娜塔栎转色期叶色变化的生理生化研究开题报告

1. 研究目的与意义

娜塔栎(Quercus nuttalliiPalmer.) 为壳斗科栎属落叶乔木，原产于美国东部，其主干直立，侧枝平展略有下垂。娜塔栎属全日照乔木树种，充足的光照可使其秋季叶色更加鲜艳，叶片边缘呈深裂锯齿状，秋季彩叶和独特叶形是其最大优点。娜塔栎生长速度中等，喜砂壤土或排水良好的微酸性土壤，耐环境污染，对贫瘠、干旱、偏酸性或碱性士壤适应能力强。据江苏林科院黄利斌研究员对娜塔栎耐涝性研究发现，其耐水湿性较好，大规格苗木的耐水湿特性更强，比较适合南方地区种植。因此，近年来娜塔栎作为南方重要的观赏树种而被广泛应用于城市绿化中。目前对娜塔栎彩叶形成机理的研究还很少。我们以娜塔栎秋天不同发育阶段的叶片为材料，用色差仪测定其叶色的变化，分析不同颜色叶片中叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷等的含量变化，结合不同发育期叶片显微结构的变化，阐明娜塔栎叶片在秋冬转色期的变化机理。通过对彩叶形成期不同营养物质含量变化的测量分析，进一步掌握其变色规律，为后期应用植物生长调节剂改变叶色，寻找能够改善观赏期红叶颜色的最适调节剂及浓度，探索人工调节叶色打下基础。

2. 国内外研究现状分析

娜塔栎是重要的园林观赏植物,具有极大的开发经济价值。由于娜塔栎在秋季叶色变化较大,因此越来越多的学者对娜塔栎叶色变化进行了研究。

（一）叶色呈色的色素研究

高等植物叶片含有三大类重要色素: 一为叶绿素类，主要有叶绿素a、叶绿素b；二是类胡萝卜素类，主要包含类胡萝卜素和叶黄素；三是类黄酮类色素，也叫花色素苷。不同的色素在外观上表现为不同的颜色：叶绿素a为蓝绿色，叶绿素b为黄绿色，类胡萝卜素为橙黄色，叶黄素为黄色，花色素苷在酸性条件下表现出红色而在碱性条件下变为蓝色。研究表明，彩叶植物秋季叶色变红是叶片中花色素苷大量合成积累的结果，糖作为花色素苷的前体物质，其含量与花色素苷的合成密切相关。类胡萝卜素、叶绿素作为植物色素的重要组成，对叶色的变化起着一定的作用，可溶性蛋白质组分和含量与叶色变化有一定的相关性。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：在南京林业大学白马教学科研基地，以娜塔栎树种为试验材料，利用色差仪测出绿叶期、转红期、浅红期、深红期4个不同时期叶片的颜色、明亮度等指标。以不同时期的叶片为材料，测定其叶绿素和类胡萝卜素、花色素苷的含量。含量计算如下:

叶绿素a含量C_a= 13.95A665-6.88A649

叶绿素b含量C_b= 24.96A649-7.32A665

总叶绿素含量Chl=C_a C_b

类胡萝卜素含量Cx.c =（1000A470 -2.05C_a- 114.8C_b）/245

花色素苷相对含量A=OD₅₂₀/0.1FW (U/g)

叶片解剖结构的电镜观察：将采回来的每个阶段的新鲜叶片进行显微结构观察，观察叶片变色期微观结构的变化。

研究计划：

4. 研究创新点

采样时选取生长正常的叶片用色差仪测定各指标，并进行显微观察，了解微观结构的变化，有助于更好地了解叶色变化机理，并能够应用它进行植物培育和配置造景。