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摘 要：该文以三色苋的叶片为材料，用比色法对光合色素测定，用纸层析和薄层层析的方法对叶片进行色素定性分析。结果表明，三色苋由光合色素和花色素共同作用显示彩叶特征，不同部位所含色素种类及含量不同而表现出不同的色彩。由于叶端的叶绿素含量要远远高于叶基部的，且叶端和叶基部分的葉绿素与类胡萝卜素的比值差异较大，因而使叶端的颜色偏绿。
关键词：三色苋；叶片色素；色素分析
中图分类号 S681.9 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）22-0085-03
1 前言
近年来，许多学者对彩色植物的显色机理有很高的研究兴趣，希望通过解明叶片的呈色机理来达到调节与控制彩色植物色彩的目的。早期的研究表明，彩叶植物的叶色形成是由遗传因素和外部环境共同作用的结果，通过改变植物叶色的种类、含量及分布形成了多彩的叶色[1-3]。众所周知，决定叶片呈色的主要有叶绿素、类胡萝卜素和花色素等，在植物叶片中，叶绿素a的含量占叶绿素总量的3/4，呈蓝绿色；叶绿素b呈黄绿色，性质不稳定，在强光下和低温下容易分解。类胡萝卜素包括叶黄素和胡萝卜素2种，前者呈黄色，后者呈橙黄色，性质均比较稳定。
三色苋（Amaranthus tricolor L.）是苋科一年生草本植物，可作蔬菜和药用，也是重要的园林观赏植物。作为彩色叶植物的花卉在秋季来临，日照变短时，该植物从顶部开始叶和茎逐渐由紫色变为鲜红色，这种颜色的转变是“突变”式的，2种颜色界限分明、整齐，从叶基向叶顶端扩展，最终使叶变为鲜红色[4]。本试验对彩叶植物的三色苋（红色和黄色2个品种）叶片进行了色素分析，探讨三色苋在园林景观的应用价值，为丰富校园花台植物的多样性提供素材。
2 材料与方法
2.1 材料 三色苋（红色品种和黄色品种）穴盘苗购自苏州维生种苗有限公司，成品苗购入上钵后置本校园林实训基地培养。
2.2 色素分析 根据各种色素的不同性质，采用薄板层析法对三色苋叶片和花序中的光合色素及花色素进行分析。光合色素：在待提取植物材料中加入丙酮、碳酸钙和石英砂，研磨。展开剂为石油醚∶丙酮=65∶35；花色素：在待提取植物材料中加入10%甲酸和石英砂，研磨。展开剂为醋酸：正丁醇∶水=1∶4∶2[5]。
2.3 光合色素的定量分析 根据文献[96]提取2个三色苋品种叶片中的光合色素并计算叶绿素含量：并选择波长为663nm和645nm下测定叶绿素a、b的OD值；选择波长为470nm测定类胡萝卜素的OD值。
3 结果与分析
3.1 三色苋植株形态观察 三色苋穴盘苗移栽后观察，植株形态为单叶，互生或对生；无托叶。花小，两性；单生或簇生叶腋，排列成穗状花序；花萼3～5片；无花瓣。叶片分为红色和黄色2个品种（图1、2）。观赏期为6—10月。在显微镜下观察单个花可知，可以看到，三色苋的花色分布于花萼中（图3、4）。
3.2 光合色素测定 取2个品种的叶片，提取叶片色素，分别测量所含各类光合色素的吸光度（表1），由表1可知，红色品种的叶绿素含量高于黄色品种，但差异不显著，可以推测2个品种之间的颜色差异更多是来自于所含的花色素；在红色品种中，叶端的总叶绿素含量是叶基部的20倍，黄色品种达到了42倍，而黄色品种的叶端类胡萝卜素含量仅为叶基的3倍左右，红色品种的叶基部类胡萝卜素含量甚至高于叶端，因此叶端颜色要比叶基部的颜色偏绿。
3.3 花萼与叶片中光合色素的比较 分别测量了花序和叶片中的各类光合色素的含量，结果如表2所示。从表2中可以看出，叶片中的光合色素含量要远高于花序中的，花冠中所含色素多为花色素，花序中的光合色素应为花萼中所含有的。综合表1、2的数据发现，2种三色苋叶片中的叶绿素含量在生殖生长期间有所下降。
