孫陶澤 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

王良桂，楊秀蓮，徐晨 (南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京210037)

母洪娜 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

桂花開花期間花色變化規(guī)律的研究

孫陶澤 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

王良桂，楊秀蓮，徐晨 (南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京210037)

母洪娜 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

選用桂花(OsmanthusfragransLour.)2個不同品種即‘早銀桂’(O.fragrans‘Zaoyingui’)和‘橙紅丹桂’(O.fragrans‘Chenghongdangui’)材料，觀測了桂花花色的表型變化和細胞內(nèi)花青素、類胡蘿卜素含量變化。結(jié)果表明:從鈴梗期到初花期2個品種花色變化明顯，其中‘早銀桂’整個開花期花色變化呈現(xiàn)出“淺-深-淺”，而‘橙紅丹桂’則是由淺到深，初花期之后花色變化無明顯變化。整個開花期2個桂花品種花青素含量均呈下降趨勢；相對于‘早銀桂’而言，‘橙紅丹桂’花青素含量下降得較緩慢，并維持在較高的水平?！玢y桂’類胡蘿卜素的含量較低；‘橙紅丹桂’類胡蘿卜素含量由低到高，而且整個開花期均維持較高的含量。

桂花(OsmanthusfragransLour.)；花色；花青素；類胡蘿卜素

中國是桂花(OsmanthusfragransLour.)的分布中心，種質(zhì)資源非常豐富。桂花是中國傳統(tǒng)十大名花之一，有著悠久的栽培歷史。桂花不僅被廣泛應(yīng)用于各類型園林綠地中，而且其眾多的次生代謝物的經(jīng)濟價值、醫(yī)療保健作用已經(jīng)被科研工作者所重視?；ㄉ枪鸹ㄖ饕挠^賞性狀之一。桂花的花色素主要有類黃酮和類胡蘿卜素，但桂花不同品種群之間花色差異較大。本研究對2個桂花品種開花期的花色變化規(guī)律進行了觀測，并對花色素含量進行了測定，以為后續(xù)系統(tǒng)地研究花色素代謝以及花色相關(guān)基因的時空表達提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試材為南京林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)的2個桂花品種：‘早銀桂’(O.fragrans‘Zaoyingui’)和‘橙紅丹桂’(O.fragrans‘Chenghongdangui’)，其樹齡均約為20a，栽培管理條件一致。

1.2 方法

根據(jù)楊康民[1]、王賢榮等[2]對桂花開花的研究，將桂花開花時期劃分為花芽萌動期、花芽萌發(fā)期、圓珠期、頂殼期、鈴梗期、香眼期、初花期、盛花初期、盛花期、盛花末期和花凋謝期。本研究選取開花過程中4個典型的時期分析桂花花色的變化?！玢y桂’的花期在8月下旬至9月上旬，2013年9月8日開始采樣，‘早銀桂’選取鈴梗期(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個典型時期；‘橙紅丹桂’花期在9月下旬至10月上旬，2013年9月12日開始采樣，‘橙紅丹桂’選取鈴梗期(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個典型時期。這期間南京白天的氣溫27～32℃，晚上氣溫22～23℃。采樣時對東、南、西、北4個方位均進行采花。自鈴梗期開始，在4個典型時期的當天上午9點到10點采摘后，將花裝在自封袋中，去掉花梗后存于-20℃冰箱中備用。

采用目測法和皇家園藝學(xué)會比色卡(Royal Horticultural Society Colour Chart， RHSCC，2001年版)比色法對桂花不同品種和同一品種不同開花時期進行表型顏色鑒定。RHSCC比色法鑒定桂花顏色在室內(nèi)散射光下進行。

花青苷提取采用1%鹽酸溶液水解法[3]。花青素含量(C)測算依據(jù)公式：C= (1/958)·(V/100)·(1/M)·D525nm·100000。式中:V為體積,mL；M為樣品重量,g；D525nm為光密度。類胡蘿卜素提取參考顏少賓等[4]的方法，標準曲線繪制參考張巖等[5]的方法，β-胡蘿卜素標準品(分析純) 溶于丙酮∶乙醇 (1∶1，v/v)，之后分別稀釋成 1、2、4、8、16μg.mL-1；桂花色素的吸收波長用 DU800 紫外分光光度計(Beckman)測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 花色變化

