观赏羽衣甘蓝叶片的主要呈色色素成分

2022-10-10张德军郭惊涛孟平红

贵州农业科学 2022年10期

张洁，蔡霞，张德军，郭惊涛，孟平红

(1.贵州省园艺研究所贵州省园艺工程技术研究中心，贵州贵阳 550006； 2.贵州省农业信息中心，贵州贵阳 550003； 3.贵州省农业科学院，贵州贵阳 550006)

0 引言

【研究意义】羽衣甘蓝(BrassicaoleraceaL. var.acephalaD.C.)是结球甘蓝的园艺变种，属十字花科芸薹属2年生观叶草本花卉，起源于欧洲地区的地中海沿岸。羽衣甘蓝叶片颜色和叶片形态多样，整个植株形似牡丹，故又称之为牡丹菜和叶牡丹[1]，其叶片的外叶有翠绿色、深绿色、灰绿色和黄绿色，内叶颜色有白色、肉色、黄色、粉红色、红色和复色等，叶片形态又可分为皱叶、裂叶、圆叶和波浪叶。羽衣甘蓝观赏期较长，适应性强，观赏价值较高，可作为晚秋至早春花坛和花境的景观观赏植株应用，亦可制作成切花、插花和干花保存[2]。羽衣甘蓝于20世纪90年代引入中国，种植历史较短，特别是近十几年才有少量种植，且都分布在上海和北京等大中城市[3]。由于不同羽衣甘蓝品种间色素含量存在较大差异，因此探究不同品种叶片主要呈色色素成分的差异，对羽衣甘蓝新品种的选育及其在花坛和花境上应用具有重要意义。【前人研究进展】花青苷是一类广泛存在于植物的花、果、茎、叶和种子中的水溶性天然色素，属于黄酮多酚类化合物，是植物体内一大类次生代谢物，其种类和含量都十分丰富[4]。花青苷色素主要有飞燕草色素(Delphinidin)、矢车菊色素(Cyanidin)、矮牵牛色素(Petunidin)、天竺葵色素(Pelargonidin)、芍药色素(Peonidin)和锦葵色素(Malvidin)6种[5]。MATIN等[6]报道，矢车菊素甲基化形成芍药花色素，矮牵牛花色素和锦葵色素则由飞燕草素不同程度的甲基化形成。张洁等[7]研究发现，贴梗海棠花瓣中共含有6种花青苷，其中，矢车菊素-3-O-半乳糖苷(Cy3Ga)、天竺葵素-3-O-半乳糖葡萄糖苷〔Pg3(Ga-G)〕和矢车菊素-3-O-琥珀酸-阿拉伯糖苷(Cy3SucAra)是决定花色的主要色素，其含量增加可使花色显著变红。张圆圆等[8]对观赏向日葵的花青苷元类型进行测定分析发现，矢车菊类花青苷是红色向日葵舌状花显现红色的化学基础。朱书香等[9]对紫叶矮樱叶片红色素进行理化分析表明，该色素对温度、食品添加剂及酸性条件较稳定，而对光、氧化剂和还原剂较不稳定。【研究切入点】目前，关于羽衣甘蓝叶片的呈色机理、主要呈色色素成分分析尚处于初步探索阶段，相关研究报道较少。【拟解决的关键问题】探明白名古屋、泷井白名古屋和红名古屋等7个羽衣甘蓝品种6种主要花青苷色素含量的差异，旨在阐明羽衣甘蓝叶片的呈色机理，以期为其新品种的选育及其在花坛和花境上应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 品种观赏羽衣甘蓝分别为白名古屋、泷井白名古屋和红名古屋等7个品种，其基本信息见表1。

表1 7个观赏羽衣甘蓝品种的基本信息

1.1.2 仪器 L-3000高效液相色谱仪，购于北京普源精电科技有限公司；5415R小型高速冷冻离心机，德国艾本德股份公司生产。

1.2 方法

1.2.1 育苗、移栽与取样试验于2020年10月至2021年2月在贵州省园艺研究所蔬菜试验基地温室进行。2020年10月10日采用72穴育苗穴盘进行播种育苗，待长至8～10片叶龄时，于11月24日移栽定植大田，12月24日叶片开始转色(图1)，2021年2月18日进入观赏期，即叶片完成转色，且植株冠幅及高度停止生长。2021年2月20日进行叶片取样，鲜样均用液氮速冻处理，并保存于-20℃冰箱备用。

1.2.2 色素的提取称取供试样品约0.2 g，放入研钵中磨碎后，加入预冷的提取液1 mL，然后移入EP管内，超声提取40 min。以8 000 r/min离心10 min，取上层清液后，残渣加入0.5 mL提取液后继续超声20 min，离心后再次取上层清液，并将2次上清液合并，于沸水浴中水解1 h，然后氮吹吹至近干为止。最后，将其移至0.5 mL容量瓶内，用10%盐酸甲醇定容，取适量溶液用针头式过滤器过滤于带有内衬管的样品瓶内待测。

1.2.3 花青苷测定采用高效液相色谱法测定花青苷成分含量，色谱柱为Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)。流动相以甲酸水溶液(A液)和甲酸乙腈水溶液(B液)进行二元洗脱。其中，A液分别以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%甲酸水溶液进行梯度洗脱，经HPLC条件的优化，以1.0%甲酸水溶液效果最好。因此，A液选择1.0%甲酸水溶液；B液选择公认效果较好的浓度，即1.0%甲酸乙腈水溶液。最终以1.0%的A液和1.0%的B液进行二元洗脱，柱温35℃，进样10 μL，流速0.8 mL/min，走样时间40 min，紫外检测波长530 nm。1.0%甲酸水溶液和1.0%甲酸乙腈作流动相的花青苷标准品与供试样品花青苷提取物的液相色谱图见图2，根据色谱图计算花青苷成分的含量。

