作者：彩楓美國紅楓基地 發布時間：2012年8月10日
美國紅楓原產于美國東北部, 槭樹科槭樹屬。落葉大喬 木, 其適應范圍廣, 抗逆性強, 秋季葉片為絢麗的紅、黃、紫等 色, 是世界各國園林綠化中應用較為廣泛的彩葉樹種之一。 有關美國紅楓秋季變色期葉片中花青苷合成與相關酶DFR、 UFGT 關系的研究尚未見報道。為了探討美國紅楓變色期 葉片中花青苷含量和相關合成酶活性的變化, 本文以自由人 楓- 秋天火焰. ( A cer @ f reemanii -Autumn Blaze. ) 和美國紅 楓- 白蘭地. ( Acer r ubr um -Br andywine. ) 為試材, 秋天火焰 秋季葉片變為橙紅色, 白蘭地為紫紅色, 研究其變色期葉片 中花青苷合成與DFR、UFGT 酶活性的關系, 以期找出控制 美國紅楓葉片花青苷合成的關鍵酶, 為美國紅楓的葉色調控 奠定理論基礎。
試驗于2007 年10 月12 日~ 11 月19 日, 在山東省果樹 研究所進行, 材料為自由人楓- 秋天火焰 和美國紅楓- 白蘭 地. , 生長健壯, 長勢一致的5 年生幼樹, 該試材2005 年3 月 由美國俄勒岡州進口, 定植于山東省果樹研究所苗圃。
10 月12 日楓樹葉片開始變色時開始取樣, 每隔4 天采 一次樣, 直至葉片完全變色落葉時為止。每次每品種取相同 部位的葉片, 測定各品種葉片變色期的花青苷含量、DFR 和 UFGT 酶活性, 每個測定指標重復3 次。集中于上午9 時左 右采樣, 采后立即用冰壺帶回實驗室。
花青苷的測定參考仝月澳 等[9] 的方法, 將葉片取回, 洗凈, 擦干, 剪碎后, 采用1. 5mol# L- 1H Cl: 95%乙醇= 15: 85( V/ V) 混合液, 在黑暗條件下浸 提24h, 后用島津UV - 2450 型紫外可見分光光度計檢測 535nm 波長的光密度值, 參照胡位榮等[9] 的計算方法進行花 青苷含量的計算。
酶液的提取參 照Murr ay 的方法。取樣品1g 加液氮研磨后, 加入5ml~ 20 e 的丙酮混勻離心, 棄去上清液, 用4m l- 20 ℃ 丙酮再提 取1 次, 沉淀用4ml [ 0. 1mo l . L- 1 ] 硼酸緩沖液( pH 8. 8) , 5mo l.L- 1 抗壞血酸] 溶液提取, 上清液為DFR 和UFGT 酶 的粗提液。DFR 活性測定參照Staffor d 等的方法。UFGT 活性測定參照List er 等的方法。
利用SPSS 軟件進行統計分析, 并將不同時期測定的酶活性平均值進行相關分析并建立回歸模型。
兩紅楓品種葉片中花青苷含量隨著天數的增加均為單 峰曲線 。變色初期, 兩美國紅楓品種葉片中花青苷含 量較低, 第5d 開始, 隨著天數的增加, 白蘭地葉片中花青苷含量迅速升高, 葉色變紅, 20d 時出現峰值, 后逐漸下降。秋 天火焰葉片花青苷含量在20d 以前升高幅度較小, 20d 以后 花青苷大量合成, 在25d 時達到高峰。
在秋季葉片變色期, 兩紅楓品種葉片中花青苷合成相關 酶DFR 和UFGT 的活性變化有明顯差異。兩紅楓品 種DFR 酶活性隨著天數的增加為雙峰曲線 。秋天 火焰葉片中DFR 活性隨著天數的增加, 葉色的加深先升高, 分別在第15d 和30d 出現峰值, 在花青苷大量合成期, DFR 酶活性逐漸降低。白蘭地葉片中DFR 活性變化為三峰曲 線, 分別在第5d、15d 和30d 時出現峰值, 花青苷大量合成 期, 在第10~ 15d 時酶活性升高, 其余時間呈下降趨勢。 兩紅楓品種UFGT 活性隨著天數的增加和葉色的加 深, 呈現不同的變化趨勢。變色初期, 秋天火焰葉片 中UFGT 活性較高, 后逐漸下降, 10d 以后, UFGT 酶活性不 斷升高, 在第30d 出現峰值, 在花青苷大量合成期, UFGT 酶 活性不斷升高。白蘭地葉片中UFGT 活性與秋天火焰變化 趨勢相似, 第5d 開始升高, 20d 時出現峰值, 與花青苷大量合 成期一致。
