元宝枫色素含量、分布及超微结构与叶色的关系

【目的】探究元宝枫叶片颜色属性与不同叶色叶片各组织中色素含量和分布,以及与细胞超微结构的关系,为明确元宝枫叶片呈色的内部机制提供细胞学依据,为揭示红叶植物变色机制提供参考。【方法】分析元宝枫叶片颜色属性,测定各颜色叶片叶绿素、类胡萝卜素和花色素苷含量,观察叶片各组织中色素分布情况,使用透视电镜观察叶肉细胞的叶绿体和其他细胞器的超微结构。【结果】元宝枫不同叶色叶片色素含量、分布和超微结构均存在差异。1)红叶花色素苷含量极显著(P<0.05)高于黄叶和绿叶,叶绿素含量较低。黄叶叶绿素含量最低,类胡萝卜素含量显著(P<0.05)高于红叶,类胡萝卜素与叶绿素含量比值显著高于绿叶和红叶(P<0.05)。绿叶叶绿素和类胡萝卜素含量显著(P<0.05)高于黄叶和红叶,花色素苷含量显著(P<0.05)低于红叶,与黄叶之间无显著差异。相关分析表明,元宝枫叶片色素含量比值均与叶绿素含量呈负相关关系。2)元宝枫叶片上下表皮细胞均无色素分布,花色素苷主要分布于栅栏组织。红叶花色素苷分布明显,绿叶和黄叶花色素苷分布较少。黄叶类胡萝卜素分布明显,在海绵组织也有花色素苷分布。3)嫩绿色叶片叶绿体尚在发育中;绿叶细胞发育成熟,有淀粉粒。叶片变红后,叶绿体中核糖体减少,全红叶片中出现叶绿体解体的残留物;黄叶中叶绿体受损,细胞中有嗜锇颗粒;尖端变褐的叶片细胞中有大量嗜锇颗粒,有些细胞基本为空腔。【结论】元宝枫彩叶未发生结构变异,其颜色变化是因为在叶片变红过程中,叶绿素和类胡萝卜素含量降低尤其叶绿素含量下降迅速,而花色素苷含量上升,其内部花色素苷与叶绿素和类胡萝卜素的比值上升造成的,属于色素型彩叶。叶片花色素苷主要分布于栅栏组织,在变红前就已产生,随其含量上升,最终在叶色上呈现出来。在叶色变化过程中,叶绿体逐渐解体,出现衰老症状,为衰老期型彩叶。黄叶生长势差,叶色从绿转黄,不能呈现红色,衰老速度较红叶更快。

番茄苗期叶位色素含量高光谱检测及可视化研究

叶片色素含量是表征作物栽培基质营养元素和生理状态的重要指标;快速、精准获取色素含量及叶位分布规律是设施农业水肥精准化管理的基础。以番茄苗期不同叶位叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素(Chll)和类胡萝卜素(Caro)为研究指标,用营养液配制10个氮素浓度;根据叶片位置摘取1710片(285个样本)用于可见光-近红外高光谱采集;运用卷积平滑(S-G)、标准正态变量变换(SNV)和多元散射校正(MSC)对光谱数据预处理。首先采用竞争自适应加权算法(CARS)对特征波段“粗”提取,然后利用迭代和保留信息变量算法(IRIV)判断“粗”提取波段的重要性,并对强弱波段组逆向消除“精”提取最优波段集合,建立偏最小二乘回归(PLSR)模型。结果表明:(1)营养液氮素浓度为302.84 mg·L^(-1),叶片色素含量最大,且高浓度的抑制作用高于低浓度,叶位色素含量呈上叶位>中叶位>低叶位分布规律;(2)采用CARS-IRIV-PLSR算法“粗-精”特征波段筛选策略分别对Chla、Chlb、Chll和Caro提取了4、4、10和11条特征波段,其Rp为0.7722、0.7321、0.8471和0.8587;(3)结合最优模型色素定量反演图像可视化表达,Chla、Chlb和Chll分布规律一致,而Caro与Chll分布规律相反,该结论与植物生理特征和测定结果相吻合。采用高光谱成像技术能够实现对叶片色素含量进行无损检测及可视化表达,为设施农业植物叶片色素分布、养分亏缺和施肥决策等提供数据支撑和理论依据。

