收稿日期Received：2022-10-26""" 修回日期Accepted：2023-01-30

基金項(xiàng)目：山西省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目（202103021224144）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生物育種工程項(xiàng)目（YZGC138）。

第一作者：許志釗（846939322@qq.com）。

*通信作者：楊秀云（xyyang2002@yeah.net），教授。

引文格式：

許志釗，楊秀云，王祎琛，等. 黃連木變色期葉片色素變化規(guī)律及呈色機(jī)理. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，48（2）：97-104.

XU Z Z，YANG X Y，WANG Y C， et al. Changes in pigment and coloration mechanism of leaves during the discoloration period of Pistacia chinensis. Journal of Nanjing Forestry University （Natural Sciences Edition），2024，48（2）：97-104.

DOI：10.12302/j.issn.1000-2006.202210034.

摘要：【目的】研究黃連木（Pistacia chinensis）秋季葉片變色期相關(guān)生理指標(biāo)含量變化，揭示其葉色變化與生理特征間的內(nèi)在規(guī)律?！痉椒ā恳宰兩诘狞S連木為研究對(duì)象，對(duì)其葉色參數(shù)、色素、滲透物質(zhì)、全氮、全磷含量和關(guān)鍵酶活性變化進(jìn)行定量測(cè)定及分析。【結(jié)果】變色期黃連木葉片中葉綠素和類胡蘿卜素含量不斷下降，花青素含量增多，葉片變?yōu)榧t色；黃連木變色期葉片中花青素與色相參數(shù)a*值、類胡蘿卜素與葉綠素質(zhì)量比、花青素與葉綠素質(zhì)量比、可溶性糖、游離氨基酸含量、苯丙氨酸解氨酶和花青素合成酶活性極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與二氫黃酮醇-4-還原酶活性顯著正相關(guān)（P＜0.05），與全氮含量顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與全磷含量極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）?！窘Y(jié)論】黃連木秋季變色期葉片中花青素與葉綠素質(zhì)量比及花青素含量在變色中期劇增是導(dǎo)致葉片變紅的物質(zhì)基礎(chǔ)，可溶性糖含量、苯丙氨酸解氨酶活性是影響呈色的關(guān)鍵因子，同時(shí)，變色期礦質(zhì)元素氮和磷含量顯著降低，共同促進(jìn)花青素合成進(jìn)而對(duì)葉色產(chǎn)生影響。

關(guān)鍵詞：黃連木；變色期；花青素；呈色機(jī)理

中圖分類號(hào)：S687.9""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1000-2006（2024）02-0097-08

Changes in pigment and coloration mechanism of leaves during the discoloration period of Pistacia chinensis

XU Zhizhao，YANG Xiuyun*，WANG Yichen，DU Shuhui

（College of Forestry， Shanxi Agricultural University， Taigu 030801， China）

Abstract：

【Objective】The changes of physiological substances related to the discoloration period of the leaves of Pistacia chinensis" in autumn were studied to reveal the regularity between leaf color and content.【Method】The experiment was conducted to quantify and analyze the changes in leaf color parameters， pigments， osmotic substances， total nitrogen and phosphorus contents and the key enzyme activities of P. chinensis.【Result】During the discoloration period， the contents of chlorophyll and carotenoid in leaves continuously decreased， the content of anthocyanins increased， and the leaves turned red. Anthocyanins in the leaves of P. chinensis showed extremely significantly positive correlations with a* values， the ratio of carotenoid to chlorophyll and anthocyanin to chlorophyll， soluble sugar， free amino acid， phenylalanine ammonialyase（PAL） and anthocyanidin synthase（ANS） （Plt;0.01）. Anthocyanins were positively correlated with dihydroflavonol-4-reductase（DFR） （Plt;0.05）. Anthocyanins were negatively correlated with nitrogen（N） （Plt;0.05）. Anthocyanins were extremely significantly negatively correlated with phosphorus（P） （Plt;0.01）. 【Conclusion】The anthocyanin/chlorophyll ratio and anthocyanin content in the leaves during the autumn discoloration period of P. chinensis are the material basis for leaf reddening in the middle stage of discoloration. Soluble sugar content and PAL enzyme activity are the key factors affecting color. Mineral elements （nitrogen and phosphorus） content in the discoloration period was significantly reduced， promoting anthocyanin synthesis and affecting leaf color.

