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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。
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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。
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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。
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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。
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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总=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。
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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：A＝D(520)/(0.1mFW)。
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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。
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由图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
由图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)。
由图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)。
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由图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
由图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)。
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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* 0.606 0.542 0.602 0.021 −0.975▲▲ a* −0.682▲ −0.573 −0.668▲ −0.144 0.934▲▲ b* 0.408 0.302 0.388 −0.097 −0.956▲▲ ‘金叶’ L* −0.831▲ −0.311 −0.363 −0.292 −0.519 a* 0.457 0.063 0.069 0.164 0.595 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* 0.668 0.395 0.614 0.747 0.098 a* −0.693 −0.325 −0.614 −0.857 0.495 b* 0.657 0.441 0.618 0.709 −0.593 ‘金叶’ L* 0.073 0.015 0.057 0.071 0.671 a* 0.388 0.411 0.395 0.321 −0.095 b* −0.117 −0.131 −0.121 −0.058 0.311 夏季 ‘金叶疏枝’ L* −0.141 0.258 0.045 −0.449 0.005 a* 0.450 0.562▲ 0.558▲ −0.086 0.303 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* 0.456 0.473 0.474 0.610▲ 0.648▲▲ b* −0.649▲▲ −0.597▲ −0.644▲▲ −0.755▲▲ −0.771▲▲ 秋季 ‘金叶疏枝’ L* 0.298 0.146 0.246 −0.017 −0.624▲ a* −0.446 −0.424 −0.458 0.580▲ 0.901▲▲ b* 0.246 0.185 0.232 −0.214 −0.715▲▲ ‘金叶’ L* −0.079 0.040 −0.050 0.007 0.039 a* −0.313 −0.374 −0.333 −0.316 0.007 b* −0.359 −0.426 −0.381 −0.127 0.306 冬季 ‘金叶疏枝’ L* −0.645▲ −0.637▲ −0.645▲ −0.642▲ −0.468 a* −0.017 −0.090 −0.035 0.020 −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。
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根据表1和表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(l，a，b)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＋0.126a 0.967 ＜0.001 (秋季)花色素苷 y=6.283＋0.047a−0.049b 0.884 ＜0.001 说明：a、b分别为叶色参数a*、b*的数值 -
根据表1和表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(l，a，b)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a y=1.757−0.036b 0.958 ＜0.001 叶绿素b y=0.801−0.017b 0.950 0.001 总叶绿素 y=2.558−0.054b 0.959 ＜0.001 类胡萝卜素 y=0.324−0.006b 0.875 0.004 (夏季)叶绿素a y=1.148−0.011b 0.847 0.002 叶绿素b y=0.943−0.011l 0.743 0.008 总叶绿素 y=2.384−0.022l 0.806 0.004 类胡萝卜素 y=0.233−0.002l 0.856 0.005 花色素苷 y=5.568−0.093b 0.844 0.018 说明：l、b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。
