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2021 , Vol. 42 >Issue 4: 1136 - 1144

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.033

Post-harvest Treatment & Quality Safety

Analysis of Composition and Content of Anthoxanthins in Petals of Freesia hybrida

  • ZHU Jiayi 1 ,
  • TANG Dongqin , 1, * ,
  • LI Xin 2
Expand
  • 1. School of Design, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
  • 2. Instrumental Analysis Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
* TANG Dongqin, E-mail: .

Received date: 2020-04-24

  Request revised date: 2020-05-20

  Online published: 2021-04-25

Copyright

Copyright reserved © 2021.
Fold

Abstract

In this study, the petal color of Freesia hybrida was measured by the colorimetric card and color meter, then the composition and content of anthoxanthins in petals were analyzed using UPLC-Q-TOF-MS in order to explore the relationship between petal color and the anthoxanthins content. The results showed that 5 flavonoid aglycones, up to 13 flavones and flavonols, were detected in the petals of F. hybrida for the first time. Quercetin and its glycosides proved to be an important flavonol in the petals. During flowering stages, the content of anthoxanthins decreased in general. There were significant differences in the content and components of anthoxanthins among cultivars, namely the content in red and purple cultivars, especially in ‘SN Hongtaige’, ‘Red Passion’ and ‘Castor’, were significantly higher than that in yellow and white cultivars. Significant difference in the content of anthoxanthins between the top and the base petals of ‘Red Passion’ and ‘Castor’ was reported. Correlation analysis showed a significant negative correlation between the accumulation of anthoxanthins and the brightness of the petals. The redness of petals showed a significantly positive correlation with quercetin and isorhamnetin glycosides, and a positive correlation with naringenin and kaempferol glycosides. The saturation of petals was positively correlated with kaempferol glycosides. Anthoxanthins proved to be closely related to flower color.

Key words： Freesia hybrida; anthoxanthin; flavone; flavonol; UPLC-Q-TOF-MS; flower color

Cite this article

ZHU Jiayi , TANG Dongqin , LI Xin . Analysis of Composition and Content of Anthoxanthins in Petals of Freesia hybrida[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021 , 42(4) : 1136 -1144 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.033

类黄酮（flavonoids）是植物次级代谢产物,对植物花色有重要影响[1]。类黄酮物质基于其三碳键的氧化程度和构象的差别,可分为黄酮醇（flavonols）、黄酮（flavones）、花色素（anthocyanins）、原花色素（proanthocyanidins）、儿茶素（catechins）等十四大类[2]。其中,黄酮与黄酮醇物质统称为花黄色素（anthoxanthins）,其种类丰富,分布广泛,是重要的植物色素群[3]。植物花瓣中常见的花黄色素有槲皮素、山萘酚、异鼠李素、木犀草素等。已有研究表明,在观赏植物中,花黄色素组成的不同影响花色呈现。Wang等[4]研究发现,兰花（Cymbidium hybrida）花色的多样性来自于槲皮素糖苷、山萘酚糖苷等物质的浓度和积累模式的不同。李想等[5]发现芹菜素、槲皮素和金圣草黄素等促成牡丹黄色花瓣形成。而在江南牡丹中,槲皮素糖苷等花黄色素组分差异使花色呈现粉红色或粉蓝色[6]。此外,花黄色素还能够通过共色作用同花色苷使马蔺（Iris lactea）花瓣呈现蓝色[7]。槲皮素和木犀草素作为辅助色素,参与牡丹红色花瓣的形成[5]。
小苍兰（Freesia hybrida）是园艺中的新兴观赏花卉,花色丰富、花型秀丽,有重要观赏价值。小苍兰又名香雪兰,为鸢尾科香雪兰属多年生草本,是众多园艺品种的统称。20世纪80年代开始,我国已有学者对小苍兰的花色表型进行过研究[8]。钟淮钦等[9]研究发现,小苍兰花瓣中的黄酮、花色苷等类黄酮物质对其花色起决定性作用。本课题组也对小苍兰多个色系品种进行了研究,在其花瓣中先后鉴定出多种花色苷成分[10,11]。然而迄今为止,小苍兰花色方面的研究,多数集中在花色苷物质,针对花黄色素的鉴定及其与花色呈现的关系还鲜有报道,有待深入研究。本文利用超高效液相色谱四极杆飞行时间串联质谱技术（UPLC-Q-TOF-MS）分析不同开花阶段的小苍兰花瓣中的黄酮及黄酮醇物质,明确小苍兰花瓣中的黄酮及黄酮醇的组成以及积累规律,通过分析各组分与花色表型的关系,探讨花黄色素与小苍兰花色呈现之间的关系,为揭示小苍兰花色呈现机理提供科学依据,也为小苍兰花瓣中黄酮及黄酮醇物质的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂 植物材料：选择‘上农红台阁’‘Red Passion’‘Castor’‘上农紫玫瑰’‘Soleil’‘Versailles’6个花色稳定的小苍兰（Freesia hybrida）园艺杂交品种,其中‘Soleil’‘Versailles’为纯色品种,其余4个品种花瓣基部颜色与中上部有差异,为复色品种（图1）。‘上农红台阁’和‘上农紫玫瑰’为上海交通大学自主培育品种,其余为进口品种,购自荷兰范登博思公司（https://www.vandenbos.com）。将上述各品种的健康种球于2018年10月下旬定植于上海交通大学闵行校区现代农业工程训练中心标准大棚中,并于2019年3—5月采集各品种花蕾期、初花期、盛花期的花瓣（表1）用于后续试验。
图1 所选6个品种的小苍兰