Keywords：Pistacia chinensis; discoloration period; anthocyanins; coloration mechanism

黃連木（Pistacia chinensis）為漆樹科黃連木屬植物，地理分布廣泛，適生區(qū)為河南、山東、安徽等省，具有較高的食用、藥用、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。黃連木還是觀賞價(jià)值較高的彩葉樹種，其葉片會(huì)隨季節(jié)變化而呈現(xiàn)不同形態(tài)，適宜作為行道樹、庭院樹及綠化樹。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)彩葉植物在變色期葉色變化多樣，表現(xiàn)為葉色轉(zhuǎn)色起始時(shí)間、色葉持續(xù)時(shí)間及葉色敏感度等呈現(xiàn)多樣化，且種間差異明顯。因此對(duì)重點(diǎn)色葉樹種的變色機(jī)理深入研究至關(guān)重要。

花青素（anthocyanidin）作為影響植物葉片變色的主要色素，由苯丙氨酸通過多種結(jié)構(gòu)基因編碼的酶參與產(chǎn)生，其中苯丙氨酸解氨酶（PAL）是合成途徑的第一個(gè)酶，其活性變化在苯丙類物質(zhì)的合成中起著關(guān)鍵作用；二氫黃酮醇-4-還原酶（DFR）催化二氫黃酮醇生成無色花青素，是決定花青素從無色到有色的關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn)；花青素合成酶（ANS）位于花色素苷合成通路末端，是催化無色花色素轉(zhuǎn)換為有色花色素的關(guān)鍵酶；類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶（flavonoid 3-O-glucosyl transferase，UFGT）使不穩(wěn)定的花色素經(jīng)糖基化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的花色苷。這些酶均在花青素合成過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，間接影響了彩葉植物葉片的呈色。

彩葉樹種呈色機(jī)理復(fù)雜，葉片內(nèi)色素含量、色素種類、色素分布等因素會(huì)造成葉片呈色的變化。胡靜靜等研究了可溶性糖及礦質(zhì)元素對(duì)黃連木葉片色素含量的影響；郭歡歡等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了不同種源黃連木葉片內(nèi)葉片參數(shù)對(duì)色素含量的影響；Song等通過轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析對(duì)黃連木秋季葉片變色過程進(jìn)行研究，證明葉片著色與低溫、光信號(hào)、合成花青素的關(guān)聯(lián)基因差異表達(dá)有關(guān)，并初步提出黃連木葉片變色過程中花青素生物合成的模型。但目前關(guān)于黃連木秋季葉片變色機(jī)理的研究還不夠深入，葉片內(nèi)其他物質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化及花青素合成途徑中關(guān)鍵酶活性高低與葉色變化的關(guān)系鮮見相關(guān)報(bào)道。因此本試驗(yàn)選擇秋季不同變色期的黃連木葉片作為研究對(duì)象，對(duì)葉色參數(shù)、葉片色素、滲透物質(zhì)、全氮與全磷含量和關(guān)鍵酶活性的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及相關(guān)性進(jìn)行綜合分析，更全面地分析其內(nèi)部色素與生理物質(zhì)之間的關(guān)系，旨在找到葉片呈色的關(guān)鍵影響因素，為黃連木園林栽培及優(yōu)良品種選育提供理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 采樣地及材料