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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。
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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。
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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。
Change of color parameters and pigment content of colored leaves of two Juniperus cultivars
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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 Abstract:Objective Aimed at a study of the color parameters and the pigment content of Juniperus colored leaves. Method Two-year-old cutting seedlings of Juniperus communis ‘Gold Cone’ (JC) and Juniperus×media ‘Pfitzeriana Aurea’ (JM) were used to determine the leaf color parameters (L*, a*, b*), relative content of photosynthetic pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids) and anthocyanins, with a correlation analysis conducted to establish the regression equation of leaf color parameters and pigment content. Result (1) The changing trends of leaf color parameters of JC and JM are different in different seasons: the L* and b* values of JC have the same changing trend and are always positive, and the a* value increases significantly in autumn and winter from negative to positive. The L* value of JM rises significantly in spring and summer, with the fluctuation of a* value unobvious, the hue always greenish whereas the b* value rises significantly in spring and summer with no fluctuation in autumn and winter, and the hue always yellow. The L* and b* values of JC in spring, summer and autumn are significantly higher than those of JM. (2) The relative content of anthocyanin in JC has a very significant negative correlation with L* and b* values, and a very significant positive correlation with a* value while JM photosynthetic pigments have a very significant negative correlation with b* value. (3) The results of the stepwise regression equation show that the a* and b* values can accurately predict the annual and autumn changes of the anthocyanin content of JC, and the b* and L* values can accurately predict the annual and summer changes in the photosynthetic pigment content of JM pigment changes. Conclusion The relationship between leaf color parameters and pigment content of the two color trees of Juniper genus is significantly correlated with differences in different tree species during in different periods and the leaf color of JC generally better than that of JM. The established regression equation of leaf color parameters and pigment content can help make an accurate estimation of leaf pigment content based on leaf color parameters. [Ch, 2 fig. 4 tab. 32 ref.] -
Key words:
- leaf color parameters /
- chlorophyll /
- carotenoids /
- anthocyanins /
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陆地棉Gossypium hirsutum是主要的经济作物之一，在经济发展过程中占有重要地位。而今因优质耕地面积减少导致的粮棉争地问题日益突出，中国陆地棉产区又整体呈现西北内陆棉区面积不断扩大，黄河、长江棉区面积持续减少的趋势[1]。在西北内陆地区栽培早熟棉能充分发挥其可晚播的特点，减少因早春干燥、降温，以及晚霜等原因造成的育苗病虫害，降低杀虫剂施用量[2]，增加霜前开花率并改善陆地棉品质[3]。因此，筛选早熟棉对提高耕地利用效率具有重要意义[4]。
