Physiological and Biochemical Correlations between Color of Impatiens uliginosa Flower and Nutrient Supply on Copper
-
摘要:目的 探讨滇水金凤花色对重金属铜离子的响应。方法 以滇水金凤为试验材料，研究其在不同含量Cu2+（0、5、10、15、20 mg·L−1）处理下盛花期花瓣的色度值、细胞液pH值、色素和基础代谢物含量的变化，并分析Cu2+、各生理生化指标与花色之间的关系。结果 （1）花色苷、总黄酮和可溶性糖含量随Cu2+含量增加而下降，与对照比均达显著差异性（P＜0.05）；（2）随Cu2+含量增加，可溶性蛋白含量不断增加，与对照比均达显著差异性（P＜0.05）；（3）Cu2+含量在0～15 mg·L−1时，类胡萝卜素和脯氨酸含量无明显变化；（4）相关性分析表明，不同含量Cu2+处理下花瓣色度值、花色苷、总黄酮、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白等几个指标间均存在极显著相关性；（5）运用逐步回归分析发现，色相a*值、b*值主要受花色苷、可溶性糖和脯氨酸等因子影响。结论 花色苷含量是影响滇水金凤花色变化的直接因素；而Cu2+是通过调控滇水金凤花色苷的生物合成来影响花瓣呈色。Abstract:Objective Response of Impatiens uliginosa to copper ions on the floral color with respect of the physiological and biochemical properties of the petals was investigated.Method Under treatments of varied Cu2+ concentrations (i.e., 0, 5, 10, 15, and 20 mg·L−1) in culture medium, the chromaticity, pH of cell fluid, pigments, and basal metabolites of flower petals of the I. uliginosa at full blooming stage were determined. The correlations among Cu2+, physiological and biochemical indices, and flower color were analyzed.Result (1) The contents of anthocyanins, flavonoids, and soluble sugars in petals decreased significantly in comparison to control as the Cu2+ concentration increased (P<0.05). (2) Soluble protein increased significantly over control with increasing Cu2+ at P<0.05. (3) In the range of 0-15 mg·L−1, Cu2+ exerted no significant effect in the contents of carotenoids and proline. (4) There were extremely significant correlations among the color values, anthocyanins, flavonoids, soluble sugar, proline, and soluble protein of petals on the plants treated by Cu2+ at different concentrations. (5) The stepwise regression analysis showed that the flower chromaticity a* and b* were mainly affected by anthocyanins, soluble sugar and proline.Conclusion Anthocyanin appeared to directly govern the color of I. uliginosa flowers. Cu2+ seemed to affect the petal color through regulating anthocyanin biosynthesis inI. uliginosa.
-
Keywords:
- Impatiens uliginosa /
- Cu2+ /
- flower color /
- pigments /
- basal metabolite
-
0. 引 言