Fig. 1 The 6 selected cultivars of Freesia hybrid

表1 小苍兰不同发育阶段花朵形态特征

Tab. 1 Phenotypes of F. hybrida flowers at different developmental stages

花朵发育阶段
Developmental stages		 花朵形态特征
Phenotypes of flowers
花蕾期（S1） 花蕾膨大并开始显色,长约2 cm,宽约1 cm
初花期（S2） 花瓣开始伸展,花朵长约3.5 cm,宽约3 cm,初具观赏价值
盛花期（S3） 花瓣完全绽放,花朵长约4 cm,宽约5 cm,花色、花型特色完全显现
标准品山萘素（kaemperide）、芫花素（genkwanin）、槲皮素3-O-半乳糖苷（auercetin 3-O-galactoside）、杨梅素（myricetin）、异鼠李素（isorhamnetin）、槲皮素（quercetin）、山萘酚（kaempferol）、木犀草素（luteolin）,上海源叶生物科技有限公司;槲皮素3-O-芸香糖苷（quercetin 3-O-rutinoside）,BBI生命科学有限公司。
1.1.2 仪器与设备 NR10QC通用色差计,深圳市三恩驰科技有限公司;超高效液相色谱和VION离子淌度四极杆飞行时间质谱联用仪（Waters Acquity UPLC I-class / VION IMS QTOF）,上海沃特世科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 小苍兰花瓣花色表型鉴定 对小苍兰花蕾期、初花期、盛花期花瓣进行花色描述,并将复色小苍兰花瓣中上部（top）和花瓣基部（base）分开描述。
在相同光源条件下,用英国皇家园艺学会比色卡（Royal Horticultural Society Colour Chart,RHSCC）与花瓣花色进行对比,描述花色,每种材料重复5次,取出现频率最高的结果。同时采用由国际照明委员会（International Commission on Illumination, CIE）制定的CIE L* a* b*颜色系统对花色进行数字化描述,用色差仪测定花色的明度L*值、色相a*、b*值,并计算彩度C*和色相角度值h°。C*=$\sqrt {{a^{{\rm{*}}2}} + {b^{{\rm{*}}2}}}$,h = tan-1(b*/a*)×180°/π,每种材料重复5次取平均值。L*值表示明暗变化程度,a*值表示颜色的红绿程度,b*值表示颜色的黄蓝程度,C*值表示色彩的彩度,而h°值是对不同色调的描述。
1.2.2 小苍兰花瓣色素的颜色反应 分别称取不同品种的盛花期花瓣0.2 g放入研钵中,向研钵中分别加入石油醚、10%盐酸和30%氨水各10 mL,观察研磨后液体颜色并记录[12]。
1.2.3 小苍兰花瓣组分分析 小苍兰花瓣花黄色素的提取采用有机溶剂萃取结合超声提取法。分别称取不同品种各发育阶段的花瓣0.4 g,取3个生物重复。将样品放入研钵中研磨成粉末置于离心管中,加4mL甲醇-水（70∶30,V/V）后摇晃30 s,置于超声波振荡提取60 min,于4 ℃冰箱避光浸提24 h,其间间或摇晃几次。取上清液1 mL,于24 ℃、12000 r/min条件下离心20 min,再取上清液800 μL,供上机分析。
小苍兰花瓣中花黄色素的定性采用超高效液相色谱法。分析条件：色谱柱为BEH C18 1.7 μm（2.1 mm×100 mm）。流动相A为0.1%甲酸;流动相B为0.1%甲酸-乙腈（1∶1,V/V）。洗脱梯度为0 min,5%B;3 min,20%B;10 min,100%B;12 min,100%B;15 min,95%B;20 min;95%B。流速为0.4 mL/min。进样体积为1 μL;柱温为45 ℃。质谱条件：采集模式为MSE（低能量／高能量切换扫描）;离子模式为电喷雾负离子扫描模式（m/z 50~1000）,扫描速度0.2 s。毛细管电压为2 kV,锥孔电压为40 V,雾化气温度为450 ℃,雾化气流量为900 L/h,锥孔反吹气为50 L/h,离子源温度为115 ℃,碰撞能量6 eV/20~45 eV。
小苍兰花瓣中花黄色素组分的定量采用外标法,通过绘制标准曲线的方式进行半定量,并计算各品种总黄酮及黄酮醇含量（Total flavone and flavonol content, TF）,结果以鲜重计。

