外源硫酸鋁調(diào)節(jié)八仙花花青苷組成和含量變化的分子生物學(xué)機(jī)制

龔仲幸，何勇，楊靜，宋亞，葉真逍，朱祝軍*

（1 杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310018；2 浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院/浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江臨安 311300）

外源硫酸鋁調(diào)節(jié)八仙花花青苷組成和含量變化的分子生物學(xué)機(jī)制

龔仲幸1，何勇2，楊靜2，宋亞2，葉真逍2，朱祝軍2*

（1 杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310018；2 浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院/浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江臨安 311300）

【目的】八仙花是我國重要的觀賞植物之一，本研究旨在探討 Al2(SO4)3對八仙花花色的影響及其機(jī)制?！痉椒ā恳浴{(lán)色媽媽’品種為對象進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，設(shè)置了 0 (pH 為 6 的檸檬酸緩沖液)、2‰ 和 4‰ 3 個(gè)Al2(SO4)3水平，在植株出現(xiàn)花蕾約 1 cm 時(shí)進(jìn)行處理。在開花盛期進(jìn)行花色分析，采用高效液相色譜法和質(zhì)譜分析花青苷成分和含量，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法分析金屬離子含量，采用熒光定量 PCR 分析 Al3+運(yùn)輸相關(guān)基因表達(dá)水平。 【結(jié)果】2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3處理 21 d 后，花瓣顏色從粉色變?yōu)樽仙退{(lán)紫色?！{(lán)色媽媽’花瓣中檢測到了飛燕草素-3-葡萄糖苷等 12 種花青苷；2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3處理顯著 (P < 0.05)增加了飛燕草素苷、矢車菊素苷和芍藥花素苷含量，其中增加幅度最大的是飛燕草素苷含量，從對照 (CK) 組的 5159.9 μg/g FW 分別增加到 24681.2 μg/g FW 和 30485.7 μg/g FW；飛燕草素苷含量增加主要是由于飛燕草素-3-葡萄糖苷和飛燕草素-3-戊糖-5-葡萄糖苷含量增加，飛燕草素-3-葡萄糖苷含量從對照的 4679.2 μg/g FW 分別增加到 23610.0 μg/g FW 和 29129.7 μg/g FW，飛燕草素-3-戊糖-5-葡萄糖苷從對照的 142.3 μg/g FW 分別增加到805.6 μg/g FW 和 1114.9 μg/g FW。2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3處理后，花瓣中 Al3+含量從對照的 2.24 μg/g FW 分別增加到 5.12 μg/g FW 和 11.83 μg/g FW；2‰ 和 4‰ 的 Al2(SO4)3處理后，花瓣中質(zhì)膜鋁轉(zhuǎn)運(yùn)基因 (plasma membrane Al transporter, PALT) 和液泡膜鋁轉(zhuǎn)運(yùn)基因 (vacuolar Al transporter, VALT) 表達(dá)水平顯著提高 (P < 0.05)，PALT 表達(dá)水平分別比對照提高了 88.5% 和 148.2%，VALT 表達(dá)水平分別比對照提高了 74.8% 和135.7%。 【結(jié)論】Al2(SO4)3處理誘導(dǎo)了 Al3+運(yùn)輸相關(guān)基因的表達(dá)，增加了花瓣中 Al3+積累，提高了飛燕草素苷含量，進(jìn)而改變了花的顏色。

八仙花；花色；硫酸鋁；花青苷；基因表達(dá)

