桂花開(kāi)花期間花色變化規(guī)律的研究

孫陶澤 (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

王良桂，楊秀蓮，徐晨 (南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京210037)

母洪娜 (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

桂花開(kāi)花期間花色變化規(guī)律的研究

孫陶澤 (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

王良桂，楊秀蓮，徐晨 (南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京210037)

母洪娜 (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

選用桂花(OsmanthusfragransLour.)2個(gè)不同品種即‘早銀桂’(O.fragrans‘Zaoyingui’)和‘橙紅丹桂’(O.fragrans‘Chenghongdangui’)材料，觀測(cè)了桂花花色的表型變化和細(xì)胞內(nèi)花青素、類(lèi)胡蘿卜素含量變化。結(jié)果表明:從鈴梗期到初花期2個(gè)品種花色變化明顯，其中‘早銀桂’整個(gè)開(kāi)花期花色變化呈現(xiàn)出“淺-深-淺”，而‘橙紅丹桂’則是由淺到深，初花期之后花色變化無(wú)明顯變化。整個(gè)開(kāi)花期2個(gè)桂花品種花青素含量均呈下降趨勢(shì)；相對(duì)于‘早銀桂’而言，‘橙紅丹桂’花青素含量下降得較緩慢，并維持在較高的水平?！玢y桂’類(lèi)胡蘿卜素的含量較低；‘橙紅丹桂’類(lèi)胡蘿卜素含量由低到高，而且整個(gè)開(kāi)花期均維持較高的含量。

桂花(OsmanthusfragransLour.)；花色；花青素；類(lèi)胡蘿卜素

中國(guó)是桂花(OsmanthusfragransLour.)的分布中心，種質(zhì)資源非常豐富。桂花是中國(guó)傳統(tǒng)十大名花之一，有著悠久的栽培歷史。桂花不僅被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)型園林綠地中，而且其眾多的次生代謝物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、醫(yī)療保健作用已經(jīng)被科研工作者所重視?；ㄉ枪鸹ㄖ饕挠^賞性狀之一。桂花的花色素主要有類(lèi)黃酮和類(lèi)胡蘿卜素，但桂花不同品種群之間花色差異較大。本研究對(duì)2個(gè)桂花品種開(kāi)花期的花色變化規(guī)律進(jìn)行了觀測(cè)，并對(duì)花色素含量進(jìn)行了測(cè)定，以為后續(xù)系統(tǒng)地研究花色素代謝以及花色相關(guān)基因的時(shí)空表達(dá)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試材為南京林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)的2個(gè)桂花品種：‘早銀桂’(O.fragrans‘Zaoyingui’)和‘橙紅丹桂’(O.fragrans‘Chenghongdangui’)，其樹(shù)齡均約為20a，栽培管理?xiàng)l件一致。

1.2 方法

根據(jù)楊康民[1]、王賢榮等[2]對(duì)桂花開(kāi)花的研究，將桂花開(kāi)花時(shí)期劃分為花芽萌動(dòng)期、花芽萌發(fā)期、圓珠期、頂殼期、鈴梗期、香眼期、初花期、盛花初期、盛花期、盛花末期和花凋謝期。本研究選取開(kāi)花過(guò)程中4個(gè)典型的時(shí)期分析桂花花色的變化?！玢y桂’的花期在8月下旬至9月上旬，2013年9月8日開(kāi)始采樣，‘早銀桂’選取鈴梗期(2013年9月9日)、初花期(2013年9月10日)、盛花期(2013年9月12日)、末花期(2013年9月14日)4個(gè)典型時(shí)期；‘橙紅丹桂’花期在9月下旬至10月上旬，2013年9月12日開(kāi)始采樣，‘橙紅丹桂’選取鈴梗期(2013年9月12日)、初花期(2013年9月13日)、盛花期(2013年9月14日)、末花期(2013年9月16日)4個(gè)典型時(shí)期。這期間南京白天的氣溫27～32℃，晚上氣溫22～23℃。采樣時(shí)對(duì)東、南、西、北4個(gè)方位均進(jìn)行采花。自鈴梗期開(kāi)始，在4個(gè)典型時(shí)期的當(dāng)天上午9點(diǎn)到10點(diǎn)采摘后，將花裝在自封袋中，去掉花梗后存于-20℃冰箱中備用。

采用目測(cè)法和皇家園藝學(xué)會(huì)比色卡(Royal Horticultural Society Colour Chart， RHSCC，2001年版)比色法對(duì)桂花不同品種和同一品種不同開(kāi)花時(shí)期進(jìn)行表型顏色鑒定。RHSCC比色法鑒定桂花顏色在室內(nèi)散射光下進(jìn)行。

