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2种刺柏属彩色树叶色参数与色素变化

王玥 裴顺祥 孙敬爽 郭慧 吴莎 吴迪 褚洋 辛学兵

李清香, 张明如, 顾翠花, 等. 长柱紫茎的花部特征与繁育系统[J]. 浙江农林大学学报, 2022, 39(4): 830-837. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210563
引用本文: 王玥, 裴顺祥, 孙敬爽, 等. 2种刺柏属彩色树叶色参数与色素变化[J]. 浙江农林大学学报, 2021, 38(1): 138-146. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200190
LI Qingxiang, ZHANG Mingru, GU Cuihua, et al. Floral syndrome and breeding system of Stewartia rostrata[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2022, 39(4): 830-837. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210563
Citation: WANG Yue, PEI Shunxiang, SUN Jingshuang, et al. Change of color parameters and pigment content of colored leaves of two Juniperus cultivars[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2021, 38(1): 138-146. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200190

2种刺柏属彩色树叶色参数与色素变化

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200190
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFYBB2019ZC006)
详细信息
    作者简介: 王玥,从事彩色针叶树良种培育研究。E-mail: 1097561187@qq.com
    通信作者: 辛学兵,副研究员,博士,从事生态系统结构与功能研究。E-mail: xinxb01@163.com
  • 中图分类号: S682.36

Change of color parameters and pigment content of colored leaves of two Juniperus cultivars

  • 摘要:   目的  研究刺柏属Juniperus彩色树叶色参数与色素变化规律。  方法  以欧洲刺柏‘金叶疏枝’Juniperus communis ‘Gold Cone’ (JC)和鹿角桧‘金叶’Juniperus×media ‘Pfitzeriana Aurea’ (JM) 2年生扦插苗为对象,测定不同季节叶色参数(L*、a*、b*)、光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)质量分数和花色素苷相对含量,并进行相关分析,建立叶色参数和色素含量的回归方程。  结果  ①不同季节欧洲刺柏‘金叶疏枝’和鹿角桧‘金叶’的叶色参数变化趋势不同。‘金叶疏枝’的L*、b*值变化趋势相同,始终为正值,a*值秋冬季显著升高,由负变正;‘金叶’的L*值春夏显著上升,a*值波动幅度不明显,色相始终偏绿,b*值春夏显著上升,秋冬季无波动,色相始终偏黄;春夏秋季‘金叶疏枝’的L*、b*值显著高于‘金叶’。②‘金叶疏枝’的花色素苷相对含量与L*、b*值呈极显著负相关,与a*值呈极显著正相关;‘金叶’的光合色素与b*值呈极显著负相关。③逐步回归结果表明:a*值与b*值可以准确预估‘金叶疏枝’花色素苷相对含量的年变化和秋季变化,b*值和L*值可以准确预估‘金叶’光合色素质量分数的年变化和夏季色素变化。  结论  2种刺柏属彩色树的叶色参数与色素含量关系显著相关,不同树种不同时期存在差异;‘金叶疏枝’叶色观赏性整体好于‘金叶’。建立的叶色参数与色素含量回归方程,可以实现以叶色参数精确预估叶片色素含量。图2表4参32
  • 植物繁育系统是指直接影响后代遗传组成的所有有性特征,包括花部特征、开放式样、花各性器官寿命长短,自交亲和程度与交配系统等[1]。作为植物重要的繁殖器官,花内部器官发育和外部形态特征与植物的传粉效率、交配方式密不可分。因此,系统研究植物的花部特征和繁育系统有助于理解其繁殖过程限制因子的生态效应,对生物多样性保育具有重要价值[2]

    长柱紫茎Stewartia rostrata为山茶科Theaceae紫茎属Stewartia的落叶灌木或小乔木,主要分布于浙江西北部、安徽南部及西部、江西北部及湖南东部,地理分布较为狭窄。花白繁茂,花瓣多带有形状、颜色不一的红斑,树干造型多样;集中开花,观赏价值极高,在园林绿地应用潜力巨大。近年来,由于人类干扰频繁和自然环境恶化,长柱紫茎的野外生存受到极大的威胁,迫切需要开展保育生物学系列研究。实地调查发现:尽管盛花期花量极大,但长柱紫茎群落下层幼苗稀少,天然更新不良,与同属的濒危植物紫茎Stewartia sinensis衰退型种群结构类似[34]。紫茎属木本植物幼苗幼树稀少,其原因可能涉及群落环境(如植物间竞争排斥关系、植物与传粉昆虫关系)与非生物环境(如阴雨天气的出现)的限制作用、种子发芽受阻、花部特征与繁育系统影响传粉过程造成种子发育质量不良等。已有研究表明[5]:紫茎的种子发芽率无论是实验室还是圃地最高仅为10%,甚至为0。长柱紫茎和紫茎在同属中亲缘关系最为接近,形态特征、生物学特性有许多相近之处,推测此2个种的繁育过程受阻有相似之处。

    目前,紫茎属已有研究集中于群落结构[4]、繁殖技术[5]、种子发芽[6]、植物种分类[7]及系统发育[8]等方面,未发现有关紫茎属特别是长柱紫茎花部特征、传粉过程的限制因素、繁育系统所属类型等的报道。繁育系统类型是否对长柱紫茎结实率和种子败育产生影响,其衰退型种群结构是否与其繁育系统类型有关,生境自然条件变化是否影响传粉昆虫的行为,从而影响繁殖成功率;这些都是当前亟待深入研究的科学问题。为此,本研究以长柱紫茎为材料,通过观察(测)长柱紫茎花部特征和昆虫访花特性、测定花粉活力和柱头可授性、测算杂交指数和花粉胚珠比等,深入揭示其繁殖过程限制因素的影响,为紫茎属种群更新、人工扩繁及园林推广应用提供科学依据,为紫茎属的濒危植物致濒机制研究提供思路。

    研究地浙江农林大学东湖校区(30°15′28″N,119°43′35″E)海拔101.3 m,属于中亚热带季风气候,四季分明,年平均气温为16.1 ℃,全年降水量为1 628.6 mm,年降水日为154 d,无霜期为236 d。研究地周边地带性植被为亚热带常绿阔叶林。选择3 a生长柱紫茎为材料,株高为2.5~3.0 m。研究时间为2021年4—6月。

    1.2.1   开花动态

    于花蕾期随机选取30朵花挂牌标记,每天16:00观察直至单花开放;开花当天及开花第2天8:00—18:00连续观察,每隔2 h定点观测1次并拍照,之后每天观测1次。观察花的开花动态,记录单花结构、花朵大小和形状、雄雌蕊位置形态变化、花瓣颜色、苞片颜色、萼片颜色、花药开裂时间等,直至花部萎蔫[9]