八仙花 (Hydrangea macrophylla) 又名大花繡球、陰性繡球等，屬虎耳草科八仙花屬，原產(chǎn)于中國和日本，在我國廣泛用作觀賞灌木和盆栽花卉。八仙花品種繁多，主要的花色有紅色、粉色、白色、藍(lán)色等[1]。研究發(fā)現(xiàn)，八仙花顏色會由于栽培方式、周圍環(huán)境變化而變化，如八仙花花色與土壤 pH 值有關(guān)，在中性或堿性土壤中呈現(xiàn)粉紅色，在酸性土中呈藍(lán)色[2–3]。Ito 等[4]發(fā)現(xiàn)藍(lán)色品種八仙花花瓣內(nèi) Al3+含量比紅色品種高 39 倍。Schreiber 等[5]分析了多個(gè)紅色、紫色和藍(lán)色八仙花品種色素及 Al3+含量，發(fā)現(xiàn)紅色品種花瓣 Al3+含量范圍為 0～10 μg/g FW，紫色品種含量范圍為 10～40 μg/g FW，藍(lán)色品種 Al3+含量大于 40 μg/g FW，并提出八仙花呈現(xiàn)不同顏色是因?yàn)椴煌瑵舛鹊?Al3+與飛燕草素-3-葡萄糖苷形成的復(fù)合物呈色反應(yīng)不同造成的。在酸性條件下，蘋果酸等會激活 Al3+運(yùn)輸通道，從而促進(jìn)根系 Al3+的吸收[6]。在八仙花花瓣內(nèi)，Al3+的積累主要是通過兩個(gè)鋁離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來實(shí)現(xiàn)，分別位于質(zhì)膜和液泡膜上 [其編碼基因分別為質(zhì)膜鋁轉(zhuǎn)運(yùn)基因 plasma membrane Al transporter (PALT) 和液泡膜鋁轉(zhuǎn)運(yùn)基因vacuolar Al transporter (VALT)]，均屬于水通道蛋白家族。質(zhì)膜鋁離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將 Al3+從細(xì)胞外運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中，繼而由液泡膜鋁轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸?shù)揭号莶Υ嫫饋韀7]，與液泡中的飛燕草素-3-葡萄糖苷形成復(fù)合物。

我國八仙花品種繁多，當(dāng)前研究主要關(guān)注八仙花組織培養(yǎng)、耐鋁毒害機(jī)制等[8–9]。本研究以浙江省主要的八仙花品種之一‘藍(lán)色媽媽’為材料，分析了不同濃度 Al2(SO4)3處理對其花色、花青苷含量、Al3+含量及 Al3+跨膜運(yùn)輸相關(guān)基因表達(dá)的影響，探討通過控制根域 Al3+濃度調(diào)控八仙花花色，滿足市場需求。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用八仙花品種為‘藍(lán)色媽媽’，種苗購自浙江虹越花卉有限公司。2015 年 4 月，在扦插苗中選取整齊一致的幼苗移入標(biāo)準(zhǔn) 1 加侖營養(yǎng)盆中進(jìn)行處理，栽培基質(zhì)為混合基質(zhì) (珍珠巖∶蛭石∶草炭之比為 1∶1∶1，pH 6)。試驗(yàn)設(shè)置 3 個(gè)處理：1) CK，根系添加 pH 為 6 的檸檬酸緩沖液；2) 根系添加 2‰Al2(SO4)3，用檸檬酸緩沖液將 pH 調(diào)節(jié)至 6；3) 根系添加 4‰ Al2(SO4)3，用檸檬酸緩沖液將 pH 調(diào)節(jié)至6。在植株出現(xiàn)花蕾約 1 cm 時(shí)開始進(jìn)行處理，以后每周處理 1 次，直至現(xiàn)蕾，每處理 4 次重復(fù)。開花盛期時(shí)拍照進(jìn)行花色分析，取花瓣鮮樣進(jìn)行色素含量分析，取樣品液氮冷凍放入 –80℃ 冰箱供基因表達(dá)水平分析。