【研究意义】沙门氏菌是最主要的病原微生物之一，由其引起的食物中毒占食物中毒病例的第1或第2位[1]。仅在2005—2011年，国外发生的19起蔬菜因病原微生物污染而引起的食源性疾病案例中，有11起是由沙门氏菌污染引起的，占比高达58%[2]。沙门氏菌也是我国食源性疾病的主要病原体，我国发生的细菌性食源性中毒事件中有80%左右由沙门氏菌引起[3]。国内已有多篇研究文献发现胡萝卜、香菜、香葱、生菜等新鲜蔬菜中存在沙门氏菌污染风险[4-6]。蔬菜的沙门氏菌污染可能发生在从农田到餐桌的每个环节[7-8]，近年来，随着对蔬菜供应链主要环节中沙门氏菌污染风险和来源的深入研究，发现沙门氏菌污染风险虽然贯穿供应链的每个主要环节，但仍以栽培环节，特别是蔬菜栽培土壤中沙门氏菌污染风险最大，也是沙门氏菌检测和风险控制的重点[8-11]。【前人研究进展】目前环介导等温扩增技术（loop-Mediated Isothermal Amplification,LAMP）已经运用到多种食品中沙门氏菌的快速检测中，因其具有快速、灵敏的优点备受关注。Hara-Kudo等[12]采用环介导等温扩增技术，可以检出沙门氏菌最低含量为2.2 CFU·管−1，并在1 h以内获得检测结果；张宏伟等[13]采用环介导等温扩增技术检测食品样品中沙门氏菌最低检出限为1.5 CFU·hg−1；王瑾等[14]采用实时荧光环介导等温扩增技术，可检测沙门氏菌最低含量为6 CFU·管−1，人工污染鸡肉的检出限为450 CFU·g−1，全程用时约7 h；Wu等[15]利用实时荧光定量环介导等温扩增技术对生菜中沙门氏菌进行检测，灵敏度达到了4 CFU.g−1，而检测过程仅需3 h左右；庞心怡等[16]采用环介导等温扩增技术快速检测肉类中沙门氏菌，对人工污染的沙门氏菌肉样检测灵敏度达98 CFU·mL−1，而全程仅用时15 h。【本研究切入点】目前对沙门氏菌检测多采用国标《食品安全国家标准 食品微生物学检验 沙门氏菌检验》（GB 4789.4—2016）方法，但该方法需要对待检样品进行预增菌、选择性分离和生化试验鉴定，操作繁琐，耗时费力，仅筛选出沙门氏菌可疑菌落就需要3～4 d，后续的生化试验还需2～3 d[17]，满足不了沙门氏菌快速检测的要求。而环介导等温扩增技术（loop-mediated isothermal amplification，LAMP）最早在2000年由日本科学家Notomi[18]发明，该技术可在恒温条件下（60～65 ℃）1h内完成核酸的高倍扩增，灵敏度比PCR技术高2～7个数量级，反应产物不仅可以通过琼脂糖电泳、浊度仪和定量PCR进行检测，也可以通过钙黄绿素、羟基萘酚蓝、SYBR Green I显色后观察[19, 20]，目前已成功应用于沙门氏菌、蜡样芽孢杆菌、副溶血弧菌、志贺氏菌等多种病原微生物的检测[14, 21-23]，但国内尚未见有关蔬菜栽培土壤中沙门氏菌LAMP检测方法的研究报道。【拟解决的关键问题】本研究以沙门氏菌特有侵袭蛋白A （invA）基因序列设计可视化LAMP检测引物，建立基于钙黄绿素显色的蔬菜栽培土壤中沙门氏菌可视化快速检测方法，以期为蔬菜栽培土壤中沙门氏菌的防控提供技术支撑。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 蔬菜栽培土壤
供试蔬菜栽培土壤样品集自闽清县东桥镇绿辉蔬菜种植农场，样品按S型多点采集土壤表层（0～20 cm）的混合样，采样后立即用冰袋包装新鲜样品带回实验室，人工除去植物残体、根系和石头，过2 mm筛后测定土壤理化指标。供试蔬菜栽培土壤具体理化指标如下：土壤类型为黄红壤，0～20 cm土层pH值5.31，有机质含量16.61 g·kg−1，碱解氮含量126.54 mg·kg−1，速效磷含量18.25 mg·kg−1，速效钾含量113.79 mg·kg−1。
1.1.2 材料与试剂
胰蛋白胨大豆肉汤（TSB）、胰蛋白胨大豆琼脂（TSA）（北京陆桥技术有限责任公司），DL2000 Marker、dNTP（Takara公司），Bst 2.0 DNA polymerase（美国NEB公司），琼脂糖（西班牙Biowest），Betaine、Tween-20（上海生工），MnCl2、NaCl、Calcein（阿拉丁公司），FastDNA® Spin Kit for Soil试剂盒（美国MP Bio公司），无菌均质袋（北京陆桥）。
1.1.3 仪器与设备
PCR仪（BIO-RADTM S1000），凝胶成像系统（BIO-RADTM Gel Doc XR+），FastPrepTM FP120核酸提取仪（美国MP Bio公司），easyMixTM拍击式均质器（法国AES Chemunex公司），电泳仪及电源（北京六一仪器厂），恒温水浴锅（上海一恒），恒温培养箱（上海一恒）。
1.1.4 菌株
表1为供试7种微生物菌株，分别来自中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）、中国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC）和美国典型培养物保存中心（ATCC）。
表 1 供试菌株Table 1. Bacteria used for testing菌株名称 Strains name 拉丁学名 Scientific name of strains 菌株编号 Strains number 菌株来源 Source of strains 鼠伤寒沙门氏菌 Salmonella typhimurium 1.1174 CGMCC 金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus 25923 ATCC 大肠埃希氏菌 Escherichia coli 25922 ATCC 产气肠杆菌 Enterobacter aerogenes 1.0876 CGMCC 大肠埃希氏菌O157:H7 Escherichia coli O157:H7 10907 CICC 单核细胞增生李斯特氏菌 Listeria monocytogenes 1.9136 CGMCC 英诺克李斯特氏菌 Listeria innocua 1.7730 CGMCC 1.2 试验方法
1.2.1 引物设计
根据Genbank登录的沙门氏菌特有侵袭蛋白A （invasion protein A，invA）基因序列（Accession: M90846.1），在网站（http://primerexplorer.jp/e/）上使用Primer Explorer 5.0在线软件设计3对LAMP引物用于沙门氏菌检测，包括1对外引物（F3/B3）、1对内引物（FIP/BIP）和1对环引物（Loop F/Loop B）。检测引物交由上海生工合成。具体检测引物序列见表2。
