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摘 要 : 利用英國皇家園藝學(xué)會(huì)比色卡 (RHSCC) 和分光色差儀測(cè)定法將 36份觀賞向日葵的花色分為兩大類 , 即黃色系和紅色系。 紅色系向日葵的花色變異較小 ; 黃色系向日葵的花色變異較大 。 黃色系向日葵又可分為檸檬黃色和橙黃色兩個(gè)亞類 。 高效液相色譜法 (HPLC) 的分析結(jié)果表明 , 試驗(yàn)材料中含有的花青苷共有 9種 , 但這 9種花青苷中只有其中的一種在所有樣品中均能檢測(cè)到 。 對(duì)紅色向日葵花瓣的花青苷提取液進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn) , 花青苷元類型主要是矢車菊素 , 其糖苷類型主要是和葡萄糖、 鼠李糖和 /或阿拉伯糖結(jié)合的配糖體 ; 而在純黃色的向日葵中未檢測(cè)到這些花青苷 , 說明矢車菊類花青苷是紅色向日葵舌狀花顯現(xiàn)紅色的化學(xué)基礎(chǔ) 。
關(guān)鍵詞 : 向日葵 ; 觀賞向日葵 ; 舌狀花 ; 花色 ; 多態(tài)性 ; 花青素
1 材料和取樣
試驗(yàn)材料種植于中國科學(xué)院植物研究所北京市大興區(qū)向日葵種植實(shí)驗(yàn)基地 , 于 2006年 6 7月向
日葵盛花期 , 選擇健康生長(zhǎng)植株的花盤 , 用 OLYMPUS C730UZ照相機(jī)記錄其花形等性狀 , 摘取該花盤的所有舌狀花 , 具有明顯雙色的花瓣用剪刀將兩部分剪開 , 分別存于保鮮袋內(nèi) , 共得到試驗(yàn)材料172份 。 存于保鮮袋內(nèi)的花瓣在測(cè)定其花色之后用液氮研磨 , 保存于 - 40 ℃的冰箱中備用 。
2 方法
使用英國皇家園藝學(xué)會(huì)比色卡 (Royal Horticultural Society Colour Chart, 簡(jiǎn)稱 RHSCC) 進(jìn)行顏色初步測(cè)量 。 RHSCC將花色從黃綠色到紫褐色分為若干個(gè)數(shù)量級(jí) (1、 2、 、 80、 81、 82) , 并將每個(gè)數(shù)量級(jí)又分為 4個(gè)等級(jí) (A、 B、 C、 D ) 。 花朵采集后取其新鮮花瓣 , 在自然光下將舌狀花中間部分和 RHSCC卡進(jìn)行對(duì)比 , 用比色卡上最接近花色的代碼來表示這個(gè)花瓣的 RHSCC值 (Voss, 1992;W ang et al. , 2004) 。
用分光色差儀 ( Spectrophotometer, NF333型 , 日本電色工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn) , 光源 C /2 ) 按國際照明委員會(huì) ( International Comm ission on Illum ination, C IE) 表色系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。 花色的 C IE L3 a3 b3表色系統(tǒng)的明度 L3 值、 色相 a3 值、 色相 b3 值在三維色度坐標(biāo)系上 , L3 軸垂直于 a3 軸、 b3 軸組成的平面。 L3 值從 0到 100的變化過程中 , 表示明度由黑變亮逐漸增加 ; 紅綠屬性 a3 值由負(fù)值變化到正值 , 表示綠色減退紅色增強(qiáng) ; 黃藍(lán)屬性 b3 值由小變大 , 表示藍(lán)色的減退黃色的增強(qiáng)。 彩度 C3 和色相角 h根據(jù)公式計(jì)算 : C3 = ( a3 2 + b3 2 ) 1 /2 , h = arctan ( b3 /a3 ) 。 C3 值表示到 L3 軸的垂直距離 , 距離越大 , 彩度越大 (Voss, 1992; W ang et al. , 2004) 。 舌狀花的中間部分對(duì)準(zhǔn)分光色差儀的集光孔進(jìn)行測(cè)量 , 花色 L3 a3 b3 數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)定 5次 , 取平均值 (白新祥 等 , 2006) 。