‘早銀桂’開花期花色有明顯變化(圖1)。從鈴梗期(圖1A)到初花期(圖1B)花色變化非常明顯；盛花期(圖1C)與初花期花色相近，無明顯變化；到末花期(圖1D)花瓣顏色明顯變淡。說明這期間花色素在花瓣中的積累存在動態(tài)變化?！燃t丹桂’從頂殼期(圖2A)白色花苞到鈴梗期(圖2B)，2個時期只間隔24h；到初花期(圖2C)花瓣顏色繼續(xù)加深，初花期后一直到末花期花色變化不大，均是橙紅色。這表明‘橙紅丹桂’初花期以前花色素快速積累，初花期到末花期變化不大。

圖1 ‘早銀桂’開花期間花色變化圖

圖2 ‘橙紅丹桂’開花期間花色變化圖

2.2 花青素含量變化

圖3 同一品種不同開花時期花青素的含量變化圖

圖4 β-胡蘿卜素的標準曲線圖

花青素是類黃酮中的一個重要成員。從圖3可以看出，整個開花期間，花青素含量總體上呈下降趨勢?！玢y桂’花瓣中的花青素含量從開花第1天的16.66mg/g下降到第2天的5.11mg/g，2d之后變化平緩，到第5天時含量略有增加。而‘橙紅丹桂’ 在開花第1天，花瓣中花青素含量18.06mg/g，略高于‘早銀桂’中的花青素含量；但是從第2天開始一直到第5天，桂花橙紅色花瓣中花青素含量約是淺黃色花瓣(相同花期)含量的2～3倍。

圖5 不同開花時期類胡蘿卜素含量變化圖

2.3 類胡蘿卜素含量變化

桂花β-胡蘿卜素的標準曲線方程：y=0.1314x-0.1439 (R2=0.9967，圖4)。同一品種不同的開花時期，‘早銀桂’的類胡蘿卜素含量緩慢下降，從第1天的1.76mg/g下降到 第5天的1.16mg/g；在‘早銀桂’整個開花期間，類胡蘿卜素含量總體比較穩(wěn)定，且保持在一個較低值(1.76～1.16)?！燃t丹桂’的類胡蘿卜素含量約是‘早銀桂’的10倍，并且在開花第2天類胡蘿卜素含量達到峰值(32.05mg/g)，隨后緩慢下降，開花中后期維持在較高的水平(圖5)。

3 討論

植物3大色素種類分別是葉綠素、類黃酮、類胡蘿卜素?；ㄉ卦谥参锛毎械姆e累不僅能使植物呈現(xiàn)豐富多彩的顏色，而且花色素對花粉傳播、信號傳遞、光合作用、吸收紫外光、抵御逆境等方面也發(fā)揮著重要的作用。植物最終所呈現(xiàn)的色彩受溫度、pH、助色素、金屬離子、糖、花青素甘的堆積和細胞形狀等因素制約[6]。類黃酮化合物如花青素、原花青素、異黃酮等儲存在中央液泡中，雖然類黃酮色素如何轉(zhuǎn)運的分子基礎(chǔ)尚不清楚，但研究發(fā)現(xiàn)，MATE2對花青素苷具有更高的轉(zhuǎn)運能力，而對其他類黃酮糖苷的轉(zhuǎn)運效率很低；MATE2的遺傳丟失導(dǎo)致各種類黃酮的含量顯著減少，MATE2的缺失能增加種子原花青素生物合成，這可能是因為重新改變花青素存儲的代謝流向所致[7]。植物的次生代謝網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，無論是類黃酮類花色素還是類胡蘿卜素類色素的生物合成均受到不同種類酶及環(huán)境因子的調(diào)控。