采樣地位于山西省襄汾縣汾城鎮(zhèn)良陌村呂梁林業(yè)和草原局林木良種培育中心（111°45′E，35°88′N），該地區(qū)屬于暖溫帶季風(fēng)氣候，年降水量約492.8 mm，年均氣溫為12.8 ℃。試材選取健康、無病蟲害的10年生黃連木植株，于2021年10月1日開始采樣，每次采樣間隔1周。采集大小近似相同、生長良好且完整的葉片（圖1），采摘后用錫紙包裹暫放于液氮中，最后轉(zhuǎn)移到-80 ℃超低溫冰箱中備用。

1.2" 試驗(yàn)方法

葉片參數(shù)測(cè)定采用李力等的方法，每次采樣各選取3～5片完整葉片，用相機(jī)對(duì)其進(jìn)行近距離拍照，在Adobe Photoshop CS6中采用Lab模式，每片葉上選取3～4點(diǎn)，取其平均數(shù)作為最終葉色參數(shù)值。其中L*值代表亮度，數(shù)值越大亮度越高；a*值代表顏色的紅綠程度，數(shù)值越大紅色越深；b*值代表顏色的黃藍(lán)程度，b*值越大黃色越深。

色素含量測(cè)定。稱取0.1 g去除葉脈的黃連木葉片，剪碎并加入體積分?jǐn)?shù)95％的乙醇定容至5 mL，經(jīng)黑暗處理24 h后取上層液，使用分光光度計(jì)（Spectrum-722E，上海），分別讀取665、649、470 nm處的吸光度值，計(jì)算出葉綠素和類胡蘿卜素含量。稱取1 g樣品葉片，在10 mL的鹽酸（0.1 mol/L）中提取葉片花青素（鹽酸浸提法）并計(jì)算出其含量。

采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白的含量；采用茚三酮顯色法測(cè)定游離氨基酸含量。

全氮和全磷含量參照Lowther的方法，用間斷分析儀（Smartchem 450，北京）測(cè)定。采用分光光度法測(cè)定苯丙氨酸解氨酶的活性；分別采用ELISA檢測(cè)試劑盒（江蘇）測(cè)定計(jì)算出花青素合成酶（ANS）、二氫黃酮醇-4-還原酶（DFR）和類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶（UFGT）的活性。

1.3" 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2016整理數(shù)據(jù)，用SPSS 16.0進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析，并用Adobe Photoshop CS6、OriginPro 9.0和R 3.3進(jìn)行分析和繪圖。

2" 結(jié)果與分析

2.1 "黃連木葉片變色期葉色參數(shù)變化

黃連木葉片變色期葉色參數(shù)分析結(jié)果（圖2）表明，色相參數(shù)a*值呈上升趨勢(shì)，葉片從綠色逐漸變成深紅色，a*值也從負(fù)值轉(zhuǎn)變?yōu)檎担D(zhuǎn)色末期a*值較轉(zhuǎn)色前期相比增加了2.98倍。明度參數(shù)L*和色相參數(shù)b*值變化規(guī)律相似，都呈雙峰型規(guī)律。變色前期，明度參數(shù)L*呈升高趨勢(shì)，葉色主要以綠色為主，葉色亮度最大，并達(dá)到整個(gè)轉(zhuǎn)色期的最高值77.5， 隨后葉色逐漸變紅，葉色亮度逐漸下

降。在變色前期，色相參數(shù)b*值在轉(zhuǎn)色前期也達(dá)到最大值69.25，隨后色相參數(shù)b*值降低，在10月15日—10月29日其變化差異不大；11月5日b*值明顯升高，到變色末期又降低。

2.2" 黃連木葉片變色期色素含量及比例變化

黃連木秋季變色期葉片葉綠素含量呈下降趨勢(shì)（圖3a）。變色前期，葉綠素含量最高為5.715 mg/g，隨著變色期的推移，葉綠素含量開始逐漸下降，葉綠素a和葉綠素b含量均出現(xiàn)大幅度下降；變色后期，葉綠素含量下降幅度趨于平穩(wěn)并達(dá)到最低。類胡蘿卜素含量呈上升—下降—上升的變化趨勢(shì)，類胡蘿卜素含量變化幅度平緩，含量最高和最低分別為0.822和0.473 mg/g；花青素含量呈上升趨勢(shì)，10月1日—10月15日，含量增加緩慢；10月15日之后，含量急劇上升，最高含量為18.86 mg/g，在10月15—10月22日之間，花青素含量上漲幅度最大，上漲幅度為86.9%，這說明花青素是影響黃連木葉色變紅的關(guān)鍵因素。

