不同光質(zhì)對景天科植物火祭葉片呈色的影響

劉美洲　李憶珠　張蕊　葛佳榮　任藝　張雪　劉曉嘉　齊義杰

摘要：以一年生火祭（Crassula capitella ‘Campfire）葉插苗為試驗材料，研究其在白光、紅光、藍光和紫外光4種不同光質(zhì)處理3個月后，光質(zhì)對火祭葉片色彩色差、葉綠素及花青素等含量的影響，并以此分析光質(zhì)對火祭葉片呈色的影響。結(jié)果表明，不同光質(zhì)在火祭葉片呈色過程中起關(guān)鍵作用。其中，紫外光對火祭葉片的色差和紅色飽和度影響最大，并且有效提高了葉片中類胡蘿卜素和花青素的含量，對火祭優(yōu)良呈色的促進效果最好。

關(guān)鍵詞：火祭（Crassula capitella ‘Campfire）;光質(zhì);色差

中圖分類號：S682.33? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）02-0106-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.02.022? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of different light quality on the coloration of the leaves of the

Crassula capitella‘Campfire of crassulaceae

LIU Mei-zhou，LI Yi-zhu，ZHANG Rui，GE Jia-rong，REN Yi，ZHANG Xue，LIU Xiao-jia，QI Yi-jie

（College of Horticulture，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

Abstract： Taking the leaf cutting seedlings of annual Crassula capitella ‘Campfire as materials， the effects of light quality on color difference， chlorophyll and anthocyanin content of annual Crassula capitella ‘Campfire leaves were studied after three months of treatments with white light，red light，blue light and ultraviolet， then the effects of light quality on the coloration of the Crassula capitella ‘Campfire leaves were analyzed. The results showed that different light quality was important in the coloration process of Crassula capitella ‘Campfire leaves. Among them，ultraviolet had the greatest effect on the color difference and red saturation of Crassula capitella ‘Campfire leaves， and effectively increased the content of carotenoids and anthocyanins in leaves， and had the best effect on promoting the color of Crassula capitella ‘Campfire leaves.

Key words： Crassula capitella ‘Campfire; light quality; color difference

火祭（Crassula capitella ‘Campfire）又叫秋火蓮，為景天科青鎖龍屬[1]多年生多肉植物。莖匍伏或直立。生長勢良好時排列緊密，整株多為四棱狀。聚傘花序，小花黃白色。葉片在陽光充足的環(huán)境下呈紅色。光質(zhì)是影響植物呈色的重要環(huán)境因子之一。不同光質(zhì)影響著植物體內(nèi)光合色素的含量。光質(zhì)既為植物有機物合成和生長發(fā)育提供能源[2，3]，又作為一種環(huán)境信號調(diào)控果實品質(zhì)的形成[4]，同時會通過影響植物生長過程中產(chǎn)生的花青素苷而影響花色[5]，在光質(zhì)的影響下，植物體內(nèi)本身的花色素苷含量發(fā)生變化，從而形成植物葉片顏色各異的現(xiàn)象。

目前，光質(zhì)對植物呈色的影響只局限于C3、C4植物，對景天酸代謝循環(huán)的景天科多肉植物呈色的影響尚未見報道。本試驗以紅、藍、白和紫外光處理火祭，測定其色彩色差和各種色素含量差異，比較不同光質(zhì)對火祭呈色的影響，并篩選出最適宜火祭等景天科多肉植物呈色的補充光源，用來提高其培育產(chǎn)品的品質(zhì)，達到最佳觀賞效果。

1? 材料與方法

1.1? 供試材料

一年生火祭葉插苗。

1.2? 主要儀器

德國EPK COLORTEST色彩色差儀;PLA-20植物光照分析儀（杭州遠方光電信息股份有限公司）;722N分光光度計、上海雷磁pHs-3B型酸度計（上海儀電科學儀器有限公司）等。

1.3? 試驗設計

試驗選擇市購生長勢良好、呈色一致的一年生火祭葉插苗，栽培于邊長7.0 cm，高7.8 cm的黑色育苗盒中。栽培期間基質(zhì)相同并進行一致的水分管理。設試驗處理4組，每組20株，分別置于4層培養(yǎng)架上，培養(yǎng)架每層頂置LED光源，距離火祭苗35 cm。外層為黑色遮光材料。光源分別為紅光、藍光、白光、紫外光，不同光質(zhì)設置時間為光照12 h+黑暗12 h。

1.4? 指標測定

將試材火祭葉插苗用以上不同光質(zhì)處理3個月后，選擇不同光源下位置相同火祭幼苗觀察其呈色變化，因邊際效應避免選擇外圍植株，并進行指標測定。

1.4.1? 不同處理光質(zhì)的光譜? 經(jīng)測定，不同處理光質(zhì)的光譜如表1所示。

1.4.2? 色差測定? 依次測量不同光質(zhì)處理下火祭葉片，每株取3個葉片，每個葉片測5個點，以室內(nèi)正常生長的植株為對照。其中，L*表示亮度，a*表示紅色飽和度（正值偏紅，負值偏綠），b*表示黃色飽和度（正值偏綠，負值偏藍），色差ΔE=（Δa*2+Δb*2+ΔL*2）1/2，色度角（h°）=arctan（b*/a*），色飽和度（S）=（a*2+b*2）1/2，色澤比（C）=a*/b*。

1.4.3? 色素測定? 葉綠素測定采用分光光度法[6]?；ㄇ嗨販y定采用pH示差法[7，8]。

1.5? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 24.0軟件進行方差分析，顯著性用Duncans新復極差法檢驗。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同光質(zhì)處理下對火祭葉片色差的影響