    1.2.2   花部形态特征

    于盛花期,在15株植株上随机选取30朵发育良好的花,测定花部结构参数,记录花冠直径、苞片长宽、花瓣长宽、萼片长宽、子房直径及长度等数据。

    1.3.1   花粉离体培养

    随机采集当天开放花朵的花粉,设置5种蔗糖质量浓度(0、5、10、15、20 g·L−1)处理,于25 ℃下培养6 h后观察并统计花粉萌发率。

    1.3.2   花粉活力测定

    随机采集当天开放花朵的花粉,分别采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法、碘-碘化钾(I2-KI)染色法,筛选最适蔗糖质量浓度培养6 h后测定花粉活力,以加热致死的花粉作对照,每个处理3次重复。在光学显微镜下随机选取3个视野统计着色花粉数,每个视野花粉数不少于100粒[10]

    1.3.3   花粉萌发率测定

    选取开放前1 d至开放后第3天的花朵,每个阶段选取10朵,测定最适蔗糖质量浓度培养下的花粉活力,以加热致死的花粉为对照。在光学显微镜下观察统计花粉萌发率,每视野内花粉数不少于100粒。

    随机选取开放前1 d至开放后7 d的花朵,将柱头放在凹面载玻片上,完全浸泡于质量分数3%的过氧化氢(H2O2)溶液中,30 min后在体式显微镜下观察,若有气泡产生则表明柱头有活性,反之则无[11]

    随机选取不同植株的20朵即将开放的花蕾,记录每朵花的雄蕊数。随机选取1个花药,用解剖针将花药捣碎,蒸馏水定容至1 mL,吸取1 µL液体在光学显微镜下统计花粉数量;每朵花选取3个花药,重复3次,取平均数乘雄蕊数再乘1 000得出单花花粉量。解剖相对应的子房,统计胚珠数[12]。根据CRUDEN[13]标准,计算花粉胚珠比(单花花粉总数/单花胚珠数,P/O);并由此判断长柱紫茎繁育系统类型。

    按照DAFNI[14]标准,通过杂交指数(OCI)评判繁育系统类型。用游标卡尺测定花冠直径;观察记录花药开裂时间与柱头可授期,雌雄蕊是否同时成熟;记录花药与柱头之间的相对空间关系。

    随机选择5株长柱紫茎,于晴天9:00—17:00连续观察访花昆虫。每株长柱紫茎选择10朵花,每2 h观察1次,每天观察5次,记录访花昆虫的种类和访花时间[15]

    2.1.1   开花动态

    长柱紫茎居群花期为5月初至5月中下旬,约17 d (2021年5月1—17日),单花花期2 d。5月1日该居群的第1朵花开放,5月8日单日开花最多,占总开花数的15%,达到盛花期,5月13日进入末花期。

    长柱紫茎单花开放过程分为花蕾期(苞片、萼片包裹花蕾)、初展期(花药、柱头显露)、盛放期(花瓣平展)、凋落期(花瓣枯萎)及坐果期(子房膨大结实) 5个过程(图1)。具体的,①花蕾期(图1A和B),苞片、萼片呈绿色,紧紧包裹花蕾。临近开放时,绿色的苞片和萼片从基部向边缘转为紫红色,同时向外伸展,逐渐显现出花苞。花苞顶部受光影响,呈现红斑。②初展期(图1C),单花花瓣展开,花药和柱头显露,弯曲的花丝慢慢伸展高出柱头。③盛放期(图1D),花瓣完全平展,雄蕊高于柱头伸展,柱头反向弯曲,呈5裂。④凋落期(图1E和F),花瓣枯萎、脱落,开放24~32 h后,花药逐渐由橘黄色变为淡棕色,花冠极易掉落,柱头萎蔫,萼片和苞片逐渐收缩,花朵直径变小。⑤坐果期(图1G和H),子房膨大,萼片和苞片再逐渐展开,由红色转为绿色,果实由绿色转为棕色,逐渐木质化。

    图 1  长柱紫茎的开花动态
    Figure 1  Flowering dynamics of S. rostrata
    2.1.2   花部形态特征

    长柱紫茎的平均单花直径为(50.2±11.7) mm (表1),花瓣5枚,白色,边缘裂状,有1~3枚花瓣带红斑(图1K);每花具1对叶状苞片(图1J-1),披针叶形,开花时基部由绿色转为紫红色;萼片5枚(图1J-2);雄蕊50~84枚,长17~19 mm,花丝黄色呈线形,基部连合成短管,花丝的连合处不及花丝长度的1/3(图1J-4),花药橘黄色,干后变为淡棕色;雌蕊1枚,长14~16 mm,柱头呈5裂(图1J-5),花朵盛开时花丝高于柱头;子房5室,每室4枚胚珠,稀2~3枚,中轴胎座。

    表 1  长柱紫茎的花部形态特征
    Table 1  Flower characteristics of S. rostrata
    花器官平均值±标准误花器官平均值±标准误花器官平均值±标准误
    花梗长/mm 5.2±1.4 萼片宽/mm 8.8±2.2 带斑的花瓣宽/mm 19.6±2.9
    花冠直径/mm 50.2±11.7 花瓣数/枚 5±0 雄蕊数/枚 64.9±11.8
    苞片数/片 2±0 花瓣长/mm 28.5±3.7 雄蕊长/mm 17.5±1.5
    苞片长/mm 15.5±4.2 花瓣宽/mm 20.0±3.1 胚珠数/枚 18.6±2.4
    苞片宽/mm 9.4±2.4 花斑长/mm 8.9±2.8 雌蕊长度/mm 14.2±1.1
    萼片数/枚 5±0 花斑宽/mm 8.2±2.7 子房直径/mm 5.0±0.7
    萼片长/mm 15.2±3.3 带斑的花瓣长/mm 20.2±5.7 子房长/mm 3.7±0.5
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    2.2.1   花粉离体培养的适宜蔗糖质量浓度

    在无蔗糖培养基下,长柱紫茎花粉萌发率仅为13.7%;随着培养基蔗糖质量浓度的增加,花粉萌发率增大,在15 g·L−1出现峰值,为69.3%。当蔗糖质量浓度为20 g·L−1时,花粉萌发率降至33.3%。因此,15 g·L−1的蔗糖培养基为最适培养基(图2)。

    图 2  不同蔗糖质量浓度对长柱紫茎花粉活力的 影响
    Figure 2  Effects of different sucrose concentrations on pollen viability
    2.2.2   不同方法测定花粉活力

