礬根葉片色素含量與葉色參數(shù)的相關性分析

王東棟 楊嘉欣 楊藝雙 劉璐怡 李昕悅 劉建福 吳新泉

摘要要：【目的】葉片顏色是礬根最重要的觀賞性狀之一，研究葉片色素含量和葉色參數(shù)之間的關系，為探究葉片顏色與色素含量的變化規(guī)律提高其觀賞價值，同時為彩葉植物的新品種選育提供理論依據(jù)。【方法】用分光光度計和色差儀分別測定5個礬根品種葉片的色素含量和葉色參數(shù)。【結果】5個礬根品種中，花色素苷含量由高到低依次為‘永恒紫‘薄若萊‘飴糖‘花毯和‘金秋，葉綠素含量由高到低依次為永恒紫、飴糖、花毯、薄若萊和金秋，類胡蘿卜素含量由高到低依次為飴糖、永恒紫、薄若萊、花毯和金秋?！窘Y論】礬根葉片的色素含量與葉色參數(shù)的顏色飽和度c值具有顯著負相關性，其中花色素苷含量與c值極顯著相關，葉綠素含量和類胡蘿卜素含量均和c值顯著相關。

關鍵詞：礬根；葉片；色素含量；葉色參數(shù)；相關性

中圖分類號：S682.36? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-5774（2023）03-0177-07

Correlation Analysis between Leaf Pigment Content and Leaf Color Parameters of Different Varieties of Heuchera micrantha

Wang Dongdong1，Yang Jiaxin2，Yang Yishuang2，Liu Luyi2，Li Xinyue2，Liu Jianfu3，Wu Xinquan4

（1Guangzhou Guiran Ecological Technology Co.，Ltd，Guangzhou，510642，China；

2College ofForestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University，Guangzhou，510642 ，China；

3Institute of Horticultural Science and Engineering，Huaqiao University，Xiamen，F(xiàn)ujian 361021，China；

4Quanzhou Quanfeng Biotechnology Co.，Ltd.，Quanzhou，F(xiàn)ujian 362014，China）

Abstract：【Objective】 Leaf color is one of the most important ornamental traits of H. micrantha. Studies on correlation analysis between leaf pigment content and leaf color parameters could provide theoretical basis for exploring change rules of leaf color and pigment content to improve ornamental values and breeding of new varieties of color-leaf plants. 【Method】In this experiment，leaf pigment content and leaf color parameters of five varieties of Heuchera micrantha （‘Citronella，‘Tapestry，‘Caramel，‘Eternal purple，‘Beaujolais） were measured? by spectrometer and colorimeter.【Result】The results showed that five varieties with the anthocyanin content from high to low was ‘Eternal purple，‘Beaujolais，‘Caramel，‘Tapestryand‘Citronella. Five varieties with chlorophyll content from high to low was‘Eternal Purple，‘Caramel，‘Tapestry，‘Beaujolaisand‘Citronella. Five varieties with content of carotenoids from high to low was ‘Caramel，‘Eternal purple，‘Beaujolais，‘Tapestry and ‘Citronella. 【Conclusion】It was found that the pigment content of leaves was significantly negatively correlated with saturation c value of leaf color parameters in which anthocyanin content was very significantly negatively correlated with c value while the content of chlorophyll and carotenoids are significantly correlated with c value.

Key words：Heuchera micrantha；Leaf；Pigment content；Leaf color parameters；Correlation analysis

植物的葉片呈色機理是十分復雜，不僅受到外部因素如光照、溫度、土壤環(huán)境的影響，也會受到葉片細胞內所含有的色素種類、含量及分布位置的影響。影響植物葉片最終呈色色素主要有葉綠素、類胡蘿卜素和花色素苷等，各色素的種類和成分比值導致了葉色的變化［1］。葉片色彩參數(shù)（即葉色參數(shù)）包括色相、明度和飽和度3個要素，經(jīng)測定可以實現(xiàn)葉片色澤的數(shù)量化，許多研究已經(jīng)表明色素含量與葉色參數(shù)存在顯著相關性，如姚珂心等［2］研究發(fā)現(xiàn)四季秋海棠葉片色彩參數(shù)充分反映葉片色素含量；李力等［3］基于Lab模型研究了北美紅楓呈色生理因素，葉色參數(shù)a值與光合色素含量呈顯著負相關，與花色素苷、可溶性糖含量呈顯著正相關；b值與類黃酮含量呈顯著正相關；而明度參數(shù)Ｌ值與各生理指標均無顯著相關性。潘麗芹等［4］發(fā)現(xiàn)紅葉山茶3個品種的a值均與花青苷含量呈顯著正相關，可作為紅葉山茶品種葉色變化的代表性參數(shù)。探討葉片色素含量和葉色參數(shù)之間的關系，對觀葉植物優(yōu)良品種的選育具有重要意義。