由表2、圖1可以看出，在4種不同光質(zhì)處理下火祭色彩存在一定差異。其中，L*在4種光照處理下均表現(xiàn)明顯差異，藍光處理下植株葉片亮度最高，白光次之，紫外光的葉片亮度最低;a*在紅光和紫外光處理下與藍光和白光處理存在顯著差異，說明植株在紅光和紫外光處理下紅色飽和度較高，但紅光和紫外光之間差異不顯著，藍光與白光之間差異也不顯著;b*在紅光、紫外光處理下為負值，且與白光和藍光處理差異顯著，藍光與白光b*較大，但二者比較差異不顯著;比較4種光質(zhì)處理下火祭的色差可以看出，火祭在紫外光處理下與其他處理存在顯著差異;而色彩飽和度4種處理沒有顯著差異;紅光、紫外光處理下，火祭葉片色彩的色度角和色澤比與藍光和紅光處理相比差異顯著，但兩兩之間都沒有顯著差異。由此可見，4種光照處理下，火祭在紫外光和紅光處理下，葉片紅色飽和度高，亮度略低，色差明顯但色澤比較低。

2.2? 不同光質(zhì)處理對火祭葉片色素含量的影響

由表3可知，火祭葉片總?cè)~綠素含量在4種光質(zhì)處理下，紫外光處理與其他光質(zhì)處理存在顯著差異，而藍光、白光和紅光3種光質(zhì)處理的總?cè)~綠素含量相對較高，但三者之間差異不顯著;比較類胡蘿卜素的含量可以看出，火祭在紅光處理下類胡蘿卜素含量最低，與另外3種光質(zhì)處理差異顯著;火祭葉片花青素在紫外光處理下含量最高，紅光處理次之，二者均與白光和藍光處理存在顯著差異。

由此可以看出，在4種光照處理下，紫外光處理下火祭葉片花青素含量最高，總?cè)~綠素含量最低。說明對火祭葉片進行紫外光處理有利于其呈現(xiàn)紅色，并影響顯著。

3? 討論

植物呈色的機理非常復雜，火祭呈色與光照關(guān)系密切，在光照適宜的條件下，火祭以鮮艷的紅色達到極好的觀賞效果。不同波長的光與植物體內(nèi)相應的光受體作用，調(diào)控色素合成[9]。由于葉片細胞中色素的種類和濃度不同，景天科多肉植物具有不同于其他綠色植物的多種顏色?；ㄇ嗨厥谷~片表現(xiàn)紅色，葉黃素使葉片表現(xiàn)為黃色，胡蘿卜素使葉片表現(xiàn)橙色?；ㄇ嗨厥鞘谷~片呈現(xiàn)彩色的主要色素。光質(zhì)對花青素的生物合成、代謝和積累起關(guān)鍵作用[9]。紫外線是自然光的一部分，對花青素的合成也具有很重要的作用。UV-A和UV-B均能促進花青素合成路徑中關(guān)鍵基因的表達來提高花青素的含量[10]。本試驗結(jié)果表明，紫外光處理下，火祭葉片花青素含量明顯高于其他3種光質(zhì)的處理，這與Tsukaya等[11]認為紫外光是促進花色素苷合成的最有效光質(zhì)的研究結(jié)果一致。紅光處理下花青素苷含量次之?？赡苡捎诨ㄉ剀盏暮铣墒芄饷羯叵到y(tǒng)的控制，光譜中紅光部分的作用是最有效的[12]。孫建設等[13]研究表明，紅光處理后果皮花色素苷積累總量和積累速度明顯高于其他波長光的處理。藍紫光能提高吲哚乙酸（IAA）氧化酶的活性，使IAA含量降低，進而抑制植物的伸長生長[14]。UV-B輻射過強，如UV-B處理下的黃瓜植株變的矮小，葉面積變小[15]。多肉植物火祭以小巧精致、色彩鮮艷為最佳觀賞效果。在本試驗中，紫外光和藍光下火祭生長緩慢，節(jié)間緊密。其他光質(zhì)下均出現(xiàn)不同程度的徒長，影響了其觀賞效果。白光處理下葉片增厚，可能與白光光源具有較大的光照度和光子通量密度，光合能力較強有關(guān)。

太陽紫外線根據(jù)其能量或波長分為紫外線A、B、C三類。由于所有紫外線C和大部分紫外線B會被大氣層所吸收，因此到達地面的紫外線大多是紫外線A和小部分紫外線B。紫外光在火祭呈色過程中起到關(guān)鍵作用，紅光次之，白光和藍光效果一般。Kataoka等[16]研究結(jié)果表明，增加UV-A提高了葡萄皮中的花青素含量，并且花青素含量隨著UV-B強度的增加顯著提高。在擬南芥、矮牽牛、蘋果和萵苣葉片中，UV-B均通過刺激花青素合成途徑中關(guān)鍵基因的表達來增加花青素的積累量[10，17，18]。紫外光中UV-A、UV-B在火祭呈色過程對花色素苷的誘導、形成和積累的差異還有待于進一步的研究。

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收稿日期：2019-04-20

基金項目：吉林農(nóng)業(yè)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（2017503;20160193058）

作者簡介：劉美洲（1998-），女，天津人，在讀本科生，研究方向為園林，（電話）18043810987（電子信箱）3051004839@qq.com;通信作者，齊義杰，

助理研究員，碩士，主要從事園藝作物栽培生理，（電話）13504700263（電子信箱）qyj101@126.com。