黃連木變色期過程中，葉片類胡蘿卜素/葉綠素質(zhì)量比不斷升高，但增長速度緩慢，整個(gè)過程中前后比值變化較?。▓D3b）；而花青素/葉綠素質(zhì)量比隨葉片由綠變紅其比值出現(xiàn)驟升，比值變化較大。

圖中誤差線為平均值的標(biāo)準(zhǔn)差。下同。The error line in the figure is the standard deviation of the average value.The same below.

2.3" 黃連木葉片變色期滲透物質(zhì)與礦質(zhì)元素含量變化

黃連木葉片由綠變紅的過程中，葉片內(nèi)可溶性糖含量呈現(xiàn)出階梯形增長（圖4a），且葉色完全轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色后含量達(dá)到峰值，為22.63 mg/g，在整個(gè)變色期中，其含量增長了357.31%。游離氨基酸含量呈上升變化趨勢(shì)，變色前期含量無明顯變化，變色中期其含量開始呈明顯上升趨勢(shì)，其中在10月22—10月29日，含量增長幅度最大，增長了103.8%，其峰值出現(xiàn)在11月5日，達(dá)到11.163 mg/g?？扇苄缘鞍缀吭谡麄€(gè)過程中呈上升趨勢(shì)，最高為2.522 mg/g，在10月8—10月15日期間，可溶性蛋白含量出現(xiàn)明顯增長，增長了46.2%，達(dá)到2.394 mg/g，之后增長速率逐漸緩慢且趨于平穩(wěn)。

黃連木整個(gè)變色期過程中，葉片內(nèi)的全氮含量為21.781～13.511 mg/g（圖4b），整體含量呈下降趨勢(shì)，在變色前期和變色末期變化較為平穩(wěn)，含量變化不大；在10月8日—10月15日，含量迅速下降，10月29—11月5日氮含量出現(xiàn)第2次明顯下降。全磷含量整體趨勢(shì)與氮相同，在葉色轉(zhuǎn)紅的過程中含量逐漸減少，變化范圍為3.145～4.490 mg/g，變化幅度為1.345 mg/g。

2.4" 黃連木葉片變色期關(guān)鍵酶活性變化

PAL.苯丙氨酸解氨酶phenylalanine ammonialyase；DFR.二氫黃酮醇-4-還原酶dihydroflavonol-4-reductase；ANS.花青素合成酶anthocyanin synthase；UFGT.類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶flavonoid 3-O-glucosyl transferase。

黃連木葉片中PAL活性隨葉色變紅呈明顯上升趨勢(shì)（圖5），變化范圍為1 047～24 927 U/g。DFR活性呈上升—下降—上升的變化趨勢(shì)，變色前期DFR活性逐步上升；變色中期活性出現(xiàn)下降后再上升，活性最高為1 611 U/g，較變色初期活性增長了116.2％。ANS活性則與PAL活性變化趨勢(shì)相似，呈上升趨勢(shì)，但葉色變化過程中ANS活性變化全程保持平穩(wěn)增長，無大幅度變化，最高活性為1 953 U/g。UFGT活性則呈凹型變化規(guī)律，變色前期其活性變化范圍為2 146～2 812 U/g，變色期的變化差異不大，變色后期達(dá)到最大值（4 432 U/g）。

2.5" 黃連木葉片內(nèi)生理指標(biāo)相關(guān)性分析

黃連木葉片色素含量與葉色參數(shù)與各生理指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果見表1。由表1可知，葉片中類胡蘿卜素含量與游離氨基酸含量極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與花青素/葉綠素顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。葉綠素含量與全氮和全磷含量極顯著正

