3种叶色型拧筋槭叶片生理特性比较

贾庆彬，孙文生，刘 庚，张海啸，刘庆林

(1.吉林省林业科学研究院，吉林 长春 130033；2.汪清县林业局，吉林 汪清 133200)

拧筋槭(AcertriflorumKomarov)又名三花槭，为槭树科槭树属落叶乔木，树形优美，叶片颜色鲜艳，是良好的园林绿化树种[1-3].近年来，随着园林景观设计理念的发展和居民整体审美水平的提高，树种色彩的多样性已成为城市绿化与景观营建领域新的需求，越来越多的彩叶树种在园林绿化中得到应用.对于彩叶树种叶色变化、呈色机制等生理特征的研究已取得一定成果.如有研究[4-8]显示，植物叶色的形成受光照强度、温度变化、色素组成与含量等多个因子影响，是多种因素相互作用的结果.魏媛等[9]对白蜡、银杏、元宝枫、火炬树转色期叶色变化生理特性的研究结果显示：叶绿素a、叶绿素b含量在转色期呈先快后慢的下降趋势，类胡萝卜素含量的变化趋势在不同叶色树种间差异较大，红叶型树种中花色素苷的含量显著高于黄叶型树种.楚爱香等[10]对4种槭树属植物秋色叶变化与色素含量和可溶性糖关系的研究显示：花色素苷含量在秋色叶变红的三角枫和小叶鸡爪槭中显著上升，在秋色叶变黄的五角枫和元宝枫中上升不明显；可溶性糖含量先升后降，表现为单峰曲线.李力[11]对北美红枫呈色生理机制及叶色调控的研究显示：影响北美红枫叶片变红的主要因素是叶片中光合色素、花色素苷和可溶性糖含量.本次研究以3种不同叶色型拧筋槭为对象，测定影响叶片颜色的主要生理指标，通过对比不同类型间叶片生理指标的差异性与相关性，分析影响拧筋槭叶片不同色型形成的内在因素，可为今后绿化树种的筛选与定向培育提供参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

2018年10月初，在长春市周边地区选择树龄一致、冠层相同、长势均匀的植株取样.按叶片颜色分为3种不同类型，即红色型、暗红色型以及黄色型(见图1).不同色型分别选取5株，共15份叶片样本.叶片样品收集后迅速放入冰袋保存，带回实验室备用.部分样品放入120 ℃电热干燥箱烘干20 min，再于65 ℃烘干至恒重，以备其他后续试验使用.

1.2 试验方法

1.2.1 花色素苷含量

称取100 mg样品放入具塞三角瓶中，加10 mL盐酸乙醇溶液，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，分别加5 mL提取液重复提取2次.合并上清液定溶到25 mL.以0.1 mol/L盐酸乙醇溶液作参比液，用分光光度计测定提取液在530、620、650 nm波长下的光密度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为花色素苷的光密度(mg/g)；ε为花色素苷摩尔消光系数，4.62×104；V为提取液总体积(mL)；m为样本干重(g)；1 000表示将计算结果换算成mg的倍数.

1.2.2 光合色素含量

称取样品100 mg，放入具塞试管中，加入10 mLV(80%丙酮)∶V(无水乙醇)为1∶1的混合提取液.置于黑暗条件下，充分浸泡提取30 h直至叶片全白，用分光光度计测定提取液在663，645，440 nm波长下的光密度A，计算出光合色素含量：

Ca= 9.784A663- 0.990A645，

Cb= 21.426A645- 4.65A663，

Cc= 4.695A440- 0.268 (Ca+Cb)，

式中：Ca为叶绿素a含量(mg/g)；Cb为叶绿素b含量(mg/g)；Cc为类胡萝卜素含量(mg/g).