1.2 花青苷含量測定與質(zhì)譜分析

提取方法參照考 Park 等[10]的方法并略作修改。取 5 g 鮮樣，加入 10 mL 5% 甲酸溶液，研磨至勻漿，超聲 30 min，4000 rpm/min 離心，上清液過0.45 μm 濾膜，得到提取液。將提取液進(jìn)高效液相色譜 (LC-20AT，日本島津公司) 進(jìn)行分析。色譜柱為InertSustain C18 (4.6 mm × 250 mm，5 μm)，流動相A 相為 5% 甲酸水溶液，B 相為 5% 甲酸乙腈，進(jìn)樣量 20 μL，流速 1.0 mL/min。線性洗脫梯度：0 min，5% B；8～13 min，13%B；13～20 min，17% B；20～23 min，17% B；23～30 min，20%B；30～40 min，20% B；40～40.1 min，5% B；40.1～50 min，5%B。檢測波長 520 nm。樣品定量采用外標(biāo)法，標(biāo)準(zhǔn)品為矢車菊-3,5-雙葡萄糖苷[11]，標(biāo)準(zhǔn)曲線為 y = 15188.01x – 16778.39 (R2= 0.999)。質(zhì)譜分析采用高效液相色譜離子質(zhì)譜聯(lián)用儀 (6460 Triple Quad LC/MS，美國安捷倫科技有限公司)。質(zhì)譜條件參照宋亞等[12]的方法，采用綜合色譜相對保留時(shí)間、質(zhì)譜分子離子峰和碎片離子峰等確定其分子結(jié)構(gòu)。

1.3 金屬離子含量分析

稱取花瓣樣品 10 g，將其放入到烘箱中烘干至恒重，樣品經(jīng)磨碎、過 0.425 mm 篩，用 V(H2SO4)∶V(H2O2) = 3∶1 消煮樣品，利用 ICP-AES (inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy) 測定離子含量。

1.4 基因表達(dá)分析

RNA 提取采用基于 Trizol 法的 RNA 試劑盒(Simgen) 進(jìn)行，按說明書操作提取 RNA。反轉(zhuǎn)錄生成 cDNA，在熒光定量 PCR 反應(yīng)體系混合液中加入2 μL 稀釋后的 cDNA 模板，充分混勻。然后放置于ABI PRISM?7000 熒光 PCR 儀中進(jìn)行熒光定量PCR。PCR 程序?yàn)?95℃ 變性 1 min；聚合反應(yīng)階段95℃ 5 s，60℃ 33 s，40 次循環(huán)；95℃ 15 s，60℃ 20 s，95℃ 15 s。各基因和內(nèi)參基因 PCR 引物采用 Negishi等[7]設(shè)計(jì)的引物，18S rRNA 為內(nèi)參基因，各基因引物如下：VALT，5′-GGCCCTAGCAGAGTTCTT CTCT-3′，5′-AATGTAATGTTCCCACCAAGGA-3′；PALT1，5′-ACCTGTAACTCCAGGGACTCCT-3′，5′-TATGAACTCAGCTCCCACCTTT-3′；18S rRNA，5′-GGAAGTTTGAGGCAATAACAGG-3′，5′-ATTGCAATGATCTATCCCCATC-3′。

2 結(jié)果與分析

2.1 花色變化

由圖 1 可知，在對照 (CK) 植株中，‘藍(lán)色媽媽’顏色為粉紅色略帶白色，是該品種的典型顏色，2‰Al2(SO4)3處理后，花瓣顏色呈現(xiàn)淡紫色，4‰Al2(SO4)3處理 21 d 后，花瓣顏色轉(zhuǎn)為藍(lán)紫色。試驗(yàn)表明，Al2(SO4)3處理后能明顯改變‘藍(lán)色媽媽’花瓣顏色。

圖1 Al2(SO4)3處理對‘藍(lán)色媽媽’花色的影響Fig. 1 Effects of the Al2(SO4)3application on flower colour in ‘mama blue’

2.2 花青素組成與含量

經(jīng)質(zhì)譜分析，‘藍(lán)色媽媽’花瓣中檢測到了 12種花青苷 (圖 2)，其中 11 種為芍藥花素-3-葡萄糖苷、芍藥花素-3,5-雙葡萄糖苷、飛燕草素-3-戊糖-5葡萄糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷、飛燕草素-3-戊糖苷、矢車菊素-3,5-雙葡萄糖苷、矢車菊素-3-戊糖苷、矢車菊素-3-芥子酰-阿魏酰-槐糖苷-5-丙二酰-葡萄糖苷、矢車菊素-3-p-香豆酰-芥子酰-槐糖苷-5-丙二酰-葡萄糖苷、矢車菊素-3-咖啡酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷和矢車菊素-3-p-香豆酰-p-香豆酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷，另一種成分未知 (表 1)。

圖2 ‘藍(lán)色媽媽’花瓣花青苷組分色譜圖Fig. 2 The anthocyanins components chromatogram of‘mama blue’ petal

