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水仙(Narcissus L.)是石蒜科水仙属球根花卉,因其独特的花型、缤纷的花色而广泛应用于鲜切花、盆栽及园林植物景观配置中。花色是决定水仙观赏价值的重要因素,丰富花色是育种家们长期的奋斗目标之一。因此,了解水仙花色素的组成、花色的形成机制以及花色素的生物活性对水仙的育种和开发具有重要意义。本文以不同花色水仙为试验材料,对花瓣和副冠的花色素组成与花色的相互关系、提取物的抗氧化活性以及花色变异的分子机制等进行了研究,主要结论如下:1、持续跟踪调查2013-2015年间23个水仙试验材料的花期、花色及花朵形态。水仙花期集中分布在3月至4月上旬,花期延续性较好;不同试验材料副冠与花瓣颜色、副冠间的形态存在明显差异;副冠的花色主要呈黄色、橙红色和浅粉色,花瓣则主要呈白色和黄色;副冠的类型主要包括喇叭型、大杯型,小杯型、裂瓣型和重瓣型五类。2、以盛花期花朵为材料,利用英国皇家园艺学会比色卡(RHSCC)和国际照明委员会(CIE)的CIELAB空间表色系统对水仙花瓣和副冠花色进行系统描述。结果表明,两种表色系统对23个水仙材料的花色表型参数的聚类分析结果一致,将23个水仙材料分为四类:白瓣红冠类,包括Decoy,Pink Charm,Professor Einstein和上农晚霞;白瓣黄冠类,包括Giantic Star,Jack Snipe,Lemon Beauty,Mondragon,Mount Hood,Slim Whitman,Valdrome,上农蝶影和上农乳黄;黄瓣黄冠类,包括Avalon,Marieke,Spell Blinder和上农早春;黄瓣橙冠类,包括Bontan,Delibes,Fortissimo,Pinza,Pinza Mutation和上农红影。本章研究为其它植物花朵色彩的系统描述与分类提供了方法参考。3、首次利用高效液相色谱-质谱联用仪(HPLC–APCI-MS/MS)和超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用仪(UPLC-Q-TOF-MS/MS)综合分析鉴定了23个水仙材料的花色素组成。从23个水仙材料花瓣和副冠中分离鉴定出11种类胡萝卜素、19种黄酮醇和1种绿原酸,其中9-顺式-紫黄质(9-cis-violaxanthin)、全反式叶黄素(all-trans-lutein)、全反式玉米黄质(all-trans-zeaxanthin)、全反式-ɑ-隐黄质(all-trans-ɑ-cryptoxanthin)、全反式-β-隐黄质(all-trans-β-cryptoxanthin)、全反式-β-胡萝卜素(all-trans-β-carotene)和9-顺式-β-胡萝卜素(9-cis-β-carotene)7种类胡萝卜素,以及19种黄酮醇类化合物及绿原酸系首次在水仙中发现。进一步采用多元线性回归(MLR)统计方法探索水仙花色形成与花色素组分之间的关系。结果显示全反式紫黄质(all-trans-violaxanthin)和总类胡萝卜素含量(TC)是影响水仙花色的主要因素,两者的含量对水仙花色的黄度和亮度起着至关重要的作用。4、以类胡萝卜素和类黄酮含量较高的水仙品种Bontan、Delibes、Fortissimo、Pinza、上农红影和上农早春为材料,继而调查其色素组成和抗氧化能力。结果显示,6种水仙的花瓣和副冠提取物中,上农红影花瓣和Delibes副冠提取物表现出显著的抗氧化能力,可作为抗氧化添加剂的一个来源,为水仙花的开发利用提供依据。此外,比较6种水仙的花瓣和副冠中的多酚和类黄酮含量,发现上农红影花瓣的含量最高,进行相关性研究发现抗氧化能力与总酚和总黄酮的含量具有明显的量效关系。5、水仙在长期栽培过程中易出现芽变,上农晚霞(WX)是由水仙Professor Einstein(PE)芽变选育而来,本章研究结合WX和PE的花色表型差异,色素组成及含量,以及类胡萝卜素合成结构基因PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYb、LCYe、HYb和黄酮醇合成结构基因CHS、CHI、F3H、F3‘H、FLS的转录水平系统分析了两者花色差异的分子机制。HPLC–APCI-MS/MS和UPLC-Q-TOF-MS/MS数据显示,从PE和WX四个发育时期中共分离鉴定出11种类胡萝卜素、10种黄酮醇类化合物以及1种绿原酸;进一步定量分析表明,WX副冠总类胡萝卜素的积累量显著低于PE,特别是β-carotene的含量显著降低,推测总类胡萝卜素和β-carotene的含量是导致WX副冠由橙红色变为黄色的主要因素;Real-time PCR数据显示,WX副冠中CHS、CHI和FLS的表达水平以及总黄酮醇的含量均显著低于PE,推测这可能是影响两品种花色差异的另一因素。