茶树种质叶片色素含量与叶色参数的关系

[目的]探究茶树种质资源叶片色素含量与叶色参数之间的关系,为叶色特异茶树种质资源呈色机理探索和品种选育提供理论依据。[方法]以浙江省茶树种质资源圃中143份黄化、白化和紫化叶色特异茶树种质春季新梢为材料,比较分析各种质叶片叶色参数L^(*)、a^(*)、b^(*)值和花青素、叶绿素、类胡萝卜素含量差异。通过主成分分析、聚类分析、相关性分析、多元逐步回归分析和通径分析探讨叶片色素含量和叶色参数关系。[结果](1)紫化茶树种质花青素含量和a^(*)值较高,叶片呈现紫红色;黄化种质类胡萝卜素含量/叶绿素含量比值和b^(*)值较高,叶片呈黄色,白化种质L^(*)值较高,叶片呈白色;黄化和白化茶树种质叶绿素含量较低。在叶色表型性状方面,叶色特异茶树种质大体聚为两大类群,白色系和黄色系聚为一大类,紫色系聚为另一大类。(2)叶色特异茶树种质叶片叶色参数a^(*)值与花青素含量呈极显著正相关,L^(*)值、b^(*)值与花青素和叶绿素含量均呈极显著负相关,且b^(*)值与类胡萝卜素含量呈极显著正相关;花青素、叶绿素对叶片L^(*)、a^(*)、b^(*)值直接作用较大。[结论]a^(*)值可作为描述叶色特异茶树种质叶片紫红色性状的代表性参数,b^(*)值可作为描述叶色特异茶树种质叶片黄色性状的代表性参数。

山西谷子主要农艺性状与黄色素含量的相关性分析

为探明影响小米黄色素含量的主要因素,以期为谷子育种中优异种质的筛选提供依据,以山西292份地方品种为材料,于2020年和2022年种植在山西农业大学东阳示范基地,对谷子米色、黄色素2个品质性状和株高、颈长、叶长、叶宽、主穗长度、主穗直径、主茎节数、主茎直径共8个主要农艺性状进行遗传变异分析、相关性分析和主成分分析,并基于主成分分析计算其综合得分。结果表明,山西谷子地方品种的颈长变异最为丰富,黄色素含量变异系数为22.42%,次于颈长而高于主茎直径。相关性分析表明,黄色素含量与株高、颈长、叶长、主茎直径4个农艺性状和a*、b*、CCI共3个米色相关指标均呈极显著正相关,与主穗直径呈极显著负相关,与主茎节数呈显著正相关。主成分分析表明,4个主成分的累计贡献率达到73.62%,可用于表述谷子黄色素含量、米色和8个主要农艺性状的大部分信息。可见,小米米色是黄色素含量的重要影响因素,谷子株高、颈长、叶长、主茎直径、主穗直径、主茎节数可能影响小米黄色素含量。依据综合得分,发现第266号来自于忻州市繁峙县的金点鱼综合得分最高,其黄色素的含量为27.27μg/g,CCI值为3.71,表型性状表现优异。

病害胁迫下棉花叶片色素含量高光谱遥感估测研究

通过小区和大田同步调查棉花黄萎病,在不同生育期测定病叶光谱及其色素含量。将病叶光谱反射率、一阶微分及相应的特征参数与色素含量进行相关分析,建立病叶色素含量估测模型并检验。结果表明:病叶叶绿素a,b及a+b含量可见光反射率、与一阶微分光谱在蓝边、黄边和红边处与除红边振幅(Dr)外的其他光谱特征参数间均达极显著相关。转换叶绿素吸收反射指数(TCARI)和新建归一化植被指数(ND-VI[702,758])对叶绿素a,b及a+b含量的估测精度最高,相对误差均小于1.3%。考虑到NDVI[702,758]建立的模型更实用,可做为病叶叶绿素a,b和a+b含量的最佳估测模型。研究结果对高光谱信息定量估测病害棉叶色素含量,对利用高光谱监测棉花长势及病害影响评价均具有较高的实用价值。