植物从生理生长转向生殖生长的过程为开花[5]，受环境激素影响[6]，目前较为广泛的调控开花途径是光周期途径、春化途径、自主途径及年龄途径等[7]。自主及春化途径主要通过开花抑制基因FLC位点进行[8]，FLC调控FT和SOC1抑制开花[9]，受光周期途径正向调控[10]，可被FLD等通路抑制[11]。光周期靠CO/FT表达改变模式[12]。CO是光周期的核心基因[13]，其蛋白有2个锌指结构域正向调控FT[14−15]，N端蛋白控制光稳定，C端CCT区域用于核定位[16]。对拟南芥Arabidopsis thaliana研究表明：CCA1/LHY在TOC1上游调控光形态建成抑制其节律[17−18]。激活CCA1/LHY和TOC1翻译组蛋白可调控昼夜节律[19]。RVE8/LCL5也可通过结合TOC1启动子调节昼夜节律[20]，节律核心基因限制TOC1的降解[21]。TOC1和CCA1的mRNA转录水平受Hesp调控[22]。
PRR亚家族成员是生物钟重要组分。中心环CCA1和LHY通过结合启动子负调控TOC1(APRR1)[23]。CCA1和LHY是PRR9、PRR7的正调控因子[24]，也可能是PRR5的正调控因子。3个PRR基因通过结合启动子负调控CCA1和LHY[25]。PRR5促进TOC1积累使其稳定[26]，PRR3和PRR5阻断TOC1与ZTL互作使其稳定[24]。对玉米Zea mays研究表明：PRR家族成员参与包括光响应在内的多种信号传导[27]。对大豆Glycine max研究表明：PRR家族CCT结构缺失与无意义突变影响开花时间[28]。对大白菜Brassica pekinensis[29]、大豆突变体[30]研究也表明：TOC1可控制早花，参与非生物胁迫应答[31]。
陆地棉中开花相关基因大多数属于光周期和生物钟相关途径[32]。前人对陆地棉中光周期通路CO[33]、FT[34]，赤霉素途径FPF1[35]、SPL3[36]和部分MADS-box[37−38]家族基因进行研究，说明研究开花通路相关基因具有重要意义。结合生物信息学分析的基因功能研究有助于更好地理解基因功能[39−40]。本研究将从陆地棉群体高密度遗传图谱[41]及数量性状基因座(QTL)定位[42]中发掘陆地棉中拟南芥TOC1(APRR1)的同源基因GhPRR9进行家族分析和功能验证，预测GhPRR9的结构及可能行使的功能，并对GhPRR9功能加以验证，为培育早熟棉提供一定的理论参考。
1. 材料与方法
1.1 生物信息学分析
陆地棉全基因组数据下载于Cottongen[43]，拟南芥全基因组数据下载于TAIR[44]，水稻Oryza sativa、草棉Gherbaceum、可可Theobroma caca、玉米、大豆、毛果杨Populus trichocarpa基因组数据下载于Phytozome[45]。
根据拟南芥PRR亚家族的定义，在Pfam上获得CCT (PF06203)和REC (PF00072)结构域隐马模型，用HMMER扫描整个陆地棉基因组取交集，利用在线工具[46]鉴别所筛选出的基因是否同时包含CCT和REC结构域，最终得到GhPRR家族基因成员。使用ExPASY网站[47]分析工具和WoLF对家族成员进行蛋白理化性质分析。
用MEGA[48]对8个物种的PRR亚家族蛋白进行多序列比对，邻接法JJT模型构建系统进化树，校验重复100次。用DNAMAN进行保守序列比对和绘制。
利用TBtool[49]软件制作染色体定位图和domain结构；使用MEME[50]网站分析家族成员所含Motif并进行可视化。使用Plant Care[51]分析GhPRR亚基因家族上游2 000 bp顺式启动子元件，使用TBtools进行可视化。在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中下载陆地棉相关的表达数据(序列号：PRJNA490626，编号：490626)，用TBtools绘制热图。
1.2 拟南芥阳性植株构建
提取陆地棉标准系‘TM-1’花蕾RNA，并用试剂盒(CAT#037A)反转录得到底物。使用Primer 5设计引物并扩增目标片段。使用TaKaRa纯化试剂盒(9761)纯化片段，pMD18-T Vector Cloning Kit (CAT# 6011)连接T载。热激法转化DH5α感受态菌株，活化涂板后挑单菌落进行菌液PCR分析，选取合理条带单克隆测序。
以T载为模板克隆片段并连接至过表达载体，热激转化农杆菌Agrobacterium tumefaciens GV3101，筛选阳性单克隆后取带花序的健康拟南芥提前剪下角果。浸入活化农杆菌液侵染1 min，沥干后黑暗1 d正常培养，收集种子为T0代。消毒播种T0代种子至相应抗性培养基上，其中，正常生长幼苗转入正常条件培养。筛选并验证拟南芥的阳性植株，成熟后收取T1代种子，如此培养至T3代。
1.3 启动子分析及GUS染色
从陆地棉基因组中提取GhPRR9起始密码子上游2 000 bp片段并预测顺式启动子元件。从陆地棉标准系‘TM-1’叶片DNA中分别克隆以起始编码为原点，长500、1 000、1 500和2 000 bp的片段，XcmⅠ酶切链接载体pCXGUS-P，热激法转入大肠埃希菌Escherichia coli，测序无误后将质粒转入农杆菌中侵染拟南芥得到种子。在卡那霉素培养基上播种筛选阳性植株培养至开花，取相关组织染色并观察。
1.4 烟草瞬时转化
将完成转化的表达载体以及绿色荧光蛋白(GFP)空载体通过热激法转入农杆菌菌株GV3101。培养后离心收集菌体重新悬浮，注射幼嫩烟草下表皮。注射后的烟草黑暗培养1 d后恢复正常光照周期。取下表皮制成临时切片，在激光共聚焦显微镜(LSM880)下观察记录影像。
1.5 实时荧光定量PCR (RT-qPCR)分析
相对定量使用2−ΔΔCt法，内参基因为GhHistone3 (陆地棉)和AtUBQ5 (拟南芥)。扩增程序为95 ℃ 30 s，95 ℃ 15 s，60 ℃ 30 s，共40个循环。
陆地棉时空表达分析取样：选取4个品种陆地棉材料的不同器官组织，每个品种20株随机取样，混合研磨。日周期节律分析：取三叶期的陆地棉标准系‘TM-1’植株，在人工气候室中培养1周后，隔4 h取1次顶芽，重复3株混样研磨。
1.6 病毒诱导沉默(VIGS)株系的构建
用SGN VIGS Tool设计最佳VIGS片段。以测序正确的T载为模板进行扩增，SpeI和AscI酶切位点链接到pCLCrVA载体并转化至农杆菌LBA4404中。pCLCrVA-GhPRR9、pCLCrVA、pCLCrVA-PDS重悬液分别与pCLCrVB的重悬液按体积比1∶1混合均匀。
选取子叶完全展平，第1片真叶尚未完全显形的健康植株进行注射。侵染后的陆地棉设置辅助对照、沉默株、烟草花叶病毒株和空白对照植株，避光培养1 d后转入正常光照培养至开花，记录现蕾开花时间。
