金焰彩栾色素组成与叶片呈色的关系

黄利斌，施大伟，周 鹏，张 敏，江 舒，何开跃

（1.江苏省林业科学研究院，江苏 南京 211153；2.南京林业大学，江苏 南京 210037）

金焰彩栾色素组成与叶片呈色的关系

黄利斌1，施大伟2，周 鹏2，张 敏1，江 舒2，何开跃2

（1.江苏省林业科学研究院，江苏 南京 211153；2.南京林业大学，江苏 南京 210037）

为了揭示黄山栾树金焰彩栾品种叶片呈色的生理机制，对叶片中色素进行了研究，结果表明：叶片中色素组成与叶色的表达显著相关。类胡萝卜素含量较高导致金焰彩栾春季叶片呈现黄绿色；色素含量变化幅度差异可能是引起金焰彩栾秋叶呈现金黄色的主要原因，金焰彩栾叶绿素含量显著降低，使得类胡萝卜素和花色素苷的相对含量提高。

栾树；金焰彩栾；叶色；叶绿素类胡萝卜素；花青素

栾树又称“灯笼树”、“摇钱树”，属无患子科（Sapindaceae）栾树属（Koelreuteria）落叶高大乔木，共有4种1变种1亚种，其中，栾树（K.paniculata）、复羽叶栾树和黄山栾树（K.bipinnata）在我国分布广泛，是重要的乡土树种［1］。栾树树形端正，枝叶茂密而秀丽，春季嫩叶多为红叶，夏季黄花满树。栾树适应性强，季相明显，是理想的绿化、观叶树种，宜做庭荫树、行道树及园景树。此外，也可提制栲胶，花可作黄色染料，种子可榨油。栾树抗污染能力较强，也是工业污染区防护绿化的好树种。目前，国内外对栾树的研究大多是在其育苗栽培技术及抗性研究方面［2－4］，很少涉及叶色变化与成色的生理机制。金焰彩栾是江苏省林业科学研究院选育的黄山栾树的彩叶观赏新品种，已获得国家林业植物新品种授权。该品种的主要特征为春季萌发的新梢呈桔红色，灿若火焰，后逐步转为黄绿色，秋叶金黄色，1～4年生枝树皮也呈金黄色，颇具观赏价值［5］。本研究中，通过测定栾树叶片色素组成的变化，探讨其叶片呈色机理，为新品种的栽培与园林景观应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为江苏省林业科学研究院培育的金焰彩栾无性系嫁接苗和黄山栾树原种实生苗。于春（4月）、秋（11月）季，采集枝条的中上部叶片。金焰彩栾春季叶片呈黄绿色，秋季呈金黄色；栾树原种春季叶片为绿色，秋季叶片泛黄（见图1）。

图1 春、秋季金焰彩栾品种与栾树原种叶色对比

1.2 试验方法

1.2.1 叶绿素、类胡萝卜素的测定 叶绿素a，b和类胡萝卜素的含量参照Lichtenthaler等［6］的方法。称取去脉的叶片0.2 g，加入预冷的95%的酒精研磨成浆，6 000 r/min离心10 min，取上清液，沉淀再用95%的酒精洗1次，离心，合并上清液，并定容至20 mL，于470，649，665 nm处测定其光吸收值，根据公式计算叶片的叶绿素及类胡萝卜素含量。

1.2.2 花青素的测定 参照胡位荣等［7］的方法。取1 g叶片，去脉，剪碎后加入5～10 mL 1.5 mol/L盐酸∶95%乙醇（体积比为3∶17）混合液，黑暗浸提24 h，离心，定容至10 mL，浸提液于535 nm处测定吸收值，根据公式计算叶片中花青素含量。

花青素含量＝A535×100×20/1/98.2（mg/100 g）。

2 结果与分析

2.1 黄山栾树叶片中叶绿素含量的比较

叶绿素是叶片呈现绿色的主要色素类物质。从结果（见表1）可知，春季，金焰彩栾叶绿素含量与黄山栾树原种无显著差异（P≥0.05）；随季节的变化，金焰彩栾及其原种叶片叶绿素含量均降低，但2者降低幅度不同。秋季，金焰彩栾叶片叶绿素含量显著低于原种（P＜0.05），叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别仅为原种的22.9%，45.3%和29.3%。

表1 黄山栾树叶片中质体色素含量的比较

2.2 黄山栾树叶片中类胡萝卜素和花色素苷含量的比较

类胡萝卜素在光合作用中起辅助色素的作用，能使叶绿素免遭光氧化作用的破坏，使叶片呈现黄橙色；花色素属于酚类化合物，它在植物体内通常与糖结合为花色素苷，使植物叶片呈现多彩色［8－9］。由表2可知，秋季栾树叶片类胡萝卜素含量较春季均降低，但金焰彩栾叶片类胡萝卜素含量始终显著高于原种（P＜0.05），春、秋季，前者分别为后者的1.45倍和1.32倍；秋季，2种栾树叶片花色素苷含量均下降，且春、秋季2种栾树花色素苷含量间均无显著差异（P≥0.05）。

表2 黄山栾树叶片中花色素苷和可溶性糖含量的比较

2.3 黄山栾树叶片中类胡萝卜素与总叶绿素、花色素苷与总叶绿素的比较

结果（见图2）表明，春季，金焰彩栾叶片胡萝卜素与总叶绿素比值显著高于黄山栾树原种，2种栾树叶片花色素苷与总叶绿素比值无显著差异；秋季，金焰彩栾叶片胡萝卜素与总叶绿素及花色素苷与总叶绿素比值均显著高于原种，分别达原种的4.50倍和3.16倍。