礬根（Heuchera micrantha）又名珊瑚鈴，是虎耳草科礬根屬多年生耐寒草本花卉，原產(chǎn)于美國中部。礬根作為優(yōu)良的彩葉地被植物，葉色是最為重要且最具觀賞價值的性狀之一，葉色鮮艷的品種會在市場上廣受歡迎［5-7］。目前礬根在國內的應用范圍日趨廣泛，但對于礬根葉色形成機理的研究較少。本試驗通過對比5個礬根品種（‘永恒紫‘薄若萊‘飴糖‘花毯和‘金秋）葉色參數(shù)和色素含量的差異，研究葉片顏色與色素含量的變化規(guī)律，從而為提高其觀賞價值和新品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為長勢、形態(tài)、大小基本一致的5個礬根品種植株，包括紫色系紫紅色品種薄若萊和永恒紫、橙色系橙黃色品種飴糖，以及綠色系品種花毯和金秋。試驗材料盆栽于廣東佛山南?；販厥掖笈铮總€品種18株，于2021年2月進行相關性狀的觀測。

1.2 測定方法

1.2.1 表型性狀觀測

參考宋杰等［8］調查統(tǒng)計礬根的表型性狀，采用游標卡尺測量株高、葉寬、葉長等株幅，并對葉片數(shù)進行觀測和描述（圖1和表1）。

1.2.2葉片色素含量測定

葉片色素含量采用分光光度計（V-5100）進行測定，其中花色素苷含量的測定參考周丹蓉等［10］方法，葉綠素、胡蘿卜素等葉綠體色素含量的測定方法參考楊逢建等［9］，試驗均設3次重復。

1.2.3 葉片葉色參數(shù)測定

葉色參數(shù)采用全自動色差儀（CS-210 精密色差儀）進行測定。測量葉片正面和背面的中心、左右兩側共3個部位（圖2），取樣方法參照王東棟［11］。分別測定L值（亮度值）、a值（紅綠飽和度，正值為紅色，負值為綠色）、b值（黃藍飽和度，正值為黃色，負值為藍色），其他色彩屬性指標：葉片顏色飽和度c=（a2+b2）1/2，色相角 H=tan-1（b /a ）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用 Microsoft Excel 2013 軟件對測定值進行計算，采用 SPSS 19.0 軟件對色素含量與顏色系數(shù)進行 Person 相關性分析與差異顯著性分析等。

2? 結果與分析

2.1 不同品種礬根葉片花色素苷含量分析

對各個品種的礬根葉片進行花色素苷提取，得到各個品種的花色素苷提取液（圖3），其中永恒紫的提取液顏色最深，其次為薄若萊、飴糖和花毯，金秋顏色最淺、接近無色?；ㄉ睾繙y定結果表明（表2），含量由高到低依次為永恒紫＞薄若萊＞飴糖＞花毯＞金秋。

2.2 不同品種礬根葉片葉綠體色素含量分析

對5個品種的礬根葉片進行葉綠素和類胡蘿卜素的含量測定（表2）。結果表明，永恒紫葉綠素a含量最高、達顯著水平，再依次為飴糖、花毯、薄若萊，此三者之間差異不顯著，最低的是金秋；葉綠素b含量也是永恒紫最高，金秋最低；葉綠素含量以永恒紫的最高、顯著高于其他4個品種，然后依次為飴糖、花毯和薄若萊，最低的也是金秋。而類胡蘿卜素含量則是飴糖最高，永恒紫次之，前兩者差異不顯著；再依次為薄若萊、花毯；金秋最低，差異達顯著水平。

2.3 不同品種礬根葉片葉色參數(shù)結果分析

從5個品種葉片正面的葉色參數(shù)（表3）來看，金秋的亮度值L值最高，其次依次為飴糖、永恒紫和薄若萊，最低的是花毯。紅綠飽和度a值，花毯和永恒紫是正值，而飴糖、薄若萊和金秋為負值。黃藍飽和度b值，其中4個品種為正值，且金秋> 飴糖> 薄若萊>永恒紫，花毯為負值。顏色飽和度c值最大的是金秋，永恒紫最小。色相角H值，僅永恒紫是正值，其余4種為負值。

從葉片背面的葉色參數(shù)（表4）來看，金秋亮度值L最高，花毯最低。紅綠飽和度a值，飴糖>薄若萊> 永恒紫為正值，金秋和花毯為負值。黃藍飽和度b值，花毯>金秋>薄若萊>永恒紫>飴糖。顏色飽和度c值，花毯最大，永恒紫最小。色相角H值最大的為花毯，其次依次為飴糖、永恒紫和薄若萊，金秋為負值。

