大白菜叶脉紫色程度快速及准确划分方法_王亚秀.pdf

西 北 农 业 学 报 2 0 2 3,3 2(3):3 8 6-3 9 2A c t aA g r i c u l t u r a eB o r e a l i-o c c i d e n t a l i sS i n i c ad o i:1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 3.0 0 6h t t p s:/d o i.o r g/1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 3.0 0 6大白菜叶脉紫色程度快速及准确划分方法收稿日期:2 0 2 1-1 2-0 7 修回日期:2 0 2 1-1 2-3 1基金项目:国家自然科学基金(3 1 6 7 2 1 6 3);杨凌种业创新中心重点研发计划(Y l z y-s c-0 1)。第一作者:王亚秀,女,硕士研究生,研究方向为蔬菜育种与生物技术。E-m a i l:W a n g y x 7 7 7 7 71 6 3.c o m通信作者:张鲁刚,男,教授,博士生导师,主要从事蔬菜育种与生物技术研究。E-m a i l:l u g a n g z h 1 6 3.c o m王亚秀,张妮南,张学芬,和禹廷,刘小愿,张鲁刚(西北农林科技大学 园艺学院,陕西杨凌 7 1 2 1 0 0)摘 要 旨在探索一种快速准确地划分大白菜叶脉中花青素含量的方法。以自主创制的紫色叶脉散叶大白菜为研究材料,利用p H示差法对其紫色、浅紫色和白色叶脉单位质量花青素含量进行测量,结果表明不同颜色叶脉花青素含量存在显著差异,其含量分别为7 8.4 8 0m gk g-1、1 6.7 0 3m gk g-1和1.9 9 3m gk g-1。用色差计对3种叶脉的色差值进行测定,结果表明色差值L*、a*、b*变化规律与人眼观察到的颜色变化趋势基本一致,且与花青素含量有相关关系,相关系数分别为0.8 9 17、0.7 9 79、0.8 9 17。此外,对L*、a*、b*值显著性差异分析发现,3种颜色叶脉的L*、a*、b*值均存在显著性差异,其中L*值的差异最大,紫色叶脉和浅紫色叶脉、浅紫色叶脉和白色叶脉的L*值边界间隔分别是1 0.4 4 6和4.3 5 7,3种颜色叶脉区分明显,以此作为判断紫色、浅紫色和白色3种不同颜色叶脉的色差值参数标准,可为大白菜叶脉花青素紫色程度判断提供一种新的快速检测方法。关键词 散叶大白菜;紫色叶脉;花青素;色差计 花青素不仅可以赋予蔬菜、水果五彩斑斓的颜色,而且还具有丰富的营养价值,同时花青素作为天然的抗氧化剂,也是最强效的自由基清除剂1,更有利于预防疾病等功能2-4。相较于普通大白菜,紫色大白菜积累了较多的花青素,能够在不同的生长环境和生长阶段表现出不同程度的紫色5。在研究中发现,植物组织中是否含有花青素,通常通过肉眼观察和花青素的测定两种途径,肉眼观察不仅判断准确性差,而且观察者也存在差异。花青素的测定方法虽然结果准确,但需要专门仪器,如p H示差法,分光光度计6,高效液相色谱串联质谱仪等方法7-9,操作过程复杂,测定成本高,不适宜大量样品的快速判断。因此,寻找一种快速检测植物组织花青素、辅助提高肉眼观察准确性的鉴定技术十分必要。对于不同程度紫色大白菜,人眼观察到的颜色容易受到个体差异和环境因素的影响,色差计可以客 观 地 定 量 颜 色,并 且 可 以 量 化 评 估 颜色1 0-1 1。近年来,色差计在蔬菜和水果品质上评定应用研究日益广泛1 2,利用色差计可以快速检测西瓜、番茄红素含量1 3;测定成熟黄瓜果皮色差值,并根据色差值将黄瓜成熟果皮可分为不同色系1 4;在观赏辣椒类胡萝卜素积累特性的研究中,发现色差值a*与类胡萝卜素具有较高的相关性1 5;有研究报道以色差值L、a、b、c、h和D A值对冬枣色泽进行判定,发现色泽与甜度存在相关性,说明用色差预测冬枣的甜度是可行的1 6。