3.4 光合色素定性分析 对营养生长期间不同品种的不同叶色部位进行了薄层层析分离，结果见图5。从图5中可以看出，光合色素已经被分离出，未移动的部分应为花色素类，再次验证了红色品种与黄色品种的雁来红呈色上的最大差异在于花色素的种类的推论。另外在图5中可以清晰看到光合色素的4条色带，它们的位置因各自不同的迁移率（Rf），并不因含量的多少而发生改变，因此，根据各自的Rf值和不同色带判断光合色素的种类，得到表3的结果。
注：1：红色品种叶端部分；2：红色品种叶基部分；3：黄色品种叶基部分；4：黄色品种叶端部分。
同时在紫外光下观察薄层层析的结果，可以看见由叶绿素产生的红色荧光现象（图6）。这可能是由于叶绿素的中间产物卟啉环类物质在紫外光下会显示红色的结果[7-8]。
3.5 花萼中花色素分析 用10%的甲酸来提取生殖生长期间的三色苋花序和叶片中的花色素，用薄层层析法进行分离，结果见图7。
为防止类胡萝卜素对实验结果产生干扰，我们根据类胡萝卜素溶于有机溶剂不溶于水的性质，向待分离溶液中分别加入蚁酸和乙醇，对比点样，a表示经过酸处理的，b表示经过醇处理的。从图7可以看到3条色带测得Rf值见表4，由上到下依次为2条荧光带，一条黄色可见光带。图7表明在三色苋中存在3种花色素；色素A和色素B存在于叶片中，色素C只存在于花萼中，推测应为黄酮类色素。
4 讨论
（1）三色苋是常用的彩叶植物，可作花坛背景、篱垣或在路边丛植，也可大片种植于草坪之中，与各色花草组成绚丽的图案，亦可盆栽。三色苋耐干旱，不耐寒，喜肥沃而排水良好土壤。喜湿润向阳及通风良好的环境，忌水涝和湿热。对土壤要求不严，适生于排水良好的肥沃土壤中，有一定的耐碱性，能自播繁衍。根据本实验对三色苋的形态特征的观察结果可以看出，雁来红因其独特的叶色和易于繁殖的特性，在实际的绿化装饰方面将有很大的应用前景，其在色彩与养护上均不逊色于彩叶草、紫叶甜菜等常用彩叶植物。 （2）光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素类，由于这三类色素所显的颜色不同，当其在细胞中的相对含量和存在位置发生改变时，叶色也将随之改变。如小叶女贞（Prunus atropurea）叶绿素a和b的含量分别是金叶女贞（L igustrum vicary L.）的5.23倍和13.34倍，金叶女贞叶绿素与胡萝卜素的质量比是1.90∶1，而小叶女贞则为5.17∶1，因此金叶女贞表现为黄色，而小叶女贞表现为绿色[9]。在测量光合色素含量的实验中，我们发现红色品种的叶端的总叶绿素含量是叶基部的20倍，黄色品种达到了42倍，而黃色品种的叶端类胡萝卜素含量仅为叶基的3倍左右，红色品种的叶基部类胡萝卜素含量甚至高于叶端，因此三色苋叶端颜色偏绿，而叶基部的颜色则呈现较明显的彩色。
（3）彩叶植物所显现的颜色与其所含光合色素的含量及花色素的种类有着密切联系。本实验借鉴了以往的研究方法对三色苋进行了色素分析，得到了有关三色苋色素的基本数据，为进一步研究其在生理生化层面上呈现彩色性状的原因提供了依据。
参考文献
[1]徐华金，张志毅，王莹.彩叶植物研究开发现状及展望[J].四川林业科技，2007，28（1）：44-49.
[2]周云龙.植物生物学第2版[M].北京：高等教育出版社，2003：63.
[3]于晓南，张启翔.彩叶植物多彩形成的研究进展[J].园艺学报， 2002，27：533-538.
[4]何奕昆，代庆阳.雁来红叶色转变与超微结构及色素含量的关系[J].四川师范学院学报，1995，16（3）：1995-1997.
[5]杨燕，赵歌，陆小平.植源性荧光色素的提取及抑菌效果[J].食品科学，2012，2：107-109.
[6]张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导（第3版）[M].北京：高等教育出版社， 2005：62-70.
[7]左国防，雷新有，卢小泉，等.系列卟啉化合物的合成及其光谱和电化学性质研究[J].光谱实验室，2008，25（3）：290-206.
[8]孙力.荧光法测定浮游植物体内叶绿素a的探讨[J].疾病控制杂志，2003，7（5）：447-447.