2. 结果与分析
2.1 陆地棉GhPRR亚家族基因特性分析
2.1.1 陆地棉GhPRR亚家族成员鉴定及定位分析
在陆地棉全基因组中共鉴定到14个PRR亚基因家族成员，分别命名为GhPRR1~GhPRR14 (表1)。理化性质分析显示：PRR亚家族成员蛋白有552~775个氨基酸，相对分子量为60.76~85.30 kDa，平均等电点为6.77，酸性蛋白8个，碱性蛋白6个。亚细胞定位结果显示：有11个蛋白定位于细胞核中，2个定位于叶绿体，1个定位于内质网。
表 1 GhPRR亚家族蛋白理化性质Table 1 Physicochemical properties of protein in GhPRR subfamily蛋白名称 染色体位置 等电点 分子量/kDa 氨基酸/个 亚细胞定位 亲水性 GhPRR1 ChrA03 5.49 53.53 487 细胞核 −0.876 GhPRR2 ChrA05 7.32 76.62 696 细胞核 −0.725 GhPRR3 ChrA05 8.07 81.80 743 叶绿体 −0.738 GhPRR4 ChrA05 8.55 60.76 552 细胞核 −0.834 GhPRR5 ChrA09 6.33 73.66 669 内质网 −0.592 GhPRR6 ChrA11 6.53 68.72 625 细胞核 −0.565 GhPRR7 ChrA11 5.16 73.11 665 细胞核 −0.688 GhPRR8 ChrA11 6.84 82.54 750 细胞核 −0.689 GhPRR9 ChrD03 5.66 61.96 563 细胞核 −0.743 GhPRR10 ChrD09 7.11 85.30 775 叶绿体 −0.677 GhPRR11 ChrD11 7.56 70.20 638 细胞核 −0.692 GhPRR12 ChrD11 5.62 72.77 661 细胞核 −0.622 GhPRR13 ChrD11 7.91 76.08 691 细胞核 −0.680 GhPRR14 ChrD12 6.67 70.92 645 细胞核 −0.742 用TBtools绘制出染色体定位图(图1A)，可观察到GhPRR家族基因保守分布在染色体两端，14个成员分布在8条染色体上，A亚族8个，D亚族6个，其中Chr A05、Chr A11、Chr D11染色体上分别拥有3个该家族的基因，其余染色体均为1个，表明GhPRR亚家族在陆地棉AD亚基因组上呈现不完全均匀分布。
图 1 陆地棉GhPRR亚家族成员定位及多重序列对比Figure 1 Mapping and multiple sequence comparison of GhPRR subfamily members in cotton2.1.2 陆地棉GhPRR亚家族进化树及蛋白序列对比
从水稻、拟南芥、玉米、草棉、可可、大豆、毛果杨中分别鉴定出5、6、9、9、24、35、49个PRR亚家族成员，与陆地棉GhPRR亚家族成员蛋白构建系统进化树(图1B)。聚类结果显示：陆地棉GhPRR亚家族进化关系最接近的物种是草棉和可可。不同物种中该基因家族成员的数量差异较为明显，也体现出PRR家族成员在不同物种中的多样性。
多重序列比对(图1C)显示：陆地棉GhPRR亚家族蛋白共有4处位点保守性较强，其中有2个高度保守的g位点，说明该家族拥有2段特征结构域(REC与CCT)。
2.1.3 陆地棉GhPRR亚家族成员结构分析
蛋白结构分析显示：14个蛋白均含有CCT结构域(图2A)。GhPRR6、GhPRR1、GhPRR2、GhPRR4、GhPRR8和GhPRR13含有REC超家族结构域(cl19078)，其余成员含有psREC_PRR结构域(cd17852，属cl19078超家族)，亚家族成员有一定的保守性，REC结构域主要功能为核酸识别，CCT结构域主要标志转录因子，以上2个结构的保守性显示了该家族成员的功能。
图 2 陆地棉GhPRR亚家族成员结构(A~D)及时空表达量(E~F)分析Figure 2 Structure (A－D) and spatiotemporal expression (E－F) of GhPRR subfamily members in cottonMEME分析共得到5个保守基序(图2B)。除GhPRR5外其余成员均含有Motif 2和Motif 5。GhPRR1仅有Motif 1，没有Motif 3和Motif 4，GhPRR4没有Motif 1、Motif 3和Motif 4，其余成员都拥有Motif 1、Motif 3和Motif 4。
基因结构(图2C)显示：该亚家族成员GhPRR1外显子最少(5个)，GhPRR2最多(11个)，其中，5个成员有8个外显子，3个成员有9个外显子，2个成员有7个外显子，2个成员有6个外显子。最长外显子在3′端较为保守，结构相似度和进化关系基本一致。
2.1.4 陆地棉GhPRR亚家族启动子顺式元件分析
使用Plant Care对陆地棉GhPRR亚家族成员上游2 000 bp顺式启动子元件进行分析(图2D)发现：主要存在三类顺式元件，一是生长发育响应元件，如光响应元件、生物钟控件；二是激素响应元件，如赤霉素、脱落酸等响应元件；三是非生物胁迫元件，如逆境、盐胁迫等响应元件。其中光响应元件最多(184个)，其次为赤霉素响应元件(28个)。说明该亚家族成员主要参与光响应和赤霉素通路。
2.1.5 陆地棉GhPRR亚家族成员表达分析
利用公开的转录组数据对陆地棉GhPRR亚家族成员进行组织表达分析(图2E)发现：不同成员组织表达水平差异较大。其中茎叶和花药中表达量最高的是GhPRR4，最少的分别是GhPRR8、GhPRR3和GhPRR2。GhPRR13和GhPRR9在花丝、花苞、花萼中表达量较高，GhPRR2和GhPRR6最少。根中GhPRR13表达量最多，GhPRR7最少，雌蕊花托中GhPRR13表达量最高，GhPRR12和GhPRR2最少。GhPRR4、GhPRR11和GhPRR6可能主要作用于维管组织，GhPRR13和GhPRR9可能作用于花器官组织。
时间表达模式分析(图2F)显示：除GhPRR7、GhPRR12、GhPRR2、GhPRR3和GhPRR10外，GhPRR亚家族其他成员表达量均呈现开花前3 d至开花后1 d逐渐增加，开花后3~5 d逐渐降低的趋势，说明其可能集中在开花前和开花时发挥作用。GhPRR7主要作用在开花后5 d及之后，GhPRR12和GhPRR2可能较少参与开花过程。胚珠中GhPRR13表达量在第10天达到顶峰，说明它在胚珠发育前期可能发挥着一定的作用，GhPRR10、GhPRR5、GhPRR9、GhPRR18、GhPRR3、GhPRR4和GhPRR14也呈现相似的趋势，说明这些基因可能拥有类似的作用模式。纤维发育期间，GhPRR13、GhPRR10和GhPRR4表达量较高，说明这些基因可能参与纤维发育调控。时间模式上，GhPRR13在10~25 d纤维中表达量持续下降，而GhPRR10和GhPRR4则表现出持续上升的趋势，可知GhPRR10和GhPRR4可能参与纤维发育的后期调控，而GhPRR13则参与早期的纤维发育调控。丰富的时空表达说明陆地棉GhPRR家族成员广泛参与到开花前后、胚珠和纤维的发育过程中。