表 2 环介导等温扩增引物Table 2. Primers of LAMP引物
Primer序列
SequenceFIP 5′-GCGCGGCATCCGCATCAATATGCCCGGTAAACA
GATGAGT-3′BIP 5′-GAACGGCGAAGCGTACTGGACATCGCACCGTC
AAAGGAA-3′F3 5′-CGGCCCGATTTTCTCTGG-3′ B3 5′-CGGCAATAGCGTCACCTT-3′ Loop F 5′-GGCCTTCAAATCGGCATCAAT-3′ Loop B 5′-AAGGGAAAGCCAGCTTTACG-3′ 1.2.2 沙门氏菌培养、计数及基因组DNA提取
将TSA平板内活化的沙门氏菌，挑取单个菌落接种于5 mL TSB液体培养基中，37 ℃、180 r·min−1过夜培养15～18 h，以1∶100比例转接于100 mL TSB液体培养基，37 ℃、180 r·min−1培养3 h左右至细菌对数生长期（OD600≈0.55）。菌液使用生理盐水按10倍梯度依次稀释后，分别取100 μL不同浓度稀释液涂于TSA平板上，37 ℃倒置培养18～24 h计数。
沙门氏菌DNA模板采用热裂解法提取，取1 mL沙门氏菌菌液在台式离心机上10 000 r·min−1离心5 min，弃上清液，沉淀重悬于0.5 mL生理盐水，加入等体积2×TZ裂解液，于99.5 ℃加热10 min，冰上冷却2 min后，在10 000 r·min−1离心5 min，取上清液即为沙门氏菌DNA模板，−20 ℃保存备用。
1.2.3 LAMP反应体系和反应条件优化
分别对LAMP反应体系中dNTPs浓度、MgSO4浓度以及Betaine浓度，反应条件中反应温度和反应时间进行优化，其中dNTPs终浓度分别为0.8、1.2、1.6、2.0、2.4 mmol·L−1，MgSO4终浓度分别为2、4、6、8、10、12 mmol·L−1，Betaine终浓度分别为0.6、0.8、1.2、1.4、1.6 mol·L−1；反应温度分别设置58、59、60、61、62、63、64、65 ℃，反应时间分别为30、40、50、60、70、80、90 min。选用50 μmol·L−1 Calcein-500 μmol·L−1 MnCl2作为指示剂[24]，阳性反应显绿色，阴性反应显橘黄色，每个因子设置3个重复，以确定最佳反应体系和反应条件。
1.2.4 LAMP反应特异性检测
分别以鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、大肠埃希氏菌O157:H7、单核细胞增生李斯特氏菌和英诺克李斯特氏菌菌株为材料，以热裂解法制备各菌株DNA，验证所建立LAMP检测方法的特异性。取1 μL各菌株的DNA作为模板，采取已优化的反应体系和条件进行特异性分析，反应结束后，以管内颜色变化来判断阴阳性，阳性为绿色，阴性为橘黄色；或将扩增产物在1.5%琼脂糖电泳上检测，阳性反应可观察到特征性梯形带，阴性反应则没有出现扩增条带。
1.2.5 LAMP反应灵敏度检测
以10倍递减将沙门氏菌浓度稀释为7×108～7×102 CFU·mL−1 7个梯度，以热裂解法提取沙门氏菌DNA，然后取1 μL不同含量的沙门氏菌DNA作为模板，对LAMP反应灵敏度进行检测。结果直接肉眼观察，阳性反应显绿色，阴性反应显橘黄色，同时在2%琼脂糖凝胶电泳上检测。
1.2.6 人工污染沙门氏菌的栽培土壤样品检测
取10 g经国标方法检测沙门氏菌阴性的蔬菜栽培土壤样品，置于装有90 mL蛋白胨缓冲水（BPW）的无菌均质袋中，分别加入灭菌生理盐水稀释至适宜含量的沙门氏菌0.5 mL，以制备含沙门氏菌含量为0、5×101、4×102、1×103、4×103、1×104、4×104、1×105 CFU·g−1的人工污染样品，将均质袋放置在拍击式均质器中拍打1 min，置37 ℃的恒温培养箱中预增菌4 h。预增菌后重新混匀土壤样品，吸取1 mL混匀土壤样品至FastDNA® Spin Kit for Soil试剂盒中的土壤裂解管中，12 000 r·min−1离心3 min，吸弃上清，然后在FastPrepTM FP120核酸提取仪上提取土壤微生物总DNA，100 μL溶解土壤微生物总DNA，取1 μL作为LAMP反应扩增模板。
1.2.7 蔬菜栽培土壤中沙门氏菌污染的检测
利用所建立的蔬菜栽培土壤中沙门氏菌LAMP检测方法对采自全省不同蔬菜产区的41份土壤样品进行沙门氏菌检测，同时采用国标方法（GB 4789.4—2016《食品微生物学检验 沙门氏菌检验》）进行检测分析。
2. 结果与分析
2.1 LAMP检测方法的建立
通过反应温度和时间进行优化，确定LAMP最适反应温度为65 ℃，反应时间为1 h。优化后蔬菜栽培土壤中沙门氏菌LAMP检测最佳反应体系25 μL包括：2.5 μL 10×Isothermal Amplification Buffer，1.4 mmol·L−1 dNTPs，0.2 μmol·L−1 F3-B3，1.6 μmol·L−1 FIP-BIP，0.4 μmol·L−1 Loop F～Loop B，0.8 mol·L−1 Betaine，6.0 mmol·L−1 MgSO4，8 U Bst 2.0 DNA polymerase，50 μmol·L−1 Calcein和500 μmol·L−1 MnCl2，DNA模板1 μl，灭菌超纯水补足25 μL体积。优化的LAMP反应效果如图1所示。
![]()
