紅葉為什么這樣紅?(把自然講給你聽)
雞爪槭。 |
黃櫨。 |
葉子變紅的奧秘在于植物色素在葉片中的含量與相對比例的變化。秋冬時節(jié),葉綠素含量減少,葉片細胞中的花青素含量迅速增加,細胞質(zhì)呈酸性;ㄇ嗨卦谒嵝詶l件下變成紅色,因此葉片逐漸變紅
秋冬時節(jié),一些植物的葉子由綠變紅,很多地方都可以欣賞到美麗的紅葉。在北京的香山,元寶槭和黃櫨每到秋天就變得格外迷人;湖南長沙的岳麓山上,楓香樹的紅葉別有一番風(fēng)味;江蘇蘇州的天平山,不僅有楓香樹,還有烏桕和雞爪槭;四川九寨溝的楓香樹、五角槭和烏桕,湖南張家界的黃櫨各有特色;四川峨眉山的連香樹也吸引了不少游客。
欣賞美景的同時,不少人會好奇葉子變紅的奧秘。
葉子變紅,奧秘就在于植物色素在葉片中的含量與相對比例的變化。植物葉片中主要有葉綠素、類胡蘿卜素和花青素三大類色素,其中,對葉子變紅“貢獻”最大的當(dāng)數(shù)花青素。它是一類廣泛存在于被子植物及少數(shù)裸子植物器官中的水溶性色素,在酸性條件下呈紅色,在堿性條件下呈藍色,在中性條件下呈紫色。
春夏季節(jié),葉綠素是植物葉片中含量最多的色素,以呈藍綠色的葉綠素a、黃綠色的葉綠素b為主,主要負(fù)責(zé)植物進行光合作用時光能的吸收和傳遞。只要有充足的光照、水分和養(yǎng)分,葉綠素的合成速率就會大于降解速率,而葉綠素a、b可以吸收太陽光譜中的紅光和藍紫光,反射綠光。于是,不斷積累的葉綠素令葉子綠意盎然。
秋冬季節(jié),氣溫降低、光照減少,葉綠素的合成被抑制,此時葉綠素的合成速率小于降解速率,葉綠素含量會逐漸減少。與此同時,在一些種類的植物中,葉片細胞中的花青素含量迅速增加,細胞質(zhì)積累的可溶性糖也逐步增加,呈酸性;ㄇ嗨卦谒嵝詶l件下變成紅色,因此葉片逐漸變紅。
紅葉植物種類豐富,就木本植物來說,主要包含雞爪槭、三角槭等無患子科槭屬植物,黃連木、黃櫨、火炬樹等漆樹科植物,以及烏桕、山胡椒、大花衛(wèi)矛等常見的紅葉樹種。藤本植物中也有葉子會變紅,如爬山虎等。
不過,大自然不只在秋天才會賦予葉子紅色。在正常養(yǎng)護情況下,紅葉李、紫葉矮櫻等植物會積累花青素,在其他季節(jié),葉片也會呈現(xiàn)紅色。此外,有些植物新長出的嫩葉也是紅色的,例如紫薇、接骨木等。這是由于嫩葉中葉綠素含量很少,葉片還不能夠進行充分的光合作用,需要植物自身的營養(yǎng)來維持生長。這時細胞質(zhì)同樣呈酸性,令嫩葉中的花青素呈現(xiàn)紅色。
影響色素合成代謝與分解代謝的基因數(shù)量眾多,任何一個關(guān)鍵基因的突變都有可能引起葉色異常。利用這一點,科學(xué)家通過遺傳轉(zhuǎn)化等技術(shù)手段,培育出越來越多的紅葉植物種類。例如,“麗紅”元寶楓是人工選育的優(yōu)良變異株系,其葉片在秋天會呈現(xiàn)出明亮而艷麗的紅色,比其他品種的元寶楓葉片顏色更紅且紅葉期更長,原因就是花青素合成途徑關(guān)鍵酶基因數(shù)量的增加。近年來,有關(guān)彩葉植物葉片中葉綠素代謝、類胡蘿卜素代謝途徑等分子調(diào)控機制的研究取得一系列進展,人工調(diào)控葉色不再是個遙不可及的夢。
。ㄗ髡邽橹袊茖W(xué)院植物研究所工程師,本報記者施芳采訪整理)
《 人民日報 》( 2023年12月07日 14 版)
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