1.3 数据处理

使用Microsoft Excel 2007 软件进行数据整理,使用Origin 2018软件制图,使用IBM SPSS Statistics 19.0软件进行小苍兰花瓣黄酮及黄酮醇含量差异的LSD显著性分析,以及花色表型数据与黄酮及黄酮醇组分含量的Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 小苍兰花瓣花色表型鉴定

用比色卡及色差仪测定6个品种小苍兰不同发育阶段的花瓣颜色,发现不同品种各指标数据分布广泛（表2）。L*值的分布范围为27.42~85.49。a*值的分布范围为-4.64~52.01,b*值的分布范围为-22.56~66.11,C*值的分布范围为7.01~69.58,h°值的分布范围为 -1.42~1.53。不同发育阶段,各品种小苍兰上部花瓣颜色在CIE L* a* b*三维坐标上的分布规律基本一致,即黄、白色系品种分布于L*轴的顶部,红、紫色系品种集中于L*轴底部（图2）。
表2 小苍兰不同发育阶段花色表型参数

Tab. 2 Color parameters of F. hybrida at different developmental stages

序号
No.		 品种
Cultivars		 花色
Color		 部位
Position		 阶段
Stage		 RSHCC
No.		 CIE L*a* b*
L* a* b* C* h/(º)
1 上农红台阁 红色 中上部 S1 RSH179A 31.19 28.96 12.83 31.67 0.42
S2 RSH53C 36.17 44.51 21.06 49.24 0.44
S3 RSH47A 36.31 43.13 30.28 52.70 0.61
基部 S1 RSH2C 68.87 2.38 53.98 54.03 1.53
S2 RSH13B 64.21 21.70 66.11 69.58 1.25
S3 RSH13B 68.21 11.88 50.30 51.68 1.34
2 Red Passion 红色 中上部 S1 RSH53A 32.59 43.77 14.66 46.16 0.32
S2 RSH45A 30.81 47.68 40.16 62.33 0.70
S3 RSH45A 32.07 42.26 45.94 62.41 0.83
基部 S1 RSH4A 50.41 12.00 29.19 31.56 1.18
S2 RSH14A 54.00 17.54 39.12 42.87 1.15
S3 RSH14A 59.04 20.70 46.33 50.74 1.15
3 上农紫玫瑰 粉紫色 中上部 S1 RSHN79C 32.78 41.90 -16.59 45.07 -0.38
S2 RSH71A 35.57 48.15 -16.24 50.82 -0.33
S3 RSHN74B 41.66 52.01 -22.56 56.69 -0.41
基部 S1 RSH4A 75.88 1.82 27.03 27.09 1.50
S2 RSH7D 72.81 3.90 25.03 25.33 1.42
S3 RSH7D 69.08 2.36 26.50 26.60 1.48