图 1 LAMP体系检测沙门氏菌注：A: LAMP产物琼脂糖电泳检测结果; B: LAMP产物钙黄绿素显色结果M: DL2 000 DNA Marker, 1: 鼠伤寒沙门氏菌, 2: 阴性对照Figure 1. Detection of Salmonella using optimized LAMP assayNote: A: LAMP products shown on 2.0% agarose gel electrophoresis; B: LAMP products after calcein staining; M: DL2 000 DNA marker; 1: S. typhimurium; 2: Negative control.2.2 特异性检测结果
分别以鼠伤寒沙门氏菌菌株和非沙门氏菌菌株的DNA为模板进行LAMP反应特异性分析，结果表明，在Calcein-MnCl2指示剂的作用下，65 ℃温育1 h后，鼠伤寒沙门氏菌LAMP反应产物显绿色，而供试6个非沙门氏菌菌株的LAMP反应产物均显橘黄色（图2-A）。进一步取2 μL扩增产物用2%的琼脂糖凝胶电泳检测，结果除鼠伤寒沙门氏菌LAMP扩增产物出现梯形条带外，其他6个菌株均未出现任何条带（图2-B）。结果表明，本研究所建立的可视化LAMP检测方法对沙门氏菌具有良好的特异性。
![]()
图 2 LAMP方法检测沙门氏菌的特异性注：A：LAMP产物琼脂糖电泳检测结果，B：LAMP产物钙黄绿素显色结果；M：DL2 000 DNA Marker，1：阴性对照，2：鼠伤寒沙门氏菌，3：金黄色葡萄球菌，4：大肠埃希氏菌，5：产气肠杆菌，6：大肠埃希氏菌O157:H7，7：单核细胞增生李斯特氏菌，8：英诺克李斯特氏菌Figure 2. Specificity of LAMP assay in detecting SalmonellaNote: A: LAMP products shown on 2% agarose gel electrophoresis; B: LAMP products after calcein staining; M: DL2 000 DNA marker; 1: Negative control; 2: S. typhimurium; 3: Staphylococcus aureus; 4: Escherichia coli; 5: Enterobacter aerogenes; 6: E. coli O157:H7; 7: Listeria monocytogenes; 8: Listeria innocua.2.3 灵敏度检测结果
分别以7个不同含量沙门氏菌DNA为模板进行扩增来验证LAMP体系的灵敏度，琼脂糖凝胶电泳检测结果显示，在每管25 μL LAMP反应体系中沙门氏菌DNA含量为7×105～7 CFU时均可以出现LAMP产物特有的梯形条带（图3-A），而当沙门氏菌DNA含量为7 ×10−1 CFU时没有出现任何条带。可视化显色结果与琼脂糖凝胶电泳结果一致（图3-B），说明LAMP反应体系可以检测到7 CFU沙门氏菌DNA。
![]()
图 3 LAMP方法检测沙门氏菌的灵敏度注：A：LAMP产物琼脂糖电泳检测结果，B：LAMP产物钙黄绿素显色结果；M：DL2 000 DNA Marker，1：阴性对照，2～8：每管反应体系中分别含有7×105 CFU、7×104 CFU、7×103 CFU、7×102 CFU、7×101 CFU、7 CFU、7 ×10−1 CFUFigure 3. Sensitivity of LAMP assay in detecting SalmonellaNote: A: LAMP products shown on 2% agarose gel electrophoresis; B: LAMP products after calcein staining; M: DL2 000 DNA marker; 1: Negative control; 2-8: Amplified products using DNA at concentration of 7×105 CFU, 7×104 CFU, 7×103 CFU, 7×102 CFU, 7×101 CFU, 7 CFU, and 0.7 CFU, respectively, in LAMP reaction tube.2.4 人工污染沙门氏菌的栽培土壤样品检测结果
人工污染沙门氏菌的栽培土壤样品经37 ℃预增菌4 h后，提取土壤微生物总DNA进行扩增检测。分别设置0、5×101、4×102、1×103、4×103、1×104、4×104、1×105 CFU·g−1共7组不同梯度进行LAMP扩增检测。琼脂糖电泳结果显示，当LAMP反应体系中沙门氏菌含量为4×102～1×105 CFU·g−1时均可以出现LAMP产物特有的梯形条带（图4-A），而当沙门氏菌含量为5×101 CFU·g−1时没有出现任何条带。可视化显色结果与琼脂糖凝胶电泳结果一致（图4-B），说明本LAMP反应体系检测蔬菜栽培土壤样品灵敏度为4×102 CFU·g−1。
![]()
图 4 LAMP方法检测人工污染沙门氏菌的栽培土壤样品注：A：LAMP产物琼脂糖电泳检测结果；B：LAMP产物钙黄绿素显色结果；M：DL2 000 DNA Marker，1：阴性对照，2~8：不同含量人工污染沙门氏菌的栽培土壤样品扩增产物（0~1×105 CFU·g−1）Figure 4. LAMP assay for detecting artificially inoculated Salmonella in soil samplesNote: a: LAMP products shown on 2% agarose gel electrophoresis; B: LAMP products after calcein staining; M: DL2 000 DNA marker; 1: Negative control; 2-8: Amplified products on different concentrations of Salmonella in artificially inoculated soil samples (0-1×105 CFU·g−1).2.5 蔬菜栽培土壤中沙门氏菌污染的检测结果
