[科普中國(guó)]-苔蘚色素

苔蘚色素

苔蘚色素是客觀反映植物利用光照能力的一類重要指標(biāo)，往往可以作為判斷植物光合生理能力、反映環(huán)境脅迫狀況的重要指標(biāo)。不同植物具有不同的苔蘚色素含量特征，研究表明，植物苔蘚色素因環(huán)境變化和生長(zhǎng)發(fā)育階段的不同而變化。

苔蘚植物是C3植物，與維管束植物相比具有較低的光飽和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)，常常能在林下弱光環(huán)境中良好生存和發(fā)展。苔蘚植物的存在和發(fā)展不僅能有效提高生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)和水土保持能力，也大大提高了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)光的利用效率。和其他高等植物一樣，苔蘚植物對(duì)環(huán)境中光資源的利用通過(guò)苔蘚色素來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前苔蘚色素已經(jīng)在藻類，地衣，苔蘚以及其他高等植物研究中作為判斷活力與脅迫狀況的指標(biāo)而得到應(yīng)用。陳翠云等對(duì)脫水過(guò)程中兩種結(jié)皮蘚類植物的光合特性的結(jié)果表明：隨著水分含量的降低，土生對(duì)齒蘚和真蘚的可溶性蛋白、葉綠素含量、葉綠素a熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)參數(shù)及光系統(tǒng)蛋白含量均顯著降低，而離子滲漏率和類胡蘿卜素的含量則顯著升高，且均與水分含量呈正相關(guān)。真蘚的這些光合參數(shù)的變化程度比土生對(duì)齒蘚更為明顯。

苔蘚色素研究進(jìn)展斯琴巴特爾，田桂泉等對(duì)皇甫川流域兩種優(yōu)勢(shì)蘚類光合特性進(jìn)行了比較研究，結(jié)果表明：褶葉青蘚的葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量均高于直葉灰蘚的這些苔蘚色素含量，其葉綠素a與葉綠素b比值為1.78，而直葉灰蘚的葉綠素a與葉綠素b比值為1.93；褶葉青蘚凈光合速率日程變化呈單峰曲線形，而直葉灰蘚凈光合速率日程變化呈雙峰曲線形，有“午休現(xiàn)象”；兩種蘚類光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)均較低，具有陰生植物光合特點(diǎn)。研究弱光環(huán)境下苔蘚植物苔蘚色素對(duì)于深入認(rèn)識(shí)苔蘚植物光合作用特點(diǎn)、探討苔蘚植物對(duì)弱光環(huán)境的適應(yīng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義1。

苔蘚色素的測(cè)定測(cè)定方法進(jìn)展目前光合色素已經(jīng)在藻類、地衣、苔蘚以及其它高等植物研究中作為判斷活力與脅迫狀況的指標(biāo)而得到應(yīng)用，因此，準(zhǔn)確可靠測(cè)定苔蘚色素含量具有重要的意義。苔蘚植物苔蘚色素的測(cè)定主要根據(jù)Arnon方法，采用紫外或傳統(tǒng)分光光度計(jì)比色來(lái)進(jìn)行的。已有的研究采用了不同的溶劑來(lái)制備色素提取液，較多的研究采用80%的丙酮，也有人采用甲基砜DMF(N，N-dimethyl-formamide)，Penuelas&Vallcorba(1988)采用甲醇(metha-nol)來(lái)提取。楊敏文(2002)研究發(fā)現(xiàn)，3種溶劑(丙酮-乙醇混合液、80%丙酮、95%乙醇)提取的微管束植物色素的光密度值一致，可采用Arnon法進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算，但丙酮-乙醇混合液提取測(cè)定的葉綠素含量最高、精密度最好、效果最好。但對(duì)苔蘚植物而言，還不清楚究竟采用那種提取溶劑可以獲得更為可靠的結(jié)果。