2.4 不同品種礬根葉片葉色參數(shù)與色素含量的相關性分析

對礬根葉片葉色參數(shù)與色素含量的相關性進行綜合分析（表5）。結果表明，各參數(shù)間呈現(xiàn)極顯著正相關的有：亮度值L與黃藍飽和度b、葉綠素a與葉綠素b含量、葉綠素a與類胡蘿卜素含量；極顯著負相關的有：亮度值L與紅綠飽和度a、紅綠飽和度a與黃藍飽和度b、顏色飽和度c與花色素苷含量；呈顯著負相關的有：顏色飽和度c與葉綠素含量以及類胡蘿卜素含量。

3? 討論

3.1 不同品種礬根葉片色素含量的變化

葉綠素可以使葉片呈現(xiàn)綠色，而類胡蘿卜素使葉片呈橙黃色，花色素苷是使葉片呈紅紫色的原因［1］，各色素的含量與比值共同影響著植物葉片的最終呈色［12］。試驗結果表明，紫紅色品種永恒紫和薄若萊的花色素苷含量最高，而橙黃色品種飴糖類胡蘿卜素含量最高。葉片色素含量在一定程度上影響葉片呈色，與之前研究礬根葉片色彩的結論一致［13-15］。郭衛(wèi)珍等［16］研究山茶葉片色彩時發(fā)現(xiàn)，不同色素種類的百分比含量導致葉片呈現(xiàn)不同色彩，其中花色素苷含量的變化是山茶葉色變化的關鍵因素。本試驗中，紫色系品種永恒紫和薄若萊中的葉綠素和花色素苷的含量均很高，可以表明葉片中花色素苷與葉綠素含量的提高是使得葉片呈現(xiàn)紫色的重要原因之一。而橙色系品種（如飴糖），除了葉片中類胡蘿卜素含量較高以外，葉綠素含量與花色素苷含量比例適中也是造成葉片呈橙黃色的原因。綠色系品種（花毯和金秋）葉片中葉綠素含量高而花色素苷含量低使得葉片最終呈現(xiàn)為綠色。此外，花毯花色素苷含量比金秋更高，這可能是由于花毯葉脈靠葉心的部分呈現(xiàn)紫紅色的原因。

3.2 不同品種礬根葉色參數(shù)的變化

由結果分析可以看出，葉色越深如紫色系礬根永恒紫和薄若萊，其亮度值L和飽和度c越小，其葉片葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷含量越大；反之，當葉色越淺，如綠色系礬根金秋，葉片中各種色素的含量越低時，葉色的亮度及鮮艷程度也會隨之降低。而不同品種葉片顏色差異則在紅綠飽和度a以及黃藍飽和度b上有所體現(xiàn)。這說明葉色參數(shù)（L、a、b）值在一定程度上可反映5個礬根品種葉片中花色素苷和類胡蘿下素含量的高低。在以往研究中，郭衛(wèi)珍等［16］利用色差計測得的葉色參數(shù)對葉片的光澤明亮度進行量化，克服了以往靠感官定性描繪的缺陷，綜合而直觀地描述了5個山茶品種冬季葉色的動態(tài)變化。運用色差儀對須苞石竹的花色進行測量發(fā)現(xiàn)，不同花色品種的須苞石竹的L值和a值呈顯著的負相關［11］。彭新等［17］發(fā)現(xiàn)野火球色素含量與L、a、b相關性均顯著，且與L和b呈顯著負相關，與本試驗研究結果比較一致。

不同品種葉片正面色度值變化較大，以L、a、b值變化最為明顯。葉背面色度值與葉正面相差不大，但花毯與飴糖為例外?；ㄌ喝~正面顏色較暗，且葉心與葉脈位置有紫紅色花紋，而背面為淺綠色，因此花毯正面亮度值L小于葉背面，葉正面a為正值（紅），b為負值（藍）。飴糖葉正面呈橙色，葉背面呈紫紅色，葉正面與葉背面紅綠飽和度a相差較大，且葉正面為負值（綠），葉背面為正值（紅），葉色表現(xiàn)與色度值反映一致。由此可見不同品種礬根葉色差異性主要體現(xiàn)在葉片正面，葉片正面的顏色應作為今后礬根品種選育時主要考慮的因素，與殷麗青等［18］研究結論一致。