土壤水分胁迫对不同耐旱性春小麦品种叶片色素含量的影响

研究选用耐旱性强的 定西24 和 高原671 与耐旱性弱的 高原448 和 青春533 春小麦品种,在盆栽条件下比较了不同耐旱性品种在拔节后经不同程度水分胁迫后叶片的多种生理参数:叶片相对含水量、净光合速率、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素含量.结果表明:在土壤相对含水量75%、55%、40%和30%这4个等级上,这些生理指标均随土壤相对含水量的降低而下降,耐旱性强的品种降低慢,且降低幅度小.在水分胁迫下,4个品种叶片的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量下降,证明此时光合器官的生理功能遭到破坏;在轻度水分胁迫下,耐旱性强的品种定西24和高原671叶片的类胡萝卜素含量上升;在严重水分胁迫下,4个品种的叶片类胡萝卜素含量明显下降,可能此时自由基积累超过了抗氧化剂的清除能力,从而使细胞受到损伤.根据本研究结果,可以将轻度水分胁迫下叶片类胡萝卜素含量升高作为春小麦品种耐旱性的选择指标之一.

不同地区谷子小米黄色素含量与外观品质研究

小米含有丰富的维生素、矿物质和膳食纤维,是重要的营养保健食品,小米黄色素的主要成分为天然类胡萝卜素。为了解不同地区谷子小米黄色素含量的差异以及黄色素含量与外观品质的关系,为培育高类胡萝卜素含量的谷子品种提供理论依据,2009年冬把来自不同地区的169份谷子品种(系),其中包括黄米材料154份,白米材料12份,绿米材料3份,种植在海南省三亚南滨农场,成熟收获后测定小米黄色素含量,鉴定小米外观品质。结果表明,小米黄色素含量变幅较大,黄小米黄色素含量5.40～19.55 mg.kg-1,绿小米黄色素含量10.14～16.44 mg.kg-1,白小米黄色素含量较低,变幅为1.10～2.49 mg.kg-1。小米黄色素含量地区之间差异较大,赤峰、大同、兰州、呼和浩特等地的谷子小米黄色素含量较低,低于10 mg.kg-1;汾阳、保定、安阳、石家庄等地的谷子小米黄色素含量较高,高于13 mg.kg-1。不同地区小米的外观品质差异较大,太原、长治、大同、延安等地的谷子小米外观品质较差,优质米所占比例较低;而衡水、沧州、保定、安阳、石家庄等地谷子小米外观品质较好,优质米所占比例较高。小米的黄色素含量与外观品质呈显著相关,黄色素含量是衡量小米外观品质的重要因素,可作为品质育种的重要指标。

小麦叶片色素含量的高光谱监测

连续两年采用不同小麦品种在不同施氮水平下进行大田试验,建立了小麦叶片色素含量的光谱定量监测模型.结果表明,叶片色素含量随着施氮水平的增加而提高,品种间存在差异,叶绿素(Chl)a+b相对含量随生育时期的变化较Chlb和类胡萝卜素(Car)更为明显.群体叶片色素含量的敏感波段主要存在于可见光区,其中,红边区域表现显著.红边位置参数REPLE和REPIG与叶绿素关系较为密切,REPLE的表现较好.以REPLE为变量对Chla、Chlb和Chla+b进行方程拟合,决定系数R2分别为0.835、0.841和0.840;对Car含量进行方程拟合,其R2显著下降,且光谱参数间差异较小.经独立数据的检验表明,红边位置的估算结果较好,以REPIG为变量对Chlb进行预测,模型测试的R2和RE分别为0.632和18.2%;以REPLE为变量对Chla、Chla+b和Car含量进行预测,R2分别为0.805、0.744和0.588,RE分别为9.0%、9.7%和14.6%.表明红边位置与叶片色素含量关系密切且表现稳定,利用REPLE可以对小麦叶片Chla和Chla+b含量进行可靠的监测.