应用上述LAMP检测方法和国标检测法，同时对全省不同蔬菜产区的41份土壤样品进行沙门氏菌检测，结果见表3。2种方法都检测到2份沙门氏菌阳性样品和39份沙门氏菌阴性样品，LAMP检测方法与国标方法（GB 4789.4—2016《食品微生物学检验 沙门氏菌检验》）检测结果一致，而LAMP检测将国标方法检测时间由5～7 d缩短至8 h内，大幅减轻了检测强度，提高了检测效率。
表 3 2种方法对比检测蔬菜栽培土壤沙门氏菌污染结果Table 3. Salmonella detection in soil by two different methods方法
Method土壤样品
Soil samples阳性
Positive阴性
Negative国标方法 National standard method 41 2 39 LAMP方法 LAMP method 41 2 39 3. 讨论与结论
快速检测技术是监测和防控沙门氏菌等食源性疾病最重要的环节之一，而衡量快速检测技术性能最关键指标是检测用时与灵敏度。目前采用的国标检测方法《食品安全国家标准 食品微生物学检验 沙门氏菌检验》（GB 4789.4—2016），需要对待检样品进行预增菌、选择性分离和生化试验鉴定等步骤，操作繁琐；最终拿到鉴定结果需要5～7d，耗时费力，难以满足沙门氏菌快速检测的要求。PCR方法虽然具有检测时间短、灵敏度高的特点，但需要专门的检测仪器（普通PCR仪或荧光定量PCR仪)，而环介导等温扩增技术（loop-mediated isothermal amplification，LAMP）由于具有更高的灵敏度和视觉判断性的优点，且检测过程不需要专门的检测仪器，弥补了国标检测方法和PCR方法检测沙门氏菌的不足。
沙门氏菌侵袭蛋白（invasion protein）基因簇是沙门氏菌编码吸附和侵袭上皮细胞表面蛋白的基因，与沙门氏菌对肠道上皮细胞的侵袭有关，包括invA、invB、invC、invD、invE等基因，其中以invA基因应用最为广泛，目前根据invA基因序列设计特异性引物已成功应用于乳品、肉类、蔬菜等食品中沙门氏菌的检测[14, 15, 21]。本研究根据沙门氏菌侵袭蛋白A （invA）基因序列设计特异性LAMP引物，建立了一种基于颜色判定的简单、快速和灵敏的蔬菜栽培土壤中沙门氏菌的快速检测方法，对沙门氏菌纯菌检测灵敏度可达7 CFU/25 μL，人工污染的栽培土壤样品检测灵敏度为4×102 CFU·g−1。采用该LAMP方法与国标检测方法对比检测蔬菜栽培土壤中沙门氏菌污染，结果表明LAMP检测结果与国标方法检测结果一致，说明该方法能成功应用于蔬菜栽培土壤中沙门氏菌的快速检测，可为蔬菜栽培土壤中沙门氏菌污染的及时防控提供技术支撑。
-
![]()
图 1 不同含量Cu2+处理下滇水金凤花瓣颜色变化
注：A、B、C、D、E的Cu2+含量分别为0（CK）、5、10 、15、20 mg·L−1。
Figure 1.
Variation of petal color of I. uliginosa treated with different concentrations of Cu2+ Note: Cu2+ concentrations: A=0 mg·L−1 (CK); B=5 mg·L−1; C=10 mg·L−1; D=15 mg·L−1; E=20 mg·L−1.
![]()
![]()
图 3 不同含量Cu2+处理下滇水金凤花瓣花色素的变化
Figure 3. Anthocyanidins in petals of I. uliginosa treated with different concentrations of Cu2+
![]()
图 4 不同含量Cu2+处理下滇水金凤花瓣基础代谢物含量的变化
Figure 4. Basal metabolites in petals of I. uliginosa treated with different concentrations of Cu2+
表 1 不同含量Cu2+处理下滇水金凤花瓣色度值变化
Table 1 Flower petal chromaticity of I. uliginosa treated with different concentration of Cu2+
Cu2+含量
Cu2+ concentration/（mg·L−1）L* a* b* C* h（°） 0（CK） 56.61±0.94 a 29.27±1.25 a −13.75±1.08 c 32.34±1.55 a −25.16±1.02 a 5 56.86±1.28 a 24.26±0.15 c −11.66±0.65 b 26.93±0.26 c −25.68±1.30 a 10 55.20±1.12 a 25.76±0.70 b −14.73±1.68 c 29.69±1.42 b −29.70±2.23 b 15 56.63±2.04 a 22.46±0.25 d −11.03±0.77 b 25.03±0.12 d −26.16±1.84 a 20 51.60±0.26 b 17.60±0.43 e −8.06±0.15 a 19.36±0.45 e −24.63±0.24 a 注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。
Note: Data with different lowercase letters on same column indicate significant difference at P＜0.05.
