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“紫叶李”叶子为何在夏天会变成绿色

  原标题:“紫叶李”叶子为何在夏天变成绿色?

  紫叶李又名红叶李,以叶色闻名,为蔷薇科李属落叶小乔木,是我国华北地区主要彩叶植物之一。

  但是,紫叶李的叶子并不是永远都呈紫色。在夏季或环境因子不适宜的条件下,会出现“返绿”现象,使其失去原有的景观价值。这是为什么呢?

  其实,植物叶片细胞内主要含有叶绿素、类胡萝卜素和花青素三类色素。叶绿素和类胡萝卜素是进行光合作用的主要色素,花青素又称花色素,是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素,也是植物花瓣中的主要呈色物质。这三类色素在细胞中所占的量和位置决定着叶片的颜色。当叶绿素在叶片色素中所占的比重较大时,叶片呈现绿色;花青素所占的比重较大时,叶片呈现红色或紫色;类胡萝卜素所占的比重较大时,叶片呈现橙或黄色。

  研究人员进一步研究表明,自然状态下花青素与植物体内各种单糖结合而成的糖苷被称为花青素苷。实际上是花青素苷控制花的颜色,当花青素苷含量低时花色为粉红,随着含量的增加,花色由红变紫至黑色。根据研究证实,花青素苷含量的多少直接体现出植物所呈现的色彩鲜艳程度,而影响花青素苷合成及呈色的因素有很多, 可以概括为内在因素和外在因素,内在因素如植物体内糖分的含量、磷酸盐含量等,外在因素如光照、温度及栽培技术措施的改变等。

  为了了解紫叶李叶片颜色变化的原因,科研人员做了大量的实验研究,证明光照可显著增加紫叶李叶片中可溶性总糖、淀粉含量,且可溶性总糖、淀粉含量与花青素苷含量之间均呈显著正相关性。也就是说,叶片中糖类物质含量的增加可以促进花青素苷的合成。

  温度直接调控色素之间的组成和比例,从而影响呈色,其中,温度明显影响叶片中的花青素苷、叶绿素b和总叶绿素的含量,但对叶绿素a没有影响;积温(即某一段时间内逐日平均气温≥10℃持续期间日平均气温的总和)与花青素苷的含量呈负相关。研究还表明,温度不仅影响植物花青素苷生理代谢,还对花青素苷稳定性也有影响。低温会促进花青素苷的合成,高温则使植物分解代谢加剧从而导致花青素苷合成减少和分解增加。

  另有学者通过对彩叶草的实验研究证实了这一结论,秋季夜温较低,降低了呼吸速率,加速了糖的积累,从而促进了花色素苷的合成。而当糖类储备不足时,花青素苷的糖键发生水解为植物体补充能量,导致花青素苷的含量减少,这就是彩叶草叶片在夏季高温时期发生褪色现象的主要原因。

  我们观察到,当温度持续达到33°C左右时,紫叶李叶片细胞中花青素的含量明显下降,因此,这时候紫叶李的叶片便会呈现出绿色。那么,温度发挥作用的原理又是什么呢?科研人员认为,温度主要是通过影响关键色素酶的活性发挥作用的,酶是催化生化反应的重要物质,在花青苷合成过程中需要一系列酶来催化反应。因此,酶活性的高低直接影响花青素苷合成的多少。

  因此,环境因子尤其是温度对植物花青素苷合成的多种影响已在众多植物体内得以证明,但多重因子联合影响的研究还存在欠缺。