相關(guān)（P＜0.01），與游離氨基酸含量和PAL活性顯

著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），而與色相參數(shù)a*、類胡蘿卜

素/葉綠素質(zhì)量比、可溶性糖、可溶性蛋白含量、DFR和ANS活性均極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）?；ㄇ嗨睾颗ca*、花青素/葉綠素質(zhì)量比、類胡蘿卜素/葉綠素質(zhì)量比、可溶性糖含量和PAL及ANS活性極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與DFR活性顯著正相關(guān)（P＜0.05），與全氮和全磷含量分別顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）和極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

2.6" 黃連木葉片內(nèi)生理指標(biāo)主成分分析

選擇黃連木葉片內(nèi)葉色參數(shù)、色素、滲透物質(zhì)、氮磷含量及關(guān)鍵酶活性的生理指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見圖6。如圖6所示，第1主成分、第2主成分和第3主成分的總貢獻(xiàn)率為89.5%，其中，第1主成分占71.4%，高載荷量前三為可溶性糖含量、類胡蘿卜素/葉綠素質(zhì)量比和苯丙氨酸解氨酶活性，載荷量為負(fù)值的是花青素含量和全氮含量；第2主成分占10.3%，其中載荷量高的指標(biāo)是b*值，最小載荷量為類胡蘿卜素含量；第3主成分占7.8%，高載荷指標(biāo)是類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶活性。由主成分分析圖可知，第1主成分和第2主成分占比已超80%，基本能代表黃連木變色期葉色變化全部原始數(shù)據(jù)所要反映的大部分信息。

Chl.葉綠素chlorophyll；Car.類胡蘿卜素carotenoid；Ahc.花青素anthocyanin；Car/Chl.類胡蘿卜素/葉綠素anthocyanin/Chlorophyll；Ahc/Chl.花青素/葉綠素anthocyanin/chlorophyll；Ss.可溶性糖soluble sugar；Sp.可溶性蛋白soluble proteins；Ac.游離氨基酸free amino acids；N.全氮total nitrogen；P.全磷total phosphorus；PAL.苯丙氨酸解氨酶phenylalanine ammonialyase；DFR.二氫黃酮醇-4-還原酶dihydroflavonol-4-reductase；ANS.花青素合成酶anthocyanin synthase；UFGT.類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶flavonoid 3-O-glucosyl transferase。

3" 討" 論

3.1" 變色期黃連木葉色參數(shù)及色素變化特征分析

植物葉片變色與其內(nèi)部色素含量的變化聯(lián)系緊密，即植物體葉片內(nèi)色素種類和比例發(fā)生改變會(huì)直接造成葉片顏色的變化。櫸樹（Zelkova serrata）葉色變化是葉片內(nèi)花青素大量合成及葉綠素逐漸降解，其體內(nèi)色素含量比例所引起的；中華紅葉楊（Populus dehoides ‘Zhonghong’）突變體葉片內(nèi)葉綠體基粒類囊體分布較少，葉綠素含量降低引起葉色發(fā)生改變。本研究結(jié)果表明，變色期間黃連木葉片內(nèi)色素含量和比例發(fā)生了明顯變化；在變色前期，葉片中葉綠素和類胡蘿卜素含量占比較高，葉片呈現(xiàn)綠色；而在變色后期，葉片內(nèi)葉綠素降解及花青素含量迅速增加，花青素含量占比增高并超過了葉綠素和類胡蘿卜素含量，葉片呈現(xiàn)紅色。這一結(jié)果與珙桐（Davidia involucrata）、紫花槭（Acer pseudosieboldianum）等植物的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中花青素/葉綠素和類胡蘿卜素/葉綠素質(zhì)量比均不斷上升，且與花青素呈顯著正相關(guān)，說明花青素的大量合成和葉綠素不斷降解，導(dǎo)致植物體內(nèi)色素含量和比例發(fā)生變化，是黃連木葉片變紅的直接原因。隨著試驗(yàn)時(shí)間逐漸延長，黃連木葉色由綠色變?yōu)榧t色或者深紅色，a*值也由負(fù)值轉(zhuǎn)變?yōu)檎?；葉片變色過程中亮度逐漸下降，L*值也隨之下降；變色后期葉色偏深紅色，該光譜離藍(lán)色較近，因此b*值在試驗(yàn)期間逐漸降低。同時(shí)相關(guān)分析表明，花青素和葉綠素對(duì)a*值大小具有極顯著影響，花青素含量的多少也會(huì)影響b*值和L*值大小?？傮w來說，黃連木變色期葉片中花青素含量是影響其葉片色澤的最主要色素，這與對(duì)紅葉石楠（Photinia×fraseri）的研究結(jié)論相似。