采用高效液相色譜 質(zhì)譜聯(lián)用儀 (HPLC - ESI - MS/MSn ) 對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行花青苷的定性分析 ,使用 Agilent 1100 LC /MSD Trap VL系統(tǒng)。 分析條件 : 色譜柱同上 ; 柱溫 35 ℃, 流速 018 mL m in - 1 ,進(jìn)樣體積 10 L。 流動(dòng)相組成為 A 液 : 011%三氟乙酸的水溶液 ; B 液 : 甲醇。 花青苷分析程序 : 0m in, 40% B; 40 m in, 85% B; 50 m in, 40% B , 檢測(cè)波長(zhǎng) 520 nm。 電噴霧離子化 ( ESI) , 離子阱分析器 , 正離子檢測(cè)模式 , 全離子掃描 , 掃描范圍 (m /z) : 100～1 000; 選擇離子檢測(cè) ( SI M ) 方式監(jiān)測(cè) MSn碎片。 毛細(xì)管電壓 3 500 V, 噴霧器壓力 214 105 Pa, 毛細(xì)管出口電壓 12014 V , 干燥溫度 350℃, 干燥氣 (N2 ) 流速 810 L m in - 1 , C I D 裂解能量 30%。 LC /MSD Trap 軟件 512版。 根據(jù)已有的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)推斷樣本中的花青苷的結(jié)構(gòu) ( Cuyckens Claeys, 2004; Eichhorn W interhalter, 2005;Tian et al. , 2005; Montoro et al. , 2006) 。
3 結(jié)論和討論
花色是觀賞植物分類的重要依據(jù)之一 , 人們常常根據(jù)目測(cè)的方法將花色分類 。 但是由于顏色的分類標(biāo)準(zhǔn)不同 , 人們的視覺存在差異 , 因此對(duì)花色的判定比較困難。 目前 , 較為客觀的測(cè)定花色的方法有比色卡比色和儀器測(cè)色 (Hashimoto et al. , 2000) 。 向日葵作為一種新型的觀賞花卉 , 在花色方面的研究很少 , 本文中采用 RHSCC 比色卡和分光色差儀對(duì)向日葵的花色進(jìn)行研究 , 將向日葵的花色主要分為紅色系和黃色系 , 并將黃色系向日葵初步分為橙黃色和檸檬黃色兩類。 這些結(jié)果為認(rèn)識(shí)觀賞向日葵種質(zhì)資源的多樣性提供了測(cè)量手段 , 亦為遺傳育種研究提供了評(píng)價(jià)花色性狀的實(shí)用工具 。
Charles和 Sando (1925) 、 Schneiter (1997) 都指出向日葵舌狀花的紅色是由花青素導(dǎo)致的。 作者首次利用高效液相色譜技術(shù)及液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)發(fā)現(xiàn)向日葵中花青素的種類是極其復(fù)雜的。通過對(duì)高效液相色譜圖和 LC /MS圖譜的分析 , 作者判定其花青素苷主要為矢車菊類色素 , 大部分是矢車菊素的一些葡萄糖 、 阿拉伯糖和鼠李糖的配糖體 。 作者對(duì)向日葵中花青素進(jìn)行初步定量分析 , 發(fā)現(xiàn)花色隨著花青素總含量的增加而變暗 (L3 逐漸增大 ) , 說明紅色系向日葵中紅色的形成可能是由于花青苷的積累 。 在不同顏色的向日葵中 , 各種花青素的種類和相對(duì)含量各不相同黃色系向日葵大部分只含有花青苷 G, 而紅色系向日葵含有除 G之外的一種或幾種花青苷 ,尤其是花青素苷 C的含量在紅色向日葵中的相對(duì)含量也比較高 , 由此可初步分析 , 花青素苷的含量和種類上的差別使向日葵的花色形成了豐富的變異 , 產(chǎn)生了豐富多彩的顏色。
