Rhododendron virág színe: genetikai/Kulturális interakció
R. J. Griesbach, pH.d.
USDA, virágüzletek & Óvoda növények laboratórium
Beltsville, Maryland
újranyomtatva Rhododendron Society of Canada Bulletin (Vol. 12:2)
klorofill, flavonoidok és karotinoidok
a Virág színe három különböző pigmentnek köszönhető-klorofill, flavonoidok és karotinoidok. A klorofill kis “csomagokban” található, úgynevezett kloroplasztokban, amelyek a szirom és a sepal sejtekben találhatók. Ez a pigment felelős a zöld színért, zsírban vagy lipidben oldódik. A karotinoidok a sejtekben található kis “csomagokban” is megtalálhatók. A karotinoidokat tartalmazó “csomagokat” kromoplasztoknak nevezzük. Ezek a pigmentek felelősek a sárga és narancssárga színekért, és lipidben is oldódnak. A flavonoidok, a másik két pigmenttől eltérően, a celluláris vakuolában helyezkednek el, amely a sejttérfogat nagy részét elfoglalja. Az antocianinok felelősek a vörös és a kék színért, és vízben oldódnak.
minden pigment a biokémiai reakciók különböző szekvenciájának vagy útvonalának eredménye. Az egyes pigmentek előállítása független a másik kettőtől. Így a flavonoid útvonal blokkja nincs hatással a karotinoid és a klorofill szekvenciákra. Például sok vörös foltos rododendron fehér virágos formáiban hiányoznak a foltokban általában jelen lévő flavonoidok, mivel a flavonoid bioszintézis útvonalában nincs kritikus enzim. A karotinoidok azonban nem érintettek. Ezért a foltok fehér alapon sárga színűek.
a Virág színe a három pigment (flavonoidok, klorofill és karotinoidok) különböző arányú keverésének eredménye. Például a vulkáni virág vörösnek tűnik a vörös flavonoidok jelenléte, valamint a klorofill és a karotinoidok hiánya miatt. Másrészt az R. japonicum virágai narancssárgának tűnnek a narancssárga karotinoidokkal kombinált vörös flavonoidok jelenléte miatt. Hasonlóképpen, az R. sanguineum virágok barna színűnek tűnnek a vörös flavonoidok jelenléte miatt, zöld kloroplasztokkal kombinálva. A három pigment keverésével és illesztésével különböző színek végtelen tömbje hozható létre.
nagyon keveset tudunk a karotinoidok és a klorofill biokémiájáról, mint a virág színéről. Azonban sok információ ismert a flavonoid biokémiáról és a virág színéről. A flavonoidok több csoportra oszthatók: antocianinok, flavonolok, auronok, chalkonok és gosszipetinek.
az antocianinok
a cikk fennmaradó része az antocianinokat tárgyalja. Hat fő antocianin van: pelargonidin, cianidin, delphinidin, malvidin, petunidin és peonidin. Számos tényező befolyásolja az antocianin színét. Ezeket a tényezőket két típusra lehet felosztani, a genetikai alapúakra és a környezeti alapúakra. A fényintenzitás, a hőmérséklet, sőt a talaj pH-ja is befolyásolhatja a virág színét.
pH változások és szín
általában a kék virágok sejtjei lúgosabbak, mint a vörösek. A hortenzia esetében azonban a 6,0 talaj pH-ja rózsaszín virágot eredményez, míg az 5,5 pH-ja kék virágot eredményez. Savas pH-nál az alumínium hozzáférhetőbbé válik, és nagyobb koncentrációban található meg a csészelevélben, mint lúgosabb pH-nál. Az alumínium jelenléte felülírja a pH hatását. az alumínium, amikor antocianinokkal komplexek, megváltoztathatja az antocianin színét rózsaszínről kékre. A műtrágya típusa befolyásolhatja a hortenzia színét is. A 25-5-30 készítmény kék virágokhoz vezet, míg a 25-20-20 készítmény rózsaszínhez vezet.
a virág öregedésével járó színváltozásokat a pH is szabályozza. a reggeli dicsőségben a friss virágok rózsaszínűek, a szirom pH-ja 6 körül van.5. A virágok öregedésével a pH körülbelül 7,5-re növekszik, és a virágok kékebbnek tűnnek. Amikor a virágok készen állnak a zárásra, a pH körülbelül 6,0-ra csökken, a szín pedig rózsaszínre változik.
