花瓣表皮细胞特征及液泡pH值对海棠花色的影响毕业论文_林学毕业论文

花瓣表皮细胞特征及液泡pH值对海棠花色的影响毕业论文

2021-04-23更新

摘 要

观赏海棠(Malus spp.)是蔷薇科苹果属落叶灌木或小乔木,其品种繁多,花色丰富。本研究以不同色系海棠品种盛花期花瓣及相同品种不同开花进程海棠花瓣为研究对象,采用目视测色、英国皇家园艺比色卡比色及色差计测色对其色彩进行评价,扫描电镜对其花瓣表皮细胞形态特征进行观察并对其液泡pH值进行测定,旨在探讨花瓣表皮细胞形态特征及液泡pH值对海棠花色的影响,为初步揭示海棠花色呈色机理提供理论依据。结果表明:

1、三种花瓣测色方法结果相近,相同色系内,海棠花瓣色彩差异不明显,但不同色系间,其色彩差异极显著。亮度(L*值)由高到低依次为白色系>粉色系>紫红色系>暗紫红色系,而色彩红度(a*值)及饱和度(C*值)则为紫红色系>暗紫红色系>粉色系>白色系。开花进程中(大蕾期→盛花期→末花期),海棠花瓣色彩亮度(L*值)不断上升,红度(a*值)以及色彩饱和度(C*值)均不断下降。不同时期花色各参数差异也极显著,花色淡化趋势明显。

2、花色亮度(L*值)与海棠花瓣表皮细胞凸起程度存在一定的负相关关系。不同色系间(白色系→红色系),随着花瓣表皮细胞凸起程度的显著增大,花色亮度(L*值)不断降低。但在同一色系内部,这种负相关关系表现并不明显。开花进程中,花瓣表皮细胞不断扁平化趋势,直接导致了海棠花色亮度的增强。

3、花瓣细胞液pH值是影响海棠花瓣色彩红度(a*值)及饱和度(C*值)的重要因素。pH值越低,即花瓣细胞液酸度越高,海棠花瓣色彩红度及饱和度也越高,花色越深。这与开花进程中,海棠花色变化规律相一致。

关键词:观赏海棠;花色;表皮细胞;pH值

The Effect of Epidermal Cell Characteristics and Vacuole pH Calue on Ornamental Crabapple Flower Color

ABSTRACT

Crabapple is rosaceae, Malus, deciduous shrubs or small trees. Crabapple has many varieties and rich flower color. To elucidate the effect of petals epidermal cell characteristics and vacuole pH value on ornamental flower color, this study focused on differernt colored cultivars which in full bloom and the same cultivars which in different development period. The visual color measurement, RHSCC and colourimetric meter were used to determine the color. And meanwhile, the shape of petal epidermal cells was tested by scanning electron microscope and vacuole pH was measured. Results were as following:

1、The result of three petal color measurement methods were closed. Color of crabapple petals in same color system was significantly different, but no significant differences between different color systems. L*(lightness) from high to low was white, pink, purple and dark purple. But a*(a positive value for reddish colors) and C* (chroma) from high to low was purple, dark purple, pink and white. In the process of flowering(from bugging stage to full flowering, and to the end of the flowering), L*(lightness) was increased, but a*(a positive value for reddish colors) and C* (chroma) was decreased. The parameters of flower color in different stages were significantly different. The trend of color fading was obvious.

2、L*(lightness) had an inverse relationship with the degree of convex epidermal cells. Between diffeeent color systems(from white to red), with the degree of convex epidermal cells remarkably increase, L*(lightness) decrease. But in same color system, this inverse relationship was not obvious. The epidermal cells became more and more flat in the process of flowering, which had direct effect on strengthened brightness.

3、pH value was the important effective factor of a*(a positive value for reddish colors) and C* (chroma). The lower the pH value (the higher the acidity) was, the higher the a*(a positive value for reddish colors) and C* (chroma) was, the darker the color of flowers was, which was corresponded to the transformation rule of crabapple petal color.

