桂花开花期间花色变化规律的研究

孙陶泽 (长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025)

王良桂，杨秀莲，徐晨 (南京林业大学风景园林学院，江苏 南京210037)

母洪娜 (长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025)

桂花开花期间花色变化规律的研究

孙陶泽 (长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025)

王良桂，杨秀莲，徐晨 (南京林业大学风景园林学院，江苏 南京210037)

母洪娜 (长江大学园艺园林学院，湖北 荆州 434025)

选用桂花(OsmanthusfragransLour.)2个不同品种即‘早银桂’(O.fragrans‘Zaoyingui’)和‘橙红丹桂’(O.fragrans‘Chenghongdangui’)材料，观测了桂花花色的表型变化和细胞内花青素、类胡萝卜素含量变化。结果表明:从铃梗期到初花期2个品种花色变化明显，其中‘早银桂’整个开花期花色变化呈现出“浅-深-浅”，而‘橙红丹桂’则是由浅到深，初花期之后花色变化无明显变化。整个开花期2个桂花品种花青素含量均呈下降趋势；相对于‘早银桂’而言，‘橙红丹桂’花青素含量下降得较缓慢，并维持在较高的水平。‘早银桂’类胡萝卜素的含量较低；‘橙红丹桂’类胡萝卜素含量由低到高，而且整个开花期均维持较高的含量。

桂花(OsmanthusfragransLour.)；花色；花青素；类胡萝卜素

中国是桂花(OsmanthusfragransLour.)的分布中心，种质资源非常丰富。桂花是中国传统十大名花之一，有着悠久的栽培历史。桂花不仅被广泛应用于各类型园林绿地中，而且其众多的次生代谢物的经济价值、医疗保健作用已经被科研工作者所重视。花色是桂花主要的观赏性状之一。桂花的花色素主要有类黄酮和类胡萝卜素，但桂花不同品种群之间花色差异较大。本研究对2个桂花品种开花期的花色变化规律进行了观测，并对花色素含量进行了测定，以为后续系统地研究花色素代谢以及花色相关基因的时空表达提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试材为南京林业大学校园内的2个桂花品种：‘早银桂’(O.fragrans‘Zaoyingui’)和‘橙红丹桂’(O.fragrans‘Chenghongdangui’)，其树龄均约为20a，栽培管理条件一致。

1.2 方法

根据杨康民[1]、王贤荣等[2]对桂花开花的研究，将桂花开花时期划分为花芽萌动期、花芽萌发期、圆珠期、顶壳期、铃梗期、香眼期、初花期、盛花初期、盛花期、盛花末期和花凋谢期。本研究选取开花过程中4个典型的时期分析桂花花色的变化。‘早银桂’的花期在8月下旬至9月上旬，2013年9月8日开始采样，‘早银桂’选取铃梗期(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个典型时期；‘橙红丹桂’花期在9月下旬至10月上旬，2013年9月12日开始采样，‘橙红丹桂’选取铃梗期(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个典型时期。这期间南京白天的气温27～32℃，晚上气温22～23℃。采样时对东、南、西、北4个方位均进行采花。自铃梗期开始，在4个典型时期的当天上午9点到10点采摘后，将花装在自封袋中，去掉花梗后存于-20℃冰箱中备用。

采用目测法和皇家园艺学会比色卡(Royal Horticultural Society Colour Chart， RHSCC，2001年版)比色法对桂花不同品种和同一品种不同开花时期进行表型颜色鉴定。RHSCC比色法鉴定桂花颜色在室内散射光下进行。

花青苷提取采用1%盐酸溶液水解法[3]。花青素含量(C)测算依据公式：C= (1/958)·(V/100)·(1/M)·D525nm·100000。式中:V为体积,mL；M为样品重量,g；D525nm为光密度。类胡萝卜素提取参考颜少宾等[4]的方法，标准曲线绘制参考张岩等[5]的方法，β-胡萝卜素标准品(分析纯) 溶于丙酮∶乙醇 (1∶1，v/v)，之后分别稀释成 1、2、4、8、16μg.mL-1；桂花色素的吸收波长用 DU800 紫外分光光度计(Beckman)测定。