從生色團(tuán) (chromophores) 類別上來說，飛燕草素苷中，隨著 Al2(SO4)3處理濃度的增加，飛燕草素-3-戊糖-5葡萄糖苷、飛燕草素-3-葡萄糖苷含量顯著 (P < 0.05) 提高；其中，飛燕草素-3-戊糖-5葡萄糖苷含量從 142.3 μg/g FW 增加到 805.6 μg/g FW 和 1114.9 μg/g FW，而飛燕草素-3-葡萄糖苷含量從對照的4679.2 μg/g FW 增加到 23610.0 μg/g FW 和 29129.7 μg/g FW。此外，保留時(shí)間為 11.14 min 的飛燕草素-3-戊糖苷含量相比對照顯著 (P < 0.05) 降低，而保留時(shí)間為 12.558 min 的飛燕草素-3-戊糖苷則不受Al2(SO4)3處理的影響。對于矢車菊素苷，矢車菊素-3-戊糖苷和矢車菊素-3-咖啡酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷的含量相比對照顯著提高，尤其是矢車菊素-3-咖啡酰-丙二酰-槐糖苷-5-葡萄糖苷，含量從 62.9 μg/g FW 增加到 794.5 μg/g FW 和 1015.2 μg/g FW；矢車菊素-3-p-香豆酰-芥子酰-槐糖苷-5-丙二酰-葡萄糖苷含量在 2‰ Al2(SO4)3處理后顯著增加，而在 4‰Al2(SO4)3處理中相比前者略微降低，但仍顯著高于對照；同時(shí)，矢車菊素-3,5-雙葡萄糖苷含量在Al2(SO4)3處理后降低，且下降幅度和 Al2(SO4)3濃度呈正相關(guān)。芍藥花素苷中，芍藥花素-3-葡萄糖苷、芍藥花素-3,5-雙葡萄糖苷含量均在 2‰ Al2(SO4)3處理后大幅增加，然而提高 Al2(SO4)3處理濃度對于增幅影響不明顯。從花青苷總體含量而言，矢車菊素苷、飛燕草素苷和芍藥花素苷含量均隨著 Al2(SO4)3處理濃度增加而顯著增加。2‰ Al2(SO4)3和 4‰Al2(SO4)3處理處理后，矢車菊素苷含量從 CK 的926.8 μg/g FW 增加到 1575.7 μg/g FW 和 1784.0 μg/g FW；飛燕草素苷含量從 CK 的 5159.9 μg/g FW 增加到 24681.2 μg/g FW 和 30485.7 μg/g FW；芍藥花素苷含量從對照的 99.7 μg/g FW 增加到 375.9 μg/g FW 和399.2 μg/g FW。

2.3 金屬離子含量

從表 2 可知，2‰ Al2(SO4)3處理顯著 (P < 0.05)提高了花瓣 Al3+含量，4‰ Al2(SO4)3處理后 Al3+含量進(jìn)一步提高，且顯著 (P < 0.05) 高于 2‰ Al2(SO4)3處理，分別從對照的 2.24 μg/g FW 增加到 5.12 μg/g FW和 11.83 μg/g FW。與對照相比，2‰ 和 4‰ 的Al2(SO4)3處理均顯著 (P < 0.05) 提高了 Mn2+和 Mg2+含量，但兩濃度處理之間無顯著差異。Al2(SO4)3處理對 Fe3+含量無顯著影響。

表1 八仙花花青苷主要成分及含量Table1 The main composition and contents of anthocyanins of Hydrangea macrophylla

表2 硫酸鋁處理對幾種金屬離子含量的影響 (μg/g，F(xiàn)W)Table2 Effects of the Al2(SO4)3application on several metal ions contents

2.4 Al3+運(yùn)輸基因表達(dá)分析

圖3 表明，2‰ Al2(SO4)3處理顯著 (P < 0.05) 提高了花瓣 PALT 基因和 VALT 基因的表達(dá)水平，4‰Al2(SO4)3處理進(jìn)一步提高了兩基因的表達(dá)水平，且均顯著 (P < 0.05) 高于 2‰ Al2(SO4)3。