測(cè)定方法與步驟采集暖地大葉蘚鮮枝頂端1～2cm，分別采用3種提取液80%丙酮(A.R)溶劑、95%的乙醇(A.R)、80%丙酮:95%乙醇(V∶V=2∶1)溶劑分別進(jìn)行提取(包括磨碎)。在663、665nm和646、649nm光譜下，用(英國(guó))LNICAMUV330紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素，在470nm下測(cè)定類胡蘿卜素，均采用Arnon方法計(jì)算葉綠素、葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量，色素含量均用w/mgg-1(干重)表示。

95%乙醇提取過(guò)程如下:剪取苔蘚栽培樣品生長(zhǎng)末稍適量，淘去泥沙，去除雜質(zhì)，晾干表面水分，剪碎(約2mm左右)混合均勻。每個(gè)樣品稱取0.2000g左右，作5個(gè)重復(fù)，分別放入研缽中，加少量石英砂和碳酸鈣及2～3mL95%乙醇，研磨成勻漿，再加乙醇10mL，繼續(xù)研磨至組織變白。靜置3～5min。過(guò)濾到25mL棕色容量瓶中，并用少量乙醇沖洗數(shù)次，直至濾紙和殘?jiān)袩o(wú)綠色為止，最后用95%乙醇定容至刻度，比色測(cè)定色素，以95%乙醇為空白。在665nm、649nm和470nm下測(cè)定吸光度。95%乙醇作溶劑，用如下公式計(jì)算其濃度:

葉綠素a含量ρchl-a/mgL-1=13.95A665nm-6.88A649nm;

葉綠素b含量ρchl-b/mgL-1=24.96A649nm-7.32A665nm

類胡蘿卜素含量ρcaro/mgL-1=(1000A470nm-2.05ρchl-a-114.8ρchl-b)/245;

色素含量(w/mgg-1)=ρ×V×N/m×1000

式中:ρ—色素的濃度(mgL-1);V—提取液體積(mL);N—稀釋倍數(shù);m—樣品鮮重或干重(g);1000—提取液體積mL換算成L。用80%丙酮、V(80%丙酮)∶V(95%乙醇)=2:1兩種溶劑分別提取時(shí)，取樣方法同上，每份樣品稱0.2000g左右，每種溶劑作5個(gè)重復(fù)，分別研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入離心管中;再用少量溶劑洗凈研缽并轉(zhuǎn)入離心管中，4000r/min離心10min;將上清液轉(zhuǎn)入25mL棕色容量瓶中，沉淀再加少量溶劑，攪勻，再次離心10min;上清液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容至刻度，放入冰箱冷藏室中待測(cè)。在470nm、646nm、663nm波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度。

80%丙酮及混合溶劑用下述公式計(jì)算其濃度:

葉綠素a含量ρchl-a/mgL-1=12.21A663nm-2.81A646nm

葉綠素b含量ρchl-b/mgL-1=20.13A646nm-5.03A663nm

類胡蘿卜素含量ρcaro/mgL-1=(1000A470nm-3.27ρchl-a-104ρchl-b)/229

色素含量計(jì)算方法同上。

研磨與不研磨處理試驗(yàn)。取同樣暖地大葉蘚材料，取樣方法同上，不研磨，直接進(jìn)行提取，提取時(shí)間11d，每天震蕩1次。色素提取過(guò)程均在弱暗光和4℃低溫條件下進(jìn)行。

苔蘚植物組織結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常僅具1～2層細(xì)胞，是否能不經(jīng)研磨而直接提取苔蘚色素并得到滿意的結(jié)果呢?實(shí)驗(yàn)表明，暖地大葉蘚樣品不經(jīng)過(guò)研磨，直接用3種溶劑進(jìn)行提取，盡管提取時(shí)間很長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)觀察到提取后的殘?jiān)匀槐憩F(xiàn)為微綠現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，4個(gè)各色素變量的含量均偏低，其中采用80%丙酮溶劑不研磨處理提取的結(jié)果最低，難以獲得理想的結(jié)果，表明研磨處理仍然是苔蘚植物苔蘚色素測(cè)定的必要步驟。在研磨前提下，3種不同提取溶劑處理的測(cè)定結(jié)果間差異顯著(P