2 结果与分析

2.1 花色变化

‘早银桂’开花期花色有明显变化(图1)。从铃梗期(图1A)到初花期(图1B)花色变化非常明显；盛花期(图1C)与初花期花色相近，无明显变化；到末花期(图1D)花瓣颜色明显变淡。说明这期间花色素在花瓣中的积累存在动态变化。‘橙红丹桂’从顶壳期(图2A)白色花苞到铃梗期(图2B)，2个时期只间隔24h；到初花期(图2C)花瓣颜色继续加深，初花期后一直到末花期花色变化不大，均是橙红色。这表明‘橙红丹桂’初花期以前花色素快速积累，初花期到末花期变化不大。

图1 ‘早银桂’开花期间花色变化图

图2 ‘橙红丹桂’开花期间花色变化图

2.2 花青素含量变化

图3 同一品种不同开花时期花青素的含量变化图

图4 β-胡萝卜素的标准曲线图

花青素是类黄酮中的一个重要成员。从图3可以看出，整个开花期间，花青素含量总体上呈下降趋势。‘早银桂’花瓣中的花青素含量从开花第1天的16.66mg/g下降到第2天的5.11mg/g，2d之后变化平缓，到第5天时含量略有增加。而‘橙红丹桂’ 在开花第1天，花瓣中花青素含量18.06mg/g，略高于‘早银桂’中的花青素含量；但是从第2天开始一直到第5天，桂花橙红色花瓣中花青素含量约是浅黄色花瓣(相同花期)含量的2～3倍。

图5 不同开花时期类胡萝卜素含量变化图

2.3 类胡萝卜素含量变化

桂花β-胡萝卜素的标准曲线方程：y=0.1314x-0.1439 (R2=0.9967，图4)。同一品种不同的开花时期，‘早银桂’的类胡萝卜素含量缓慢下降，从第1天的1.76mg/g下降到 第5天的1.16mg/g；在‘早银桂’整个开花期间，类胡萝卜素含量总体比较稳定，且保持在一个较低值(1.76～1.16)。‘橙红丹桂’的类胡萝卜素含量约是‘早银桂’的10倍，并且在开花第2天类胡萝卜素含量达到峰值(32.05mg/g)，随后缓慢下降，开花中后期维持在较高的水平(图5)。

3 讨论

植物3大色素种类分别是叶绿素、类黄酮、类胡萝卜素。花色素在植物细胞中的积累不仅能使植物呈现丰富多彩的颜色，而且花色素对花粉传播、信号传递、光合作用、吸收紫外光、抵御逆境等方面也发挥着重要的作用。植物最终所呈现的色彩受温度、pH、助色素、金属离子、糖、花青素甘的堆积和细胞形状等因素制约[6]。类黄酮化合物如花青素、原花青素、异黄酮等储存在中央液泡中，虽然类黄酮色素如何转运的分子基础尚不清楚，但研究发现，MATE2对花青素苷具有更高的转运能力，而对其他类黄酮糖苷的转运效率很低；MATE2的遗传丢失导致各种类黄酮的含量显著减少，MATE2的缺失能增加种子原花青素生物合成，这可能是因为重新改变花青素存储的代谢流向所致[7]。植物的次生代谢网络非常复杂，无论是类黄酮类花色素还是类胡萝卜素类色素的生物合成均受到不同种类酶及环境因子的调控。