桂花不同品種的花瓣中色素含量差異很大。‘橙紅丹桂’類胡蘿卜素含量比 ‘早銀桂’花瓣中含量高。‘橙紅丹桂’從頂殼期過渡到鈴梗期，花色由白色迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬@個過程僅需24～48h的時間，花色素在花瓣中迅速累積。鈴梗期類胡蘿卜素繼續(xù)升高，花青素的含量1d時達到峰值，之后持續(xù)下降。但總體來說，一直到末花期，‘橙紅丹桂’花瓣中的花青素保持較高的水平(相對‘早銀桂’來說)。因此，‘橙紅丹桂’花瓣顏色由淺變深的原因很可能是花瓣中的類胡蘿卜素含量急劇升高，而花瓣中的花青素的含量雖然有所下降，但總體含量尚維持在較高的水平。

‘早銀桂’花瓣中花青素的含量由低到高，達到峰值后降低，花青素含量在整個開花期呈“低-高-低”的變化趨勢。觀察發(fā)現(xiàn)，鈴梗期時期花色較淺，初花期、盛花期花色較深，到末花期花瓣顏色變淡，花瓣與花梗形成離層，逐漸脫落。在‘早銀桂’整個開花過程中，花瓣中的類胡蘿卜素含量雖然較低，但卻一直維持在恒定的水平。由于桂花次生代謝網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，依據(jù)現(xiàn)有的試驗結(jié)果還不能確定類胡蘿卜素與‘早銀桂’花色變化是否相關(guān)。綜上所述，‘早銀桂’花瓣中的花色變化應(yīng)該是花青素含量的動態(tài)變化造成的。

研究還發(fā)現(xiàn)，‘早銀桂’鈴梗期花青素含量達到峰值后，急劇下降，但是花瓣顏色(表型)表現(xiàn)出滯后于細胞內(nèi)花青素含量的變化。需要說明的是，測定2個桂花品種花色素含量時沒有分析頂殼期的樣品。從花色變化來看，‘早銀桂’鈴梗期至初花期花色由乳白變成淡黃，而 ‘橙紅丹桂’頂殼期到鈴梗期花色表型變化明顯。由此推測，花色素在這個時期內(nèi)快速積累。

綜上所述， ‘早銀桂’和‘橙紅丹桂’花瓣顏色差異很大，而且這2個品種整個開花過程中花色素積累的規(guī)律存在差異。桂花花色深淺主要是取決于花青素、類胡蘿卜素類色素的含量高低。‘橙紅丹桂’花瓣顏色的變化主要是類胡蘿卜素含量持續(xù)升高所導(dǎo)致的，但是‘橙紅丹桂’花瓣的顏色應(yīng)該還跟花瓣中花青素的總體含量相對較高有關(guān)?！玢y桂’開花期間，花瓣顏色的變化主要是花青素含量的動態(tài)變化造成的，雖然花瓣中的類胡蘿卜素含量較低，但是水平較恒定。因此，‘早銀桂’開花期間花瓣顏色的明顯發(fā)生變化主要與花瓣中花青素含量的動態(tài)變化相關(guān)，類胡蘿卜素含量在生個開花期間均為較低且比較穩(wěn)定，與‘早銀桂’開花過程中花色的動態(tài)變化可能無直接關(guān)系。

[1]楊康民.中國桂花集成[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,2005：9.

[2]王賢榮,董立格,丁雨龍.桂花花期物候研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,38(S1)：51～55.

[3]劉桂鈴,李海霞,郭賓會,等.不同提取方法對甘薯花青素含量測定的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2007,23(4):91～94.

[4]顏少賓,張妤艷,馬瑞娟,等.杏果肉中類胡蘿卜素的提取方法研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2011,23(9):159～161.

[5]曹國杰,張巖,張燕,等.黃酮類化合物的提取以及檢測方法的研究進展[J].食品研究與開發(fā),2008,29(1):154～158.

[6]Simon J.Owens Renee Miller,Bj?rn R?rslett.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.

[編輯] 李啟棟

2016-12-20

孫陶澤(1979-)，男，碩士，講師，主要從事景觀規(guī)劃與植物應(yīng)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]孫陶澤,王良桂，楊秀蓮，等.桂花開花期間花色變化規(guī)律的研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2017，14(14)：24～27.