2.2 GhPRR9基因启动子和表达特性分析
使用Plant Care在线工具对该基因上游2 000 bp进行启动子顺式元件分析(表2)，发现拟南芥AtTOC1的同源基因GhPRR9上存在着大量的光响应元件，说明光对该基因的转录有着重要的调控作用。除此之外，在GhPRR9基因的启动子区域还存在茉莉酸等激素响应元件，说明该基因可能参与激素相关通路的调节。
表 2 GhPRR9启动子顺式元件预测Table 2 Cis-acting element prediction of GhPRR9 promoter名称 起始位置/bp 所在链 功能 名称 起始位置/bp 所在链 功能 ARE 43 − 厌氧胁迫响应 TATA-box 635 − 核心元件 P-box 1 121 − 赤霉素响应 TATA-box 636 − 核心元件 G-box 167 + 光响应 Sp1 1 057 − 光响应 G-box 1 070 + 光响应 G-Box 1 009 − 光响应 A-box 882 − 顺式调节 ABRE 168 + 脱落酸响应 TCCC-motif 871 + 光响应 TGACG-motif 878 + 茉莉酸响应 CAAT-box 249 + 增强区域 TGACG-motif 1 991 − 茉莉酸响应 CAAT-box 354 + 增强区域 Box Ⅱ 1 007 − 光响应 AE-box 535 − 光响应 Box 4 419 + 光响应 GATA-motif 710 + 光响应 MRE 1 513 − 光响应MYB结合 ATCT-motif 1 343 − 光响应 CGTCA-motif 878 − 茉莉酸响应 TATA-box 634 − 核心元件 对陆地棉标准系‘TM-1’进行荧光定量分析(图3A)表明：GhPRR9在花丝、萼片、花托中表达量较高，叶片最低，表明GhPRR9可能更多参与陆地棉的生殖生长。
图 3 基因GhPRR9的时空表达量、亚细胞定位和启动子染色Figure 3 Spatial and temporal expression of GhPRR9 gene, subcellular localization and promoter staining对在人工光照条件下陆地棉三叶期标准系‘TM-1’顶芽隔4 h取样并进行荧光定量分析(图3B)表明：GhPRR9在光照开始后逐渐积累，并在中午达到顶峰，之后慢慢下降，在光周期内的表达呈现出一定的周期性。
进一步对GhPRR9早熟品种‘中50’‘ZHONG 50’、‘中58’‘ZHONG 58’和晚熟品种‘TM-1’、‘豫棉21号’‘YM21’的表达量分析发现：GhPRR9在早熟品种中表达量显著高于晚熟品种(图3C)，说明GhPRR9和早熟性状呈正向相关。
将未转化的GFP质粒和35S::GhPRR9-GFP质粒分别转入农杆菌GV3101，并侵染烟草叶片组织，制作表皮切片置于激光共聚焦显微镜下发现：对照组分布于整个细胞中，而GFP融合蛋白荧光仅分布于细胞核(图3D)。
截取GhPRR9不同长度的启动子与携带GUS报告基因的质粒进行重组，分别转入农杆菌GV3101后通过沾花法侵染拟南芥，获得纯合转基因株系染色观察，结果显示上游500 bp启动子几乎没有表达(图3E)，而上游2 000 bp的启动子着色程度最深，说明GhPRR9启动子上游500~2 000 bp内可能存在关键调控元件诱导基因的表达。
2.3 GhPRR9在拟南芥中的功能分析
将拟南芥GhPRR9过表达株系培养至抽薹，并观察表型性状(图4A)发现：过表达株系GhPRR9表达量比野生型明显提高(图4B)，且转基因过表达株系连座叶数量明显减少(图4C)，抽薹时间和开花提前(图4D和图4E)，首花抽薹高度极显著矮于野生型(图4F，P＜0.01)，说明GhPRR9正向调控植物的早花性状。过表达GhPRR9能促进开花关键基因LFY与FT表达(图4G和图4H)，表明GhPRR9也可能通过影响关键基因表达调控通路进而影响开花时间。
图 4 拟南芥过表达株系的表型及表达量Figure 4 Phenotype and expression levels of A. thaliana overexpressed strains2.4 病毒诱导(VIGS)的GhPRR9基因沉默实验
对VIGS沉默株系进行表达量检测发现：沉默株系中，GhPDS株系出现白化表型(图5A)，且GhPRR9的表达量极显著降低(图5B，P＜0.01)，表明GhPRR9基因成功得到了沉默。与对照株系相比，沉默株系现蕾时间延迟约3~4 d，开花时间延迟约2~5 d，表明沉默GhPRR9可推迟开花时间，反向证明其调节陆地棉早花的功能。
图 5 陆地棉病毒诱导(VIGS)植株的表型及影响Figure 5 Phenotype and effect of G. hirsutum virus induced silencing (VIGS) plants3. 讨论
本研究共鉴定出陆地棉14个GhPRR亚家族成员，成员含有CCT和REC保守结构域，说明其行使转录因子功能。转录组分析显示：大部分成员主要在开花前的茎叶、纤维发育后期和胚珠发育中期发挥作用，表明大部分成员可能存在功能冗余或协同拮抗作用。启动子元件分析显示：陆地棉GhPRR亚家族可能频繁地参与光感效应相关的生理过程，这与在拟南芥的结果中一致，据此可推测其与拟南芥同源基因作用相似。进化分析表明：陆地棉GhPRR亚家族成员基因数量多于拟南芥。前人研究也发现：棉花基因组进化加倍使该家族基因得到了扩增[52]。
对过表达株系研究发现：抽薹日期、开花日期都稍有提前，抽薹高度显著高于同期野生型植株，证明GhPRR9可以使拟南芥花期提前。构建GFP表达载体侵染烟草叶片，表明GhPRR9蛋白定位于细胞核，与生物信息学分析相互印证，进一步确认该基因行使转录因子的功能。对GhPRR9基因1 d内表达水平分析显示：光暗交替条件下基因表达量存在着周期性变化，按照其表达模式推断该基因在光照开始后积累，中午达到顶峰后慢慢下降，这与拟南芥同源基因的表达模式[53]相似，据此推测，陆地棉早花基因GhPRR9可能与拟南芥中的同源基因行使着类似的功能。陆地棉三叶期叶片的基因表达量结果显示：GhPRR9基因在早熟种中表达量高于晚熟种，据此可推断其与早熟性状有正向关联。构建VIGS株系发现：沉默株系高度降低，生育期推迟，反向证明了其促进生育期的功能。启动子分析显示：光和赤霉素可能影响该基因的转录。GUS染色结果显示：启动子上游500~2 000 bp可能存在关键调控元件。有研究显示：陆地棉转录因子与通路主要基因启动子的结合可随温度产生变化[54]，且同源转录因子可能存在相互调控的作用[55]。
4. 结论
本研究预测了陆地棉GhPRR亚家族的功能和作用模式，找到拟南芥早花基因AtTOC1的陆地棉同源基因GhPRR9，并成功克隆，构建遗传转化株系对其功能进行验证显示：GhPRR9对早花性状存在正向促进作用。