4 Castor 蓝紫色 中上部 S1 RSH72B 27.42 28.97 -18.64 34.44 -0.57
S2 RSH77A 34.14 30.93 -19.29 36.45 -0.56
S3 RSH83B 40.99 35.08 -22.00 41.40 -0.56
基部 S1 RSH80D 54.88 1.98 14.96 15.09 1.44
S2 RSH2C 71.59 1.36 26.43 26.46 1.52
S3 RSH2C 74.65 3.23 24.03 24.25 1.44
5 Soleil 黄色 S1 RSH150B 74.40 2.97 58.12 58.19 1.52
S2 RSH14A 77.89 3.37 49.34 49.46 1.50
S3 RSH7D 79.89 4.68 50.38 50.60 1.48
6 Versailles 白色 S1 RSH150B 72.30 -4.64 31.52 31.86 -1.42
S2 RSH145C 84.63 1.54 15.25 15.33 1.47
S3 RSH155D 83.45 2.30 6.63 7.01 1.24
图2 小苍兰上部花瓣颜色在CIE L* a* b*三维坐标上的分布

Fig. 2 Top petal color of F. hybrida based on a trivariate CIE L* a* b* coordinates

2.2 小苍兰花瓣色素的颜色反应

由表3可知,在石油醚测试中,‘Castor’‘Soleil’和‘Versailles’呈现无色,表明其中不含或含有极少量类胡萝卜素,其余品种呈现淡黄色,表明含有少量类胡萝卜素。在盐酸测试中,‘上农紫玫瑰’‘Castor’‘上农红台阁’和‘Red Passion’均呈现不同程度的红色,表明含有花色苷,且所含花色苷的种类或含量可能有差异,而‘Versailles’和‘Soleil’不含或含有极少量的花色苷。在氨水测试中,所有品种均呈现不同程度的黄色,表明含有黄酮或黄酮醇类物质,且其种类或含量可能有差异[11, 13-14]。可见,小苍兰花瓣中主要色素包括花色苷、黄酮或黄酮醇类等类黄酮。
表3 小苍兰花瓣色素类型测试的颜色反应

Tab. 3 Color reaction of pigment types in F. hybrida petals

序号
No.		 品种
Cultivar		 石油醚
Petroleum		 10 %盐酸
10 %HCl		 30%氨水
30%NH3·H2O		 色素类型
Pigment type
1 上农红台阁 淡黄色 红色 黄色 类胡萝卜素、花色苷和黄酮
2 Red Passion 淡黄色 橙红色 黄色 类胡萝卜素、花色苷和黄酮
3 上农紫玫瑰 淡黄色 粉红色 黄色 类胡萝卜素、花色苷和黄酮
4 Castor 无色 粉紫色 黄色 花色苷和黄酮
5 Soleil 无色 黄色 黄色 黄酮
6 Versailles 无色 无色 淡黄色 黄酮

2.3 小苍兰花瓣花黄色素成分分析

利用 UPLC-Q-TOF-MS进行小苍兰花瓣花黄色素组分鉴定,得到10种黄酮醇组分、1种黄酮组分及2种二氢黄酮组分（表4）。
表4 小苍兰花瓣中花黄色素组分鉴定