图2 类胡萝卜素比叶绿素总量、花色素苷比叶绿素总量

与此同时，总叶绿素变化与类胡萝卜素比总叶绿素和花色素苷比叶绿素总量的变化显著负相关（P＜0.05），相关系数达－0.946和－0.905；而类胡萝卜素的变化与类胡萝卜素比总叶绿素变化呈正相关，但不显著；花色素苷含量变化比花色素苷比叶绿素总量的变化相关性不显著 （P＜0.05）（见表3）。

表3 指标间的相关系数

3 结论与讨论

叶色表现是遗传因素和外部环境共同作用的结果［10］。研究认为，多彩的叶色主要是叶片中各种色素种类、含量以及分布的变化导致［11－13］。本试验结果显示，不同叶色的栾树叶片中的色素含量存在差异。春季，金焰彩栾叶片类胡萝卜素含量比胡萝卜素比总叶绿素比值显著高于栾树原种，而其他色素组成无显著差异，说明类胡萝卜素可能是导致金焰彩栾春季叶片呈桔黄色的主要原因。

随春、秋季的变化，2种栾树叶片总叶绿素含量下降，但金焰彩栾总叶绿素含量下降幅度显著大于其原种，叶绿素a和b含量的变化与总叶绿素的变化一致；类胡萝卜素的变化也随季节变化降低，但金焰彩栾类胡萝卜素含量降低的幅度较低；金焰彩栾叶片胡萝卜素比总叶绿素及花色素苷比总叶绿素比值均显著高于原种，且相关分析表明，总叶绿素变化与类胡萝卜素比总叶绿素和花色素苷比叶绿素总量的变化显著负相关（P＜0.05），而与类胡萝卜素、花色素苷绝对含量变化的关系不大。由此可知，金焰彩栾秋叶金黄色，可能是由于金焰彩栾叶绿素含量显著降低，使得类胡萝卜素和花色素苷相对含量提高，最终通过色素的共同作用而实现。

综上可知，栾树叶片中色素组成与栾树叶色的表达呈显著相关，色素组成是金焰彩栾叶片呈色的生理机制，然而，影响植物色素合成和积累的因素除遗传外，还与如光、氧气、温度、水和矿质元素等环境有关，其具体机制有待进一步研究。

［1］ 中国植物志编辑委员会.中国植物志：47（1）卷［M］.北京：科学出版社，1985：54-55.

［2］ 冯献宾，董 倩，李旭新，等.黄连木和黄山栾树的抗寒性［J］.应用生态学报，2011，22（5）：1141-1146.

［3］ 叶子飘，康华靖，陶月良，等.不同模型对黄山栾树快速光曲线拟合效果的比较［J］.生态学杂志，2011，30（8）：1662-1667.

［4］ 叶和军.黄山栾树的播种育苗技术及其在园林绿化中的应用［J］.现代园艺，2011（7）：44-45.

［5］ 董筱昀，黄利斌.金焰彩栾嫁接苗年生长规律研究［J］.江苏林业科技，2014，41（2）：20－23，27.

［6］ Lichtenthaler H K，Wellburn A R.Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents［J］.Biochemical Society Transactions，1983（11）：591-592.

［7］ 胡位荣，张昭其，季作梁.酸处理对采后荔枝果皮色泽与生理活性的影响［J］.食品科学，2004，25（7）：176-180.

［8］ 宫 硖，薛 静，张晓东.植物花青素合成途径中的调控基因研究进展［J］.生物技术进展，2012，1（6）：381-390.

［9］ 宋幼良，吴殿星，钱国壬，等.叶黄素研究进展［J］.农业科技通讯，2013（11）：138-140.

［10］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.

［11］胡永红，秦 俊，蒋昌华，等.上海地区秋色叶成因的调查与分析［J］.东北林业大学学报，2004，32（5）：84-86.

［12］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（8）：1663-1669.

［13］孙苏南，王小德，徐 腾，等.落羽杉秋冬季叶色变化的生理生态研究［J］.浙江农林大学学报，2014，31（2）：302-307.

Relationship between pigments content and leaf color in Koelreuteria bipinnata var integrifoliola‘Jinyancailuan’

HUANG Li-bin1，SHIDa-wei2，ZHOU Peng2，ZHANG Min1，JIANG Shu2，HE Kai-yue2
（1.Jiangsu Academy of Forestry，Nanjing 211153，China；2.Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China）

Contents of chlorophyll a，b，carotenoid and anthocyanin weremeasured in leaves of Koelreuteria bipinnata in different seasons.The relationship between pigment contents and leaf color was discussed.The results showed that the pigment composition was significantly associated with leaf color.The leaf of Jinyancailuan in spring was yellow-green because the carotenoid contentwas relatively high.The difference in pigments change was possibly the key factor for the golden leaf for Jinyancailuan in autumn，with the content of chlorophyll significantly descending，leading to the relative contents of carotenoid and anthocyanin increasing.

Koelreuteria paniculata；Jinyancailuan；Leaf color；Chlorophyll；Carotenoid；Anthocyanin

Q949.755.5

A

10.3969/j.issn.1001－7380.2015.01.002

1001－7380（2015）01－0008－03

2014-08-26；

2014-11-15

江苏省农业科技自主创新资金项目［CX（12）2042］；江苏省科技支撑（农业）项目“彩叶栾树新品种选育”（BE2013450）；江苏省林业三新工程项目“金焰彩栾新品种区域试验与种苗快繁技术”（LYSX［2014］03）

黄利斌（1966－），男，江苏常熟人，研究员，硕士，从事林木育种和城市林业研究工作。