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转载科技日报-《香山红叶为何这般红》
作者:   时间:2014年12月01日 【字号: 】【打印本页】【关闭】
北京的秋天向来绚烂,京西一带更是如此,其中最有名的当属香山红叶。从“霜叶红于二月花”到“小枫一夜偷天酒”耳熟能详的诗句,及至霜秋、满山火红,层林浸染间上演着寂静冬日之前的最后繁华。这生如夏花般的红叶,究竟是为何如此艳丽而令人倾倒的呢?中科院植物研究所的王亮生副研究员研究植物成色机理多年,他主持了北京市自然科学基金资助项目“香山黄栌红叶的成色机理研究”,揭示了香山黄栌为何“红艳”的秘密。
西山红叶的主角——黄栌
秋天一些落叶植物,比如槭树科槭属植物和大戟科的乌桕会在落叶前变成红色。香山红叶包括了8个科14个树种,总株数达10万余株,五角枫、三角枫、鸡爪槭、紫叶李、柿树、银杏、栾树、小檗、五叶地锦等彩叶植物都是西山红叶景观中不可缺少的树种,但出演这场美景的主角却当属——黄栌。黄栌属于漆树科黄栌属,为落叶灌木或乔木植物。我国生长的黄栌是红叶变种,与原产匈牙利和捷克斯洛伐克的原变种不同之处在于叶两面及花序披柔毛。黄栌除了它那可供观赏的红色叶片,还有其它可供八卦的地方。黄栌花落后(六七月份),不孕花的花梗像落在树梢的紫红色羽毛,成片的黄栌连在一起就宛如万缕罗纱缭绕林间,黄栌的另一个俗称“烟树”因此而得。黄栌木材为黄色,在古代是作黄色染料。有的学者认为,古代皇袍的颜色就是用黄栌来染,但这一说法还有待考证。
叶子为什么这么红
人尽皆知,叶片因含有叶绿素显绿色,但叶片中其实还含有其他色素,黄栌叶片中除了叶绿素外还含有花青素、黄酮醇苷和类胡萝卜素。花青素是一类天然色素,由花青苷元与糖结合而成。花青苷元与不同种类的糖结合,形成了种类繁多的花青素。黄栌叶片能呈现出红色就是叶绿素降解后,花青素含量上升的结果。王亮生说:“光照、温度、水分、土壤等条件都会影响到黄栌叶色的变化,其中温度和光照是最主要的因素。”温度可以通过影响色素合成途径中关键酶的活性以及调节光合与呼吸速率的强弱,影响碳水化合物的积累,进而调节叶片中花青素的合成。而且许多彩叶植物要在较低的温度下或一定的高、低温循环才能表现出最佳色彩。对于黄栌来说,在昼/夜温度为17/9℃循环的条件下,叶片可以积累高浓度的花青素,从而迅速变红。光强同样会影响叶片的呈色效果。王亮生说,光照一般能促进花青素或胡萝卜素的生成,光照越强,促进作用越大。黄栌叶片的红色受光照的影响就十分明显。山顶光照充足的黄栌叶片鲜艳美丽,而位于山底光照不足的植株,其叶片上会掺杂不同程度的绿色,看上去就不那么可人了。不过好在低温能够弥补光照的不足,只要等天气再冷些就能美丽动人。
香山黄栌主要分布在海拔150—500 米之间,不同海拔的植株因为感受到的光照和温度不同,变色时间也存在差异。香山公园的葛雨萱助理工程师介绍说:“在空间尺度上,高海拔处(564 米)的黄栌变色较早,但红得快,落得也快,因此比较合适的观赏期在10月下旬20日至10月28日;而中海拔处的变色时期与高海拔处的相差不多,但红叶期持续时间更久,观赏期也可持续到11 月初。山下低海拔处的黄栌最晚变色,也是最晚落叶的,比较适合后期观赏(11 月初以后)。”
不仅红,还要艳
要独占红叶美景鳌头,香山黄栌光红还不行,还要艳!这就要依靠叶片中的另一类色素——黄酮醇苷了。这种色素在叶片中含量的上升可以增加叶片的黄色调和明度。根据王亮生的研究,在香山黄栌叶片的颜色由绿转红的过程中,黄酮醇苷一直呈现上升趋势,因此黄栌的红就会像艳丽的晚霞。通过其他学者对银杏叶片的研究发现,同花青素的合成一样,光照和温度对黄酮醇苷的合成影响最大。黄酮醇苷有助于植物抵抗紫外线,因此紫外线强度较大的光照更能增加叶片中黄酮醇苷的含量。同时适当的低温和较大的温差也可促进黄酮醇苷的合成,提高叶片的艳丽程度。不同植物叶片中的色素组成有所差别,也就造成了秋天缤纷多彩的叶片颜色。红色或紫色是由于新合成的花青素在叶片内积累,如黄栌、鸡爪槭;而变黄的树叶,如银杏、杨树的树叶中一般没有花青素的积累或者含量很低,于是叶绿素降解后类胡萝卜素和类黄酮(黄酮、黄酮醇类色素)的颜色占了主导地位。其实,就算是黄栌本身,不同植株的秋叶色彩也是不尽相同的。王亮生说,经过多年的观察,香山公园黄栌秋叶的呈色主要有“黄”“橙红”“紫红”和“红”4 种叶色类型。在变色期,这4 种类型的黄栌叶片中,花青素的含量差异较大,颜色越红,越深的,花青素含量越高。虽说颜色的差别会增加层次感,景色也更加丰富,但如果黄色过多还是会对红叶的观赏效果打点折扣。王亮生及其研究小组发现,外施乙烯利可以有效的改善黄栌秋叶的颜色,加深红色,并且不会使叶片提前脱落,缩短观赏期。目前,他们也正在研究其它人工改善微环境、调节小气候来改善叶色的方法。
转载:科技日报2013年10月17日 8版  万仟
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