3.2" 滲透物質(zhì)、全氮與全磷含量及酶活性對(duì)黃連木花色素的影響

可溶性糖、蛋白和游離氨基酸作為植物體重要的滲透物質(zhì)，在植物的生長發(fā)育過程中擔(dān)任重要的角色，植物葉色的表達(dá)受其含量高低的影響。研究表明可溶性糖參與花青素的合成，是其過程的前體物或信號(hào)傳導(dǎo)分子并起著至關(guān)重要的作用。本研究中，可溶性糖含量在葉色轉(zhuǎn)紅期間不斷升高，且在此期間內(nèi)花青素含量也快速積累，導(dǎo)致葉色變紅，表明可溶性糖的積累有利于促進(jìn)葉片花青素的合成，與花青素含量呈極顯著正相關(guān)性，與對(duì)櫟樹（Quercus spp.）的研究結(jié)果一致?？扇苄缘鞍资侵参矬w重要的組成成分，參與大多數(shù)植物的生命活動(dòng)。聶慶娟等通過對(duì)美國紅櫨（Cotinus coggygria ‘Royal Purple’）的研究發(fā)現(xiàn)，可溶性蛋白含量的增加有利于花青素的合成和積累，其含量越高，葉色就越紅艷；而唐生森等研究楓香（Liquidambar formosana）時(shí)發(fā)現(xiàn)，可溶性蛋白含量與色素含量并無相關(guān)性，其含量高低不影響葉片的葉色變化。本試驗(yàn)結(jié)果表明，黃連木紅葉內(nèi)可溶性蛋白含量高于綠葉內(nèi)含量，但與花青素含量并無明顯相關(guān)性，可見合成花青素的關(guān)鍵酶僅占可溶性蛋白的極小部分。本試驗(yàn)研究中，葉片內(nèi)游離氨基酸含量與花青素含量呈極顯著正相關(guān)，與類胡蘿卜素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與對(duì)金葉白蠟（Fraxinus）的研究結(jié)果有所差異，可能是黃連木葉片內(nèi)氨基酸含量增加，代謝能力增強(qiáng)等對(duì)花青素的合成起促進(jìn)作用所導(dǎo)致。

氮、磷是植物體內(nèi)大多數(shù)重要化合物的組成成分，其含量變化是植物為適應(yīng)不良環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)不同生態(tài)環(huán)境的一種策略，研究表明色素與營養(yǎng)元素含量在葉片中的變化密切相關(guān)，植物體缺少氮或磷時(shí)會(huì)促進(jìn)花青素的積累。本研究發(fā)現(xiàn)隨著黃連木葉片由綠變紅，體內(nèi)全氮和全磷含量均表現(xiàn)出下降規(guī)律，與花青素含量呈顯著與極顯著負(fù)相關(guān)，與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)。但這一結(jié)果與胡靜靜等的結(jié)果大相徑庭，可能是不同地理位置和環(huán)境等諸多因素共同影響所致。但本試驗(yàn)結(jié)果與相關(guān)研究結(jié)論相似。