圖3 Al2(SO4)3處理對 PALT 和 VALT 表達(dá)的影響Fig. 3 Effects of the Al2(SO4)3application on expression of PALT and VALT

3 討論與結(jié)論

八仙花品種多樣，顏色豐富，觀賞性強(qiáng)，其顏色受外界環(huán)境條件等因素影響。本研究發(fā)現(xiàn)，通過在根系施用不同濃度的 Al2(SO4)3，‘藍(lán)色媽媽’八仙花花色能從粉紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榈仙退{(lán)紫色。這與Neumann 等[13]的研究結(jié)果相一致，Neumann 還發(fā)現(xiàn)施用 Al2(SO4)3改變八仙花顏色存在品種特異性，部分品種花色不會受到 Al2(SO4)3影響。

花青苷是主要的呈色物質(zhì)之一。八仙花主要的呈色物質(zhì)均由飛燕草素-3-葡萄糖苷衍生物單體衍生而來，不同顏色花瓣中，所含有的花青素生色團(tuán)不同，藍(lán)色花瓣中以飛燕草素-3-葡萄糖苷衍生物為主，在粉色花瓣中包含了天竺葵素生色團(tuán)或矢車菊素生色團(tuán)[14]。本研究分析了八仙花所含花青苷種類和含量，‘藍(lán)色媽媽’花瓣中含有 12 種花青苷 (表 1)。在粉色花瓣中含有一定量的矢車菊素苷，含量最高的是飛燕草素-3-葡萄糖苷，這與賈洪菊[15]的研究結(jié)果相類似。施用 Al2(SO4)3后，伴隨著顏色從粉色轉(zhuǎn)為紫色和藍(lán)紫色，飛燕草素苷 (尤其是飛燕草素-3-戊糖-5葡萄糖苷和飛燕草素-3-葡萄糖苷花青苷) 的含量大幅度提高。Al2(SO4)3處理后，矢車菊素苷含量出現(xiàn)明顯上升，說明其也受 Al3+誘導(dǎo)。這說明花青苷組成和含量變化是外源 Al2(SO4)3改變八仙花顏色的原因之一。

在八仙花中，Al3+能與飛燕草素-3-葡萄糖苷形成復(fù)合物，介導(dǎo)花色變藍(lán)[16]。在不同顏色的花瓣中，Al3+含量與花瓣顏色密切相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，伴隨著施用 Al2(SO4)3濃度的提高，花瓣中 Al3+含量顯著提高，施用 4‰ Al2(SO4)3的后，花瓣中 Al3+含量達(dá)到11.83 μg/g FW。與 Schreiber 等[5]提出的藍(lán)色花瓣 Al3+含量范圍相比，本研究中含量數(shù)值略低，一方面可能是由于花的顏色并未呈現(xiàn)典型的藍(lán)色，而是介于藍(lán)色和紫色之間，另一方面也可能是由于根域 pH 值高于 Al3+吸收的最適 pH 范圍 (4.2～4.7)[13]，影響了Al3+的吸收。

在八仙花花瓣中，Al3+的積累主要依賴于水通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)基因 PALT 和 VALT。其中 PALT 編碼的水通道蛋白將 Al3+從質(zhì)膜外運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中，接著由VALT 編碼的水通道蛋白將 Al3+輸送至液泡中貯存起來[7, 17]。本研究發(fā)現(xiàn)，Al2(SO4)3處理后，PALT 和VALT 基因的表達(dá)均顯著上調(diào)，說明轉(zhuǎn)運(yùn) Al3+進(jìn)入花瓣液泡的能力顯著增強(qiáng)，有利于 Al3+的積累。這與本研究觀測到的 Al2(SO4)3處理后花瓣中 Al3+含量顯著增加的結(jié)果相符合。

綜合上述分析，一定濃度的 Al2(SO4)3處理，誘導(dǎo)了八仙花 PALT 和 VALT 的表達(dá)，提高了花瓣 Al3+的積累，增加了花瓣中飛燕草素-3-葡萄糖苷類含量，從而有利于形成飛燕草素-3-葡萄糖苷和 Al3+復(fù)合體，促進(jìn)了八仙花從粉紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。本研究為進(jìn)一步揭示觀賞植物的花色分子調(diào)控機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)，為培育滿足市場需求的新型花卉奠定了基礎(chǔ)。

[1]劉煥新. 八仙花的花色調(diào)控[J]. 天津農(nóng)林科技, 2004, (5): 21. Liu HX. The regulation of flower colour in Hydrangea macrophylla[J]. Science and Technology of Tianjin Agriculture and Forestry, 2004, (5): 21.