Tab. 4 Identification of anthoxanthins component from F. hybrida petals

成分
Component		 保留时间
Retention time/min		 准分子离子
Quasi-molecular ions (m/z)		 碎片离子
Fragment ions (m/z)		 化合物结构鉴定
Tentative identification
1 10.76 315 300 isorhamnetin*
2 10.50 285 151 kaempferol*
3 8.97 301 107 quercetin*
4 5.64 609 301 quercetin 3-O-rutinoside*
5 5.79 463 301 quercetin 3-O-galactoside*
6 5.90 463 301 quercetin-G
7 3.86 477 301 quercetin-Gr
8 4.00 447 285 kaempferol-G
9 5.90 461 285 kaempferol-Gr
10 4.35 461 315 isorhammetin-R
11 7.71 433 271 naringenin-G
12 6.65 447 271 naringenin-Gr
13 5.38 445 269 baicalein-Gr

注：*表示经由标品鉴定;-G：-葡萄糖苷;-Gr：-葡萄糖醛酸苷;-R：-鼠李糖苷。

Note: * stands for compounds identified by standards; -G: -glucoside; -Gr: -glucuronide; -R: -rhamnoside.

通过标准品鉴定出组分1、组分2、组分3、组分4、组分5分别为异鼠李素、山萘酚、槲皮素、槲皮素3-O-芸香糖苷、槲皮素3-O-半乳糖苷5种黄酮醇组分。
从质谱数据中得知,组分6和组分7主要离子碎片质荷比为301,为槲皮素苷元的特征质荷比,表明其为槲皮素苷元衍生物。组分6分子离子和碎片离子分子量相差162,对应一个葡萄糖苷分子量,故推定该组分为槲皮素苷元结合葡萄糖苷衍生物quercetin-G;组分7分子离子和碎片离子分子量相差176,对应一个葡萄糖醛酸苷分子量,故推定该组分为槲皮素苷元结合葡萄糖醛酸苷衍生物quercetin-Gr。组分8和组分9主要离子碎片质荷比为285,为山萘酚苷元的特征质荷比,表明其为山萘酚苷元衍生物。组分8分子离子和碎片离子分子量相差162,对应一个葡萄糖苷分子量,故推定组分8为山萘酚苷元结合葡萄糖苷衍生物kaempferol-G;组分9分子离子和碎片离子分子量相差176,对应一个葡萄糖醛酸苷分子量,故推定组分9为山萘酚苷元结合葡萄糖醛酸苷衍生物kaempferol-Gr。组分10主要离子碎片质荷比为315,为异鼠李素苷元的特征质荷比,表明其为异鼠李素苷元衍生物,其分子离子和碎片离子分子量相差146,对应一个鼠李糖苷分子量,故推定该组分为异鼠李素苷元结合鼠李糖苷衍生物isorhammetin-R。
组分11和组分12主要离子碎片质荷比为271,为柚皮素苷元的特征质荷比,表明其为柚皮素苷元衍生物。组分11分子离子和碎片离子分子量相差162,对应一个葡萄糖苷分子量,故推定该组分为柚皮素苷元结合葡萄糖苷衍生物naringenin-G;组分12分子离子和碎片离子分子量相差176,对应一个葡萄糖醛酸苷分子量,故推定该组分为柚皮素苷元结合葡萄糖醛酸苷衍生物naringenin-Gr。
组分13主要离子碎片质荷比为269,为黄芩素苷元的特征质荷比,表明其为黄芩素苷元衍生物,其分子离子和碎片离子分子量相差176,对应一个葡萄糖醛酸苷分子量,故推定该组分为黄芩素苷元结合葡萄糖醛酸苷衍生物baicalein-Gr。