本研究利用色差计对散叶紫色叶脉大白菜的叶脉颜色判定分析,进一步探讨色差计在大白菜叶脉花青素含量判断中的可行性。1 材料与方法1.1 试验材料供试的散叶大白菜由西北农林科技大学园艺学院白菜研究课题组提供,种植于西北农林科技大学试验田。3类材料是经两代自交的纯合系,在莲座期叶脉表现出明显紫色、浅紫色和白色表型,群体内单株间性状表现高度一致。2 0 2 0-0 9-0 1将所有试验材料播种在7 2孔穴盘,3 0d后移栽到露地,3 5d后进行叶脉颜色调查,根据叶脉颜色表型,将散叶大白菜叶脉颜色划分为紫色(图1-A)、浅紫色(图1-B)和白色(图1-C),分别用Z、Q和B表示。1.2 花青素含量测定移栽到露地3 5d后,每个株系选取3个单株,取莲座期从外往里数第5、6、7片叶脉,距离叶脉底部5c m处,用刀片切取叶脉上部新鲜样品将其混匀,取1g测量花青素含量,将样品真空冷冻干燥,研磨至均匀的粉末,加入1 0m L1%盐酸-甲醇溶液,4 低温避光浸提1 2h,离心后取上清液1m L,加入p H4.5的0.2m o lL-1醋酸钠缓冲液4m L,再取上清液1m L加入p H1.0的0.2m o lL-1氯化钾缓冲液4m L,摇匀混合,分别以5 2 5n m和7 0 0n m为吸收波长测定其吸光度。每个处理重复3次1 7。提取液花青素浓度(m gL-1)=A L-11 03MW稀释倍数式中:A=(A 5 2 5n m,p H 1.0-A 7 0 0n m,p H 1.0)-(A 5 2 0n m,p H 4.5-A 7 0 0n m,p H 4.5);为花青苷的摩尔消光系数,2 69 0 0;MW为花青苷的摩尔质量(4 4 9.2)。1.3 叶脉色差值测定用C R-4 0 0色差计(北京光学仪器厂)测定散叶大白菜中不同颜色叶脉的L*、a*、b*值。其中L*代表亮度轴,表示黑白,0为黑,1 0 0为白;a*代表红绿轴,正值为红,负值为绿,0为中性;b*代表黄蓝轴,正值为黄,负值为蓝,0为中性。移栽到露地3 5d后,每个株系选取3个单株,取莲座期从外往里数第5、6、7片叶脉,距离叶脉底部5c m处测定色差值并取平均值,每种颜色分别选择6个株系进行测量。A.紫色叶脉;B.浅紫色叶脉;C.白色叶脉;标尺为5c mA.P u r p l ev e i n s;B.L i g h tp u r p l ev e i n s;C.Wh i t ev e i n s;B a r i s5c m图1 不同颜色叶脉的散叶大白菜F i g.1 L o o s e l e a fC h i n e s ec a b b a g ew i t hd i f f e r e n t c o l o rv e i n s2 结果与分析2.1 不同颜色叶脉的花青素含量比较采用p H示差法对单位质量不同颜色叶脉花青素含量进行测定,结果如图2-A所示,紫色叶脉中花青素含量最高,达7 8.4 5m gk g-1,浅紫色叶 脉 中 含 有 较 高 的 花 青 素,含 量 为1 6.7 0m gk g-1,而白色叶脉中的花青素含量最低,仅有1.9 9m gk g-1。进一步对不同颜色叶脉花青素提取上清液颜色拍照比较,结果如图2-B所示,紫色叶脉的上清提取液颜色呈紫红色,浅紫色叶脉的上清提取液呈粉红色,白色叶脉的上清提取液颜色则呈黄绿色。总之,不同颜色叶脉花青素的总含量差异达到显著水平,花青素含量变化趋势与叶脉颜色由深至浅变化趋势基本一致,上清液颜色也与叶脉颜色由深至浅变化趋势基本一致,相比较浅紫色叶脉与白色叶脉花青素含量差异较小,其花青素提取液颜色也比较接近。2.2 不同颜色叶脉的色差值比较根据叶脉颜色变化将试验材料划分为紫色叶脉(Z)、浅紫色叶脉(Q)和白色叶脉(B)。用色差计分别测量其叶脉色差值参数L*、a*和b*,结果表明(图3),紫 色 叶 脉(Z)的L*值 分 布 在4 7.2 15 3.6 2,浅紫色叶脉(Q)的L*值分布在6 1.6 36 7.4 4,白 色 叶 脉(B)L*值 在7 0.6 27 5.3 1,说明从Z、Q到B叶脉亮度逐渐增加,即反映了从Z、Q到B叶脉的色素积累逐渐减少,反光增强,并且三者的L*值间隔明显,很容易相互区分。