影響花色的因素除了花青苷的結(jié)構(gòu)差異外 , 還受到類黃酮、 多酚類、 生物堿 、 氨基酸和有機(jī)酸等(B rouillard Dangles, 1994; Grotewold, 2006) 以及液泡中的金屬離子如 A l 、 Fe 、 Mg 、 Cd、 Zn、Co 和 N i等、 細(xì)胞液 pH值的影響 (Marrs et al. , 1995; Mol et al. , 1998) 。 此外 , 花瓣表皮細(xì)胞的形狀也會(huì)影響花青苷的表達(dá) , 所以對(duì)向日葵花色和花青苷的研究還有待更深一步的研究。
來源：園藝學(xué)報(bào)
作者：張圓圓 齊冬梅 劉輝 張繼沖 李崇暉 張潔 王亮生 劉公社
關(guān)鍵詞 : 向日葵 ; 觀賞向日葵 ; 舌狀花 ; 花色 ; 多態(tài)性 ; 花青素
1 材料和取樣
試驗(yàn)材料種植于中國科學(xué)院植物研究所北京市大興區(qū)向日葵種植實(shí)驗(yàn)基地 , 于 2006年 6 7月向
日葵盛花期 , 選擇健康生長(zhǎng)植株的花盤 , 用 OLYMPUS C730UZ照相機(jī)記錄其花形等性狀 , 摘取該花盤的所有舌狀花 , 具有明顯雙色的花瓣用剪刀將兩部分剪開 , 分別存于保鮮袋內(nèi) , 共得到試驗(yàn)材料172份 。 存于保鮮袋內(nèi)的花瓣在測(cè)定其花色之后用液氮研磨 , 保存于 - 40 ℃的冰箱中備用 。
2 方法
使用英國皇家園藝學(xué)會(huì)比色卡 (Royal Horticultural Society Colour Chart, 簡(jiǎn)稱 RHSCC) 進(jìn)行顏色初步測(cè)量 。 RHSCC將花色從黃綠色到紫褐色分為若干個(gè)數(shù)量級(jí) (1、 2、 、 80、 81、 82) , 并將每個(gè)數(shù)量級(jí)又分為 4個(gè)等級(jí) (A、 B、 C、 D ) 。 花朵采集后取其新鮮花瓣 , 在自然光下將舌狀花中間部分和 RHSCC卡進(jìn)行對(duì)比 , 用比色卡上最接近花色的代碼來表示這個(gè)花瓣的 RHSCC值 (Voss, 1992;W ang et al. , 2004) 。
用分光色差儀 ( Spectrophotometer, NF333型 , 日本電色工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn) , 光源 C /2 ) 按國際照明委員會(huì) ( International Comm ission on Illum ination, C IE) 表色系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。 花色的 C IE L3 a3 b3表色系統(tǒng)的明度 L3 值、 色相 a3 值、 色相 b3 值在三維色度坐標(biāo)系上 , L3 軸垂直于 a3 軸、 b3 軸組成的平面。 L3 值從 0到 100的變化過程中 , 表示明度由黑變亮逐漸增加 ; 紅綠屬性 a3 值由負(fù)值變化到正值 , 表示綠色減退紅色增強(qiáng) ; 黃藍(lán)屬性 b3 值由小變大 , 表示藍(lán)色的減退黃色的增強(qiáng)。 彩度 C3 和色相角 h根據(jù)公式計(jì)算 : C3 = ( a3 2 + b3 2 ) 1 /2 , h = arctan ( b3 /a3 ) 。 C3 值表示到 L3 軸的垂直距離 , 距離越大 , 彩度越大 (Voss, 1992; W ang et al. , 2004) 。 舌狀花的中間部分對(duì)準(zhǔn)分光色差儀的集光孔進(jìn)行測(cè)量 , 花色 L3 a3 b3 數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)定 5次 , 取平均值 (白新祥 等 , 2006) 。
