重瓣铁线莲花色与花青素的关系_袁明霞.pdf

研究报告Research Report重瓣铁线莲花色与花青素的关系袁明霞1宋微1*刘换换1朱骏1陈天森1丁益21 江苏农林职业技术学院,句容,212400;2 苏州极创澜海科技有限公司,苏州,215000*通信作者,摘要为探明重瓣铁线莲花色与花青素的关系，本研究采用液质联用检测技术(HPLC-MS)对 4 个色系重瓣铁线莲中 6 种主要花青素进行了定量分析。结果表明，各色系重瓣铁线莲中均含有花青素，但花青素单体含量及总量差异显著，且不同色系中优势花青素单体不同。红色系重瓣铁线莲花青素中芍药素和矢车菊素含量明显高于紫色系和蓝色系，最高可达 30.7 倍和 13.0 倍，说明芍药素和矢车菊素可能与红色着色相关。紫色系重瓣铁线莲花青素中飞燕草素含量高于红色系，但低于蓝色系；蓝色系重瓣铁线莲花青素中飞燕草素含量最高，说明飞燕草素含量可能影响着花色从紫色到蓝色的变化。供试白色系重瓣铁线莲中只检出了少许矢车菊素，未检测到其他 5 种花青素，说明纯白色系重瓣铁线莲中可能不含花青素物质，检出的少许矢车菊素与供试材料萼瓣端部的微红色有关。此外，红色系重瓣铁线莲的 6 种花青素总量远高于其他色系，说明萼瓣呈色不同与花青素总量差异有很大关系。本研究的实施为探明铁线莲属萼瓣呈色机理奠定了基础，亦为其花色育种提供了理论依据。关键词铁线莲属;重瓣;花色;花青素The Relationship Between the Colors and Anthocyanins of Clematis Hybri-das with Double PetalsYuan Mingxia1Song Wei1*Liu Huanhuan1Zhu Jun1Chen Tiansen1Ding Yi21 Jiangsu Vocational College of Agriculture and Forestry,Jurong,212400;2 Jiangsu Jichuanglanhai Technology Co.Ltd.,Suzhou,215000*Corresponding author,DOI:10.13271 j.mpb.021.000941AbstractIn order to find out the relationship between the colors and anthocyanins of Clematis hybridas(Clema-tis florida Thunb.)with double petals,6 major anthocyanins in Clematis hybridas with double petals of 4 color sys-tems were quantitatively analyzed by HPLC-MS.The results showed that anthocyanins were detected in all Clema-tis hybridas,but the monomer content and total amount of anthocyanins were significantly different,and the domi-nant anthocyanin monomer in different color systems were different.The contents of peonidin and cyanidin in redClematis hybridas were significantly higher than those in purple and blue Clematis hybridas,up to 30.7 and 13.0times,indicating that peonidin and cyanidin might be related to red coloring.The content of delphinidin in purpleClematis hybridas was higher than that in red Clematis hybridas,but lower than that in blue Clematis hybridas,andthe content of delphinidin in blue Clematis hybridas was the highest,indicating that delphinidin content might af-fect the change of flower color from purple to blue.Only a little cyanidin was detected in white Clematis hybridas,but no other five anthocyanins were detected,indicating that the pure white Clematis hybridas should be free of an-thocyanins,and the little cyanidin detected might be related to the reddish color at the end of the calyx petals of the基金项目：本研究由江苏农林职业技术学院科技计划项目(2022kj36)和江苏省种业振兴揭榜挂帅项目(JBGS 2021 092)共同资助引用格式：Yuan M.X.,Song W.,Liu H.H.,Zhu J.,Chen T.S.,and Ding Y.,2023,The relationship between the colors and antho-cyanins of clematis hybridas with double petals,Fenzi Zhiwu Yuzhong(Molecular Plant Breeding),21(3):941-949.