    采用I2-KI染色,活力较强的花粉会呈现蓝黑色,但在操作时,易混入杂质,视野中观察到的蓝黑色不够明显,不利于计数。采用TTC染色,有活力的花粉会呈现红色;但观察到大部分花粉未变红,说明TTC染色不利于测定长柱紫茎的花粉活力。因此,TTC染色法和I2-KI染色法均不适合长柱紫茎花粉活力的测定。实际研究中,与TTC染色法和I2-KI染色法相比,花粉离体培养下,花粉会萌发较长的花粉管,更有利于观察。

    2.2.3   不同开放时间花粉萌发率

    采用15g·L−1的蔗糖培养基培养花粉,由图3可知:开放前1 d,花粉萌发率较高,为49.3%,开花当天花粉活力最高,为65.0%。之后花粉活力逐渐下降,到第3天,已降至11.7%。

    图 3  不同时间下长柱紫茎花粉活力
    Figure 3  Pollen germination rate of S. rostrata tested in different time

    图4可知:开放前1 d长柱紫茎花药尚未开裂,柱头合拢,呈白色,可授性弱。开放1~2 d,柱头逐渐张开,具有较强可授性,之后可授性逐渐增强。到第3天柱头开始萎蔫,由白色转变为棕黄色,可授性强。在开放的第4天,柱头完全展开,向外反卷呈5裂,呈棕黄色、萎蔫皱巴的状态,此时花粉活性最强。之后,柱头可授性逐渐下降,到第7天,柱头基本失去可授性。

    图 4  长柱紫茎开花过程中柱头可授性
    Figure 4  Changes in stigma receptivity of S. rostrata during flowering process

    根据统计结果,长柱紫茎花粉数为(1 618 666.7±254 775.4)粒,胚珠数为(18.6±2.4)枚,花粉/胚珠比(P/O)为2 108.0~195 525.0,平均为87 025.1。依照CRUDEN的标准,判断长柱紫茎的繁育系统属于专性异交。

    依照DAFNI的评判标准,测算长柱紫茎的杂交指数。长柱紫茎成熟花朵的花冠直径平均为50.24 mm,大于6 mm,记为3。雌雄蕊在成熟时间上一致,记为0;在花蕾期,长柱紫茎的柱头高于雄蕊,当花朵完全盛开时,雄蕊高于雌蕊,柱头和花药存在空间分离,记为1。因此,OCI结果为4,说明长柱紫茎的繁育类型属于以异交为主,需要传粉者,部分自交亲和。

    长柱紫茎上观察到的访花昆虫有熊蜂Bombus sp.、中华蜜蜂Apis cerana、黑带食蚜蝇Episyrphus balteatus、叶甲Chrysomelidae和日本弓背蚁Camponotus japonicus等,有效传粉者主要为熊蜂,其他种类出现频率低或进行无效传粉(图5)。长柱紫茎的开花高峰为7:00—11:00,昆虫的访花时间也集中在这段时间。黑带食蚜蝇在同一朵花上同一部位停留超过20 s,舔食花蜜,但数量较少,传粉作用不佳(图5A)。熊蜂单次访花时间为2~5 s,访花频率很高,在较短时间内频繁地在多朵花间逗留。访花时喜欢头部向下,整个身体钻入花冠筒,身上的绒毛黏附花粉量大,与柱头接触面积大,可有效传粉(图5B)。中华蜜蜂与熊蜂行为相似,但出现频率不及熊蜂,且体积小,能够黏附到的花粉少(图5C)。叶甲外壳光滑,花粉难以黏附。偶见1只在花冠上停留较长时间,与柱头未进行有效接触,传粉贡献小(图5D)。日本弓背蚁的足部和腹部会黏附花粉,徘徊逗留,偶尔实现有效传粉(图5E)。

    图 5  长柱紫茎的访花昆虫
    Figure 5  Insect visitors of S. rostrata

    花部特征包含花部构成(结构、颜色、气味等)和开放式样(开花数目、大小及类型等),因此可以从花部特征、开放式样解析植物与传粉者的生态依存关系。植物为了与传粉者的行为习惯相适应而使其花部形态结构、颜色等逐步进化[16]。对于蜂类,白色和黄色是可见花色。长柱紫茎花冠白色,平均直径达(50.2±11.7) mm,花丝黄色,颜色耀眼,同时平展的花冠为传粉昆虫提供停靠点,符合蜂媒花特征,此类花部特征与四川牡丹Paeonia decomposita一致[17]。同一物种内不同个体或居群间花色差异即花色多态性,传粉者的偏好因为花色差异造成访花频率的差异[18]。长柱紫茎的白色花瓣上常出现红色,推测是为适应单一的传粉媒介而进化出的特征,以便增加对其他类昆虫的吸引力,从而提高传粉效率[19]

    在强大的选择压力下,很多植物形成了“大量、集中开放”的开花模式,有利于吸引访花昆虫在短时间大量、密集表达访花行为,从而增加传粉机会[20]。长柱紫茎花期为5—6月,属于浙江的梅雨季节,阴雨天气极大地减少了传粉昆虫的活动。长柱紫茎集中开花,持续开花时间短,日均开花数量多,有利于提高繁殖成功率。此开花式样呈现的特征与山茶科Theaceae濒危植物金花茶Camellia nitidissima的研究结果一致[21]。长柱紫茎的有效传粉者主要为熊蜂,在阴雨天气熊蜂频繁地在同一植株上访花,且开花植株又少,原生境植株间相距较远,不利于花粉在植株间传播,结果增加同株异花授粉的可能性,降低接受花粉的质量,从而影响长柱紫茎的结实率。

    参照CRUDEN[13]所述标准,长柱紫茎的繁育系统为专性异交。长柱紫茎P/O极高,达87 025.1,意味着长柱紫茎更加趋向于远交;但根据DAFNI[14]的标准,长柱紫茎OCI为4,判断其繁育系统为异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。长柱紫茎开花后雄蕊逐渐伸长,最后花药高于柱头,且花蕾期有花药散粉现象,因此长柱紫茎的花部特征增加了自花授粉的可能性。在自然界中,绝大部分被子植物倾向于自交与异交结合的混合交配模式,只有极少数利用单一交配模式完成授粉[22]。综合得出:长柱紫茎的繁育系统属于倾向于异交的混合交配系统,当其异株(异花)授粉受阻时,可表现为自交亲和,自交是长柱紫茎适应长期阴雨环境的繁殖保障策略,此种混合交配系统与流苏树Chionanthus retusus相似[23]