1.2.3 可溶性糖含量

称取100 mg样品，加入4 mL蒸馏水，100 ℃水浴浸提，2 400 r/min离心10 min，收集上清液，重复提取2次，上清液定容至15 mL.吸取提取液1 mL，加入蒽酮试剂5 mL充分混合，于沸水浴中煮沸10 min，取出冷却，于UV-754型分光光度计上进行比色测定，波长为625 nm，记录测得吸光度A.

可溶性糖含量：

ω(可溶性糖)=(C×V)/(W× 103)，

式中：可溶性糖含量单位为mg/g；V为植物样品提取液体积(mL)；C为提取液的糖体积质量(μg/mL)；W为植物组织干重(g).

1.2.4 叶片pH、电导率

称烘干样品2.0 g于50 mL具塞三角瓶中，加入蒸馏水50 mL，振荡器中速振荡48 h后使用Waterproof Comlo pH & EC测定pH和电导率.

1.3 数据统计与分析

采用SPSS 18.0 软件进行数据分析，主要包括方差分析、多重比较、相关分析等.试验数据均是3次重复的平均值.

2 结果与分析

2.1 不同叶色型拧筋槭叶片生理特征差异性

拧筋槭叶片生理指标及差异性分析结果见表1、表2.结果显示：不同叶色型拧筋槭间，叶片各生理指标均存在极显著差异.红色型叶片花色素苷含量最高，为3.145 mg/g，高出黄色型306.86%，高出暗红色型3.83%.暗红色型光合色素含量较高，其叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均显著高出另外两种色型.其中，叶绿素a含量高出红色型88.34%，高出黄色型106.59%.叶绿素b含量高出红色型22.12%，高出黄色型36.88%.类胡萝卜素含量高出红色型49.93%，高出黄色型20.26%.暗红色型叶片可溶性糖含量较高，为50.17 mg/g，高出红色型29.13%，高出黄色型5.55%.电导率方面，暗红色型(1 749.817 S/m)分别高出红色型7.12%、黄色型31.75%.

表1 不同叶色型拧筋槭生理指标Tab.1 Physiological traits of different leaf color types of Acer triflorum

注：不同字母表示差异显著.

表2 不同叶色型拧筋槭叶片生理指标方差分析Tab.2 Variance analysis of physiological traits of different leaf color types of Acer triflorum

表2(续)

2.2 不同叶色型拧筋槭叶片主要色素组成

分析影响拧筋槭叶片颜色的主要色素组成，结果见图2.结果显示：不同叶色型拧筋槭叶片色素组成比例存在差别.红色型叶片主要色素组成：花色素苷24%，叶绿素a 13%，叶绿素b 27%，类胡萝卜素36%；暗红色型叶片主要色素组成：花色素苷17%，叶绿素a 18%，叶绿素b 24%，类胡萝卜素41%；黄色型叶片主要色素组成：花色素苷7%，叶绿素a 13%，叶绿素b 28%，类胡萝卜素52%.

3种叶色型拧筋槭叶片中，叶绿素a与叶绿素b在色素组成中所占比例较为稳定，变化范围相对较小：叶绿素a在13%～18%、叶绿素b在24%～28%窄幅变化.花色素苷与类胡萝卜素含量占比变化范围较大，所占比例分别在7%～24%和36%～52%.红色型叶片花色素苷含量占比高出暗红色型41.18%，高出黄色型242.86%，黄色型叶片类胡萝卜素含量占比高出红色型44.45%，高出暗红色型26.83%.不同叶色型拧筋槭叶片中，花色素苷与类胡萝卜素在色素组成中所占比例对拧筋槭叶片颜色的形成具有重要作用.

2.3 拧筋槭叶片各生理指标相关性

通过相关分析可以了解拧筋槭叶片各生理性状间的相互作用与影响，分析结果见表3.由表3可知：叶绿素a含量和叶绿素b含量与其他各生理指标均表现为正相关，多数相关性达到显著或极显著水平；花色素苷含量与叶绿素b含量、电导率、pH存在极显著正相关关系，与类胡萝卜素含量和可溶性糖含量表现为微弱负相关，相关性未达到显著水平；类胡萝卜素含量与叶绿素a含量、叶绿素b含量、可溶性糖含量存在极显著正相关关系，与电导率和pH正相关性未达到显著水平.

