Rhododendron flori de culoare: interacțiune genetică/culturală
R. J. Griesbach, Ph.D.
USDA, florarii &pepinieră culturi de laborator
Beltsville, Maryland
retipărită din Rhododendron societatea din Canada Buletinul (Vol. 12:2)
clorofila, flavonoidele și carotenoizii
culoarea florilor se datorează a trei pigmenți diferiți-clorofila, flavonoidele și carotenoizii. Clorofila este localizată în mici” pachete ” numite cloroplaste găsite în celulele petală și sepală. Acest pigment este responsabil pentru culoarea verde și este solubil în grăsimi sau lipide. Carotenoizii se găsesc, de asemenea, în „pachete” mici din celule. „Pachetele” care conțin carotenoizi se numesc cromoplaste. Acești pigmenți sunt responsabili pentru culorile galben și portocaliu și sunt, de asemenea, solubili în lipide. Flavonoidele, spre deosebire de ceilalți doi pigmenți, sunt localizate în vacuolul celular care ocupă cea mai mare parte a volumului celular. Antocianinele sunt responsabile pentru culoarea roșie și albastră și sunt solubile în apă.
fiecare pigment este rezultatul unei secvențe sau căi diferite de reacții biochimice. Producția fiecărui pigment este independentă de celelalte două. Astfel, un bloc în calea flavonoidelor nu are niciun efect asupra secvențelor carotenoide și clorofilei. De exemplu, în formele cu flori albe ale multor rododendroni roșii, flavonoidele care sunt de obicei prezente în pete lipsesc din cauza absenței unei enzime critice în calea biosintezei flavonoidelor. Cu toate acestea, carotenoizii nu sunt afectați. Prin urmare, petele sunt galbene pe un fundal alb.
culoarea florilor este rezultatul amestecării celor trei pigmenți (flavonoide, clorofilă și carotenoide) în proporții diferite. De exemplu, o floare de Vulcan apare roșie din cauza prezenței flavonoidelor roșii și a absenței atât a clorofilei, cât și a carotenoidelor. Pe de altă parte, florile lui R. japonicum apar portocalii datorită prezenței flavonoidelor roșii combinate cu carotenoide portocalii. În mod similar, florile R. sanguineum apar maro datorită prezenței flavonoidelor roșii combinate cu cloroplastele verzi. Prin amestecarea și potrivirea celor trei pigmenți, se poate crea o gamă nesfârșită de culori diferite.
se știe foarte puțin despre biochimia carotenoidelor și a clorofilei ca fiind legată de culoarea florilor. Cu toate acestea, o mulțime de informații sunt cunoscute despre biochimia flavonoidă și culoarea florilor. Flavonoidele pot fi împărțite în mai multe grupuri – antociani, flavonoli, aurone, chalkone și gossypetine.
antocianii
partea rămasă a acestei lucrări va discuta despre antociani. Există șase antociani majori-pelargonidină, cianidină, delfinidină, malvidină, petunidină și peonidină. Există mai mulți factori care influențează colorarea antocianinei. Acești factori pot fi împărțiți în două tipuri, cei cu o bază genetică și cei cu o bază de mediu. Intensitatea luminii, temperatura și chiar pH-ul solului pot afecta culoarea florilor.
modificări ale pH-ului și culoare
în general, celulele florilor albastre sunt mai alcaline decât cele roșii. Cu toate acestea, în hortensii, un pH al solului de 6,0 va produce flori roz, în timp ce un pH de 5,5 va produce flori albastre. La pH-ul acid, aluminiul devine mai disponibil și se găsește la o concentrație mai mare în sepale decât la pH-uri mai alcaline. Disponibilitatea aluminiului suprascrie efectul pH-ului.aluminiu, atunci când complexele cu antociani pot schimba culoarea antocianinei de la roz la albastru. Tipul de îngrășământ poate afecta și culoarea hortensiilor. O formulare 25-5-30 va duce la flori albastre, în timp ce o formulare 25-20-20 va duce la cele roz.
modificările de culoare asociate cu îmbătrânirea florilor sunt, de asemenea, controlate de pH. în gloria dimineții, florile proaspete sunt roz, cu un pH petal în jur de 6.5. Pe măsură ce florile îmbătrânesc, pH-ul crește la aproximativ 7,5 și florile par mai albastre. Când florile sunt gata să închidă pH-ul scade la aproximativ 6,0 și culoarea se schimbă în roz.