    有效的传粉过程包含大量有活力的花粉、可授期的柱头及有效传粉媒介[24]三大要素。长柱紫茎平均雄蕊数为(64.9±11.8)枚,单花平均花粉量多达(1 618 666.7±254 775.4)粒,为传粉昆虫提供丰厚的报酬,且花粉黏附力强,易被传粉昆虫携带,为异交授粉提供了充足的物质保障,故花粉数量不是其繁殖受限的原因。柱头可授期长,达7 d,在第3和第4天达到最强活力,为实施人工授粉的最佳时期。柱头5裂增加传粉表面积和柱头可授期长为异花授粉提供了基本保障,有利于提高传粉效率和结实率,此现象与陈雄伟等[25]观测紫背天葵Begonia fimbristipula的结果一致。当天开花的花朵保持最强活力(65.0%),随着开花时间增加,花粉活力显著下降,到第2天仅38.3%,第3天降至11.7%。观察发现长柱紫茎大多数花朵寿命很短,开花损失率高,花粉强活力和较强柱头可授性仅1 d的相遇期,严重影响花朵的传粉效率。无论授粉与否,长柱紫茎在开花24~32 h后,花冠和雄蕊都存在易脱落的现象,脱落后花粉迅速失活,大大减少了受精的可能性[26]。推测已授粉花朵脱落可能与营养资源限制有关,减少繁殖成本[27];未授粉花朵可能通过短寿命减小花展示程度,从而减少同株异花传粉的概率[28]

    P/O是衡量植物对雄性资源分配量的指标[29],高P/O值可能是对传粉效率低造成柱头接受的花粉量少、质量低的补偿[30],多样化的传粉媒介有利于提高授粉成功率。长柱紫茎授粉受限可能与传粉者的种类、数量有关。长柱紫茎的主要传粉昆虫熊蜂,飞行距离远,访花频率高,多朵花之间穿梭,携带花粉量大,有效地进行异花传粉,但其他昆虫传粉效率较低,有效传粉媒介单一。长柱紫茎花粉离开花朵后迅速失活,不利于传粉昆虫远距离完成植株之间的传粉,因此居群间的基因不能充分交流[31]

    综上所述,长柱紫茎花冠白色和花丝黄色,与蜂类传粉特性相适应,为典型蜂媒花;传粉受阴雨天气影响,集中开花模式是对恶劣天气的有效适应,但传粉昆虫单一。开花24~32 h,花冠和雄蕊都极易脱落从而导致花粉迅速失活。以上因素限制了长柱紫茎的繁殖。集中开花模式、花粉量大、柱头5裂及可授期长等花部特征是长柱紫茎维持繁殖成功的基本保障。长柱紫茎繁育系统属于以异交为主,需要传粉者,当其授粉受阻时,可表现为自交亲和,自交是长柱紫茎适应长期阴雨天气的繁殖策略。

  • 图  1  不同季节2种刺柏属彩色树L*、a*、b*值变化

    Figure  1  Changes of L*,a*,b* values of two Juniperus colored trees in different seasons

    图  2  不同季节2种刺柏属彩色树色素变化

    Figure  2  Changes of pigment content of two Juniperus colored trees in different seasons

    表  1  2种刺柏属彩色树叶色参数与色素含量相关性分析

    Table  1.   Correlation analysis between color parameters and pigment content of two Juniperus colored leaves

    植物叶色参数叶绿素a叶绿素b总叶绿素类胡萝卜素花色素苷
    ‘金叶疏枝’L*0.6060.5420.6020.021−0.975▲▲
    a*−0.682−0.573−0.668−0.1440.934▲▲
    b*0.4080.3020.388−0.097−0.956▲▲
    ‘金叶’  L*−0.831−0.311−0.363−0.292−0.519
    a*0.4570.0630.0690.1640.595
    b*−0.983▲▲−0.980▲▲−0.984▲▲−0.949▲▲−0.212
      说明:数据上的▲▲分别表示在0.05、0.01水平上显著相关
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    表  2  不同季节2种刺柏属彩色树叶色参数与色素含量相关性分析

    Table  2.   Correlation analysis between color parameters and pigment content of two Juniperus colored leaves in different seasons

    季节植物叶色参数叶绿素a叶绿素b总叶绿素类胡萝卜素花色素苷
    春季‘金叶疏枝’L*0.6680.3950.6140.7470.098
    a*−0.693−0.325−0.614−0.8570.495
    b*0.6570.4410.6180.709−0.593
    ‘金叶’  L*0.0730.0150.0570.0710.671
    a*0.3880.4110.3950.321−0.095
    b*−0.117−0.131−0.121−0.0580.311
    夏季‘金叶疏枝’L*−0.1410.2580.045−0.4490.005
    a*0.4500.5620.558−0.0860.303
    b*−0.471−0.408−0.492−0.024−0.585
    ‘金叶’  L*−0.679▲▲−0.723▲▲−0.713▲▲−0.647▲▲−0.628
    a*0.4560.4730.4740.6100.648▲▲
    b*−0.649▲▲−0.597−0.644▲▲−0.755▲▲−0.771▲▲
    秋季‘金叶疏枝’L*0.2980.1460.246−0.017−0.624
    a*−0.446−0.424−0.4580.5800.901▲▲
    b*0.2460.1850.232−0.214−0.715▲▲
    ‘金叶’  L*−0.0790.040−0.0500.0070.039
    a*−0.313−0.374−0.333−0.3160.007
    b*−0.359−0.426−0.381−0.1270.306
    冬季‘金叶疏枝’L*−0.645−0.637−0.645−0.642−0.468
    a*−0.017−0.090−0.0350.020−0.170
    b*−0.466−0.544−0.488−0.536−0.525
    ‘金叶’L*−0.173−0.091−0.152−0.076−0.498
    a*−0.469−0.540−0.491−0.010−0.265
    b*−0.506−0.426−0.488−0.368−0.358
      说明:数据上的▲▲分别表示在0.05、0.01水平上显著相关
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    表  3  欧洲刺柏‘金叶疏枝’叶色参数与色素含量逐步回归模型

    Table  3.   Stepwise regression model for leaf color parameter and pigment content of J. communis ‘Gold Cone’

    色素逐步回归方程拟合系数(R2)P
    (年变化)花色素苷y=5.782+0.126a0.967<0.001
    (秋季)花色素苷y=6.283+0.047a−0.049b0.884<0.001
      说明:ab分别为叶色参数a*、b*的数值
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    表  4  鹿角桧‘金叶’叶色参数与色素含量逐步回归模型

    Table  4.   Stepwise regression model for leaf color parameters and pigment content of J. ×media ‘Pfitzeriana Aurea’