表3 拧筋槭叶片生理指标相关性分析Tab.3 Correlation analysis of physiological traits of Acer triflorum

注：**.在0.01水平(双侧)上显著相关;*.在0.05水平(双侧)上显著相关.

3 结论与讨论

不同色型拧筋槭叶片生理性状存在极显著差异，花色素苷含量在叶片颜色的形成上起到了重要作用.红色型与暗红色型拧筋槭花色素苷含量较高，黄色型拧筋槭花色素苷含量显著低于红色型和暗红色型.其中，花色素苷含量最高的红色型高出含量最低的黄色型306.86%，而且暗红色型叶片在光合色素、类胡萝卜素、可溶性糖含量等方面也高于黄色型.同时，该色型还具有较高的电导率和pH.以往对于植物叶片呈色机理的研究也得到过类似结论：刘儒等[14]对枫香叶色变化与叶绿素和花色素苷关系的研究结果显示，枫香叶片呈现红色与花色素苷含量变化有着密切关系，花色素苷的含量决定了枫香叶片的颜色；朱景乐等[15]在对3个观赏型杜仲品种叶片生理特征进行的比较显示，叶片颜色与叶绿素、类胡萝卜素以及花色素苷含量存在显著正相关关系，红(紫)色型叶片中起决定作用的呈色物质是花色素苷.

不仅受到花色素苷等色素总含量的影响，各色素在整体组成中所占比例也对拧筋槭叶片的呈色具有重要影响.本试验结果显示：不同色型拧筋槭叶片中，叶绿素a与叶绿素b在色素组成中所占比例较为稳定，3种色型间差异较小.叶绿素a在红色型、暗红色型和黄色型叶片中占比分别为13%、18%和13%；叶绿素b在3种色型中占比分别为27%、24%和28%.花色素苷与类胡萝卜素含量在色素组成中的比例在不同色型间变化范围较大.红色型与暗红色型花色素苷所占比例为24%和17%，黄色型仅为7%；类胡萝卜素方面，黄色型为52%，红色型占比最小，为36%.该结果说明，相比于叶绿素a与叶绿素b，花色素苷与类胡萝卜素所占比例对拧筋槭叶色差异影响更大.花色素苷占比越大，叶片颜色越红；花色素苷占比越小，叶片颜色则越偏向黄色型.

通过对拧筋槭叶片各生理性状进行的相关分析可以了解性状间的相互关系与关联程度，对性状间的互作效应、特定性状的间接选择等具有积极意义.本次试验结果显示：花色素苷含量与pH呈极显著正相关，与类胡萝卜素、可溶性糖含量呈负相关关系，但相关性未达到显著水平；类胡萝卜素含量与光合色素、可溶性糖含量表现为极显著正相关关系，与pH表现为微弱正相关关系.一般认为，可溶性糖为花色素苷合成的前体物质[16-17]，以往有研究[18-20]显示，叶片花色素苷含量受可溶性糖含量与pH的影响较大.荣立苹等[21]关于三角枫转色期叶片生理变化的研究显示，花色素苷与可溶性糖含量呈极显著正相关.聂庆娟等[22]对不同叶色红栌叶片进行的研究也得到过类似结果.目前，不同树种花色素苷与可溶性糖含量间相关性研究的结果存在一定差异，与本次研究结果相近.陈继卫等[23]对红枫秋冬转色期叶色变化的生理特性的研究结果显示，秋冬转色期，红枫叶片中花色素苷含量与可溶性糖含量的相关性不显著.庞秋颖等[24]对槭树属4个树种秋季变色过程中叶片生理指标的研究结果显示，拧筋槭叶片花色素苷含量与类胡萝卜素含量呈极显著负相关关系，与可溶性糖含量表现为微弱负相关，所得结论与本次研究结果相似.