2.4 小苍兰花瓣开放过程中黄酮及黄酮醇含量变化

为探究小苍兰开花过程中花黄色素的积累过程,对所测组分进行相对定量,发现在小苍兰不同开花阶段,花瓣内各组分中黄酮醇类组分含量最高,其次是二氢黄酮类组分,而黄酮类组分含量较低,在6个品种中的含量均低于定量限。
2.4.1 6个品种小苍兰花瓣中黄酮及黄酮醇含量对比分析 在6个品种小苍兰开放过程中,‘上农红台阁’和‘上农紫玫瑰’花瓣中的TF下降趋势极显著（P<0.01）,‘Soleil’和‘Versailles’TF下降趋势显著（P<0.05）,而‘Red Passion’和‘Castor’TF变化趋势相对平稳。在各开花阶段,不同品种小苍兰花瓣TF差异明显,红、紫色系小苍兰花瓣的TF显著高于黄、白色系,而在红、紫色系中,‘上农红台阁’‘Red Passion’和‘Castor’TF显著高于‘上农紫玫瑰’（图3）。在花蕾期,‘Versailles’TF最低,而‘上农红台阁’TF最高,两者相差约8倍。在盛花期,‘Versailles’TF最低,‘Red Passion’TF最高,两者相差约13倍。
图3 小苍兰开花过程中花瓣总黄酮及黄酮醇含量

SH：上农红台阁;RP：Red Passion;CA：Castor;SP：上农紫玫瑰;SO：Soleil;VE：Versailles。不同小写字母代表在0.05水平差异显著。

Fig. 3 Total flavone and flavonol content of petals of F. hybrida during flowering stages

SH: SN Hongtaige; RP: Red Passion; CA: Castor; SP: SN Purple Rose; SO: Soleil; VE: Versailles. Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level.

在6个品种小苍兰的不同开花阶段中,槲皮素及槲皮素糖苷始终在所有组分中占据最高比例,达70.84%~87.13%;山萘酚及山萘酚糖苷在红、紫色系品种中所占比例较黄、白色系更低,且随着花瓣的开放,其所占比例逐渐升高;异鼠李素及异鼠李素糖苷、柚皮素及柚皮素糖苷在黄、白色系品种中含量明显低于红、紫色系品种,且低于定量限（表5）。
表5 小苍兰花瓣黄酮及黄酮醇组分所占比例

Tab. 5 Distribution of flavone and flavonol components in petals of F. hybrida

品种
Cultivar		 阶段
Stage		 各组分所占比例
Distribution of components/%
K I Q N
上农红台阁 S1 5.79 2.74 71.14 20.32
S2 7.29 3.39 70.84 18.49
S3 11.78 5.26 72.58 10.38
Red Passion S1 3.98 2.94 83.82 9.26
S2 4.38 3.30 86.14 6.18
S3 7.75 4.27 73.34 14.64
Castor S1 3.98 3.08 80.13 12.81
S2 3.84 2.99 81.81 11.36
S3 4.25 3.31 82.88 9.56
上农紫玫瑰 S1 5.75 4.48 79.48 10.28
S2 8.34 6.59 76.37 8.71
S3 9.10 7.20 74.87 8.83
Soleil S1 19.58 L 80.42 L
S2 22.40 L 77.60 L
S3 24.11 L 75.89 L
Versailles S1 12.87 L 87.13 L
S2 13.62 L 86.38 L
S3 13.73 L 86.27 L

注：K：山萘酚及山萘酚糖苷;I：异鼠李素及异鼠李素糖苷;Q：槲皮素及槲皮素糖苷;N：柚皮素及柚皮素糖苷。L：低于检测限。

Note: K: Kaempferol and kaempferol glycosides; I: Isorhamnetin and isorhamnetin glycosides; Q: Quercetin and quercetin glycosides; N: Naringenin and naringenin glycosides; L: Below the limit of detection.

2.4.2 复色品种小苍兰中上部与基部花瓣黄酮及黄酮醇含量差异分析 盛花期是小苍兰花色呈现的代表时期,也是主要观赏时期,而复色品种花瓣基部颜色在此时期也会影响小苍兰观赏性,因此对4个复色小苍兰品种的盛花期中上部花瓣与基部花瓣分别进行相对定量,发现4个复色品种的上部花瓣TF均高于基部花瓣（图4）。其中,‘Castor’中上部花瓣TF相当于基部花瓣的2.09倍,‘Red Passion’中上部花瓣TF相当于基部花瓣1.70倍,差异显著。而‘上农紫玫瑰’和‘上农红台阁’2个部位的TF差异则不大,2个品种的中上部花瓣TF仅相当于基部的1.19倍和1.20倍。
图4 复色品种小苍兰中上部与基部花瓣盛花期的总黄酮及黄酮醇含量

SH：上农红台阁;RP：Red Passion;CA：Castor;SP：上农紫玫瑰;**表示差异极显著（P<0.01）;*表示差异显著（P<0.05）。

Fig. 4 Total flavone and flavonol content in top and base petals of multicolor F. hybrida cultivars in flowering stage

SH: SN Hongtaige; RP: Red Passion; CA: Castor; SP: SN Purple Rose; ** means extremely significant difference at the 0.01 level; * means significant difference at the 0.05 level.

