[科普中国]-苔藓色素

苔藓色素

苔藓色素是客观反映植物利用光照能力的一类重要指标，往往可以作为判断植物光合生理能力、反映环境胁迫状况的重要指标。不同植物具有不同的苔藓色素含量特征，研究表明，植物苔藓色素因环境变化和生长发育阶段的不同而变化。

苔藓植物是C3植物，与维管束植物相比具有较低的光饱和点与光补偿点，常常能在林下弱光环境中良好生存和发展。苔藓植物的存在和发展不仅能有效提高生态系统的水源涵养和水土保持能力，也大大提高了生态系统对光的利用效率。和其他高等植物一样，苔藓植物对环境中光资源的利用通过苔藓色素来实现，目前苔藓色素已经在藻类，地衣，苔藓以及其他高等植物研究中作为判断活力与胁迫状况的指标而得到应用。陈翠云等对脱水过程中两种结皮藓类植物的光合特性的结果表明：随着水分含量的降低，土生对齿藓和真藓的可溶性蛋白、叶绿素含量、叶绿素a荧光诱导动力学参数及光系统蛋白含量均显著降低，而离子渗漏率和类胡萝卜素的含量则显著升高，且均与水分含量呈正相关。真藓的这些光合参数的变化程度比土生对齿藓更为明显。

苔藓色素研究进展斯琴巴特尔，田桂泉等对皇甫川流域两种优势藓类光合特性进行了比较研究，结果表明：褶叶青藓的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量均高于直叶灰藓的这些苔藓色素含量，其叶绿素a与叶绿素b比值为1.78，而直叶灰藓的叶绿素a与叶绿素b比值为1.93；褶叶青藓净光合速率日程变化呈单峰曲线形，而直叶灰藓净光合速率日程变化呈双峰曲线形，有“午休现象”；两种藓类光饱和点和光补偿点均较低，具有阴生植物光合特点。研究弱光环境下苔藓植物苔藓色素对于深入认识苔藓植物光合作用特点、探讨苔藓植物对弱光环境的适应具有重要的现实意义1。

苔藓色素的测定测定方法进展目前光合色素已经在藻类、地衣、苔藓以及其它高等植物研究中作为判断活力与胁迫状况的指标而得到应用，因此，准确可靠测定苔藓色素含量具有重要的意义。苔藓植物苔藓色素的测定主要根据Arnon方法，采用紫外或传统分光光度计比色来进行的。已有的研究采用了不同的溶剂来制备色素提取液，较多的研究采用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)来提取。杨敏文(2002)研究发现，3种溶剂(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法进行测定和计算，但丙酮-乙醇混合液提取测定的叶绿素含量最高、精密度最好、效果最好。但对苔藓植物而言，还不清楚究竟采用那种提取溶剂可以获得更为可靠的结果。

测定方法与步骤采集暖地大叶藓鲜枝顶端1～2cm，分别采用3种提取液80%丙酮(A.R)溶剂、95%的乙醇(A.R)、80%丙酮:95%乙醇(V∶V=2∶1)溶剂分别进行提取(包括磨碎)。在663、665nm和646、649nm光谱下，用(英国)LNICAMUV330紫外/可见分光光度计测定叶绿素，在470nm下测定类胡萝卜素，均采用Arnon方法计算叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量，色素含量均用w/mgg-1(干重)表示。

95%乙醇提取过程如下:剪取苔藓栽培样品生长末稍适量，淘去泥沙，去除杂质，晾干表面水分，剪碎(约2mm左右)混合均匀。每个样品称取0.2000g左右，作5个重复，分别放入研钵中，加少量石英砂和碳酸钙及2～3mL95%乙醇，研磨成匀浆，再加乙醇10mL，继续研磨至组织变白。静置3～5min。过滤到25mL棕色容量瓶中，并用少量乙醇冲洗数次，直至滤纸和残渣中无绿色为止，最后用95%乙醇定容至刻度，比色测定色素，以95%乙醇为空白。在665nm、649nm和470nm下测定吸光度。95%乙醇作溶剂，用如下公式计算其浓度:

叶绿素a含量ρchl-a/mgL-1=13.95A665nm-6.88A649nm;

叶绿素b含量ρchl-b/mgL-1=24.96A649nm-7.32A665nm

类胡萝卜素含量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—色素的浓度(mgL-1);V—提取液体积(mL);N—稀释倍数;m—样品鲜重或干重(g);1000—提取液体积mL换算成L。用80%丙酮、V(80%丙酮)∶V(95%乙醇)=2:1两种溶剂分别提取时，取样方法同上，每份样品称0.2000g左右，每种溶剂作5个重复，分别研磨成匀浆，转入离心管中;再用少量溶剂洗净研钵并转入离心管中，4000r/min离心10min;将上清液转入25mL棕色容量瓶中，沉淀再加少量溶剂，搅匀，再次离心10min;上清液一并转入容量瓶中，定容至刻度，放入冰箱冷藏室中待测。在470nm、646nm、663nm波长下测其吸光度。

80%丙酮及混合溶剂用下述公式计算其浓度:

叶绿素a含量ρchl-a/mgL-1=12.21A663nm-2.81A646nm

叶绿素b含量ρchl-b/mgL-1=20.13A646nm-5.03A663nm

类胡萝卜素含量ρcaro/mgL-1=(1000A470nm-3.27ρchl-a-104ρchl-b)/229

色素含量计算方法同上。

研磨与不研磨处理试验。取同样暖地大叶藓材料，取样方法同上，不研磨，直接进行提取，提取时间11d，每天震荡1次。色素提取过程均在弱暗光和4℃低温条件下进行。

苔藓植物组织结构简单，通常仅具1～2层细胞，是否能不经研磨而直接提取苔藓色素并得到满意的结果呢?实验表明，暖地大叶藓样品不经过研磨，直接用3种溶剂进行提取，尽管提取时间很长，实验观察到提取后的残渣仍然表现为微绿现象。经实验测定，4个各色素变量的含量均偏低，其中采用80%丙酮溶剂不研磨处理提取的结果最低，难以获得理想的结果，表明研磨处理仍然是苔藓植物苔藓色素测定的必要步骤。在研磨前提下，3种不同提取溶剂处理的测定结果间差异显著(P