花青苷提取采用1%鹽酸溶液水解法[3]?；ㄇ嗨睾?C)測(cè)算依據(jù)公式：C= (1/958)·(V/100)·(1/M)·D525nm·100000。式中:V為體積,mL；M為樣品重量,g；D525nm為光密度。類(lèi)胡蘿卜素提取參考顏少賓等[4]的方法，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制參考張巖等[5]的方法，β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品(分析純) 溶于丙酮∶乙醇 (1∶1，v/v)，之后分別稀釋成 1、2、4、8、16μg.mL-1；桂花色素的吸收波長(zhǎng)用 DU800 紫外分光光度計(jì)(Beckman)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 花色變化

‘早銀桂’開(kāi)花期花色有明顯變化(圖1)。從鈴梗期(圖1A)到初花期(圖1B)花色變化非常明顯；盛花期(圖1C)與初花期花色相近，無(wú)明顯變化；到末花期(圖1D)花瓣顏色明顯變淡。說(shuō)明這期間花色素在花瓣中的積累存在動(dòng)態(tài)變化。‘橙紅丹桂’從頂殼期(圖2A)白色花苞到鈴梗期(圖2B)，2個(gè)時(shí)期只間隔24h；到初花期(圖2C)花瓣顏色繼續(xù)加深，初花期后一直到末花期花色變化不大，均是橙紅色。這表明‘橙紅丹桂’初花期以前花色素快速積累，初花期到末花期變化不大。

圖1 ‘早銀桂’開(kāi)花期間花色變化圖

圖2 ‘橙紅丹桂’開(kāi)花期間花色變化圖

2.2 花青素含量變化

圖3 同一品種不同開(kāi)花時(shí)期花青素的含量變化圖

圖4 β-胡蘿卜素的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖

花青素是類(lèi)黃酮中的一個(gè)重要成員。從圖3可以看出，整個(gè)開(kāi)花期間，花青素含量總體上呈下降趨勢(shì)?！玢y桂’花瓣中的花青素含量從開(kāi)花第1天的16.66mg/g下降到第2天的5.11mg/g，2d之后變化平緩，到第5天時(shí)含量略有增加。而‘橙紅丹桂’ 在開(kāi)花第1天，花瓣中花青素含量18.06mg/g，略高于‘早銀桂’中的花青素含量；但是從第2天開(kāi)始一直到第5天，桂花橙紅色花瓣中花青素含量約是淺黃色花瓣(相同花期)含量的2～3倍。

圖5 不同開(kāi)花時(shí)期類(lèi)胡蘿卜素含量變化圖

2.3 類(lèi)胡蘿卜素含量變化

桂花β-胡蘿卜素的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程：y=0.1314x-0.1439 (R2=0.9967，圖4)。同一品種不同的開(kāi)花時(shí)期，‘早銀桂’的類(lèi)胡蘿卜素含量緩慢下降，從第1天的1.76mg/g下降到 第5天的1.16mg/g；在‘早銀桂’整個(gè)開(kāi)花期間，類(lèi)胡蘿卜素含量總體比較穩(wěn)定，且保持在一個(gè)較低值(1.76～1.16)?！燃t丹桂’的類(lèi)胡蘿卜素含量約是‘早銀桂’的10倍，并且在開(kāi)花第2天類(lèi)胡蘿卜素含量達(dá)到峰值(32.05mg/g)，隨后緩慢下降，開(kāi)花中后期維持在較高的水平(圖5)。

3 討論

植物3大色素種類(lèi)分別是葉綠素、類(lèi)黃酮、類(lèi)胡蘿卜素。花色素在植物細(xì)胞中的積累不僅能使植物呈現(xiàn)豐富多彩的顏色，而且花色素對(duì)花粉傳播、信號(hào)傳遞、光合作用、吸收紫外光、抵御逆境等方面也發(fā)揮著重要的作用。植物最終所呈現(xiàn)的色彩受溫度、pH、助色素、金屬離子、糖、花青素甘的堆積和細(xì)胞形狀等因素制約[6]。類(lèi)黃酮化合物如花青素、原花青素、異黃酮等儲(chǔ)存在中央液泡中，雖然類(lèi)黃酮色素如何轉(zhuǎn)運(yùn)的分子基礎(chǔ)尚不清楚，但研究發(fā)現(xiàn)，MATE2對(duì)花青素苷具有更高的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，而對(duì)其他類(lèi)黃酮糖苷的轉(zhuǎn)運(yùn)效率很低；MATE2的遺傳丟失導(dǎo)致各種類(lèi)黃酮的含量顯著減少，MATE2的缺失能增加種子原花青素生物合成，這可能是因?yàn)橹匦赂淖兓ㄇ嗨卮鎯?chǔ)的代謝流向所致[7]。植物的次生代謝網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，無(wú)論是類(lèi)黃酮類(lèi)花色素還是類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)色素的生物合成均受到不同種類(lèi)酶及環(huán)境因子的調(diào)控。