桉树叶片光合色素含量高光谱估算模型

色素在植物的生理生态过程中非常重要,利用高光谱数据,揭示光谱反射率上特征波段与光合色素含量间的关系将有助于理解光合色素光谱反射特征的规律,同时为利用高光谱遥感技术快速无损监测植物叶片光合色素提供了技术支持。利用野外采集的桉树叶片样本,在实验室内测定了叶片的高光谱反射率及对应的叶绿素、类胡萝卜素含量。利用光谱分析技术和统计学方法对光谱数据进行处理分析,提取了光谱特征参量,并建立叶绿素、类胡萝卜素含量与光谱特征参量间的估算模型。通过精度检验,研究结果表明以(SDr-SDb)/(SDr+SDb)为变量建立的指数模型估算效果最佳。

烘烤过程中烟叶颜色特征参数与色素含量的关系

为了明确烟叶颜色特征与色素含量的关系,以红花大金元品种不同成熟度烟叶为试验材料,研究了烘烤过程中颜色特征参数和色素含量的变化以及二者间的关系。结果表明,在整个烘烤进程中,烟叶图像的3个颜色特征参数的大小依次为R(彩色数字图像中红色的亮度值)>G(彩色数字图像中绿色的亮度值)>B(彩色数字图像中蓝色的亮度值);不同成熟度烟叶R、G、B分量的平均值均表现为过熟>适熟>尚熟。烘烤过程中成熟度低的烟叶叶绿素降解速度较快,降解量明显大于成熟度高的烟叶;尚熟烟叶的类胡萝卜素含量在变黄和定色期大量降解,直到定色期结束时与适熟和过熟烟叶的类胡萝卜素含量接近,而过熟烟叶的类胡萝卜素含量下降幅度较小。R值与烟叶叶绿素含量间呈极显著负相关,B值与烟叶类胡萝卜素含量间存在显著负相关;R,G组合和r,g值(颜色分量)均与色素含量有较好的相关性;H(色调)值与烟叶叶绿素和类胡萝卜素含量间均存在极显著的正相关。选取与烟叶色素含量均具有显著相关关系的8个颜色特征参数,即H,g,r-g,G-R,G/R,G/(R+B),(G-R)/(G+R)和(R-G)/(R+G+B)值,建立了对烟叶色素含量的逐步回归方程,经F测验达到极显著水平。因此,烘烤中不同成熟度烟叶颜色特征参数和色素含量的相关性明显,可以用颜色特征参数作为辅助指标来判断烟叶色素含量。

苹果叶片的高光谱特征及其色素含量监测

【目的】分析苹果叶片的高光谱特征,探索建立苹果叶片色素含量的高光谱监测模型,以促进高光谱技术在苹果长势监测中的应用。【方法】通过方差分析方法,分析苹果春梢和秋梢停止生长两个时期功能叶片的不同部位、不同含水率、不同品种的高光谱特征。利用相关分析方法,研究高光谱参数与叶片色素含量间的关系,并建立基于光谱参数的叶片色素含量监测模型。【结果】在760—1300nm的近红外波段,叶片光谱反射率后部低、前部高、中部居于二者之间;随着叶片含水率降低,光谱反射率逐渐增大;不同品种的叶片,光谱反射率差异显著。光谱参数R800/R550、红边面积Sr和绿峰反射率Rg与叶片色素含量之间有较好的相关性,并分别建立了色素含量监测模型。其中以Sr建立的Chla、Chl(a+b)、Car含量监测模型和以R800/R550建立的Chlb含量监测模型为最佳。经均方根误差(RMSE)和相对误差(RE%)指标测试表明,模型能较好地监测苹果叶片色素含量。【结论】用红边面积Sr和波段组合R800/R550来监测苹果叶片色素含量效果较好,为苹果长势遥感监测提供了理论依据。

