叶绿体光合色素及光学性质

兰花叶片是进行光合作用的主要器官，叶绿体是光合作用的重要细胞器，含有多种色素，以适应光合作用的机能，也是线艺生艺性的出现的主要因子。中国兰花多为耐荫植物，其叶绿体多而大，可在弱光下，接受最大的光量。 一般的叶绿体中含有四种色素，即叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素。叶绿素 a（C55H72O5N4Mg）呈蓝绿色，叶绿素b（C55H70O6N6Mg）呈黄绿色，胡萝卜素（C40H56）呈橙黄色，叶黄素（C40H56O2）呈金黄色。这些光合色素在叶片中的比例不同，构成了线艺兰的不同艺性的基础。 除上述四种色素外，叶片细胞的液泡里还含花青素、类色素等。它们主要存在于花瓣中，一些幼嫩或枯老的叶片中也有花青素存在。因为作为国兰欣赏潮流之一的色花艺术，其不同颜色的花朵或红芽、黄芽均决定于花青素及类色素的含量。 叶绿体的四种色素，起光合作用的主要是叶绿素a，它能把吸收的光能转变为化学能。其它三种色素也能吸收光能，但它们吸收的光能必须转移给叶绿素a才能起作用。 叶绿素的光学性质中，最重要的是它能有选择地吸收光能和具有荧光现象。 观察叶绿素a和b的吸收光谱，可以看出它们有两个最大的吸收部分，一在红 光部分；另一在蓝紫光部分。叶绿素不吸收绿光。被叶绿素强烈吸收的光，也就是光合作用最有效率的光。胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱表明，它们只能吸收蓝紫光，而且在蓝紫光部分吸收的范围比叶绿素宽一些。所以，线艺兰应增加蓝紫光的光照。 太阳的直射光含红光较多，散射光含蓝紫光较多，在阴天或背荫的地方，或荫棚下，兰株可以利用散射光进行光合作用，类胡萝卜素能吸收较多的蓝紫光，把能量转移给叶绿素a，使植物在较弱的光下，仍然能进行一定强度的光合作用。由于线艺兰含类胡萝卜较多，故栽培条件应稍荫些，一来可以增加和吸收散射光的蓝紫光，二来防止红光直射灼伤叶片。然而，类胡萝卜素吸收的光能最终要转移给叶绿素进行光合作用，所以，“高艺”的线艺兰或“幽灵芽”因缺乏叶绿素制造养料而逐渐生命衰竭而死亡。而“锦艺”或“宝艺”的线艺兰除了其艺性发展到高级外，重要的一条就是其保持一定数量的叶绿素，既满足艺生的欣赏要求，又符合兰株的生理需要，故这些艺向一直是艺兰欣赏的目标和主流。 叶绿素的形成和破坏，与光照、温度、矿质营养、水和氧气等条件都有密切关系。 光是叶绿素形成的必要条件，在黑暗中生长的新植株为黄白色，见光后很快就会变成绿色。这就是由于在黑暗中形成的原叶绿素，在合适的光照下转变为叶绿素的结果。因此，许多“龙根”新芽或色花生的新芽开始时为黄色素，就是由于光照时间不足，原叶绿素未转变为叶绿素的结果，所以，这些新芽在光照条件下会逐渐恢复绿色。然而，受某些条件的制约，植株合成的原叶绿素，无法在光下被还原成叶绿素，植株就无法成长起来。 太强的光照也会导致叶绿素的破坏，因此，过阳的荫棚栽培的兰株，叶色较为黄褐色且无光泽就是这原因所致。 叶绿素的形成需要一些矿质元素。有的是叶绿素的组成部分，如镁和氮，大量施氮肥，会使叶色浓绿。铁对叶绿素的形成起催化作用，铜、锌是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂。植株若缺乏这些元素，会导致缺绿症状。 叶绿素的生物合成过程，绝大部分都有酶参与，温度影响酶的活动，也就影响叶绿素的合成。可以参考的是，叶绿素形成的最低温度为2～4℃，最适温度26～3O℃，最高温度是40℃。气温较低时出的新芽，绿色不深，红黄色较为鲜艳。而气温逐渐降低，叶绿素形成的速度小于破坏的速度时，叶绿素则逐渐消失，叶黄素和胡萝卜素的颜色显示出来，叶子转变为黄色或橙色。低温条件出的新芽或长时间低温，长成的色花类如“桃姬”、“樱姬”等，其颜色更为鲜艳。在高温条件，“玉妃”的花色也较偏向绿色。这是由于温度低，叶绿素的合成小于分解过程，类胡萝卜素显现出来，同时体内较多的糖分形成花色素的缘故。高温时，效果就会反之。日本等地气温较低，其栽培的线艺兰及色花类兰花艺色较为明显，也是这种作用所致。“皇妃”在日本栽培产生更为吸引人的花色就是一个明显的例子。 缺乏水分和氧气，叶绿素的形成受到抑制，还会促进了原有叶绿素的分解。所以严重干旱或涝害时叶子普遍呈现黄褐退绿现象。 因此，栽培线艺兰的环境条件应选择温度较低，遮光度稍大，限制施用一些矿质元素及科学补充水分，才能栽培高品位的国兰艺术品。(刘仲健)