[2]Anderson N, Weiland J, Pharis J, et al. Comparative forcing of Hydrangea macrophylla ‘Bailer’as aflorist's hydrangea[J]. Scientia Horticulturae, 2009, 122(2): 221–226.

[3]徐慧, 劉超, 鐘漢東. 不同光照強(qiáng)度對八仙花開花的影響[J]. 北方園藝, 2014, (1): 81–82. Xu H, Liu C, Zhong HD. Effects of different light intensity on the blossom of Hydrangea macrophylla[J]. Northern Horticulture, 2014, (1): 81–82.

[4]Ito D, Shinkai Y, Kato Y, et al. Chemical studies on different color development in blue-and red-colored sepal cells of Hydrangea macrophylla[J]. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 2009, 73(5): 1054–1059.

[5]Schreiber HD, Jones AH, Lariviere CM, et al. Role of aluminum in red-to-blue color changes in Hydrangea macrophylla sepals[J]. BioMetals, 2011, 24(6): 1005–1015.

[6]Ma JF, Ryan PR, Delhaize E. Aluminum tolerance in plants and the complex role of organic acids[J]. Trends in Plant Science, 2001, 6(6): 273–278.

[7]Negishi T, Oshima K, Hattori M, et al. Tonoplast and plasma membrane-localized aquaporin-family transporters in blue Hydrangea sepals of aluminum hyper accumulating plant[J]. Plos One, 2012, 7(8): e43189.

[8]雷亞靈, 李周岐. 八仙花莖段組織培養(yǎng)技術(shù)研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào), 2008, (4): 101–103. Lei YL, Li ZQ. Tissue culture of stem segment of Hydrangea macrophylla[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2008, (4): 101–103.

[9]彭盡暉, 陳海霞, 龔雯, 等. 鋁脅迫對八仙花離體植株質(zhì)膜透性與抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版), 2013, 39(1): 42–44. Peng JH, Chen HX, Gong W, et al. Effects of aluminium stress on membrane permeability and antioxidant system in vivo Hydrangea macrophylla plants[J]. Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences), 2013, 39(1): 42–44.

[10]Park S, Arasu MV, Jiang N, et al. Metabolite profiling of phenolics, anthocyanins and flavonols in cabbage (Brassica oleracea var. capitate)[J]. Industrial Crops and Products, 2014, 60: 8–14.

[11]張淑江, 馬越, 徐學(xué)玲, 等. 蕓薹屬5種紫紅色蔬菜花青素苷含量及組分分析[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2014, 41(7): 1451–1460. Zhang SJ, Ma Y, Xu XL, et al. Components and amounts of anthocyanins in several Brassica vegetables[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2014, 41(7): 1451–1460.

[12]宋亞, 楊靜, 朱祝軍. 紫結(jié)球甘藍(lán)功能性成分的提取, 鑒定與分析[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2016, 43(1): 100–108. Song Y, Yang J, Zhu ZJ. Identification and analysis of the functional compounds in red cabbage[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2016, 43(1): 100–108.

[13]Neumann A, Horst WJ. Effect of aluminium supply on aluminium uptake, translocation and blueing of Hydrangea macrophylla (Thunb.) Ser. cultivars in apeat clay substrate[J]. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 2003, 78(4): 463–469.

[14]Yoshida K, Mori M, Kondo T. Blue flower color development by anthocyanins: from chemical structure to cell physiology[J]. Natural Product Reports, 2009, 26(7): 884–915.

[15]賈洪菊. 八仙花紅色素分子結(jié)構(gòu)分析及在壓花上應(yīng)用[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2011. Jia HJ. A research on red Hydrangea macrophylla molecular structure and application in pressed flower protecting [D]. Harbin: MS Thesis of Northeast Forestry University, 2011.