超高产杂交稻不同生育期的光合色素含量、净光合速率和水分利用效率

较为系统地研究了两个超高产杂交稻‘两优培九’、‘华安 3号’和多年来大面积推广的常规杂交稻‘汕优6 3’不同生育期的光合色素含量、净光合速率和水分利用效率。结果表明 ,在苗期 ,3个杂交稻的单位叶面积的叶绿素 (Chl)含量差别不大 ,类胡萝卜素 (Car)的含量以‘汕优 6 3’为最高。然而 ,随着发育阶段的推进 ,到分蘖期 ,尤其是抽穗期剑叶的单位叶面积Chl和Car含量 ,两个超高产杂交稻高于‘汕优 6 3’。从苗期到抽穗期 ,超高产杂交稻‘两优培九’和‘华安 3号’的净光合速率 (Pn)都比‘汕优 6 3’高 ,而在苗期的午间强光条件下和分蘖期的早晨以及抽穗期的早晚相对弱光条件下其Pn的差别尤为显著。在苗期 ,‘汕优 6 3’的水分利用效率 (WUE)略高于‘两优培九’和‘华安 3号’ ;到分蘖期和抽穗期 ,在上午 10时之前和下午 14时以后的时间段 ,则是两个超高产杂交稻明显高于‘汕优 6 3’。这些结果说明 ,超高产杂交稻‘两优培九’和‘华安 3号’不仅有较高的Pn和较强的抗光抑制能力 ,而且还能充分利用早晨和傍晚较弱的光强进行光合作用 ,这些是它们之所以高产的重要生理基础。此外 ,超高产杂交稻在生长发育的中后期 (分蘖期和抽穗期 )具有较高的WUE ,有利于节约农业用水。

黄瓜初花期叶片光合色素含量与颜色特征的初步研究

基于不同氮素营养水平的栽培试验,采用数码相机拍照,利用图像处理技术提取叶片的颜色特征,通过线性拟合和逐步回归分析,建立了黄瓜初花期叶片光合色素含量的颜色特征估算模型,并对其精度进行了评价和验证。结果表明:R/(R+G+B)可以作为叶绿素含量估算的主要颜色特征参数;G/R和R/(R+G+B)是类胡萝卜素含量估算的主要颜色特征参数。该研究为黄瓜生长的快速检测提供了依据。

不同海拔珠芽蓼叶片类囊体膜色素含量及光系统功能变化

以天山3个海拔(2 200,3 400,3 900m)处生长的珠芽蓼叶片为材料,研究了不同海拔珠芽蓼叶片类囊体膜色素含量、叶绿素荧光参数以及光系统电子传递活性的变化。结果表明,不同海拔珠芽蓼叶绿素总含量Chl(a+b)及叶绿素b(Chl b)含量随海拔升高而降低,而叶绿素a/b(Chl a/b),类胡萝卜素/叶绿素(Car/Chl)以及非光化学淬灭系数(NPQ)随海拔升高而增加。Fv/Fm在3 400m处较海拔2 200m处稍有增加,增幅不显著(P>0.05),在海拔3 900m处最低(P<0.05)。Fv/F0在海拔2 200和3 400m处保持稳定,在3 900m处显著降低(P<0.05)。从海拔2 200到3 900m,F734/F686随海拔升高而降低显著(P<0.05)。随海拔升高,PSⅠ、PSⅡ和光合电子传递总链的电子传递活性呈降低趋势。光合总链电子传递活性的降低,主要是由于PSⅠ电子传递活性的下降引起的,尤其是在海拔3 900m。说明在高海拔,PSⅠ较PSⅡ的光抑制程度更严重,低温强辐射所引起的光合电子传递活性降低的主要原因是PSⅠ的光抑制。

病害胁迫下冬小麦冠层叶片色素含量高光谱遥感估测研究

通过人工田间诱发小麦条锈病,在不同生育期测定染病冬小麦冠层光谱和相应叶片的色素含量。把冠层光谱数据、一阶微分数据与相应的叶片色素含量数据分别进行相关分析,采用单变量线性和非线性回归技术,选取部分样本建立小麦的色素含量估测模型,并利用其余的样本对模型进行检验,结果表明绿边内一阶微分总和(SDg)与红边内一阶微分总和(SDr)的归一化值为变量的线性模型是估测色素含量的最佳模型,其估测叶绿素a,叶绿素b和胡萝卜素含量的相对误差分别为17.0%,16.3%和12.4%。该研究表明可用高光谱信息估测冠层叶片色素含量,且估测精度较高。文章的研究结果对利用高光谱遥感监测农作物长势以及病害影响都具有实际应用价值。