桂花不同品种的花瓣中色素含量差异很大。‘橙红丹桂’类胡萝卜素含量比 ‘早银桂’花瓣中含量高。‘橙红丹桂’从顶壳期过渡到铃梗期，花色由白色迅速转变为橙色这个过程仅需24～48h的时间，花色素在花瓣中迅速累积。铃梗期类胡萝卜素继续升高，花青素的含量1d时达到峰值，之后持续下降。但总体来说，一直到末花期，‘橙红丹桂’花瓣中的花青素保持较高的水平(相对‘早银桂’来说)。因此，‘橙红丹桂’花瓣颜色由浅变深的原因很可能是花瓣中的类胡萝卜素含量急剧升高，而花瓣中的花青素的含量虽然有所下降，但总体含量尚维持在较高的水平。

‘早银桂’花瓣中花青素的含量由低到高，达到峰值后降低，花青素含量在整个开花期呈“低-高-低”的变化趋势。观察发现，铃梗期时期花色较浅，初花期、盛花期花色较深，到末花期花瓣颜色变淡，花瓣与花梗形成离层，逐渐脱落。在‘早银桂’整个开花过程中，花瓣中的类胡萝卜素含量虽然较低，但却一直维持在恒定的水平。由于桂花次生代谢网络非常复杂，依据现有的试验结果还不能确定类胡萝卜素与‘早银桂’花色变化是否相关。综上所述，‘早银桂’花瓣中的花色变化应该是花青素含量的动态变化造成的。

研究还发现，‘早银桂’铃梗期花青素含量达到峰值后，急剧下降，但是花瓣颜色(表型)表现出滞后于细胞内花青素含量的变化。需要说明的是，测定2个桂花品种花色素含量时没有分析顶壳期的样品。从花色变化来看，‘早银桂’铃梗期至初花期花色由乳白变成淡黄，而 ‘橙红丹桂’顶壳期到铃梗期花色表型变化明显。由此推测，花色素在这个时期内快速积累。

综上所述， ‘早银桂’和‘橙红丹桂’花瓣颜色差异很大，而且这2个品种整个开花过程中花色素积累的规律存在差异。桂花花色深浅主要是取决于花青素、类胡萝卜素类色素的含量高低。‘橙红丹桂’花瓣颜色的变化主要是类胡萝卜素含量持续升高所导致的，但是‘橙红丹桂’花瓣的颜色应该还跟花瓣中花青素的总体含量相对较高有关。‘早银桂’开花期间，花瓣颜色的变化主要是花青素含量的动态变化造成的，虽然花瓣中的类胡萝卜素含量较低，但是水平较恒定。因此，‘早银桂’开花期间花瓣颜色的明显发生变化主要与花瓣中花青素含量的动态变化相关，类胡萝卜素含量在生个开花期间均为较低且比较稳定，与‘早银桂’开花过程中花色的动态变化可能无直接关系。

[1]杨康民.中国桂花集成[M].上海：上海科学技术出版社,2005：9.

[2]王贤荣,董立格,丁雨龙.桂花花期物候研究[J].南京林业大学学报(自然科学版),2014,38(S1)：51～55.

[3]刘桂铃,李海霞,郭宾会,等.不同提取方法对甘薯花青素含量测定的影响[J].中国农学通报,2007,23(4):91～94.

[4]颜少宾,张妤艳,马瑞娟,等.杏果肉中类胡萝卜素的提取方法研究[J].江西农业学报,2011,23(9):159～161.

[5]曹国杰,张岩,张燕,等.黄酮类化合物的提取以及检测方法的研究进展[J].食品研究与开发,2008,29(1):154～158.

[6]Simon J.Owens Renee Miller,Bjөrn Rөrslett.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.

[编辑] 李启栋

2016-12-20

孙陶泽(1979-)，男，硕士，讲师，主要从事景观规划与植物应用研究。通信作者：母洪娜，hongnamu@163.com。

S685.13

A

1673-1409(2017)14-0024-04

[引著格式]孙陶泽,王良桂，杨秀莲，等.桂花开花期间花色变化规律的研究[J].长江大学学报(自科版)，2017，14(14)：24～27.