在红绿轴参数a*中,3类材料也表现出一定的色差规律,Z的参数a*为正值,说明Z的颜色偏向红色,而Q和B参数a*为负值,说明Q和B的颜色偏向绿色、且Q较B的参数a*值更小,Q7833期王亚秀等:大白菜叶脉紫色程度快速及准确划分方法 A.花青素含量;B.花青素提取液颜色。柱图上的不同字母表示差异显著(P0.0 5)A.A n t h o c y a n i nc o n t e n t;B.C o l o ro fa n t h o c y a n i ne x t r a c t.D i f f e r e n t l o w e r c a s el e t t e r sa b o v et h eb a r si n d i c a t es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s(P0.0 5)图2 不同颜色叶脉花青素含量比较F i g.2 C o m p a r i s o no fu n i t a n t h o c y a n i nc o n t e n t i n l o o s e l e a fC h i n e s ec a b b a g ew i t hd i f f e r e n t c o l o rv e i n s 柱图上的不同字母表示差异显著(P0.0 5)D i f f e r e n tl o w e r c a s el e t t e r sa b o v eb a r si n d i c a t es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s(P0.0 5)图3 不同颜色叶脉色差值L*、a*、b*比较F i g.3 C o m p a r i s o no fC h r o m av a l u e s(L*,a*,b*)o fd i f f e r e n t c o l o rv e i n s和B的a*有明显间隔,也可以明确区分。黄蓝轴b*的表现与红绿轴参数a*正好相反,Z的b*值为负值,而Q、B的b*值为正值,说明Z比Q和B颜色趋近于蓝色,其中Q较B的参数b*小,Q和B的b*存在明显间隔,可以明确区分。由此可见,3个色差值变化规律与人眼观察到的颜色变化趋势基本一致,3种材料的色差值参数L*、a*和b*间均存在明显差异,但都是Z与Q和B的差异最大,而Q和B的差异较小,区别Q和B需要确定相应的界限值,方可作为一种可靠客观的表示叶脉颜色变化的方法。为了进一步明确区分紫色、浅紫色和白色叶脉颜色差异范围,对其色差值参数L*、a*和b*值做显著性差异分析,在0.0 1水平上分析了3个参数的范围(表1)。紫色、浅紫色叶脉和白色叶脉的L*值范围分别是4 9.4 7 32.4 2 7、6 4.5 3 02.1 8 4、7 2.7 2 31.6 5 2;紫色、浅紫色叶脉和白色叶脉的a*值范围分别是1 1.8 4 72.3 9 6、-2.4 41.5 9 3、-6.7 0 51.6 1 1;紫色、浅紫色叶脉和白色叶脉的b*值范 围 分 别 是-3.3 1 51.3 2 9、8.7 6 51.2 3 9、1 3.7 5 22.4 4 5。其中紫色叶脉和浅紫色叶脉、浅紫色叶脉和白色叶脉的L*值边界的间隔分别是1 0.4 4 6和4.3 5 7,浅紫色叶脉和白色叶脉的a*值边界的间隔分别是1.0 6 1,浅紫色叶脉和白色叶脉的b*值边界的间隔分别是883西 北 农 业 学 报3 2卷1.3 0 3,可以看出3种材料的色差值参数L*、a*和b*边界间均存在明显间隔,其中L*值的间隔最大,最容易区分紫色、浅紫色叶脉和白色叶脉。以上述各个参数间隔的中点作为划分界,则利用3个参