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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* 0.606 0.542 0.602 0.021 −0.975▲▲ a* −0.682▲ −0.573 −0.668▲ −0.144 0.934▲▲ b* 0.408 0.302 0.388 −0.097 −0.956▲▲ ‘金叶’ L* −0.831▲ −0.311 −0.363 −0.292 −0.519 a* 0.457 0.063 0.069 0.164 0.595 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* 0.668 0.395 0.614 0.747 0.098 a* −0.693 −0.325 −0.614 −0.857 0.495 b* 0.657 0.441 0.618 0.709 −0.593 ‘金叶’ L* 0.073 0.015 0.057 0.071 0.671 a* 0.388 0.411 0.395 0.321 −0.095 b* −0.117 −0.131 −0.121 −0.058 0.311 夏季 ‘金叶疏枝’ L* −0.141 0.258 0.045 −0.449 0.005 a* 0.450 0.562▲ 0.558▲ −0.086 0.303 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* 0.456 0.473 0.474 0.610▲ 0.648▲▲ b* −0.649▲▲ −0.597▲ −0.644▲▲ −0.755▲▲ −0.771▲▲ 秋季 ‘金叶疏枝’ L* 0.298 0.146 0.246 −0.017 −0.624▲ a* −0.446 −0.424 −0.458 0.580▲ 0.901▲▲ b* 0.246 0.185 0.232 −0.214 −0.715▲▲ ‘金叶’ L* −0.079 0.040 −0.050 0.007 0.039 a* −0.313 −0.374 −0.333 −0.316 0.007 b* −0.359 −0.426 −0.381 −0.127 0.306 冬季 ‘金叶疏枝’ L* −0.645▲ −0.637▲ −0.645▲ −0.642▲ −0.468 a* −0.017 −0.090 −0.035 0.020 −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＋0.126a 0.967 ＜0.001 (秋季)花色素苷 y=6.283＋0.047a−0.049b 0.884 ＜0.001 说明：a、b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a y=1.757−0.036b 0.958 ＜0.001 叶绿素b y=0.801−0.017b 0.950 0.001 总叶绿素 y=2.558−0.054b 0.959 ＜0.001 类胡萝卜素 y=0.324−0.006b 0.875 0.004 (夏季)叶绿素a y=1.148−0.011b 0.847 0.002 叶绿素b y=0.943−0.011l 0.743 0.008 总叶绿素 y=2.384−0.022l 0.806 0.004 类胡萝卜素 y=0.233−0.002l 0.856 0.005 花色素苷 y=5.568−0.093b 0.844 0.018 说明：l、b分别为叶色参数L*、b*的数值
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[1] 孙敬爽, 陶霞娟, 贾桂霞, 等. 4种观赏型针叶树在北京地区的引种适应性[J]. 北方园艺, 2013(12): 75 − 78. SUN Jingshuang, TAO Xiajuan, JIA Guixia, et al. Introduction evaluation of four ornamental conifers in Beijing [J]. Northern Hortic, 2013(12): 75 − 78. [2] BITNER R L. Conifers for Gardens: An Llustrated Encyclopedia[M]. Portland: Timber Press, 2007. [3] MEGHAN S. Branches green delight us [J]. Horticulture, 2012, 109(2): 60 − 61. [4] 杜蕊. 矮生彩色针叶树扦插繁殖年龄效应及栽培技术研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2012. DU Rui. Studies on the Age Effect of Cutting and the Cultivation Techniques of Dwarf Colorful Conifers[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2012. [5] 杜蕊, 贾桂霞. 2种矮生彩色针叶树扦插繁殖年龄效应[J]. 东北林业大学学报, 2012, 40(3): 24 − 27. DU Rui, JIA Guixia. Age effect of cutting propagation for two dwarf colorful conifers [J]. J Northeast For Univ, 2012, 40(3): 24 − 27. [6] 周鹏, 李介文, 段苏薇, 等. Pt菌剂与独脚金内酯对‘金叶疏枝’欧洲刺柏幼苗生长的影响[C]//中国园艺学会观赏园艺专业委员会、国家花卉工程技术研究中心. 中国观赏园艺研究进展2017. 成都: 中国园艺学会, 2017: 588 − 592. [7] 陶霞娟, 孙敬爽, 余海, 等. 彩色针叶树N、P、K施肥比例初探[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(23): 11721 − 11722. TAO Xiajuan, SUN Jingshuang, YU Hai, et al. Preliminary study of the N, P, K fertilization ratio of Juniperus communis‘Gold Cone’ [J]. J Anhui Agric Sci, 2012, 40(23): 11721 − 11722. [8] 孙敬爽, 王华, 郑红娟, 等. 4种彩色针叶树光合特性及耐阴性的比较研究[C]//2006全国博士生学术论坛: 林业及生态建设领域相关学科论文集. 北京: 北京林业大学, 2006: 2467－2473. [9] 朱书香, 杨建民, 王中华, 等. 4种李属彩叶植物色素含量与叶色参数的关系[J]. 