采用高效液相色譜 質(zhì)譜聯(lián)用儀 (HPLC - ESI - MS/MSn ) 對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行花青苷的定性分析 ,使用 Agilent 1100 LC /MSD Trap VL系統(tǒng)。 分析條件 : 色譜柱同上 ; 柱溫 35 ℃, 流速 018 mL m in - 1 ,進(jìn)樣體積 10 L。 流動(dòng)相組成為 A 液 : 011%三氟乙酸的水溶液 ; B 液 : 甲醇。 花青苷分析程序 : 0m in, 40% B; 40 m in, 85% B; 50 m in, 40% B , 檢測(cè)波長(zhǎng) 520 nm。 電噴霧離子化 ( ESI) , 離子阱分析器 , 正離子檢測(cè)模式 , 全離子掃描 , 掃描范圍 (m /z) : 100～1 000; 選擇離子檢測(cè) ( SI M ) 方式監(jiān)測(cè) MSn碎片。 毛細(xì)管電壓 3 500 V, 噴霧器壓力 214 105 Pa, 毛細(xì)管出口電壓 12014 V , 干燥溫度 350℃, 干燥氣 (N2 ) 流速 810 L m in - 1 , C I D 裂解能量 30%。 LC /MSD Trap 軟件 512版。 根據(jù)已有的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)推斷樣本中的花青苷的結(jié)構(gòu) ( Cuyckens Claeys, 2004; Eichhorn W interhalter, 2005;Tian et al. , 2005; Montoro et al. , 2006) 。
3 結(jié)論和討論
花色是觀賞植物分類的重要依據(jù)之一 , 人們常常根據(jù)目測(cè)的方法將花色分類 。 但是由于顏色的分類標(biāo)準(zhǔn)不同 , 人們的視覺存在差異 , 因此對(duì)花色的判定比較困難。 目前 , 較為客觀的測(cè)定花色的方法有比色卡比色和儀器測(cè)色 (Hashimoto et al. , 2000) 。 向日葵作為一種新型的觀賞花卉 , 在花色方面的研究很少 , 本文中采用 RHSCC 比色卡和分光色差儀對(duì)向日葵的花色進(jìn)行研究 , 將向日葵的花色主要分為紅色系和黃色系 , 并將黃色系向日葵初步分為橙黃色和檸檬黃色兩類。 這些結(jié)果為認(rèn)識(shí)觀賞向日葵種質(zhì)資源的多樣性提供了測(cè)量手段 , 亦為遺傳育種研究提供了評(píng)價(jià)花色性狀的實(shí)用工具 。
Charles和 Sando (1925) 、 Schneiter (1997) 都指出向日葵舌狀花的紅色是由花青素導(dǎo)致的。 作者首次利用高效液相色譜技術(shù)及液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)發(fā)現(xiàn)向日葵中花青素的種類是極其復(fù)雜的。通過對(duì)高效液相色譜圖和 LC /MS圖譜的分析 , 作者判定其花青素苷主要為矢車菊類色素 , 大部分是矢車菊素的一些葡萄糖 、 阿拉伯糖和鼠李糖的配糖體 。 作者對(duì)向日葵中花青素進(jìn)行初步定量分析 , 發(fā)現(xiàn)花色隨著花青素總含量的增加而變暗 (L3 逐漸增大 ) , 說明紅色系向日葵中紅色的形成可能是由于花青苷的積累 。 在不同顏色的向日葵中 , 各種花青素的種類和相對(duì)含量各不相同黃色系向日葵大部分只含有花青苷 G, 而紅色系向日葵含有除 G之外的一種或幾種花青苷 ,尤其是花青素苷 C的含量在紅色向日葵中的相對(duì)含量也比較高 , 由此可初步分析 , 花青素苷的含量和種類上的差別使向日葵的花色形成了豐富的變異 , 產(chǎn)生了豐富多彩的顏色。
影響花色的因素除了花青苷的結(jié)構(gòu)差異外 , 還受到類黃酮、 多酚類、 生物堿 、 氨基酸和有機(jī)酸等(B rouillard Dangles, 1994; Grotewold, 2006) 以及液泡中的金屬離子如 A l 、 Fe 、 Mg 、 Cd、 Zn、Co 和 N i等、 細(xì)胞液 pH值的影響 (Marrs et al. , 1995; Mol et al. , 1998) 。 此外 , 花瓣表皮細(xì)胞的形狀也會(huì)影響花青苷的表達(dá) , 所以對(duì)向日葵花色和花青苷的研究還有待更深一步的研究。
來源：園藝學(xué)報(bào)
作者：張圓圓 齊冬梅 劉輝 張繼沖 李崇暉 張潔 王亮生 劉公社