    色素逐步回归方程拟合系数(R2)P
    (年变化)叶绿素ay=1.757−0.036b0.958<0.001
    叶绿素by=0.801−0.017b0.9500.001
    总叶绿素y=2.558−0.054b0.959<0.001
    类胡萝卜素y=0.324−0.006b0.8750.004
    (夏季)叶绿素ay=1.148−0.011b0.8470.002
    叶绿素by=0.943−0.011l0.7430.008
    总叶绿素y=2.384−0.022l0.8060.004
    类胡萝卜素y=0.233−0.002l0.8560.005
    花色素苷y=5.568−0.093b0.8440.018
      说明:lb分别为叶色参数L*、b*的数值
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-03
  • 修回日期:  2020-10-22
  • 网络出版日期:  2021-01-21
  • 刊出日期:  2021-01-21

2种刺柏属彩色树叶色参数与色素变化

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200190
    基金项目:  中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFYBB2019ZC006)
    作者简介:

    王玥,从事彩色针叶树良种培育研究。E-mail: 1097561187@qq.com

    通信作者: 辛学兵,副研究员,博士,从事生态系统结构与功能研究。E-mail: xinxb01@163.com
  • 中图分类号: S682.36

摘要:   目的  研究刺柏属Juniperus彩色树叶色参数与色素变化规律。  方法  以欧洲刺柏‘金叶疏枝’Juniperus communis ‘Gold Cone’ (JC)和鹿角桧‘金叶’Juniperus×media ‘Pfitzeriana Aurea’ (JM) 2年生扦插苗为对象,测定不同季节叶色参数(L*、a*、b*)、光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)质量分数和花色素苷相对含量,并进行相关分析,建立叶色参数和色素含量的回归方程。  结果  ①不同季节欧洲刺柏‘金叶疏枝’和鹿角桧‘金叶’的叶色参数变化趋势不同。‘金叶疏枝’的L*、b*值变化趋势相同,始终为正值,a*值秋冬季显著升高,由负变正;‘金叶’的L*值春夏显著上升,a*值波动幅度不明显,色相始终偏绿,b*值春夏显著上升,秋冬季无波动,色相始终偏黄;春夏秋季‘金叶疏枝’的L*、b*值显著高于‘金叶’。②‘金叶疏枝’的花色素苷相对含量与L*、b*值呈极显著负相关,与a*值呈极显著正相关;‘金叶’的光合色素与b*值呈极显著负相关。③逐步回归结果表明:a*值与b*值可以准确预估‘金叶疏枝’花色素苷相对含量的年变化和秋季变化,b*值和L*值可以准确预估‘金叶’光合色素质量分数的年变化和夏季色素变化。  结论  2种刺柏属彩色树的叶色参数与色素含量关系显著相关,不同树种不同时期存在差异;‘金叶疏枝’叶色观赏性整体好于‘金叶’。建立的叶色参数与色素含量回归方程,可以实现以叶色参数精确预估叶片色素含量。图2表4参32

English Abstract

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引用本文: 王玥, 裴顺祥, 孙敬爽, 等. 2种刺柏属彩色树叶色参数与色素变化[J]. 浙江农林大学学报, 2021, 38(1): 138-146. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200190
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Citation: WANG Yue, PEI Shunxiang, SUN Jingshuang, et al. Change of color parameters and pigment content of colored leaves of two Juniperus cultivars[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2021, 38(1): 138-146. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200190
  • 近年来,随着园林布景、环境绿化要求的日益提高,彩色针叶树的需求量也随之增大。彩色针叶树株型丰富多姿,叶色明亮多彩,观赏期长,是家庭、城市、园林及道路环境绿化的优良植物材料,尤其为北方园林增添了丰富的景观色彩[1-2]。因此,引进彩色针叶树种,研究并提高其引种适应性、生长繁殖能力和观赏价值是科研和园艺工作的热点方向。目前,国内外关于彩色针叶树的研究主要集中在引种适应性[3]、扦插繁殖[4-5]、生长生理[6-7]以及光合特性[8]等方面,对观赏性状如叶色变化的研究甚少。对彩色阔叶树研究发现:许多树种叶色变化与其色素含量显著相关,建立两者的回归方程能够通过叶色参数准确预测色素含量的变化,为实现人工调控彩色植物叶色变化、选育优良观赏植物品种提供了理论基础和技术支撑[9-14]。欧洲刺柏‘金叶疏枝’Juniperus communis ‘Gold Cone’和鹿角桧‘金叶’Juniperus×media ‘Pfitzeriana Aurea’是引种自比利时的彩色针叶树种,作为彩色针叶树中的金叶植物代表,不同季节均有很高的观赏价值,弥补了园林景观及环境绿化色彩单调的缺憾[15]。本研究以欧洲刺柏‘金叶疏枝’和鹿角桧‘金叶’为研究对象,测定不同季节2种树的叶色参数和色素变化,比较两者观赏性状差异;分析叶色参数与色素的相关关系,建立回归模型。本研究将为‘金叶疏枝’和‘金叶’的叶色变化生理机制研究提供基础,也为叶色调控技术研发提供理论依据。

    • 欧洲刺柏‘金叶疏枝’和鹿角桧‘金叶’来自中国林业科学研究院华北林业实验中心,均为2年生扦插苗。

    • 选择生长情况相近的的2年生‘金叶疏枝’和‘金叶’各180株,分别分成3个重复;于2019年春季、夏季、秋季和冬季,随机采集各重复内1~2株扦插苗(整株),用塑封袋封好,放入冰盒,立即带回实验室测定其叶片的叶色参数、光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)质量分数和花色素苷相对含量。

    • 参照1970年国际照明委员会推出的CIELab表色系统,以明亮度(L*)、色相(a*)、色相(b*)表示色彩。L*值从0升至100,表示亮度逐渐增加,a*值由小变大,表示由绿色逐渐变为红色,b*值由小到大,表示由蓝色逐渐变成黄色。参照黄可等[11]的方法,采用EPSON扫描仪(日本) 扫描2种刺柏属彩色树扦插苗鲜叶,运用Adobe Photoshop(CS6,Adobe,美国)软件的拾色功能,记录叶尖、中心点、叶柄基部等8个点的L*、a*、b*的值,取平均值作为叶色参数。

    • 叶绿素上清液的制备参照王学奎等[16]和陈明等[17]的方法,并略有改动。以体积分数95%的乙醇为对照,采用分光光度计分别在波长665、649和470 nm测定上清液吸光度,分别计算光合色素的质量分数。叶绿素a质量浓度(mg·L−1):Ca=13.95D(665)−6.88D(649),叶绿素b质量浓度(mg·L−1):Cb=24.96D(649)−7.32D(665),叶绿素总质量浓度(mg·L−1):C=Ca+Cb。类胡萝卜素质量浓度 (mg·L−1):Cc=[1 000D(470) −2.05Ca−114.8Cb]/245。叶绿体色素质量分数(mg·g−1)=(C×V提取液×稀释倍数)/(m样品×1 000)。其中:D(665)、D(649)和D(470)分别表示叶绿素溶液在波长665、649和470 nm处的吸光度,V提取液为提取液体积,m样品为样品质量。