普通小麦籽粒黄色素含量的QTL分析

小麦面粉黄色度b^＊值是反映面粉颜色的重要指标，主要与籽粒黄色素含量有关。利用122对SSR引物、4对贮藏蛋白STS引物和10对AFLP引物组合，分析了中优9507×CA9632的71个DH系，构建了由173个位点组成的遗传连锁图，在小麦21个连锁群上覆盖2881cM。将该群体种植2年共计5个地点，测定籽粒黄色素和面粉黄色度b^＊值含量。采用复合区间作图法（CIM）进行了籽粒黄色素含量和面粉黄色度QTL分析。结果表明，面粉黄色度b^＊值的QTL位于染色体1DS、2DL、3A、4D、5D、6AL、6D和7AL上，其中7AL的QTL效应最大，贡献率为12．9％～37．6％；籽粒黄色素含量的QTL位于染色体2DL、3DL、4A、5A和7AL，其中7AL的QTL效应最大，贡献率为12．1％～33．9％。面粉黄色度b^＊值与籽粒黄色素含量共同的QTL位于7AL，与Xgwm264b紧密连锁，遗传距离分别为0～3．9cM和0～0．9cM。

棉花功能叶片色素含量与高光谱参数的相关性研究

叶片色素状况是评价植株光合能力、监测生长状况和预测产量潜力的重要指标，高光谱遥感技术为快速无损监测作物叶片色素提供了有效手段。本研究以4个棉花品种在3个施氮水平下的2年田间试验为基础，通过测定棉花（Gossypium hirsutum）功能叶片的高光谱反射率及对应的色素（叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a＋b、类胡萝卜素）含量，定量分析了叶片高光谱参数与色素含量之间的相关关系。结果表明，与棉花功能叶片各色素指标相关性比较好的高光谱波段主要分布在500～700nm；由敏感波段构建的光谱指数与各色素指标的相关性均在0．50以上；且红边最小值（Lo）可以作为共同的高光谱指数来估测不同棉花品种不同氮素水平下功能叶片的叶绿素总量（组合品种的R^2为0．67）。因此，通过高光谱参数来估算棉花功能叶片色素含量是可行的。

氮、磷、钾对灯盏花生长发育及光合色素含量的影响

研究从氮、磷、钾不同水平对灯盏花生长发育和光合色素含量的影响,探讨灯盏花的营养特点。结果表明:氮、磷、钾对灯盏花的生长发育的影响是不同的,其中氮对营养生长的影响最大,磷对植株的花期有较大影响,钾可明显促进根的生长。适宜的氮、磷、钾水平有利于灯盏花植株的旺盛生长和生物量的增加,过高过低都会影响其正常生长。合适的供氮水平可提高光合色素的含量,促进植株生长。

黄瓜嫩果皮色与色素含量的关系

试材为不同皮色的8个黄瓜品种和以其为亲本配制的10个组合.将上述材料设区种植,每小区30株.先按果色差异对照色谱目测分类,再随机抽样测定色素含量.雌花开花至商品瓜成熟(约7～10 d)取样,沿果实纵向削下宽1 cm,厚0.2 cm左右的表皮,用打孔器(直径0.56 cm)取圆片20片,在80%的丙酮液中遮光浸提24 h,用721型分光光度计比色.

金叶白蜡色素含量与叶色参数的年变化规律研究

为揭示金叶白蜡的呈色机理,以白蜡为对照,对金叶白蜡叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷含量和叶色参数(L*、a*、b*)的年变化规律进行了测定分析,结果表明:(1)5-10月,各色素含量及比例发生变化,金叶白蜡和白蜡的叶绿素含量均表现出先升后降的趋势,入秋后两者的类胡萝卜素含量都逐渐升高。花色素苷的含量稳定,且保持在较低水平,对两者叶片的呈色影响不大。(2)金叶白蜡各色素含量都低于白蜡,但其类胡萝卜素的相对含量却高于白蜡;7月～8月,叶绿素含量不断升高,类胡萝卜素含量不断降低,分别与生长初期的含量达到极显著差异(P<0.01)。(3)叶色参数(L*、a*、b*)随着季节的变化发生波动,金叶白蜡b*值与类胡萝卜素含量呈极显著正相关性,与叶绿素含量呈极显著负相关性,L*值与叶绿素含量达到极显著负相关关系,与类胡萝卜素含量达到显著正相关关系。花色素苷与各参数均未达到显著相关性,叶片呈黄-绿-黄的变化趋势。白蜡叶绿素含量与L*值呈极显著正相关性,类胡萝卜素、花色素苷与各参数均未达到显著相关性,叶片呈绿-黄的变化趋势。