紫葉李葉色生理變化及影響因素研究.pdf

1、紫葉李(Prunus cerasifera Ehrh.var.atropurpurea Jacq.)為薔薇科李屬的落葉小喬木，是我國華北地區(qū)主要彩葉植物之一。但是紫葉李在夏季或環(huán)境因子不適宜的條件下，會出現(xiàn)“反綠”現(xiàn)象，失去原有的景觀價值。有關(guān)植物葉片中花色素苷的生物合成及其影響因素等方面的研究報道很少，對于影響紫葉李葉色的因素研究仍為空白。本文以紫葉李為試材，通過分析不同環(huán)境因子、酶活性、有機(jī)內(nèi)含物的含量以及關(guān)鍵酶基因?qū)ψ先~李葉片紅色

2、的影響，篩選出光照、溫度是影響紫葉李葉色的主導(dǎo)因子，明確紫葉李在園林中應(yīng)用的適宜栽培條件，為園林景觀設(shè)計提供一定的參考。 本文在明確了影響紫葉李葉色的環(huán)境因子的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了不同光照強(qiáng)度、光質(zhì)、溫度對紫葉李葉片的花色素苷、相關(guān)酶活性、有機(jī)內(nèi)含物的含量變化，研究結(jié)果主要包括以下幾個方面： 1．本文對比研究了李屬三種紫葉植物和一種綠葉實生李葉色的年周期變化，發(fā)現(xiàn)紫葉植物花色素苷的變化規(guī)律是“夏季較低，春秋兩季較高”，相關(guān)

3、分析表明溫度、光照等可能是影響紫葉李葉色的主要環(huán)境因子；并且花青素/葉綠素的比值、可溶性糖與蛋白質(zhì)含量均與三種紫葉植物的葉色變化呈現(xiàn)顯著相關(guān)，可以作為分析葉色變化原因的參數(shù)。 2．采用遮蔭的方式研究不同光照強(qiáng)度對紫葉李葉色的影響。40％的透光率顯著增加葉綠素的含量，降低了花色素苷、類黃酮、多酚及可溶性糖含量，從而降低葉片中花色素苷/葉綠素的比值，使紫葉李葉色參數(shù)a<'*>值降低，葉片呈現(xiàn)綠色；而100％的透光率顯著增加了花色素苷

4、、類黃酮、多酚及可溶性糖含量。而且隨光照強(qiáng)度的提高和照光時間的延長顯著提高了葉片中PAL酶活性，促進(jìn)了花色素苷的生物合成，使葉色變紅。 3．光質(zhì)對紫葉李葉色也有一定的影響。紅光和藍(lán)光可顯著提高葉片PAL酶活性，從而增加葉片中花色素苷含量，提高花色素苷/葉綠素的比值，使葉片呈顯紅色。光質(zhì)可影響葉片中內(nèi)含物的含量，黃光處理后可顯著提高葉片中可溶性糖、淀粉的含量，藍(lán)光處理有利于蛋白質(zhì)的合成，綠光有利于葉片中氨基酸含量的提高。光質(zhì)還影響

5、光反應(yīng)中心的活性，紅色光可提高葉片潛在量子效率、實際量子效率Fv/Fm、Fv/Fo、qP值，增加葉片凈光合速率。 4．低溫促進(jìn)紫葉李花色素的合成。15℃低溫可顯著促進(jìn)PAL、POD酶活性的提高，從而顯著促進(jìn)花色素苷的合成，提高花色素苷/葉綠素的比值，從而使葉片顯紅色。而35℃高溫可顯著提高紫葉李葉片中葉綠素含量，增大PPO的酶活性，抑制花色素苷的合成，甚至加速其分解，降低花色素苷/葉綠素的值，使葉片呈現(xiàn)綠色。 5．利用分

6、子克隆技術(shù)，從紫葉李葉片中克隆了CHS、DFR、ANS三個與葉片花色素苷合成相關(guān)的關(guān)鍵酶基因。在GenBank中進(jìn)行同源性比較，發(fā)現(xiàn)它們與薔薇科其他植物在花色、果色上表達(dá)的基因序列相似程度性可達(dá)92％。說明這些基因不是葉色表達(dá)所特異的。因此，調(diào)控基因可能在葉色的表達(dá)中起更關(guān)鍵的作用。6．通過測定紫葉李葉片紅色素的吸光特性和利用紙層析的方法，仞步咧確了紫葉李葉片的紅色素為矢車菊色素。紫葉李紅色素溶液在pH<5的條件下紅色性狀穩(wěn)定，適宜在酸

7、性環(huán)境下使用。紫葉李紅色素的耐光性較差，存加工和使用的過程中應(yīng)避免陽光的直接照射，盡量在較暗的環(huán)境進(jìn)行，確保紫葉李花色素性質(zhì)的穩(wěn)定。 本研究從生理、生化、分子生物學(xué)等方面對紫葉李的葉色影響因素進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，明確了光照強(qiáng)度、溫度是影響紫葉李葉色的主要環(huán)境因子，為紫葉李的園林應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)；初步探明了紫葉李葉片的主要花色素苷為矢車菊色素；克隆了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的與紫葉李葉色形成密切相關(guān)的三個結(jié)構(gòu)基因，為今后研究紫葉李葉色調(diào)