[16]Oyama K, Yamada T, Ito D, et al. Metal complex pigment involved in the blue sepalcolor development of Hydrangea[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63(35): 7630–7635.

[17]Kochian LV, Pi?eros MA, Liu J, et al. Plant adaptation to acid soils: the molecular basis for crop aluminum resistance[J]. Annual Review of Plant Biology, 2015, 66: 571–598.

Mechanism of exogenous Al2(SO4)3on regulating the anthocyanin concentration in Hydrangea macrophylla petal

GONG Zhong-xing1, HE Yong2, YANG Jing2, SONG Ya2, YE Zhen-xiao2, ZHU Zhu-jun2*
( 1 Hangzhou Vocational and Technical College, Hangzhou 310018, China; 2 College of Agricultural and Food Science/Key Laboratory of Quality Improvement of Agricultural Products of Zhejiang Province, Zhejiang A&F University, Lin’an 311300, China )

【Objectives】Hydrangea macrophylla is one of the most important ornamental plants. The present paper aimed to study effects of Al2(SO4)3on flower colour of Hydrangea macrophylla. 【Methods】Hydrangea macrophylla cultivar ‘mama blue’ was selected as material, and apot experiment was conducted by setting up two Al2(SO4)3concentration levels, 2‰ and 4‰. Al2(SO4)3was added into the growth media when the flower bud was about 1 cm length, and citrate buffer (pH 6.0) was added in control plants. The composition and concentrations of anthocyanins were determined by HPLC and mass spectrometry, ion concentrations weremeasured by ICP-AES, and expression of Al3+transport related genes was clarified by qRT-PCR. 【Results】The petal colour changed from pink to purple and blue-purple after 21 d by the 2‰ and 4‰ Al2(SO4)3application, respectively. Twelve kinds of anthocyanins, such as delphinidin 3-glucoside, were detected in the petal. The Al2(SO4)3treatments increased the anthocyanins contents, especially the delphinidinderivatives contents. The delphinidinderivatives contents in petals were increased from 5159.9 μg/g FW in control plants to 24681.2 μg/g FW and 30485.7 μg/g FW in 2‰ and 4‰Al2(SO4)3treated plants, respectively. The increase of delphinidin derivatives contents was due to the enhancement of delphinidin 3-glucoside and delphinidin 3-pentose-5-glucoside.The delphinidin 3-glucoside contents in petals were increased from 4679.2 μg/g FW in control plants to 23610.0 μg/g FW and 29129.7μg/g FW in 2‰ and 4‰ Al2(SO4)3treated plants, respectively, and the contents of delphinidin 3-pentose-5-glucoside in petals were increased from 142.3 μg/g FW in control plants to 805.6 μg/g FW and 1114.9 μg/g FW in 2‰ and 4‰ Al2(SO4)3treated plants, respectively. And the Al3+contents in petals were increased from 2.24 μg/g FW in control plants to 5.12 μg/g FW and 11.83 μg/g FW in 2‰ and 4‰ Al2(SO4)3treated plants, respectively. Accordingly, the gene expression of vacuolar Al transporter (VALT) and plasma membrane Al transporter (PALT) were increased significantly (P < 0.05) by the Al2(SO4)3application. Compared with control plants, the PALT expression levels were increased by 88.5% and 148.2% in 2‰ and 4‰ Al2(SO4)3treated plants, respectively, and the VALT expression levels were increased by 74.8% and 135.7%.【Conclusions】Our results suggested that Al2(SO4)3application induced the gene expression of VALT and PALT, enhanced the accumulation of Al3+, increased the delphinidinderivatives contents, and thus changed the flower colour from pink to purple and blue-purple.

Hydrangea macrophylla; flower colour; Al2(SO4)3; anthocyanin; gene expression

2016–11–01 接受日期：2017–01–06

浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（LZ14C150001）資助。

龔仲幸（1974—），女，浙江慈溪人，副教授，主要從事花卉栽培與應(yīng)用的研究。E-mail: 526435688@qq.com * 通信作者 E-mail: zhuzj@zafu.edu.cn