西北植物学报, 2009, 29(8): 1663 − 1669. ZHU Shuxiang, YANG Jianmin, WANG Zhonghua, et al. Relationship between pigment contents and leafcolor parameters of four leaf-colored species of Prunus [J]. Acta Bot Boreali-Occident Sin, 2009, 29(8): 1663 − 1669. [10] 杨暖, 姜琳, 姜官恒, 等. 北美豆梨秋冬叶色与生理变化的关系[J]. 农学学报, 2015, 5(11): 73 − 78. YANG Nuan, JIANG Lin, JIANG Guanheng, et al. The relationship between leaf color in autumn and physiological changes of Pyrus calleryana Decne [J]. J Agric, 2015, 5(11): 73 − 78. [11] 黄可, 王小德, 柳翼飞, 等. 红枫春季叶色变化与色素含量的相关性[J]. 浙江农林大学学报, 2012, 29(5): 734 − 738. HUANG Ke, WANG Xiaode, LIU Yifei, et al. Leaf color changes in Acer palmatum ‘Atropurpureum’and relations to pigment content [J]. J Zhejiang A&F Univ, 2012, 29(5): 734 − 738. [12] 郭欢欢, 刘勇, 姚飞, 等. 不同种源黄连木秋季色素含量与叶色参数的关系[J]. 西北植物学报, 2017, 37(10): 2003 − 2009. GUO Huanhuan, LIU Yong, YAO Fei, et al. Relationship between pigment contents and leaf color parameters of Pistacia chinensis Bunge of different provenances in autumn [J]. Acta Bot Boreali-Occident Sin, 2017, 37(10): 2003 − 2009. [13] 齐睿, 李小红, 石博雨, 等. 红叶石楠转色期叶片色彩参数与色素含量的相关性分析[J]. 河南农业科学, 2019, 48(4): 99 − 107. QI Rui, LI Xiaohong, SHI Boyu, et al. Analysis on the relationship of leaf color parameters and pigments contents in Photinia ×fraseri Dress with veraison stage [J]. J Henan Agric Sci, 2019, 48(4): 99 − 107. [14] 杨淑红, 朱延林, 马永涛, 等. 生长季全红杨叶色与色素组成的相关性[J]. 东北林业大学学报, 2013, 41(7): 63 − 68. YANG Shuhong, ZHU Yanlin, MA Yongtao, et al. Correlation between leaf color and pigment composition of the Populus× euramericana ‘Quanhong’ leaves in growing season [J]. J Northeast For Univ, 2013, 41(7): 63 − 68. [15] 胡海姿, 张睿, 尚爱芹, 等. 金叶植物色素含量对光强的响应[J]. 园艺学报, 2007, 34(3): 717 − 722. HU Haizi, ZHANG Rui, SHANG Aiqin, et al. Response of pigment content of golden-leaf plants to light intensity [J]. Acta Hortic Sin, 2007, 34(3): 717 − 722. [16] 王学奎, 黄见良. 植物生理生化实验原理与技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2015. [17] 陈明, 孙洁梅, 李敏. 水体中藻类叶绿素a提取方法的比较[J]. 环境监测管理与技术, 2017, 29(4): 57 − 59. CHEN Ming, SUN Jiemei, LI Min. Comparison for extracting chlorophyll-a from algae in water [J]. Administration Tech Environ Monitoring, 2017, 29(4): 57 − 59. [18] 张洁, 王亮生, 高锦明, 等. 贴梗海棠花青苷组成及其与花色的关系[J]. 园艺学报, 2011, 38(3): 527 − 534. ZHANG Jie, WANG Liangsheng, GAO Jinming, et al. Identification of anthocyanins involving in petal coloration in Chaenomeles speciosa cultivars [J]. Acta Hortic Sin, 2011, 38(3): 527 − 534. [19] 唐前瑞, 陈德富, 陈友云, 等. 红檵木叶色变化的生理生化研究[J]. 林业科学, 2006, 42(2): 111 − 115. TANG Qianrui, CHEN Defu, CHEN Youyun, et al. Changes of physiology and biochemistry during leaf color transformation in Loropetalum chinense var. rubrum [J]. Sci Silv Sin, 2006, 42(2): 111 − 115. [20] 董建文, 廖艳梅, 许贤书, 等. 秋季观赏植物单株美景度评价[J]. 东北林业大学学报, 2010, 38(3): 44 − 48. DONG Jianwen, LIAO Yanmei, XU Xianshu, et al. Scenic beauty estimation of ornamental plants in autumn [J]. J Northeast For Univ, 2010, 38(3): 44 − 48. [21] 薛会雯, 金晓玲, 刘海洋. 春色叶树种在植物造景中的应用[J]. 