下载: 导出CSV
表 2 Cu2+、各生理生化指标与花色之间的相关关系
Table 2 Correlation between Cu2+, physiological and biochemical indices, and flower color
指标
IndexCu2+ L* a* b* pH AC CC FC SS SP Pro Cu2+ 1 L* −0.535* 1 a* −0.884** 0.364 1 b* 0.709** −0.475 −0.886** 1 pH 0.033 0.124 −0.09 −0.065 1 AC −0.927** 0.479 0.939** −0.821** −0.099 1 CC 0.196 −0.439 −0.243 0.475 −0.353 −0.296 1 FC −0.775** 0.514* 0.646** −0.418 −0.243 0.679** −0.264 1 SS −0.971** 0.625* 0.854** −0.725** −0.022 0.921** −0.211 0.732** 1 SP 0.884** −0.632* −0.675** 0.589* −0.301 −0.779** 0.246 −0.604* −0.918** 1 Pro −0.499 0.336 0.729** −0.715** 0.004 0.567* −0.366 0.46 0.449 −0.248 1 注：*和**分别表示在0.05和0.01水平上相关性显著。
Note:* and ** indicate significant correlations at P＜0.05 and P＜0.01, respectively.
下载: 导出CSV
表 3 Cu2+、各生理生化指标与花色之间的逐步回归分析
Table 3 Stepwise regression on Cu2+, physiological and biochemical indices, and flower color
指标
Index逐步回归方程
Stepwise regression equationF值
F value复相关系数
Multiple correlation coefficientCu2+ Cu2+=23.313-0.997a*+2.007A 188.228 0.969 a* a*=2.807+10.054B+0.086C 89.103 0.937 b* b*=3.071-0.856a*+0.476D 33.387 0.848 注：A为可溶性蛋白含量；B为花色苷含量；C为脯氨酸含量；D为可溶性糖含量。
Note: A: soluble protein content; B: anthocyanin content; C: proline content; D: soluble sugar content.
下载: 导出CSV
-
[1] SONG Y, YUAN Y M, KÜPFER P. Chromosomal evolution in Balsaminaceae, with cytological observations on 45 species from Southeast Asia [J]. Caryologia, 2003, 56(4): 463−481. DOI: 10.1080/00087114.2003.10589359
[2] 于胜祥. 中国凤仙花 [M]. 北京: 北京大学出版社, 2012. [3] 李洋, 黄武略, 林福永, 等. 滇水金凤CHI基因的克隆及表达分析 [J]. 江西农业大学学报, 2020, 42(3):468−474. LI Y, HUANG W L, LIN F Y, et al. Cloning and expression analysis of CHI genes in Impatiens uliginosa [J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2020, 42(3): 468−474.(in Chinese)
[4] 刘应丽, 冯志熙, 朱佳鹏, 等. 滇水金凤花发育AP3/DEF同源基因的克隆及表达分析 [J]. 分子植物育种, 2020, 18(20):6626−6632. LIU Y L, FENG Z X, ZHU J P, et al. Cloning and expression analysis of AP3/DEF homologous genes associated with floral development in Impatiens uliginosa [J]. Molecular Plant Breeding, 2020, 18(20): 6626−6632.(in Chinese)
[5] LUO C, HUANG W, ZHU J P, et al. The complete chloroplast genome of Impatiens uliginosa Franch., an endemic species in Southwest China [J]. Mitochondrial DNA Part B, Resources, 2019, 4(2): 3846−3847. DOI: 10.1080/23802359.2019.1687024
[6] 郭佳炜, 黄奇, 马明兰, 等. 不同花色云南野生凤仙花花瓣中金属元素测定 [J]. 安徽农业科学, 2019, 47(2):179−181. DOI: 10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.055 GUO J W, HUANG Q, MA M L, et al. Determination of metal elements in the petals of Yunnan wild Impatiens in different colors [J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2019, 47(2): 179−181.(in Chinese) DOI: 10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.055
[7] KIANI M, MOHAMMADI S, BABAEI A, et al. Iran supports a great share of biodiversity and floristic endemism for Fritillaria spp. (Liliaceae): A review [J]. Plant Diversity, 2017, 39(5): 245−262. DOI: 10.1016/j.pld.2017.09.002
[8] DEGUCHI A, OHNO S, HOSOKAWA M, et al. Endogenous post-transcriptional gene silencing of flavone synthase resulting in high accumulation of anthocyanins in black Dahlia cultivars [J]. Planta, 2013, 237(5): 1325−1335. DOI: 10.1007/s00425-013-1848-6
[9] MORITA Y, HOSHINO A. Recent advances in flower color variation and patterning of Japanese morning glory and Petunia [J]. Breeding Science, 2018, 68(1): 128−138. DOI: 10.1270/jsbbs.17107