1.3 数据处理与分析

采用WPS 2007和SPSS 20.0对数据进行统计与分析，用one-way ANOVA单因素方差分析方法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

从表2可知，羽衣甘蓝、白珊瑚和白名古屋等7个羽衣甘蓝品种观赏期叶片的飞燕草色素、矢车菊色素和矮牵牛色素等6种主要花青苷含量的变化。飞燕草色素：各品种为0.189～0.639 mg/g FW，红鸥最高，为0.639 mg/g FW；泷井白名古屋其次，为0.425 mg/g FW；羽衣甘蓝最低，为0.189 mg/g FW；红鸥显著高于其余品种；羽衣甘蓝显著低于其余品种，其余品种间差异显著或不显著。矢车菊色素：各品种为0.127～0.183 mg/g FW，白珊瑚最高，为0.183 mg/g FW；白名古屋其次，为0.167 mg/g FW；红名古屋最低，为0.127 mg/g FW；白珊瑚显著高于其余品种；红名古屋显著低于其余品种，其余品种间差异显著或不显著。矮牵牛色素：各品种为0.147～2.302 mg/g FW，红鸥最高，为2.302 mg/g FW；粉羽一号其次，为1.469 mg/g FW；羽衣甘蓝最低，为0.147 mg/g FW；红鸥显著高于其余品种，羽衣甘蓝显著低于其余品种，其余品种间差异显著或不显著。天竺葵色素：各品种为0.123～0.269 mg/g FW，白名古屋最高，为0.269 mg/g FW；白珊瑚其次，为0.265 mg/g FW；红名古屋最低，为0.123 mg/g FW；白名古屋与白珊瑚间差异不显著，二者显著高于其余品种，红名古屋显著低于其余品种，其余品种间差异显著。芍药色素：各品种为0.151～0.326 mg/g FW，红名古屋最高，为0.326 mg/g FW；白珊瑚其次，为0.284 mg/g FW；粉羽一号最低，为0.151 mg/g FW；红名古屋著高于其余品种，粉羽一号显著低于其余品种，其余品种间差异显著。锦葵色素：各品种为0.116～0.249 mg/g FW，红鸥最高，为0.249 mg/g FW；白珊瑚其次，为0.229 mg/g FW；白名古屋最低，为0.116 mg/g FW；红鸥著高于其余品种，白名古屋显著低于其余品种，其余品种间差异显著。

表2 不同品种羽衣甘蓝观赏期6种主要花青苷色素的含量

3 讨论

花青苷是花果呈现颜色的花色素之一，在自然界广泛存在于植物中，目前已发现常见的花青苷色素有飞燕草色素、矢车菊色素、矮牵牛色素、天竺葵色素、芍药色素和锦葵色素6种。ARBOME等[10-11]研究表明，天竺葵色素呈现橙红色，矢车菊色素呈现紫红色，飞燕草色素、矮牵牛色素和锦葵色素呈现蓝紫色。WU等[12]研究发现，红洋葱和红豆的主要花青苷苷元为矢车菊。研究结果表明，羽衣甘蓝、白珊瑚和白名古屋等7个羽衣甘蓝品种观赏期叶片的飞燕草色素、矢车菊色素、矮牵牛色素、天竺葵色素、芍药色素和锦葵色素分别为0.189～0.639 mg/g FW、0.127～0.183 mg/g FW、0.147～2.302 mg/g FW、0.123～0.269 mg/g FW、0.151～0.326 mg/g FW和0.116～0.249 mg/g FW，分别以红鸥、白珊瑚、红鸥、白名古屋、红名古屋和红鸥最高，羽衣甘蓝、红名古屋、羽衣甘蓝、红名古屋、粉羽一号和白名古屋最低。表明，7个羽衣甘蓝品种观赏期叶片的呈色不一，推测与其所含呈色色素成分含量有关。

花青苷的基元是花色素，其基本结构为3,5,7-三羟基-2-苯基苯并吡喃，而花青苷的颜色主要取决于苯环上的R1和R2取代基团。甲基取代时变为红色，与黄酮醇或黄酮结合产生蓝色，不同花青苷彼此相连则产生深红色或蓝色。此外，细胞液泡pH也会影响颜色的变化，在酸性溶液中多数花青苷呈红色，pH上升则呈紫红色或蓝色，从而致使叶片和花的颜色变化[13]。按照颜色划分，羽衣甘蓝可分为黄白色和紫红色2个观赏种类。王雅琼[14]研究发现，羽衣甘蓝与多数紫甘蓝中的花青苷种类相似，只有矢车菊色素1种花青苷苷元，其他所有花青苷均是矢车菊色素与不同糖或被有机酸酰化的糖残基衍生物结合形成。刘玉芹等[15]研究发现，在紫甘蓝和羽衣甘蓝中含有锦葵-3-(p-香豆酰基)-芸香苷。LIN等[16]研究发现，紫甘蓝中的花青苷色素种类有锦葵花色素-3-葡萄糖苷、锦葵花色素-5-葡萄糖苷和锦葵花色素-3,5-葡萄糖苷。