北方园艺, 2010(24): 119 − 122. XUE Huiwen, JIN Xiaoling, LIU Haiyang. Application of spring color-leaved trees in plant landscaping [J]. Northern Hortic, 2010(24): 119 − 122. [22] 李卫星, 杨舜博, 何智冲, 等. 植物叶色变化机制研究进展[J]. 园艺学报, 2017, 44(9): 1811 − 1824. LI Weixing, YANG Shunbo, HE Zhichong, et al. Research advances in the regulatory mechanisms of leaf coloration [J]. Acta Hortic Sin, 2017, 44(9): 1811 − 1824. [23] 萧力争, 李勤, 谭正初, 等. 茶树紫色芽叶分级标准研究[J]. 云南农业大学学报, 2008, 23(5): 668 − 672. XIAO Lizheng, LI Qin, TAN Zhengchu, et al. Study on the classification standard of purple tea shoot [J]. J Yunnan Agric Univ, 2008, 23(5): 668 − 672. [24] LEE D W. Anthocyanins in autumn leaf senescence [J]. Adv Bot Res, 2002, 37(4): 147 − 165. [25] LEV Y S, YAMAZAKI K, HOLOPAINEN J K, et al. Spring versus autumn leaf colours: evidence for different selective agents and evolution in various species and floras [J]. Flora, 2012, 207(1): 80 − 85. [26] 季鹏章, 梁名志, 宋维希, 等. 茶树珍稀品种‘紫娟’的叶片色素含量与叶色变化的关系研究[J]. 西南农业学报, 2010, 23(6): 98 − 100. JI Pengzhang, LIANG Mingzhi, SONG Weixi, et al. Relationship between changes of pigments content and leaf-color changing in ‘Zijuan’(Camellia sinensis var. assamica) [J]. Southwest China J Agric Sci, 2010, 23(6): 98 − 100. [27] OUGHAM H J, MORRIS P, THOMAS H. The colors of autumn leaves as symptoms of cellular recycling and defenses against environmental stresses [J]. Curr Topics Dev Biol, 2005, 66: 135 − 160. [28] 姜卫兵, 庄猛, 韩浩章, 等. 彩叶植物呈色机理及光合特性研究进展[J]. 园艺学报, 2005, 32(2): 352 − 358. JIANG Weibing, ZHUANG Meng, HAN Haozhang, et al. Progress on color emerging mechanism and photosynthetic characteristics of colored-leaf plants [J]. Acta Hortic Sin, 2005, 32(2): 352 − 358. [29] 孙晓方, 何家庆, 黄训端, 等. 不同光强对加拿大一枝黄花生长和叶绿素荧光的影响[J]. 西北植物学报, 2008, 28(4): 752 − 758. SUN Xiaofang, HE Jiaqing, HUANG Xunduan, et al. Growth characters and chlorophyll fluorescence of goldenrod (Solidago canadensis) in different light intensities [J]. Acta Bot Boreali-Occident Sin, 2008, 28(4): 752 − 758. [30] 陈芳, 唐秀光, 董倩, 等. 金叶白蜡色素含量与叶色参数的年变化规律研究[J]. 河北农业大学学报, 2012, 35(5): 20 − 24. CHEN Fang, TANG Xiuguang, DONG Qian, et al. Study on the seasonal change rules of pigment content and leaf color parameters of Fraxinus [J]. J Agric Univ Hebei, 2012, 35(5): 20 − 24. [31] HUGHES N M. Winter leaf reddening in ‘evergreen’ species [J]. New Phytol, 2011, 190(3): 573 − 581. [32] 韩雅珊. 类胡萝卜素的功能研究进展[J]. 中国农业大学学报, 1999, 4(1): 5 − 9. HAN Yashan. Advances of the function of beta-carotene and carotenoid [J]. J China Agric Univ, 1999, 4(1): 5 − 9. 期刊类型引用(6)
1. 周泽建，冯金朝. 走马胎灰分对光的响应特征及其与生长指标的相关性. 热带亚热带植物学报. 2024(01): 111-117 . 
百度学术2. 王改萍，章雷，赵慧琴，曹福亮，丁延朋，王峥. 光质对银杏苗木生长及黄酮类化合物积累的影响. 云南农业大学学报(自然科学). 2024(03): 163-171 . 百度学术3. 黄丽容，李翠，唐春风，黄燕芬，张占江，郭晓云. 不同光质对岩黄连生长发育、细胞结构及有效成分含量的影响. 中国农业大学学报. 2024(10): 151-160 . 百度学术4. 张清懿，钟冰，陈月韵，王宏斌，靳红磊. 蓝光对荆芥光合作用及活性成分积累的影响. 植物生理学报. 2024(12): 1823-1832 . 百度学术5. 范兴，卢燕燕，吴建文. 基于代谢组学分析光照对油茶鲜果后熟过程代谢物的影响. 食品研究与开发. 2022(21): 40-50 . 百度学术6. 曾译欧. 光照对植物枝叶生长和生物量的影响研究进展. 农业技术与装备. 2022(12): 57-59 . 百度学术其他类型引用(6)
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