[10] OHMIYA A. Molecular mechanisms underlying the diverse array of petal colors in Chrysanthemum flowers [J]. Breeding Science, 2018, 68(1): 119−127. DOI: 10.1270/jsbbs.17075
[11] NODA N. Recent advances in the research and development of blue flowers [J]. Breeding Science, 2018, 68(1): 79−87. DOI: 10.1270/jsbbs.17132
[12] 吴艳梅, 吴艺萍, 金雪花, 等. 丽格海棠花青素苷成分及分布对花色的影响 [J]. 西北植物学报, 2020, 40(1):58−68. WU Y M, WU Y P, JIN X H, et al. Effects of anthocyanin composition and distribution on flower color of rieger Begonia [J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2020, 40(1): 58−68.(in Chinese)
[13] 江洁蓓, 梁玲, 张腾驹, 等. 粉红珙桐叶片呈色相关生理特性的季节变化 [J]. 西北植物学报, 2019, 39(11):2019−2027. JIANG J B, LIANG L, ZHANG T J, et al. Seasonal dynamic of physiological characteristics of pink Davidia involucrata [J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2019, 39(11): 2019−2027.(in Chinese)
[14] ITO T, OYAMA K I, YOSHIDA K. Direct observation of Hydrangea blue-complex composed of 3-O-glucosyldelphinidin, Al3+ and 5-O-acylquinic acid by ESI-mass spectrometry [J]. Molecules, 2018, 23(6): 1424. DOI: 10.3390/molecules23061424
[15] ITO T, AOKI D, FUKUSHIMA K, et al. Direct mapping of Hydrangea blue-complex in sepal tissues of Hydrangea macrophylla [J]. Scientific Reports, 2019, 9(1): 1−9.
[16] TAKEDA K, TOMINAGA S. The anthocyanin in blue flowers of Centaurea cyanus [J]. The Botanical Magazine = Shokubutsu-Gaku-Zasshi, 1983, 96(4): 359−363.
[17] YOSHIDA K, KITAHARA S, ITO D, et al. Ferric ions involved in the flower color development of the Himalayan blue poppy, Meconopsis grandis [J]. Phytochemistry, 2006, 67(10): 992−998. DOI: 10.1016/j.phytochem.2006.03.013
[18] 李荣华. 铜和铝对新几内亚凤仙生长发育及花色的影响[D]. 保定: 河北农业大学, 2005. LI R H. Effects of copper and aluminium on growth and flower color of Impatiens hawkeri[D]. Baoding: Hebei Agricultural University, 2005. (in Chinese)
[19] 王小菁, 孟祥春, 彭建宗. 花色形成与花生长的调控 [J]. 西北植物学报, 2003, 23(7):49−54. WANG X J, MENG X C, PENG J Z. Regulation of flower growth and pigmentation [J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2003, 23(7): 49−54.(in Chinese)
[20] 陈小红, 韦莉, 黄玉琼, 等. 鸳鸯茉莉花色变化过程中的生理生化特性研究 [J]. 植物科学学报, 2018, 36(4):595−602. CHEN X H, WEI L, HUANG Y Q, et al. Study on the physiological and biochemical characteristics of Brunfelsia acuminata petals during flowering [J]. Plant Science Journal, 2018, 36(4): 595−602.(in Chinese)
[21] GRLESBACH R J. The inheritance of flower color in Petunia hybrida vilm [J]. Journal of Heredity, 1996, 87(3): 241−245. DOI: 10.1093/oxfordjournals.jhered.a022993
[22] 李合生. 植物生理生化试验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000: 134-263. [23] 李力, 张盛楠, 刘亚敏, 等. 基于Lab模型的北美红枫呈色生理因素探究 [J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2017, 45(9):87−94. LI L, ZHANG S N, LIU Y M, et al. Lab model based analysis on physiological factors affecting color of Acer rubrum L [J]. Journal of Northwest A & F University (Natural Science Edition), 2017, 45(9): 87−94.(in Chinese)
[24] YOSHIDA K, KAWACHI M, MORI M, et al. The involvement of tonoplast proton pumps and na+(K+)/H+ exchangers in the change of petal color during flower opening of morning glory, Ipomoea tricolor cv. heavenly blue [J]. Plant and Cell Physiology, 2005, 46(3): 407−415. DOI: 10.1093/pcp/pci057
[25] 付林江, 李厚华, 李玲, 等. 金银花花色变化原因分析 [J]. 林业科学, 2013, 49(10):155−161. FU L J, LI H H, LI L, et al. Reason of flower color change in Lonicera japonica [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2013, 49(10): 155−161.(in Chinese)