分析各组分在4个复色品种中的相对比例,发现槲皮素及槲皮素糖苷在中上部花瓣与基部花瓣中的含量均占据最高比例,在71.14%~83.82%（表6）。山萘酚及山萘酚糖苷、异鼠李素及异鼠李素糖苷在基部花瓣中的含量占比均高于中上部花瓣,而柚皮素及柚皮素糖苷在基部花瓣中的含量占比则显著低于中上部花瓣。
表6 复色品种小苍兰中上部与基部花瓣盛花期的黄酮及黄酮醇组分所占比例

Tab. 6 Distribution of flavone and flavonol components in top and base petals of multicolor F. hybrida cultivars in flowering stage

序号
No.		 品种
Cultivar		 部位
Position		 各组分所占比例
Distribution of components/%
K I Q N
1 上农红台阁 T 5.79 2.74 71.14 20.32
B 10.72 5.34 78.95 4.99
2 Red Passion T 3.98 2.94 83.82 9.26
B 8.68 5.47 79.99 5.87
3 Castor T 3.98 3.08 80.13 12.81
B 8.47 6.75 81.66 3.13
4 上农紫玫瑰 T 5.75 4.48 79.48 10.28
B 11.26 8.97 78.49 1.28

注：T：中上部花瓣;B：基部花瓣。K：山萘酚及山萘酚糖苷;I：异鼠李素及异鼠李素糖苷;Q：槲皮素及槲皮素糖苷;N：柚皮素及柚皮素糖苷。

Note: T: Top petals; B: Base petals; K: Kaempferol and kaempferol glycosides; I: Isorhamnetin and isorhamnetin glycosides; Q: Quercetin and quercetin glycosides; N: Naringenin and naringenin glycosides.

2.4.3 小苍兰花瓣黄酮及黄酮醇与花色表型相关性分析 对小苍兰花色CIE L* a* b*参数与黄酮及黄酮醇组分含量进行相关性分析,结果见表7。明度L*值与K、I、Q、N、TF均呈极显著负相关,表明随着各组分的积累,花瓣明度会随之下降。红绿程度a*值与I、Q、TF呈极显著正相关,与K、N呈显著正相关,表明随着各组分的积累,尤其是异鼠李素糖苷和槲皮素糖苷的积累,花瓣的红色程度会随之增加。黄蓝程度b*值与K、I、TF呈正相关,但相关性不显著。而彩度C*值与K呈显著正相关,表明随着山萘酚及山萘酚糖苷的积累,花瓣的彩度会随之增加。
表7 小苍兰花瓣表型参数与黄酮及黄酮醇含量相关性

Tab. 7 Correction between color parameters and flavone and flavonol content of F. hybrida

项目
Item		 皮尔逊相关系数Pearson correlation coefficient
K I Q N TF
L* -0.604** -0.963** -0.878** -0.759** -0.890**
a* 0.569* 0.925** 0.697** 0.555* 0.709**
b* 0.520 0.031 -0.061 -0.018 0.003
C* 0.547* 0.428 0.234 0.107 0.245

注：**表示在0.01水平上极显著相关;*表示在0.05水平上显著相关。K：山萘酚及山萘酚糖苷;I：异鼠李素及异鼠李素糖苷;Q：槲皮素及槲皮素糖苷;N：柚皮素及柚皮素糖苷;TF：总黄酮及黄酮醇含量。

Note: ** means extremely significant correlation at the 0.01 level; * means significant correlation at the 0.05 level; K: Kaempferol and kaempferol glycosides; I: Isorhamnetin and isorhamnetin glycosides; Q: Quercetin and quercetin glycosides; N: Naringenin and naringenin glycosides; TF: Total flavone and flavonol content.