a legtöbb rododendronban a virágok puffereltek. Ez azt jelenti, hogy a talaj pH-ja nincs hatással a virág színére. Ezenkívül az öregedés nem változtatja meg a virágok színét (az öregedés megváltoztathatja a színezés intenzitását). Általában a rododendron Virágok pH-ja túlnyomórészt genetikai ellenőrzés alatt áll, nagyon kevés környezeti kölcsönhatással. Ez a tény nagyon fontos a tenyésztésben és a megítélésben, mert azt mondja nekünk, hogy a cserepes közeg típusa nem befolyásolja a virág színét. Ezenkívül a vörösebb vagy kékebb virágok létrehozása érdekében pH-t lehet tenyészteni. úgy tűnik, hogy a szirmok pH-ját kis számú gén szabályozza. Keresztezésével virágok, amelyek vöröses színű a virágok, amelyek savas pH, lehet előállítani egy pirosabb virág.
fény és hőmérséklet
a fény és a hőmérséklet drámai módon befolyásolhatja a virág színét is. A virágfejlődés során a magas fényintenzitás élénkebb színezéshez is vezethet. Nagy fényintenzitás esetén a fotoszintézis nagyon gyors ütemben zajlik, ami megnövekedett mennyiségű cukor előállításához vezet. Hűvös hőmérsékleten a növény növekedése lelassul, korlátozva a légzéshez szükséges cukor mennyiségét. A hűvös hőmérséklet és a magas fényintenzitás lehetővé teszi a növény számára, hogy felhalmozódjon egy cukor tartalék. A cukormolekulák antocianin molekulákhoz kötődnek, és stabilizálják a színt. Ezenkívül nagy fényintenzitás esetén fokozott antocianintermelés lép fel. Az antocianinok segítenek megvédeni a sejtet a fokozott besugárzás káros hatásaitól. Mindezek a tényezők együttesen az antocianin növekedéséhez vezetnek hűvös hőmérséklet és magas fényintenzitás mellett. A magas fényintenzitás és a magas hőmérséklet az antocianinok lebomlását és elhalványulását okozhatja. Az élénk szín megőrzése érdekében a virágokat nyitás után alacsony fényintenzitású, hűvös környezetbe lehet helyezni, hogy megakadályozzák a fakulást.
a környezet által kiváltott fakulás vagy intenzitási különbségek mellett vannak olyan gének, amelyek szabályozzák az előállított antocianinok mennyiségét. Ezek a gének növelhetik a pigment mennyiségét sejtenként, vagy növelhetik a pigmentet termelő sejtek számát. A növények színintenzitásbeli különbségeinek összehasonlításakor ügyelni kell arra, hogy a genetika miatti különbségeket elkülönítsük a kultúra vagy a környezet miatti különbségektől. A dolgok még nehezebbé tétele érdekében a környezet által kiváltott fakulásnak genetikai összetevője van.
Kopigmentáció
az antocianinok és más flavonoid pigmentek együttes előfordulása a virág színének kékesedéséhez vezethet. Ezt a hatást kopigmentációnak nevezik. Normál sejt pH-n (pH 3 és 5 között) a tiszta antocianinok nem olyan erősen színezettek, mint savas pH-n (pH 2 vagy kevesebb). A flavonolok fiziológiás pH-n történő hozzáadása növeli az antocianinok stabilitását és intenzitását. A vörös szárnyú azálea sportját narancssárga, nem pedig vörös szirmokkal fedezték fel Beltsville-ben, MD. Ez a színváltozás a kopigmentek koncentrációjának csökkenésének eredménye volt.
bármely adott antocianinnal lehetséges a vörös és a kék közötti összes szín elérése a pH, az antocianin koncentrációjának vagy az antocianin flavonolhoz viszonyított arányának változtatásával. Jó példa erre a kék búzavirág, ahol az antocianin cianidin, amely In vitro vörös . Mint most már nyilvánvalónak kell lennie, a tiszta antocianin in vitro színe kevés kapcsolatban áll a színével in vivo . Az antocianin tenyésztése helyett olyan tulajdonságok tenyésztésével, mint a megnövekedett vagy csökkent flavonolok vagy a pH, lehetőség van a különböző virágszínek szinte végtelen tartományának létrehozására. Azt is fel kell ismernünk, hogy számos környezeti tényező befolyásolja a virág színét. Mind a szülői, mind a kulturális feltételek alapos ismerete szükséges a virág színének megfelelő tenyésztéséhez vagy megítéléséhez.
Dr. Griesbach ezt a tanulmányt a “rododendronok és azáleák tenyésztése sárga és kék színben” című panelbeszélgetés részeként mutatta be a tenyésztő Kerekasztalán, 1986 Ars Nemzeti Konvent, Cleveland, Ohio. Dr. Griesbach kutató genetikus az USDA-nál, Beltsville, Maryland.