科普绣球如何大红大紫

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绣球的花色之谜

绣球,又称八仙花

虎耳草科绣球属

Hydrangeamacrophylla

绣球花,原为中国四川地区与日本地区所产,我国栽培历史可追溯至明清时期。其色泽鲜丽且多变,花瓣精巧而蓬松,是常见的观赏植物,还有一定的药用功效。

绣球花“大红大紫”随心所欲的背后,和其他花品相比,并无特殊之处,一切真相想必藏于显色物质之中。

对于绣球花,控制着花瓣颜色的便是贮存于液泡的花青素(Anthocyanidin)大类中的飞燕草色素。

生物体中,色素修饰以糖环,以花色苷的形式存在,飞燕草色苷阳离子(flavyliumcation)具有刚性结构,多个羟基作为助色团,形成大的离域富电子体系,使得光谱中的吸收峰位于可见光区,此时飞燕草花色苷显色即其本征的红色。

蜜糖芭比

云上俏海蓝

那么绣球花是如何由红向紫,乃至于蓝呢?

答案是三价铝离子(Al3+)

人们已经认识到许多色素分子可以与金属离子发生相互作用,从而影响颜色。Al3+则可以通过与飞燕草花色苷结合,形成新的蓝色物质(quinoidalbaseanion)。在液泡中,Al3+还可以起到模版离子的效果,使飞燕草花色苷阳离子与新形成的quinoidalbaseanion结合为堆叠结构,也能够显示蓝色。因此绣球花的来源是上述两类物质的综合。

不同颜色的绣球花瓣中的Al3+含量

“酸则蓝,碱则红”,这一直是栽培绣球的常识。而根据我们的结论,液泡中的Al3+含量才是影响的关键因素。Al3+越高,绣球花瓣颜色越偏蓝色,那么酸碱度和花瓣颜色有什么关系吗?

结论是关系密切!在探知Al3+作用之前,人们很早就意识到了土壤酸碱度对绣球花的影响。“酸则蓝,碱则红”的秘密就在于土壤中水合Al3+的比例是与土壤酸碱度有关的。

铝是地壳中最丰富的金属元素,在土壤中常以硅铝酸盐、铝氧化物和铝的氢氧化物形式存在。当土壤为中性,弱碱性时,土壤中的绝大部分铝离子依然存于固态,不会被绣球花根部吸收;而当土壤为酸性时,就可溶出部分铝离子,最终进入绣球花瓣中的细胞液泡,并与飞燕草花色苷结合,从而改变颜色。

现在人们普遍直接施加硫酸铝,同时保证土壤偏酸性(抑制铝离子的水解)来栽培紫色系与蓝色系的绣球。

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有学者尝试过在开花期直接改变绣球花颜色,发现与自然生长过程不同,水中浸泡的效果会使得花瓣变色从中心开始,从而呈现红紫渐变的效果,大家不妨一试哦

图为BlauerZwerg花种(原为红色)

从左至右培养条件:a.水

b.0.01M柠檬酸铝(pH6)

c.0.05M柠檬酸铝(pH6)

tips:水培时柠檬酸根是必要的,自然界中Al3+实际是先与绣球花根部分泌的柠檬酸根结合再进入植物体内。

参考:

[16]SchreiberH.D.,JonesA.H.andLariviereC.M.,,Roleofaluminuminred-to-bluecolorchangesinHydrangeamacrophyllasepals,Biometals,24(6):-.

[1]Henry,D,Schreiber,etal.ThechemicalmechanismforAl3+


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