微型光谱仪在植物花瓣呈色机理及花色分子育种方面的应用

一、背景

       决定植物花瓣呈色的化学物质包括类黄酮/花青素苷、类胡萝卜素和甜菜色素。细胞内叶绿素及金属离子对不同色素结构的耦合作用对花瓣的最终呈色也会产生影响，以上3种色素代表了植物花瓣呈色的主要类型，其在花瓣细胞中含量多少，成分差异是花色多样性的化学基础。

二、应用概述 

       花色是观赏植物的重要经济性状，花瓣呈色的基础可以由角质层细胞精细排列引起的选择性光线反射或散射的物理效应产生，也可以源于花瓣细胞内化学物质对不同光谱的选择性吸收产生，或者两者兼而有之。

图1

       一家专注于代谢与资源植物开发利用、生物多样性与保育、园艺与生物技术研究院使用了海洋光学光谱仪对花瓣不同部位进行了实验。

       在实验过程中，通过比对和分析植物不同部位的反射光谱和荧光光谱的峰位和强度，从而获得不同部位各色素类型和含量，从而获得植物生长情况。

       实验时需将植物的不同部位摘取下来，分别放置在图4中光纤探头和反射积分球下，即可从光谱仪软件中看到该部位的反射率和荧光强度，如图4所示。使用海洋光学便携式的微型光谱仪，大大提高了实验效率。

图2：植物不同部位反射率的分布

图3：植物不同部位荧光的分布

图4：测试植物不同部位反射率和荧光的实验装置

三、实验装置

       典型配置如下：

四、结语

       通过分析反射光谱以及荧光光谱强度和峰位可以简单便捷的分析植物花瓣中各种色素和金属离子的含量和类型。因此光谱测量在挖掘和利用不同类型色素对花瓣的调色作用，以及开发奇异花色的观赏花卉中发挥非常重要的作用。