3 讨论

本文利用超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱技术从小苍兰花瓣中鉴定到槲皮素、山萘酚、异鼠李素、柚皮素、黄芩素等5种类黄酮苷元,共13种黄酮及黄酮醇物质。槲皮素、山萘酚、异鼠李素在同为鸢尾科植物的马蔺花（Iris lactea）中曾有报道[15],而已在荷兰鸢尾（Iris hollandica）和长尾鸢尾（Iris rossii）中检测到的芹菜素糖苷、木犀草素糖苷和金圣草素糖苷在小苍兰中并未鉴定到[16,17]。山萘酚、槲皮素糖苷等黄酮醇在同为球根花卉的睡莲、百合中已被检测到,并影响花色呈现[18,19]。马蹄莲中也已鉴定到柚皮素、槲皮素、山萘酚、木犀草素等多种类黄酮物质,黄色、粉色、红色品种的马蹄莲花色呈现与其密切相关[20]。
不同色系小苍兰品种中花黄色素组分有差异,红、紫色系品种小苍兰花瓣中主要花黄色素为槲皮素、山萘酚、异鼠李素、柚皮素,黄、白色系品种花瓣中主要花黄色素为槲皮素、山萘酚。复色品种中上部花瓣与基部花瓣花黄色素组分相同,但含量和比例有差异。槲皮素及槲皮素糖苷的含量始终在所有组分中占据最高比例,可见槲皮素为小苍兰花瓣中重要的花黄色素。槲皮素及其衍生物是植物中常见的黄酮醇类物质,能使植物花瓣呈现不同程度的黄色,还能够增加花色苷的颜色强度和稳定性,从而影响红、紫色系花瓣着色,是重要的植物色素[21,22]。小苍兰花瓣黄酮及黄酮醇物质含量在花蕾期达到较高水平,后呈逐渐下降趋势,可见其合成与积累与花朵发育进程有密切关系,这一趋势与金花茶、牡丹、玉兰、忍冬等植物花瓣类黄酮研究结果一致[23,24,25,26,27]。
通过相关性分析可知,小苍兰花瓣中黄酮及黄酮醇物质的积累与花瓣明亮程度呈负相关,山萘酚糖苷含量影响小苍兰花瓣鲜艳程度,槲皮素、异鼠李素糖苷等影响花瓣红色程度。推测其原因,首先是由于花黄色素本身能够使花瓣呈现象牙白色至黄色,其积累会导致花瓣着色加深,花瓣明度降低。其次,是由花黄色素的辅助着色效应所致。红、紫色系小苍兰花瓣中黄酮及黄酮醇物质含量显著高于黄、白色系,与本课题组前期研究中小苍兰花瓣花色苷种间分布规律相同,即红、紫色系品种积累了丰富的花色苷,而黄、白色系品种不含或含有极少量花色苷[11],因此推测红、紫色系品种小苍兰通过合成更多的黄酮醇类物质来稳定花色苷,并辅助着色。黄酮醇类物质能够帮助花色苷辅助着色,这一点在葡萄风信子、洋桔梗和牡丹等植物中均有报道[5, 28-29]。李崇晖等[30]也曾报道蝴蝶石斛兰中黄酮醇类物质的积累与花色苷合成相关联。另有研究表明,花黄色素与花色苷的共色作用能够使花瓣蓝色程度增加[30,31,32],在同为鸢尾科的玉蝉花中,二者共同使花瓣呈现蓝紫色等较深的颜色[7]。本研究中,小苍兰花瓣黄蓝程度b*值虽然与总黄酮及黄酮醇含量呈正相关,但相关性并不显著,可能是受共色作用影响。
综上,可以推测小苍兰花瓣呈色主要由类黄酮决定,对其组分的鉴定和分析将为后续进一步解析小苍兰花瓣中类黄酮合成的分子机制、揭示小苍兰花色呈现机理提供坚实的生理生化基础,并为开发利用小苍兰类黄酮物质提供科学依据。

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