秋天火焰和白蘭地葉片中花青苷合成相關酶的活性與 花青苷的積累存在不同的相關關系 。秋天火焰葉片中 DFR 和UFGT 酶的活性與花青苷含量均呈顯著的二次曲線 關系, 當DFR 酶活性大于760 U . g - 1 FW 左右時, 花青苷的 含量隨DFR 酶的活性的升高而增加。當U FGT 活性大于 0. 231 U . g- 1 FW 左右時, 隨著酶活性的升高花青苷含量增 加。
白蘭地葉片中DFR 和UFGT 酶活性與花青苷含量均成 二次曲線關系, 與秋天火焰相似。當DFR 活性在389~ 423 U . g- 1 FW 時, 花青苷含量隨酶活性增加而增加。當UFGT 活性在0. 138~ 0. 652 范圍內時, 隨著酶活性的升高花青苷 含量增加。
本研究中, 20d 以前, 秋天火焰葉片中花青苷少量合成, 升高幅度較小, 20d 以后, 花青苷進入大量合成期, 葉色變為 橙紅色, 25d 時出現峰值, 花青苷含量由0. 703 mg . g- 1 FW 升為2. 141mg .g- 1 FW, 后花青苷降解, 含量高于合成初期。 白蘭地葉片中花青苷在5d 以后進入大量合成期, 20d 時出現 峰值, 后含量下降, 仍高于合成初期。可見, 白蘭地葉片中花 青苷進入大量合成期較早, 這可能與其葉片迅速變紅有關; 合成后期花青苷降解可能是其發育必需的、自發的生理過 程。
DFR 是催化櫟精苷和花白素之間反應的酶, 王惠聰等在 荔枝的研究中發現DFR 與荔枝果皮中花青苷的積累無密切 關系, Murr ay 等指出在常春藤中, DFR 的活性的缺乏是 花青苷積累的限制性因素。本研究中秋天火焰葉片花青 苷合成初期, DFR 酶活性不斷升高, 但花青苷大量合成期DFR 酶活性下降。兩者相關關系表明, DFR 酶活性大于760 U . g- 1 FW 左右時, 花青苷的含量隨DFR 酶的活性的升高 而增加。白蘭地葉片中花青苷大量合成期, 10~ 15d 時DFR 酶活性不斷升高; 花青苷降解期, 20~ 30d 時DFR 酶活性不 斷升高, 相關分析表明DFR 酶活性在389~ 423 U . g- 1 FW 時, 花青苷含量隨酶活升高而增加, 可見, DFR 不是紅楓花青 苷合成過程中的關鍵酶。
UFGT 是花青苷合成過程中的較后一個酶, 在它的催化 下, 不穩定的花青苷轉變為穩定的花青苷。王惠聰等在荔枝 的研究中認為果實著色過程中花青苷的積累與UFGT 活性 的增加一致 。Ju 等報道UFGT 活性與花青苷積累呈明顯 正相關, 但在果實膨大期沒有花青苷的積累時, UFGT 活性 仍然很高, 且此時施用乙烯利可提高UFGT 活性但沒有花 青苷的積累, 這說明UFGT 不是花青苷合成的關鍵酶。 本研究中, 秋天火焰和白蘭地花青苷大量合成期, UFGT 酶 活性不斷升高。UFGT 和花青苷含量的相關關系表明兩者 顯著相關, 秋天火焰UFGT 酶活性大于0. 231U.g - 1 FW 左 右, 白蘭地UFGT 活性在0. 138~ 0. 652 范圍內時, 花青苷含 量隨UFGT 酶活性的升高而增加。認為UFGT 是紅楓花青 苷合成過程中的關鍵酶。
綜上所述, UFGT 是秋天火焰和白蘭地葉片中花青苷合 成的關鍵酶, DFR 與紅楓花青苷合成無關。DFR 和UFGT 調控不同紅楓品種花青苷合成的機理不同, 還有待于進一步 研究。