[26] PRIMKA E J, SMITH W K. Synchrony in fall leaf drop: Chlorophyll degradation, color change, and abscission layer formation in three temperate deciduous tree species [J]. American Journal of Botany, 2019, 106(3): 377−388. DOI: 10.1002/ajb2.1247
[27] KARANJALKER G R, RAVISHANKAR K V, SHIVASHANKARA K S, et al. A study on the expression of genes involved in carotenoids and anthocyanins during ripening in fruit peel of green, yellow, and red colored mango cultivars [J]. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2018, 184(1): 140−154. DOI: 10.1007/s12010-017-2529-x
[28] 葛雨萱, 王亮生, 徐彦军, 等. 蜡梅的花色和花色素组成及其在开花过程中的变化 [J]. 园艺学报, 2008, 35(9):1331−1338. DOI: 10.3321/j.issn:0513-353X.2008.09.013 GE Y X, WANG L S, XU Y J, et al. Flower color, pigment composition and their changes during flowering in Chimonanthus praecox link [J]. Acta Horticulturae Sinica, 2008, 35(9): 1331−1338.(in Chinese) DOI: 10.3321/j.issn:0513-353X.2008.09.013
[29] 张超, 高金锋, 李彦慧, 等. 低温对2种玉兰花色及相关酶活性的影响 [J]. 林业科学, 2012, 48(7):56−60. DOI: 10.11707/j.1001-7488.20120709 ZHANG C, GAO J F, LI Y H, et al. Effect of low temperature on flower color and relevant enzymes activity of two Magnolia species [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012, 48(7): 56−60.(in Chinese) DOI: 10.11707/j.1001-7488.20120709
[30] 陈华, 陈永快, 王涛, 等. 水杨酸对镉胁迫下不结球白菜幼苗生长及生理的响应 [J]. 福建农业学报, 2020, 35(12):1321−1329. CHEN H, CHEN Y K, WANG T, et al. Effects of salicylic acid on growth and physiology of non-heading Chinese cabbage seedlings under cadmium stress [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2020, 35(12): 1321−1329.(in Chinese)
[31] 梁玲, 江洁蓓, 张腾驹, 等. 不同色彩珙桐苞片与叶片的生理特性研究 [J]. 植物研究, 2020, 40(4):505−513. DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2020.04.004 LIANG L, JIANG J B, ZHANG T J, et al. Physiological characteristics of Davidia involucrata bracts and leaves with different colors [J]. Bulletin of Botanical Research, 2020, 40(4): 505−513.(in Chinese) DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2020.04.004
[32] 聂庆娟, 史宝胜, 孟朝, 等. 不同叶色红栌叶片中色素含量、酶活性及内含物差异的研究 [J]. 植物研究, 2008, 28(5):599−602. DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2008.05.020 NIE Q J, SHI B S, MENG Z, et al. The enzyme activities, pigment and inclusion contents in different leaves color of Cotinus coggygria ‘royal purple' in autumn [J]. Bulletin of Botanical Research, 2008, 28(5): 599−602.(in Chinese) DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2008.05.020
[33] 孟祥春, 张玉进, 王小菁. 矮牵牛花瓣发育过程中花色素苷、还原糖及蛋白质含量的变化 [J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2001(2):96−99. MENG X C, ZHANG Y J, WANG X J. Changes of anthocyanin, reducing sugar and protein contents during petal development in Petunia hybrida [J]. Journal of South China Normal University(Natural Science Edition), 2001(2): 96−99.(in Chinese)
[34] AKBARI R, HATAMZADEH A, SARIRI R et al. Analysis of petal pH and metal ions to investigate the mechanism of colour development in Gerbera hybrid [J]. Australian Journal of Crop Science, 2013, 7(7): 941−947.
[35] SCHREIBER H D, JONES A H, LARIVIERE C M, et al. Role of aluminum in red-to-blue color changes in Hydrangea macrophylla sepals [J]. BioMetals, 2011, 24(6): 1005−1015. DOI: 10.1007/s10534-011-9458-x
-
期刊类型引用(3)
1. 李浙浙，张一丹，王波，王郑昊，王璐，程蓓蓓. 木槿开花过程中花色素的变化规律及其影响因素. 植物研究. 2023(04): 550-561 . 
百度学术
2. 李景峰，郭全恩，梁鹏飞，何海鹏，南丽丽. 不同草本植物对铜镍复合胁迫的生理耐受性. 干旱地区农业研究. 2023(04): 167-177 . 百度学术
3. 童光森，张秀南，高原菊，江祖彬，陈实，张松，李想. 基于智能感官和气质联用评价白醋对草鱼脱腥效果. 食品科技. 2022(07): 277-283 . 百度学术
其他类型引用(1)
计量
- 文章访问数: 568
- HTML全文浏览量: 187
- PDF下载量: 17
- 被引次数: 4