[9]李保印，周秀梅，王西波等.不同彩叶植物叶片中叶绿体色素含量研究[J].河南农业大学学报，2004，38（3）：285-288.
（责编：张宏民）
关键词：三色苋；叶片色素；色素分析
中图分类号 S681.9 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）22-0085-03
1 前言
近年来，许多学者对彩色植物的显色机理有很高的研究兴趣，希望通过解明叶片的呈色机理来达到调节与控制彩色植物色彩的目的。早期的研究表明，彩叶植物的叶色形成是由遗传因素和外部环境共同作用的结果，通过改变植物叶色的种类、含量及分布形成了多彩的叶色[1-3]。众所周知，决定叶片呈色的主要有叶绿素、类胡萝卜素和花色素等，在植物叶片中，叶绿素a的含量占叶绿素总量的3/4，呈蓝绿色；叶绿素b呈黄绿色，性质不稳定，在强光下和低温下容易分解。类胡萝卜素包括叶黄素和胡萝卜素2种，前者呈黄色，后者呈橙黄色，性质均比较稳定。
三色苋（Amaranthus tricolor L.）是苋科一年生草本植物，可作蔬菜和药用，也是重要的园林观赏植物。作为彩色叶植物的花卉在秋季来临，日照变短时，该植物从顶部开始叶和茎逐渐由紫色变为鲜红色，这种颜色的转变是“突变”式的，2种颜色界限分明、整齐，从叶基向叶顶端扩展，最终使叶变为鲜红色[4]。本试验对彩叶植物的三色苋（红色和黄色2个品种）叶片进行了色素分析，探讨三色苋在园林景观的应用价值，为丰富校园花台植物的多样性提供素材。
2 材料与方法
2.1 材料 三色苋（红色品种和黄色品种）穴盘苗购自苏州维生种苗有限公司，成品苗购入上钵后置本校园林实训基地培养。
2.2 色素分析 根据各种色素的不同性质，采用薄板层析法对三色苋叶片和花序中的光合色素及花色素进行分析。光合色素：在待提取植物材料中加入丙酮、碳酸钙和石英砂，研磨。展开剂为石油醚∶丙酮=65∶35；花色素：在待提取植物材料中加入10%甲酸和石英砂，研磨。展开剂为醋酸：正丁醇∶水=1∶4∶2[5]。
2.3 光合色素的定量分析 根据文献[96]提取2个三色苋品种叶片中的光合色素并计算叶绿素含量：并选择波长为663nm和645nm下测定叶绿素a、b的OD值；选择波长为470nm测定类胡萝卜素的OD值。
3 结果与分析
3.1 三色苋植株形态观察 三色苋穴盘苗移栽后观察，植株形态为单叶，互生或对生；无托叶。花小，两性；单生或簇生叶腋，排列成穗状花序；花萼3～5片；无花瓣。叶片分为红色和黄色2个品种（图1、2）。观赏期为6—10月。在显微镜下观察单个花可知，可以看到，三色苋的花色分布于花萼中（图3、4）。
3.2 光合色素测定 取2个品种的叶片，提取叶片色素，分别测量所含各类光合色素的吸光度（表1），由表1可知，红色品种的叶绿素含量高于黄色品种，但差异不显著，可以推测2个品种之间的颜色差异更多是来自于所含的花色素；在红色品种中，叶端的总叶绿素含量是叶基部的20倍，黄色品种达到了42倍，而黄色品种的叶端类胡萝卜素含量仅为叶基的3倍左右，红色品种的叶基部类胡萝卜素含量甚至高于叶端，因此叶端颜色要比叶基部的颜色偏绿。
3.3 花萼与叶片中光合色素的比较 分别测量了花序和叶片中的各类光合色素的含量，结果如表2所示。从表2中可以看出，叶片中的光合色素含量要远高于花序中的，花冠中所含色素多为花色素，花序中的光合色素应为花萼中所含有的。综合表1、2的数据发现，2种三色苋叶片中的叶绿素含量在生殖生长期间有所下降。
3.4 光合色素定性分析 对营养生长期间不同品种的不同叶色部位进行了薄层层析分离，结果见图5。从图5中可以看出，光合色素已经被分离出，未移动的部分应为花色素类，再次验证了红色品种与黄色品种的雁来红呈色上的最大差异在于花色素的种类的推论。另外在图5中可以清晰看到光合色素的4条色带，它们的位置因各自不同的迁移率（Rf），并不因含量的多少而发生改变，因此，根据各自的Rf值和不同色带判断光合色素的种类，得到表3的结果。
