五颜六色的植物叶片的色彩是如何形成的?

2018-03-12 21:50:10 55

植物可以制造各种各样的色素分子,远远超过动物。毕竟,植物是光的生物。他们感觉到光线来控制他们的成长和对环境的快速反应,他们用光作为他们的能量来源。植物生产颜料来宣传授粉花卉和分散种子的动物奖励。因此,颜料可能具有生理和/或生物功能。在植物的叶子中存在三种类型的色素,并且它们的保留或产生决定了叶子在从分子中落下之前的颜色,叶子老化过程中存在的三种类型的色素的结构:叶绿素,类胡萝卜素和花青素。

类胡萝卜素是在植物细胞的质体中合成的非常长链。 在向日葵中,在射线花的有色体中产生普通的类胡萝卜素β-胡萝卜素,产生明亮的黄橙色。 这些颜料主要吸收蓝色波长,使较长的波长分散并产生黄色。 在秋天的树叶中,类胡萝卜素残留在叶绿体中,并由于叶绿素的损失而暴露。
叶绿素a和b是光合作用的色素。 它们在叶子的光合组织叶绿体中产生。 叶绿素分子具有很强的斥水性,部分原因是分子中长叶醇尾。 分子的闭环与我们的血液中的血红蛋白相似,但是含有镁离子而不是铁。 这是一个大而昂贵的分子,部分原因是每个环含有四个氮原子。 叶绿素通常在叶寿命结束时分解,大部分氮被植物吸收。

花青素是在有色植物细胞的细胞质中通过类黄酮途径产生的水溶性色素。 糖分子的附着使得它们特别可溶于液泡的汁液中,这些分子被储存起来......只要它们被发射出去。 这些是大多数花瓣,大多数红色水果(如苹果)和秋季几乎所有红叶的粉红色的颜色。 花青素吸收蓝绿色波长的光,使红色波长被植物组织散射,使这些器官可以看见红色。花色素苷属于类黄酮类色素, 是植物叶、果实和花中主要的呈色色素。花色素苷是一类存在植物体内非常重要的次生代谢物质, 通过细胞质和内质网膜内合成, 然后再运输到液泡, 一般以糖苷的形式存在, 因为有吸光性而显示出蓝色、紫色、粉色及红色等。

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彩叶植物的变色原理
彩叶植物的颜色千变万化,给自然界增添了丰富的色彩。国外对彩叶植物变色的生理机制研究起步比较早,而我国近年来也加强了对这方面的研究。研究表明,彩叶植物的叶色表现是遗传因素和外部环境共同作用的结果。
影响彩叶形成的遗传因素:
高等植物叶片颜色因三类主要色素(叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮类色素)含量和分布不同而表现不同。其中,类黄酮色素是植物体内的一类次生代谢物质,在细胞和内质网膜内合成后运输到液泡,以糖苷的形式存在,具有吸光性而表现出粉色、紫色、红色及蓝色等。
这三种色素在细胞中所占的分量和位置决定着叶子的颜色。当叶绿素在叶片中所占的分量和位置决定着叶子的颜色。当叶绿素在叶片色素中所占比例较大时,叶片表现为绿色;类胡萝卜素所占比重较大时,叶片表现为橙或黄色;花青素所占比重较大时,叶片表现为红色。有些植物叶片的某一部分色素的含量大,如色素集中在叶子的上部或下部,这就形成了有别于其他部位的彩叶。
影响彩叶形成的生态因素:
光照、土壤、温度、季节等因素作为独立因子均可影响叶片的色彩,但又互相影响,共同作用。
光的强度、光质和光照时间通过对花色素合成的影响以及调节与花色素有关的酶的活性来影响彩叶植物呈色。花色素和光的关系表明,光强影响花色素苷是类型,光质对叶色有一定的影响。光越强,花色素苷积累越多。有些彩叶植物,如金叶女贞、紫叶小檗,光照越强,叶片色彩越鲜艳。而一些室内观叶植物,如彩虹竹芋、孔雀竹芋等,只有在较弱的散射光下才呈现其斑斓的色彩,强光会使彩斑严重褪色。另一类彩叶植物,如金叶连翘、金叶莸等,叶色随光强的降低而逐渐复绿。
土壤容重和pH值与植物彩叶的表现也有直接的关系。土壤容重直接反映土壤的孔隙大小、松紧程度和土壤肥力等状况,是土壤理化性质的一项重要指标。在同等条件下,植物在容重小的土壤中生长的比容重大的土壤好,叶色表现更为突出。pH则是通过影响花青苷结构来改变植物叶色的重要因素。研究表明,微酸性或中性土壤能够促进彩叶呈色,碱性土壤则抑制呈色。
季节是一个综合因素,它包含了温度、光照和水分等的变化。一般来说,早春低温环境下花色素的含量大大高于叶绿素,叶片的色彩十分鲜艳,而秋季早晚温差大和干燥的气候有利于花色素的积累,使得一些夏季复绿的叶片在秋季色彩比春季更为鲜艳。如金叶红瑞木,春季为金色叶,夏季叶色复绿,秋季叶片呈现极为鲜艳的红色。
彩叶植物主要来自自然界的变异或人工育种和栽培选育。诱使植物叶片色彩变化的因素很多,但是只有叶片非绿色的变化达到稳定,才是形成彩叶植物的必要条件。除季节性彩叶植物外,彩叶植物通常春、夏、冬三季均呈彩色,观赏期长,较一般观花植物优越,通过科学合理的配置和应用,能够达到意想不到的景观效果。在植物应用过程中,除了充分利用已有的彩叶植物,还可以结合彩叶树种的变色原理,研发出符合审美需要的植物品种,丰富园林植物配置的色彩和人类对植物的审美需求。