桂花不同品種的花瓣中色素含量差異很大?！燃t丹桂’類(lèi)胡蘿卜素含量比 ‘早銀桂’花瓣中含量高?！燃t丹桂’從頂殼期過(guò)渡到鈴梗期，花色由白色迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬@個(gè)過(guò)程僅需24～48h的時(shí)間，花色素在花瓣中迅速累積。鈴梗期類(lèi)胡蘿卜素繼續(xù)升高，花青素的含量1d時(shí)達(dá)到峰值，之后持續(xù)下降。但總體來(lái)說(shuō)，一直到末花期，‘橙紅丹桂’花瓣中的花青素保持較高的水平(相對(duì)‘早銀桂’來(lái)說(shuō))。因此，‘橙紅丹桂’花瓣顏色由淺變深的原因很可能是花瓣中的類(lèi)胡蘿卜素含量急劇升高，而花瓣中的花青素的含量雖然有所下降，但總體含量尚維持在較高的水平。

‘早銀桂’花瓣中花青素的含量由低到高，達(dá)到峰值后降低，花青素含量在整個(gè)開(kāi)花期呈“低-高-低”的變化趨勢(shì)。觀察發(fā)現(xiàn)，鈴梗期時(shí)期花色較淺，初花期、盛花期花色較深，到末花期花瓣顏色變淡，花瓣與花梗形成離層，逐漸脫落。在‘早銀桂’整個(gè)開(kāi)花過(guò)程中，花瓣中的類(lèi)胡蘿卜素含量雖然較低，但卻一直維持在恒定的水平。由于桂花次生代謝網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，依據(jù)現(xiàn)有的試驗(yàn)結(jié)果還不能確定類(lèi)胡蘿卜素與‘早銀桂’花色變化是否相關(guān)。綜上所述，‘早銀桂’花瓣中的花色變化應(yīng)該是花青素含量的動(dòng)態(tài)變化造成的。

研究還發(fā)現(xiàn)，‘早銀桂’鈴梗期花青素含量達(dá)到峰值后，急劇下降，但是花瓣顏色(表型)表現(xiàn)出滯后于細(xì)胞內(nèi)花青素含量的變化。需要說(shuō)明的是，測(cè)定2個(gè)桂花品種花色素含量時(shí)沒(méi)有分析頂殼期的樣品。從花色變化來(lái)看，‘早銀桂’鈴梗期至初花期花色由乳白變成淡黃，而 ‘橙紅丹桂’頂殼期到鈴梗期花色表型變化明顯。由此推測(cè)，花色素在這個(gè)時(shí)期內(nèi)快速積累。

綜上所述， ‘早銀桂’和‘橙紅丹桂’花瓣顏色差異很大，而且這2個(gè)品種整個(gè)開(kāi)花過(guò)程中花色素積累的規(guī)律存在差異。桂花花色深淺主要是取決于花青素、類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)色素的含量高低?！燃t丹桂’花瓣顏色的變化主要是類(lèi)胡蘿卜素含量持續(xù)升高所導(dǎo)致的，但是‘橙紅丹桂’花瓣的顏色應(yīng)該還跟花瓣中花青素的總體含量相對(duì)較高有關(guān)。‘早銀桂’開(kāi)花期間，花瓣顏色的變化主要是花青素含量的動(dòng)態(tài)變化造成的，雖然花瓣中的類(lèi)胡蘿卜素含量較低，但是水平較恒定。因此，‘早銀桂’開(kāi)花期間花瓣顏色的明顯發(fā)生變化主要與花瓣中花青素含量的動(dòng)態(tài)變化相關(guān)，類(lèi)胡蘿卜素含量在生個(gè)開(kāi)花期間均為較低且比較穩(wěn)定，與‘早銀桂’開(kāi)花過(guò)程中花色的動(dòng)態(tài)變化可能無(wú)直接關(guān)系。

[1]楊康民.中國(guó)桂花集成[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2005：9.

[2]王賢榮,董立格,丁雨龍.桂花花期物候研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,38(S1)：51～55.

[3]劉桂鈴,李海霞,郭賓會(huì),等.不同提取方法對(duì)甘薯花青素含量測(cè)定的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2007,23(4):91～94.

[4]顏少賓,張妤艷,馬瑞娟,等.杏果肉中類(lèi)胡蘿卜素的提取方法研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011,23(9):159～161.

[5]曹?chē)?guó)杰,張巖,張燕,等.黃酮類(lèi)化合物的提取以及檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2008,29(1):154～158.

[6]Simon J.Owens Renee Miller,Bj?rn R?rslett.Plants and colour:Flowers and pollination[J].Optics & Laser Technology,2011,43:282～294.

[7]Zhao J,Huhman D,Shadle G,etal.MATE2 mediates vacuolar sequestration of flavonoid glycosides and glycoside malonates inMedicagotruncatula[J].Plant Cell,2011,23:1536～1555.

[編輯] 李啟棟

2016-12-20

孫陶澤(1979-)，男，碩士，講師，主要從事景觀規(guī)劃與植物應(yīng)用研究。通信作者：母洪娜，hongnamu@163.com。

S685.13

A

1673-1409(2017)14-0024-04

[引著格式]孫陶澤,王良桂，楊秀蓮，等.桂花開(kāi)花期間花色變化規(guī)律的研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2017，14(14)：24～27.