(袁明霞,宋微,刘换换,朱骏,陈天森,丁益,2023,重瓣铁线莲花色与花青素的关系,分子植物育种,21(3):941-949.)分子植物育种，2023 年，第 21 卷，第 3 期，第 941-949 页Molecular Plant Breeding,2023,Vol.21,No.3,941-949分子植物育种Molecular Plant Breeding铁线莲(Clematis florida Thunb.)，又名铁线牡丹、番莲、金包银等，属毛茛科铁线莲属植物，多数为落叶或常绿草质藤本。其花型精致、花色鲜艳、花量很大且多具有攀援性，观赏价值极高，一旦开花，非常壮观，素有“藤本皇后”之称，与月季和绣球并称为“花园三宝”。随着各种栽培技术、生物遗传工程技术的进步，铁线莲也从原本较为单一的单瓣花型发展到了现如今的重瓣、复重瓣。重瓣和复重瓣铁线莲是铁线莲中的明星系列(王江勇等,2020)，颜值高、人气高，成为了现代园林中优良的垂直绿化、盆栽及与地被植物复合栽培等的重要植材。重瓣铁线莲在园林应用方面前景广阔，其花色具有独特的研究价值。但是，目前对于重瓣铁线莲的研究主要集中在系统分类与演化(王文采和李良千,2005)、资源调查及评价(雷蕾等,2022)、组织快繁(高燕等,2021)等，呈色机理方面的研究鲜有报道。花色作为园林植物观赏性的决定性状之一，是植物自然进化过程中最具适应意义的表型性状(戴思兰和洪艳,2016)。花青素是决定花色的重要色素之一，广泛存在于超过 90%的被子植物中，花青素成分及其相对含量不同都会使得花色变化，推测重瓣铁线莲花色的丰富变化可能与萼瓣中的花青素有关。花青素属类黄酮类物质，其稳定性容易受液泡 pH值、表皮细胞形状、外界温度、光照等的影响(甘林鑫等,2020)，在自然界中鉴定的花青素至少有 650 种，常见的有矮牵牛素、矢车菊素、飞燕草素、锦葵素、天竺葵素和芍药素6 种。花青素的合成途径已基本明晰，在草原龙胆(高嵩和李天来,2020)、香雪兰(郁晶晶等,2020)、小苍兰(徐怡倩等,2016)等部分植株中也已做过较为详细的研究。但是，重瓣铁线莲花色与花青素成分以及含量的关系尚不清楚，仍需试验与分析。本研究选用 4 个色系7 种重瓣铁线莲萼瓣作为研究对象，采用液质联用技术(HPLC-MS)对花青素单体进行定量分析，以期找出花青素单体含量对花色表型影响的规律，旨在为重瓣铁线莲优良品种的花色选育、新品种培育及其品种鉴定、保护、分类提供理论依据。1结果与分析1.1 6种花青素单体标准曲线制备将一定量的矮牵牛素、矢车菊素、飞燕草素、锦葵素、天竺葵素和芍药素标准品，用超纯水配成不同浓度的标准混合溶液，分别注入高效液相色谱仪进行分析，以峰面积(Y)和对应浓度(X)绘制标准曲线(图 1)，并得到标准曲线回归方程(表 1)。制备结果显示，矮牵牛色素、矢车菊素、飞燕草素、锦葵素单体的线性相关系数 R2均大于 0.995，天竺葵素和芍药素单体的线性相关系数 R2也均在 0.990 以上，6 种花青素单体的线性良好，在测定范围内可以满足检测需要。1.2重瓣铁线莲花青素单体定量测定采集红色系、紫色系、蓝色系和白色系 4 个色系7种重瓣铁线莲样品(图 2)，以高效液相色谱仪(HPLC)串联质谱仪，采用 150 mm4.6 mm3.5 m 的 C18色谱柱将样品制备溶液进行分离和测定，通过不断改变流动相浓度配比进行等梯度洗脱(表 2)，质谱参数(表3)，得到 7 种重瓣铁线莲样品中 6 种花青素图谱(图 3)。将图谱峰值代入标准曲线回归方程，用液相色谱质谱联用仪自动求得样品检测浓度，再根据检测浓度稀释体积/称取质量求得样品含量(表4)。结果表明，红色系、紫色系、蓝色系与白色系 4 个色系 7种重瓣铁线莲萼瓣中均测定出了花青素含量，但 6种花青素单体含量差异显著，且不同色系重瓣铁线莲萼瓣中优势花青素单体不同。1.3重瓣铁线莲花色与花青素含量关系1.3.1 红色系重瓣铁线莲花色与花青素含量关系经检测，淡紫红色 恭子小姐(LadyKyoko)和深粉色 约瑟芬(Josephine)花青素中的优势单体均为芍药素，含量分别为 606.29 和 669.77 ng/g，其次为天竺葵素，矮牵牛素和锦葵素含量均较低(表 5)。从测定的 6 种花青素总量来看，淡紫红色 恭子小姐(La-test material.In addition,the total amount of 6 anthocyanins in red Clematis hybridas was much higher than that inother color systems,indicating that the different colors of calyx petals was closely related to the total amount of an-thocyanins.The implementation of this study has laid a foundation for exploring the coloration mechanism in ca-lyx petals of Clematis hybridas,and also provided a theoretical basis for the breeding of flower color of Clematishybridas.KeywordsClematis L.;Double petals;Flower color;Anthocyanin942表 3 质谱参数Table 3 Mass spectrometry parameter注:标记*的为定量离子Note:The marked*is quantitative ion名称Name矮牵牛色素Petun