日照时间变短，叶绿素的合成受阻或停止，并且开始分解，其含量明显下降，这与李效文、楚爱香等的研究结果一致。类胡萝卜素在植物光合作用中起着辅助色素的作用，能使叶绿素免遭光氧化作用的破坏，使叶片呈现黄色或橙色。本试验中，海棠叶片转色期，类胡萝卜素含量的变化趋势与叶绿素相似，呈下降趋势，但类胡萝卜素的降解速度远低于叶绿素，能够继续发挥其对叶绿素的保护作用，有利于营养物质的积累，为树木的营养生长提供保障，这与冯立娟等在大丽花上的研究结果一致。有研究认为，秋季叶片变红是重新合成大量花色素苷的结果，秋季的寒冷和干旱更加促进花色素苷的合成。本研究中，花色素苷的含量在后期逐渐增加，这与吕福梅等在紫叶矮樱叶片色素含量的年变化动态研究中结果一致。

本研究中叶绿素a/b的值变化较为复杂，并不是简单的直线关系，而是呈先上升后下降的变化趋势，这可能与叶绿素a和叶绿素b降解速度不同有关，这与荣立苹、陈继卫等的研究结果一致。叶绿素a/b值是植物耐荫性的重要指标，典型的阳生植物的叶绿素a/b值在3左右或更高。本试验结果表明，6个海棠品种转色前期叶绿素a/b值均在3左右，因此初步认定海棠是典型的阳生植物。

本研究还发现，秋季植物叶色的变化不仅取决于各种色素的含量，还与不同色素间的比例有关。当叶片中叶绿素的含量占60%以上时，叶片呈现绿色；当叶绿素含量的比例低于60%时，叶片的颜色主要取决于类胡萝卜素和花色素苷的比例。如果二者有一个占绝对优势，植物叶片则表现为优势色素的色彩，若类胡萝卜素和花色素苷的比例相差不大，叶片则表现为二者的混合色彩。这与楚爱香、罗兰和唐前瑞等的研究结果一致。

本试验研究了海棠叶片转色期色素含量的变化规律，以后的研究应该加强探求秋色叶植物的变色机理，测定色素含量变化与温度、光照强度、昼夜温差等环境因子的关系，从而采用人工手段改变环境因子，延长秋色叶的观赏时间，提升园林绿化品质。endprint