3.3? 礬根葉片葉色參數(shù)及色素含量相關性

礬根葉片葉色各參數(shù)間，紅綠飽和度a與亮度值L呈極顯著負相關，可知當葉片紅色越深時，葉片呈色所顯示的顏色越暗。黃藍飽和度b則與亮度值L呈顯著正相關，當葉片葉色的黃色越深時，葉片呈色的顏色越亮。葉片顏色的飽和度c與葉片色素含量是具有顯著相關性的，當葉片中各個色素的含量較高時，葉片顏色相應加深，葉色鮮艷程度下降，葉片顏色的飽和度降低，其中花色素苷的含量對飽和度影響最大。此外，紅綠飽和度a與黃藍飽和度b具有負相關性，二者是反向變化的。a值越大時，b值越小即葉片紅色越明顯時其藍色也會相應加深。此外，許多研究已經(jīng)表明色素含量與葉色參數(shù)存在顯著相關性，如韓文學等［19］研究結果表明，花色素含量與表示色彩紅綠色相的a值，紅綠色相比值的h和色光值s呈顯著正相關性，花色素苷含量與表示色彩色相的色相角H則呈顯著負相關。色相角H可以作為一項重要的標準去區(qū)分不同的顏色，由試驗結果的相關性分析可知類胡蘿卜素是造成葉片顏色差異的重要因素。此外各個色素的含量之間是具有相關性的，葉片中某一種色素含量越高時，其他色素的含量也會相對較高，這說明葉片中各種葉色素含量是同向變化的。綜上所述，葉色參數(shù)能夠比較全面、定量地描述彩葉植物葉色的變化，可對不同品種之間的葉色研究結果進行比較，為彩葉植物在園林景觀上的色彩配置應用和彩葉植物新品種選育提供一定的參考。

參考文獻：

［1］王忠．植物生理學［Ｍ］．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1999，128-131.

［2］姚珂心，齊睿，王瑞博，等. 低溫脅迫四季秋海棠葉片色素含量與葉色參數(shù)相關性分析［J/OL］. 分子植物育種：1-17［2023-03-04］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20220224.0951.006.html.

［3］李力，張盛楠，劉亞敏，等. 基于 Lab 模型的北美紅楓呈色生理因素探究［J］. 西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2017，45（9）： 87-94.

［4］潘麗芹，李紀元，韋海忠，等. 紅葉山茶（Camellia japonica）葉片色素含量與葉色參數(shù)的相關性分析［J］. 分子植物育種，2020，18（2）： 579-585.

［5］李春暉，黃少玲，郭翔，等.我國礬根研究進展［J］.安徽農(nóng)學通報，2017，23（15）：109-111，134.

［6］黃慶愈. 花卉新品種在廣西南寧的引進表現(xiàn)及礬根栽培基質研究［D］.南寧： 廣西大學，2019.

［7］趙藝璇，孫桂芳，楊建偉，等.不同品種礬根葉色表現(xiàn)與色素含量關系研究［J］.林業(yè)與生態(tài)科學，2019，34（1）：93-96.

［8］宋杰，鄭天銳，陸琳，等.礬根主要品種的葉色表型性狀分析［J］.中國農(nóng)學通報，2020，36（28）：63-71.

［9］楊逢建，龐海河，張學科，等.光脅迫對南方紅豆杉葉片中葉綠體色素和紫杉醇含量的影響［J］.植物研究，2007（5）：556-558.

［10］周丹蓉，方智振，廖汝玉，等. 李果皮花色素苷、類黃酮和類胡蘿卜素含量及抗氧化性研究［J］.營養(yǎng)學報，2013，35（6）：571-576.

［11］王東棟. 切花須苞石竹雜種優(yōu)勢及主要觀賞性狀遺傳效應分析［D］. 廣州：華南農(nóng)業(yè)大學，2016.

［12］趙宇瑛，張漢鋒.花青素的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2005，33（5）：904-905.

［13］叢群，石姜超.礬根流行品種與應用［J］.中國花卉園藝，2014（20）：38-39.

［14］許紅娟，吳青青，石樂娟.優(yōu)新彩葉植物礬根研究開發(fā)利用探討［J］.農(nóng)技服務，2015，32（9）：196.

［15］黃少玲，汪華清，周意峰，等.礬根在東莞地區(qū)引種馴化過程中的夏季適應性研究［J］.熱帶林業(yè)，2016，44（4）：4-7.

［16］郭衛(wèi)珍，李湘鵬，宋垚，等. 5個山茶品種冬季葉片色素含量和葉色參數(shù)的變化初探［J］.江西農(nóng)業(yè)大學學報，2018，40（3）：508-515.

［17］彭新，石鳳翎，付娜娜.野火球葉片色素和多酚類物質含量與葉色參數(shù)的關系［J］.草地學報，2023，1-14.

［18］殷麗青，謝苗苗，孫翊，等.彩葉植物礬根的研究進展［J］.上海農(nóng)業(yè)學報，2018，34（1）：138-143.

［19］韓文學，江皓，下健，等.10個觀賞海棠品種葉片春季色彩變化及其與色素含量的相關性［J］.浙江大學學報（農(nóng)業(yè)與生命科學版），2020，46（5）： 562-570.

（責任編輯：許玲）