    • 花色素苷提取液的制备参照张洁等[18]和唐前瑞等[19]的方法,以体积分数1%的盐酸乙醇为对照,测定提取液在520 nm波长下的吸光度,以1 g叶片鲜质量(mFW)在10 mL提取液中改变0.1个吸光度值作为1个色素单位,则花色素苷相对含量表示为:AD(520)/(0.1mFW)。

    • 采用Excel 2016和SPSS 20.0统计分析软件处理数据,采用单因素方差(one-way ANOVA)分析并采用最小显著性差异法(LSD)检验不同季节2种刺柏属彩色树叶色参数和色素含量的差异显著性。对叶色参数与色素含量进行Pearson相关性检验,建立2种刺柏属彩色树的叶色参数与其色素含量的回归模型。

    • 图1A可知:‘金叶疏枝’在春、夏、秋3季L*值差异不显著(P>0.05),冬季显著低于其他季节(P<0.05),最高值出现在夏季,最低值在冬季;‘金叶’在夏、秋、冬3季L*值变化不显著(P>0.05),春季显著低于其他季节(P<0.05),最高值出现在秋季,最低值在春季;春、夏、秋3季‘金叶疏枝’L*值均显著高于‘金叶’(P<0.05),冬季‘金叶疏枝’显著低于‘金叶’(P<0.05)。

      图  1  不同季节2种刺柏属彩色树L*、a*、b*值变化

      Figure 1.  Changes of L*,a*,b* values of two Juniperus colored trees in different seasons

      图1B可知:‘金叶疏枝’的a*值在春、夏、秋3季均为负值,且数值逐渐变大,冬季变为正值;其绝对值在夏季最高,春、夏季无显著差异(P>0.05),秋季绝对值显著低于春、夏季(P<0.05);冬季绝对值最低,显著低于其他季节(P<0.05)。‘金叶’的a*值在4季均为负值,数值先减小后增大;春、冬季无显著性差异(P>0.05),夏季分别与秋、冬季无显著性差异(P>0.05);绝对值最高出现在秋季,且显著高于春冬季(P<0.05),最低出现在春季。春、夏2季2树种a*值的绝对值无显著性差异(P>0.05);秋季‘金叶疏枝’绝对值显著低于‘金叶’(P<0.05);冬季‘金叶疏枝’a*值为正值,‘金叶’仍为负值,且绝对值显著高于‘金叶疏枝’(P<0.05)。

      图1C可知:‘金叶疏枝’的b*值4季均为正值,春、夏、秋3季之间无显著差异(P>0.05),冬季显著低于其他季节(P<0.05)。‘金叶’b*值4季也均为正值,秋、冬季无显著差异(P>0.05);春、夏、秋3季呈递进式显著增高(P<0.05),秋季最高,且显著高于春、夏季(P<0.05);其次是冬季,也显著高于春、夏季(P<0.05);绝对值最低出现在春季。春、夏、秋3季‘金叶疏枝’b*值均显著高于‘金叶’(P<0.05);冬季2种彩色针叶树b*值无显著性差异(P>0.05)。

    • 图2A可知:‘金叶疏枝’叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素在不同季节变化趋势相同,秋、冬季显著降低(P<0.05)。其中,叶绿素a质量分数在夏季最高,比秋、冬季显著高156.52%、168.18%(P<0.05);其次是春季,比秋、冬季显著高126.08%、136.36%(P<0.05),冬季最低。总叶绿素质量分数夏季最高,比秋、冬季显著高129.41%、143.75%(P<0.05),冬季最低。叶绿素b质量分数在夏、秋季间显著下降(P<0.05),春夏、秋冬之间无显著性差异;夏季最高,比秋、冬季显著高90.00%、111.11%(P<0.05);其次是春季,比冬季显著高100.00%(P<0.05)。‘金叶疏枝’类胡萝卜素质量分数呈现先增大后减小再增大趋势;夏季最高,比春、秋、冬3季显著高33.33%、140.00%、20.00%(P<0.05);其次是冬季,比秋季显著高100.00%(P<0.05),秋季最低。‘金叶疏枝’花色素苷相对含量在春、夏、秋季均无显著性差异(P>0.05),冬季比前3季显著高246.82%、192.59%、130.84%(P<0.05)。

      图  2  不同季节2种刺柏属彩色树色素变化

      Figure 2.  Changes of pigment content of two Juniperus colored trees in different seasons

      图2B可知:‘金叶’的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素质量分数随季节变化趋势相同,均为先增大后减小,且在夏季达到最高值。夏季叶绿素a比春、秋、冬季显著高36.06%、159.37%、144.11% (P<0.05),叶绿素b 比其他3季高63.63%、176.92%、200.00% (P<0.05),总叶绿素比其他3季高42.85%、160.86%、160.86% (P<0.05);春季叶绿素a比秋、冬显著高90.62%、79.41% (P<0.05),叶绿素b比秋、冬季高69.23%、83.33% (P<0.05),总叶绿素比秋、冬季高82.60%、82.60% (P<0.05);秋冬季无显著性差异(P>0.05)。‘金叶’类胡萝卜素质量分数随季节变化呈先增大后减小再增大趋势,夏季分别比春、秋、冬季显著高60.00%、128.57%、77.77% (P<0.05);春、冬季无显著性差异(P>0.05),但分别比秋季高42.85%、28.57%;秋季显著低于其他季节(P<0.05)。花色素苷相对含量呈现“V”字形变化,春到夏季显著降低(P<0.05),秋冬季显著增高(P<0.05),夏季比春、冬季显著低34.13%、26.90%(P<0.05)。

    • 对2种刺柏属彩色树叶色参数与色素含量年变化的Pearson相关性分析(表1)可知:‘金叶疏枝’的L*、b*值与花色素苷相对含量呈极显著负相关(P<0.01);a*值与叶绿素a、总叶绿素质量分数呈显著负相关(P<0.05),与花色素苷相对含量呈极显著正相关(P<0.01)。‘金叶’的L*值与叶绿素a质量分数呈显著负相关(P<0.05);b*值与所有光合色素含量均呈极显著负相关(P<0.01)。

      表 1  2种刺柏属彩色树叶色参数与色素含量相关性分析

      Table 1.  Correlation analysis between color parameters and pigment content of two Juniperus colored leaves