花色素合成是由一系列相關(guān)酶共同催化完成的，與各種酶活性具有緊密聯(lián)系，不同酶所起作用也不相同。苯丙氨酸解氨酶（PAL）是花青素合成的第一關(guān)鍵酶，其活性高低會(huì)直接影響花青素含量的高低。馮麗娟等研究發(fā)現(xiàn)，‘秋天火焰’槭（Acer × freemanii ‘Autumn Blaze’）葉片在花青素大量合成過程中，苯丙氨酸解氨酶活性不斷升高；鄭恬靜等研究表明，‘光輝’海棠（Malus ‘Guanghui’）葉片內(nèi)花青素含量與苯丙氨酸解氨酶活性呈極顯著正相關(guān)，本試驗(yàn)結(jié)果與其研究成果一致，在變色期之間，苯丙氨酸解氨酶活性不斷上升，與花青素含量變化趨勢(shì)一致，兩者呈極顯著正相關(guān)；二氫黃酮醇-4-還原酶（DFR）是花青素合成過程中將二氫黃酮醇還原成無色花青素的關(guān)鍵酶。Murray等通過研究常春藤（Hedera nepalensis var. sinensis）發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)有無二氫黃酮醇-4-還原酶活性會(huì)直接導(dǎo)致有無花青素的積累，說明二氫黃酮醇-4-還原酶活性是影響花青素積累的關(guān)鍵因子，從而影響葉片呈色。王惠聰?shù)葘?duì)荔枝（Litchi chinensis）的研究發(fā)現(xiàn)，果皮內(nèi)二氫黃酮醇-4-還原酶活性與花青素含量并無明顯相關(guān)性，二氫黃酮醇-4-還原酶不是花青素合成的關(guān)鍵酶。本試驗(yàn)中二氫黃酮醇-4-還原酶活性與花青素含量呈正相關(guān)，通過兩者的變化趨勢(shì)和相關(guān)性分析，說明黃連木葉片內(nèi)二氫黃酮醇-4-還原酶活性對(duì)花青素的合成起啟動(dòng)作用，輔助花青素的合成，從而影響葉片呈色；花青素合成酶（ANS）位于花色素苷合成通路末端，是將無色花色素催化為有色花色素的關(guān)鍵酶，其活性直接關(guān)系到花青素的合成。Rosati等通過研究金鐘花（Forsythia viridissima）證明了無花色素積累是缺少花青素合成酶所致。本研究表明，花青素含量隨著花青素合成酶活性的升高而升高，其活性與花青素含量呈極顯著正相關(guān)，說明花青素合成酶是花青素合成過程中的關(guān)鍵酶，直接影響花青素含量的積累和植物葉色的表達(dá)；類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶（UFGT）是花青素合成代謝途徑的一個(gè)關(guān)鍵酶，是將不穩(wěn)定的花青素轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的花青素的關(guān)鍵酶。Zhao等的研究發(fā)現(xiàn)，在荔枝果皮內(nèi)花青素合成過程中類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶起著重要作用；Wu等研究梅（Prunus mume）發(fā)現(xiàn)，花瓣變紅過程中類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶基因起關(guān)鍵作用。但本試驗(yàn)中類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶活性與花青素含量無明顯相關(guān)性，說明類黃酮3-O-糖基轉(zhuǎn)移酶并非黃連木葉片花青素合成的關(guān)鍵酶，與其葉色變化關(guān)系不大。

黃連木秋季變色期葉片呈色機(jī)理復(fù)雜，在多種因素共同調(diào)控下形成。在變色過程中，葉色、色素含量、滲透物質(zhì)、氮與磷含量及關(guān)鍵酶活性間存在耦合聯(lián)系。葉綠素的降解及花青素大量合成是直接導(dǎo)致葉片變紅的最根本原因，而糖分、氨基酸、營養(yǎng)元素含量和關(guān)鍵酶活性等是葉片變色的關(guān)鍵內(nèi)在因子，間接影響黃連木葉片呈色。參考文獻(xiàn)（reference）：

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（責(zé)任編輯" 吳祝華）