注：1：红色品种叶端部分；2：红色品种叶基部分；3：黄色品种叶基部分；4：黄色品种叶端部分。
同时在紫外光下观察薄层层析的结果，可以看见由叶绿素产生的红色荧光现象（图6）。这可能是由于叶绿素的中间产物卟啉环类物质在紫外光下会显示红色的结果[7-8]。
3.5 花萼中花色素分析 用10%的甲酸来提取生殖生长期间的三色苋花序和叶片中的花色素，用薄层层析法进行分离，结果见图7。
为防止类胡萝卜素对实验结果产生干扰，我们根据类胡萝卜素溶于有机溶剂不溶于水的性质，向待分离溶液中分别加入蚁酸和乙醇，对比点样，a表示经过酸处理的，b表示经过醇处理的。从图7可以看到3条色带测得Rf值见表4，由上到下依次为2条荧光带，一条黄色可见光带。图7表明在三色苋中存在3种花色素；色素A和色素B存在于叶片中，色素C只存在于花萼中，推测应为黄酮类色素。
4 讨论
（1）三色苋是常用的彩叶植物，可作花坛背景、篱垣或在路边丛植，也可大片种植于草坪之中，与各色花草组成绚丽的图案，亦可盆栽。三色苋耐干旱，不耐寒，喜肥沃而排水良好土壤。喜湿润向阳及通风良好的环境，忌水涝和湿热。对土壤要求不严，适生于排水良好的肥沃土壤中，有一定的耐碱性，能自播繁衍。根据本实验对三色苋的形态特征的观察结果可以看出，雁来红因其独特的叶色和易于繁殖的特性，在实际的绿化装饰方面将有很大的应用前景，其在色彩与养护上均不逊色于彩叶草、紫叶甜菜等常用彩叶植物。 （2）光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素类，由于这三类色素所显的颜色不同，当其在细胞中的相对含量和存在位置发生改变时，叶色也将随之改变。如小叶女贞（Prunus atropurea）叶绿素a和b的含量分别是金叶女贞（L igustrum vicary L.）的5.23倍和13.34倍，金叶女贞叶绿素与胡萝卜素的质量比是1.90∶1，而小叶女贞则为5.17∶1，因此金叶女贞表现为黄色，而小叶女贞表现为绿色[9]。在测量光合色素含量的实验中，我们发现红色品种的叶端的总叶绿素含量是叶基部的20倍，黄色品种达到了42倍，而黃色品种的叶端类胡萝卜素含量仅为叶基的3倍左右，红色品种的叶基部类胡萝卜素含量甚至高于叶端，因此三色苋叶端颜色偏绿，而叶基部的颜色则呈现较明显的彩色。
（3）彩叶植物所显现的颜色与其所含光合色素的含量及花色素的种类有着密切联系。本实验借鉴了以往的研究方法对三色苋进行了色素分析，得到了有关三色苋色素的基本数据，为进一步研究其在生理生化层面上呈现彩色性状的原因提供了依据。
参考文献
[1]徐华金，张志毅，王莹.彩叶植物研究开发现状及展望[J].四川林业科技，2007，28（1）：44-49.
[2]周云龙.植物生物学第2版[M].北京：高等教育出版社，2003：63.
[3]于晓南，张启翔.彩叶植物多彩形成的研究进展[J].园艺学报， 2002，27：533-538.
[4]何奕昆，代庆阳.雁来红叶色转变与超微结构及色素含量的关系[J].四川师范学院学报，1995，16（3）：1995-1997.
[5]杨燕，赵歌，陆小平.植源性荧光色素的提取及抑菌效果[J].食品科学，2012，2：107-109.
[6]张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导（第3版）[M].北京：高等教育出版社， 2005：62-70.
[7]左国防，雷新有，卢小泉，等.系列卟啉化合物的合成及其光谱和电化学性质研究[J].光谱实验室，2008，25（3）：290-206.
[8]孙力.荧光法测定浮游植物体内叶绿素a的探讨[J].疾病控制杂志，2003，7（5）：447-447.
[9]李保印，周秀梅，王西波等.不同彩叶植物叶片中叶绿体色素含量研究[J].河南农业大学学报，2004，38（3）：285-288.
（责编：张宏民）