      植物叶色参数叶绿素a叶绿素b总叶绿素类胡萝卜素花色素苷
      ‘金叶疏枝’L*0.6060.5420.6020.021−0.975▲▲
      a*−0.682−0.573−0.668−0.1440.934▲▲
      b*0.4080.3020.388−0.097−0.956▲▲
      ‘金叶’  L*−0.831−0.311−0.363−0.292−0.519
      a*0.4570.0630.0690.1640.595
      b*−0.983▲▲−0.980▲▲−0.984▲▲−0.949▲▲−0.212
        说明:数据上的▲▲分别表示在0.05、0.01水平上显著相关

      对2种刺柏属彩色树叶色参数与色素含量的季节性变化进行Pearson相关性分析,由表2可知:春季‘金叶疏枝’和‘金叶’的叶色参数与色素含量相关性均不显著。夏季‘金叶疏枝’a*值与叶绿素b、总叶绿素质量分数呈显著正相关(P<0.05),b*值与花色素苷相对含量呈显著负相关(P<0.05)。夏季‘金叶’L*值与所有光合色素含量均呈极显著负相关(P<0.01),与花色素苷相对含量呈显著负相关(P<0.05);a*值与类胡萝卜素质量分数呈显著正相关(P<0.05),与花色素苷相对含量呈极显著正相关(P<0.01);b*值与叶绿素a、总叶绿素、类胡萝卜素质量分数以及花色素苷相对含量呈极显著负相关(P<0.01),与叶绿素b质量分数呈显著负相关(P<0.05)。秋季‘金叶疏枝’L*值与花色素苷相对含量呈显著负相关(P<0.05);a*值与类胡萝卜素质量分数呈显著正相关(P<0.05),与花色素苷相对含量呈极显著正相关(P<0.01);b*值与花色素苷相对含量呈极显著负相关(P<0.01)。冬季‘金叶疏枝’L*值与光合色素呈显著负相关(P<0.05),‘金叶’叶色参数与色素含量秋冬季相关性均不显著(P>0.05)。

      表 2  不同季节2种刺柏属彩色树叶色参数与色素含量相关性分析

      Table 2.  Correlation analysis between color parameters and pigment content of two Juniperus colored leaves in different seasons

      季节植物叶色参数叶绿素a叶绿素b总叶绿素类胡萝卜素花色素苷
      春季‘金叶疏枝’L*0.6680.3950.6140.7470.098
      a*−0.693−0.325−0.614−0.8570.495
      b*0.6570.4410.6180.709−0.593
      ‘金叶’  L*0.0730.0150.0570.0710.671
      a*0.3880.4110.3950.321−0.095
      b*−0.117−0.131−0.121−0.0580.311
      夏季‘金叶疏枝’L*−0.1410.2580.045−0.4490.005
      a*0.4500.5620.558−0.0860.303
      b*−0.471−0.408−0.492−0.024−0.585
      ‘金叶’  L*−0.679▲▲−0.723▲▲−0.713▲▲−0.647▲▲−0.628
      a*0.4560.4730.4740.6100.648▲▲
      b*−0.649▲▲−0.597−0.644▲▲−0.755▲▲−0.771▲▲
      秋季‘金叶疏枝’L*0.2980.1460.246−0.017−0.624
      a*−0.446−0.424−0.4580.5800.901▲▲
      b*0.2460.1850.232−0.214−0.715▲▲
      ‘金叶’  L*−0.0790.040−0.0500.0070.039
      a*−0.313−0.374−0.333−0.3160.007
      b*−0.359−0.426−0.381−0.1270.306
      冬季‘金叶疏枝’L*−0.645−0.637−0.645−0.642−0.468
      a*−0.017−0.090−0.0350.020−0.170
      b*−0.466−0.544−0.488−0.536−0.525
      ‘金叶’L*−0.173−0.091−0.152−0.076−0.498
      a*−0.469−0.540−0.491−0.010−0.265
      b*−0.506−0.426−0.488−0.368−0.358
        说明:数据上的▲▲分别表示在0.05、0.01水平上显著相关
    • 为进一步探索刺柏属彩色树叶色参数与色素含量的关系,本研究建立了叶色参数与色素含量间的回归模型,为不同叶色期色素含量提供预测。

    • 根据表1表2中‘金叶疏枝’的叶色参数与色素含量相关性分析,以叶色参数L*、a*、b*的数值(lab)为自变量,以与叶色参数有极显著相关关系的花色素苷相对含量为因变量(y),进行逐步线性回归拟合,得到叶色参数与花色素苷的年变化和秋季变化(其他季节回归方程均不显著)回归模型。由表3可知:年变化回归模型拟合系数为0.967,方程拟合度高,因此以a*值为自变量(L*、b*值作为变量被剔除)的回归模型可以准确预测‘金叶疏枝’的花色素苷相对含量年变化。季节变化逐步回归方程拟合系数为0.884,a*值和b*值共同决定秋季‘金叶疏枝’花色素苷相对含量的变化。

      表 3  欧洲刺柏‘金叶疏枝’叶色参数与色素含量逐步回归模型

      Table 3.  Stepwise regression model for leaf color parameter and pigment content of J. communis ‘Gold Cone’

      色素逐步回归方程拟合系数(R2)P
      (年变化)花色素苷y=5.782+0.126a0.967<0.001
      (秋季)花色素苷y=6.283+0.047a−0.049b0.884<0.001
        说明:ab分别为叶色参数a*、b*的数值
    • 根据表1表2中‘金叶’的叶色参数与色素含量相关性分析,以叶色参数L*、a*、b*的数值(lab)为自变量,分别以与其有极显著相关关系的色素含量值为因变量(y),进行逐步线性回归拟合,得到叶色参数与色素含量年变化和夏季变化(其他季节回归方程均不显著)回归模型。由表4可知:b*值与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素质量分数的年变化回归模型的方程拟合系数均大于0.850,拟合程度高,因此认为以b*值为自变量的回归方程能够准确预测‘金叶’的光合色素含量的年变化。此外,夏季b*值能准确预测叶绿素a质量分数和花色素苷相对含量的变化,夏季L*值能准确预测叶绿素b、总叶绿素以及类胡萝卜素质量分数的变化。

      表 4  鹿角桧‘金叶’叶色参数与色素含量逐步回归模型

      Table 4.  Stepwise regression model for leaf color parameters and pigment content of J. ×media ‘Pfitzeriana Aurea’