la majoritatea rododendrilor florile sunt tamponate. Aceasta înseamnă că pH-ul solului nu are niciun efect asupra culorii florilor. În plus, îmbătrânirea nu schimbă culoarea florilor (îmbătrânirea poate schimba intensitatea colorării). În general, pH-ul florilor de rododendron este predominant sub control genetic, cu o interacțiune de mediu foarte mică. Acest fapt este foarte important în reproducere și judecare, deoarece ne spune că tipul de mediu de ghiveci nu va afecta culoarea florilor. În plus, pentru a crea flori mai roșii sau mai albastre se poate reproduce pentru pH. pH-ul petalelor pare a fi controlat de un număr mic de gene. Prin încrucișarea florilor de culoare roșiatică cu florile care sunt acide în pH, se poate produce o floare mai roșie.
lumina și temperatura
lumina și temperatura pot afecta, de asemenea, dramatic culoarea florilor. Intensitatea ridicată a luminii în timpul dezvoltării florilor poate duce, de asemenea, la o colorare mai vibrantă. La o intensitate ridicată a luminii, fotosinteza are loc într-un ritm foarte rapid, ceea ce duce la producerea unor cantități crescute de zahăr. La temperaturi scăzute, creșterea plantei este încetinită, limitând cantitatea de zahăr necesară respirației. Temperaturile reci și intensitatea ridicată a luminii permit astfel plantei să acumuleze o rezervă de zahăr. Moleculele de zahăr sunt legate de moleculele de antocianină și au ca efect stabilizarea culorii. În plus, la intensități mari de lumină, apare o producție crescută de antocianină. Antocianinele ajută la protejarea celulei de efectul nociv al iradierii crescute. Toți acești factori cuplați împreună conduc la o creștere a antocianinei la temperaturi reci și intensitate ridicată a luminii. Intensitatea ridicată a luminii și temperaturile ridicate pot determina descompunerea antocianinelor și pot duce la decolorare. Pentru a păstra culoarea vibrantă, florile, după deschidere, ar putea fi plasate într-o intensitate scăzută a luminii, mediu rece pentru a preveni decolorarea.
pe lângă estomparea indusă de mediu sau diferențele de intensitate, există gene care controlează cantitatea de antociani produși. Aceste gene pot crește cantitatea de pigment pe celulă sau pot crește numărul de celule care produc pigment. Atunci când comparați plantele pentru diferențele de intensitate a culorii, trebuie să aveți grijă să separați diferențele datorate geneticii de diferențele datorate culturii sau mediului. Pentru a face lucrurile și mai dificile, există o componentă genetică a decolorării induse de mediu.
Copigmentarea
co-apariția antocianinelor și a altor pigmenți flavonoizi poate duce la o albăstrire a culorii florilor. Acest efect se numește copigmentare. La pH-ul celular normal (între pH 3 și 5) antocianinele pure nu sunt la fel de puternic colorate ca la pH acid (pH 2 sau mai puțin). Adăugarea de flavonoli la pH fiziologic determină o creștere a stabilității și intensității antocianinelor. Un sport de ‘aripa Rosie’ azalee cu portocaliu, mai degrabă decât petale roșii a fost descoperit la Beltsville, MD. Această schimbare de culoare a fost rezultatul unei reduceri a concentrației de copigmente.
cu orice antocianină dată, este posibil să se obțină toate culorile între roșu și albastru, variind fie pH-ul, concentrația antocianinei respective, fie raportul dintre antocianină și flavonol. Un bun exemplu în acest sens este văzut în floarea de porumb albastră, unde antocianina este cianidina, care este roșie in vitro . Așa cum acum ar trebui să fie destul de evident, culoarea unui antocianin pur in vitro are o relație mică cu culoarea sa in vivo . Prin reproducerea unor astfel de trăsături, cum ar fi flavonolii sau pH-ul crescut sau scăzut, în loc să se reproducă pentru antocianină, este posibil să se creeze o gamă aproape nesfârșită de culori diferite ale florilor. Unul ar trebui să realizeze, de asemenea, că există mulți factori de mediu, care va afecta flori de culoare. O cunoaștere aprofundată atât a filiației, cât și a condițiilor culturale sunt necesare pentru a reproduce sau judeca în mod adecvat culoarea florilor.
Dr. Griesbach a prezentat această lucrare ca parte a unei discuții de grup privind „rododendronii și azaleele de reproducere pentru culorile galben și albastru” la masa rotundă a crescătorului, 1986 Convenția Națională ARS, Cleveland, Ohio. Dr. Griesbach este un genetician de cercetare cu USDA, Beltsville, Maryland.