Key words:Ornamental crabapple; Flower color; Epidermal cell; pH value

目 录

1 文献综述 1

1.1 观赏海棠简介 1

1.1.1 栽培历史 1

1.1.2 国内外海棠培育及研究现状 1

1.2 花色形成机理 2

1.2.1 色素种类及含量 2

1.2.2 花瓣组织结构和色素分布 4

1.2.3 液泡pH值 6

1.2.4 金属离子 7

1.3 海棠花色研究概况 8

1.3.1 海棠花色 8

1.3.2 海棠花色呈色机理 9

1.4 色彩测定方法评价 11

1.4.1 目视测色 11

1.4.2 仪器测色 11

1.5 扫描电镜简介 12

1.6 本研究目的和意义 12

2 材料与方法 13

2.1 试验材料 13

2.1.1 试验地概况 13

2.1.2 试验材料 13

2.2 试验方法 13

2.2.1 材料采集与预处理 13

2.2.2 色彩测定 14

2.2.3 花瓣表皮细胞观察 14

2.2.4 花瓣pH值测定 14

2.3 数据处理 14

3 结果与分析 15

3.1 观赏海棠花瓣色彩表型评价 15

3.1.1 不同色系观赏海棠品种花瓣色彩评价 15

3.1.2 相同品种不同时期花瓣色彩淡化节律分析 16

3.2 花瓣表皮细胞特征对海棠花色的影响 16

3.2.1 不同色系海棠花瓣的表皮细胞特征 16

3.2.2 相同品种不同时期花瓣表皮细胞特征 17

3.3 液泡pH值对海棠花色的影响 18

3.3.1 不同色系观赏海棠品种花瓣pH值变化 18

3.3.2 相同品种不同时期花瓣pH值变化 19

4 结论与讨论 21

4.1 结论 21

4.2 讨论 21

4.2.1 植物花色测定方法比较 21

4.2.2 花瓣表皮细胞形状对植物花色以及其他方面的影响 22

4.2.3 花瓣液泡pH值测定方法评价 23

4.2.4 本研究结果与同类研究结果异同性比较 24

致谢 25

参考文献 26

1 文献综述

1.1 观赏海棠简介

海棠(Malus spp.),蔷薇科苹果属(Malus Mill.)落叶灌木或小乔木[1]。全世界有35种,主要分布于北温带。我国有20余种,产于南北各地[2]。在长期人工培育下,海棠花色得到较大丰富,但主要局限于白色及红色系,其他色系海棠品种仍有待开发。

1.1.1 栽培历史

我国是海棠的资源分布中心[3],有着悠久的栽培历史,早在先秦时期的文献中就有海棠栽培的记载,《山海经·中山经》中提及眠山“其木多海棠”[4]。海棠在古代也称为柰、林檎,王宇森[5]在《落叶果树种类学》中考证,古时所说的“柰”指现在的中国苹果(绵苹果),而“林檎”指沙果(花红)。在汉代,海棠花就已经与园林艺术结下不解之缘。到了唐代,不论是栽培技术还是种植面积,均有了明显的提高。《赏心乐事》中记载有“五色林擒”的新品种[6]。宋代时期,海棠花在唐朝的基础上得到了更大的发展,终于达到鼎盛时期,在当时就被视为“百花之尊”。元朝战火硝烟不断,很多花卉都受到了牵连,不复唐宋时期的昌盛。但是海棠不同,它仍然保持着长盛不衰的势头。到了明清两朝,它在园林营造中依旧备受青睐,常与玉兰、牡丹、桂花相配植,营造“玉棠富贵”的意境。在现存的清代皇家园林中仍能常常见到垂丝海棠(M. halliana)、西府海棠(M. micromalus)、湖北海棠(M. hupehensis)的身影。

1.1.2 国内外海棠培育及研究现状

18世纪后,中国海棠传入北美,国外的园艺工作者在从中国引种,经过200多年的杂交选育,培育出一系列具有较高观赏价值的新品种。西方以我国原产种与欧美的褐海棠、草原海棠、花冠海棠杂交培育出了一些优良的海棠品种[7]。这些海棠已脱离了野生种单瓣浅色的范围,逐渐演化出重瓣深色的高等类型。

中国虽然是世界海棠植物资源最丰富的国家,但由于长期忽视原生种的保存与利用,观赏海棠品种资源的开发远落后于发达国家[8]。20世纪80年代开始,中国科学院植物研究所、北京植物园以及山东、江苏等地的园林绿化公司才陆续从欧洲、美国、日本等地以及我国台湾引进了‘红丽’(M. ‘Red Splendor’)、‘绚丽’(M. ‘Gorgeous’)、‘王族’(M. ‘Royalty’)、‘凯尔斯’(M. ‘Kelsey’)、‘红玉’(M. ‘Red Jade’)等约100种观赏海棠新品种[9],对海棠花的研究和应用起步甚晚,有关海棠花色呈色机理的研究也为数不多,目前主要集中在花色素组分特征及生物合成两个方面。已探明花青素为海棠花瓣中的主导色素,类胡萝卜素和叶绿素为次要色素[10]。对于合成过程中相关基因的表达水平及关键酶活性的变化,近年来也取得了相应的研究进展[11-13]。但有关花瓣的组织结构及色素分布特征对海棠花色的影响,尚未见报导。

1.2 花色形成机理

狭义的花色是指花瓣的颜色;广义的花色是指花器官花萼、雄蕊甚至苞片发育成花瓣的颜色,也就是花叶中发育成花瓣状部分所显示的颜色[14]。人眼所感知的花色是光线照射到花瓣表面后,部分光线穿透色素层被吸收,而一些剩余的通过海绵组织的反射作用,再次穿透色素层,进入人眼,最终被大脑所感知的结果[15]。花色作为植物最具特色的观赏性状,不仅具有重要的商业价值,而且具有突出的繁殖意义。安田齐[16]曾在他的经典著作中有过这样一个形象的比喻:假如把花比作是商店的话,那么昆虫就变成了顾客,花瓣则是招揽客人的广告牌。从植物进化的角度来解释,即花瓣呈现出除绿色以外的各种色彩以提高传播花粉的效率,扩大种属分布,是植物主动适应环境,不断进化的表现。因此,花色是观赏植物不可或缺的欣赏之处。长久以来,人们对于花色的形成也进行了孜孜不倦的探索,主要包括花瓣色素种类及含量、组织结构和色素分布状况、液泡的pH值和金属离子等方面,并产生了众多著名的论断和学说。例如Willstatter等有名的pH学说、日本的络合物学说、Robinson的注色素学说及胶体学说等,随着花色形成机理研究的深入,新的观点也在不断涌现。

1.2.1 色素种类及含量

花瓣中的色素是花色形成最基本的物质基础。花色是以其所含有的色素为主体而呈现出来的。花色素的提取研究工作源于十九世纪中叶,经过漫长的历史过程,迄今多种花色素已被发现,并探明其化学结构。这些色素经过归类总结,主要可被分为3大类群,即类胡萝卜素、类黄酮和生物碱类。

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