      色素逐步回归方程拟合系数(R2)P
      (年变化)叶绿素ay=1.757−0.036b0.958<0.001
      叶绿素by=0.801−0.017b0.9500.001
      总叶绿素y=2.558−0.054b0.959<0.001
      类胡萝卜素y=0.324−0.006b0.8750.004
      (夏季)叶绿素ay=1.148−0.011b0.8470.002
      叶绿素by=0.943−0.011l0.7430.008
      总叶绿素y=2.384−0.022l0.8060.004
      类胡萝卜素y=0.233−0.002l0.8560.005
      花色素苷y=5.568−0.093b0.8440.018
        说明:lb分别为叶色参数L*、b*的数值
    • 彩色植物的叶片色泽是评价其观赏性和综合美景度的重要指标之一[20],色泽鲜亮、呈色周期长的彩色植物通常是园林造景和环境绿化的优势树种[20-21]。通过测定彩色树的叶色参数,量化叶片色泽数值,可减小主观评价对植物观赏价值评估产生的误差[22]。本研究中,欧洲刺柏‘金叶疏枝’的L*、b*值变化趋势相同,均在春、夏、秋3季保持较高水平,b*值在4季中均为正值,即整年中色相始终偏黄,认为最佳观赏季为春、夏、秋3季,与前人研究[6]基本一致;夏季明度和偏黄程度最高,叶色最为鲜亮,认为夏季观赏价值最高。本研究中,鹿角桧‘金叶’的L*值春季最低,之后显著增高,且在夏、秋、冬3季无明显差异,b*值在4季中均为正值,即色相始终偏黄,且秋季黄色相程度最深;认为最佳观赏季为夏、秋2季,与前人研究一致[8];a*值始终为负值,即整年中色相始终偏绿,冬季并未出现褐色变化,与前人研究有差异,可能是供试植株为2年生扦插苗,与成年株的越冬生长有差异。

      对‘金叶疏枝’和‘金叶’叶色参数的差异比较发现:前者L*、b*值在春、夏、秋3季明显高于后者。结合前人研究[23],认为春、夏、秋3季‘金叶疏枝’的叶色观赏性高于‘金叶’;两者的a*值在春、夏季无明显差异,秋、冬季前者叶色转红而后者仍旧为绿色叶,认为冬季两者因叶色不同而具有不同观赏价值。

    • 植物叶色变化的直接原因是叶绿素、类胡萝卜素和花色素苷含量的时空分布变化,而色素种类和含量的变化受内在遗传因子和外部环境因子共同影响[23-25]。本研究中,2种彩色树的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素变化趋势相同,与季鹏章等[26]的研究结果一致。受秋冬季温度降低和光照减少影响,秋、冬2季‘金叶疏枝’叶绿素分解加快,叶绿素显著减少;而低温诱导了花色素苷的合成加快[19, 27],花色素苷在冬季显著增加。春季‘金叶’花色素苷相对含量较高,可能是因为春季叶片始萌,受春季较大昼夜温差影响,花色素苷分解速度减缓;至夏季,光照增加和温度上升使得叶绿素显著增加,占主导优势[28-29],叶色发生变化。

    • 研究表明,许多彩色植物叶色参数与色素种类及含量存在显著相关关系,建立线性回归模型能较准确地通过叶色参数变化预估色素含量变化[9, 13]。但不同时期彩色植物色素变化不同,叶色参数波动也存在差异[30]。本研究中,秋季‘金叶疏枝’光合色素质量分数显著下降,花色素苷相对含量小幅度上升,此时叶色参数L*值、b*值无明显波动,a*值显著上升,说明花色素苷的变化影响a*值,但此时光合色素仍占主导,故色相仍旧偏绿。而秋冬之际花色素苷显著增加,L*值和b*值显著降低,a*值从负变正,叶色转红;分析发现花色素苷相对含量与a*值极显著正相关,与L*值和b*值呈极显著负相关,与郭欢欢等[12]对秋季黄连木Pistacia chinensis色素含量与叶色参数的研究结果和齐睿等[13]对红叶石楠Photinia×fraseri上位叶色参数与花色素苷含量的研究结果相似。

      本研究发现:夏季‘金叶’光合色素质量分数显著增加,花色素苷相对含量显著下降;L*值和b*值显著上升,a*值显著下降;植物表现为叶色鲜亮,黄绿色加深,观赏价值提高。推测在春夏之际色素含量基本相同的变化幅度下,花色素苷相对含量变化对L*值和b*值的影响程度更高,且为负相关。夏秋之际光合色素质量分数显著下降,花色素苷相对含量无明显变化;同时L*值无明显变化,b*值显著上升,a*值无明显波动。说明夏秋之际光合色素的变化显著影响b*值,且呈负相关。冬季类胡萝卜素质量分数上升,花色素苷相对含量显著上升,但叶色参数几乎没有变化。推测此时叶绿素质量分数较高,仍占主导,而类胡萝卜素质量分数和花色素苷相对含量的上升也对植物老叶细胞越冬起到一定保护作用[31-32]

      朱书香等[9]研究了4种李属Prunus彩叶植物的叶色参数与色素含量的关系,发现尽管色素变化趋势基本相似,但叶色参数和色素含量的关系却因树种各异不尽相同。本研究发现:欧洲刺柏‘金叶疏枝’和鹿角桧‘金叶’属刺柏属,光合色素变化趋势基本相同;但‘金叶疏枝’叶色参数主要受花色素苷相对含量影响,以a*值为自变量建立的回归模型可以较准确预估花色素苷相对含量,以a*和b*的值为自变量建立的回归模型可以较准确预估秋季花色素苷相对含量。‘金叶’的光合色素主要影响L*和b*的值,尤其是b*值,以b*的值为自变量建立的回归方程可以较准确预估光合色素的变化。

      ‘金叶疏枝’和‘金叶’为彩色植物中的彩色针叶树代表性树种。对彩色阔叶树的研究发现,叶片微观结构和生理代谢因子可调控叶色变化。彩色针叶树和普通彩色阔叶树的叶片微观结构不同,光合生理也不尽相同,因此开展彩色针叶树叶色变化周期内内部生理因子调控作用研究很有必要。

    • 不同季节欧洲刺柏‘金叶疏枝’和鹿角桧‘金叶’的叶色参数变化趋势不同。2种刺柏属彩色树的叶色参数与色素含量关系显著,但不同树种不同时期存在差异;‘金叶疏枝’花色素苷相对含量与L*、b*值呈极显著负相关,与a*值呈极显著正相关;‘金叶’光合色素与b*值呈极显著负相关。欧洲刺柏‘金叶疏枝’和鹿角桧‘金叶’的叶色参数与色素含量回归方程的建立,证明彩色针叶树的叶色参数可以精确预估色素含量,为人工调控彩色针叶树叶色变化及优良彩色针叶树的选育提供了理论基础。

参考文献 (32)

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