芥蓝(Brassica alboglabra Bailey)是华南地区重要的特产叶菜,其产品器官菜薹以绿色为主,也有紫红色类型。色泽是园艺产品外观品质的重要组成部分。花色苷是植物体内次生代谢产物中的一大类,广泛存在于多种果蔬中,是一种天然的可食性色素,对人体具有特殊的保健功能;植物花色苷还具有重要的生态功能,有助于提高适应高温、强光、营养缺乏、病虫侵袭等逆境的能力。花色苷的生物合成由一系列酶促反应完成,受内外因素的调控。因此研究植物色泽的形成生理及调控机制,具有重大的理论与实际意义。本研究以不同菜薹颜色的芥蓝品种为材料,研究了菜薹的色泽遗传规律,以及不同温度、光照、氮素水平、磷素水平对芥蓝生长发育、品质、菜薹表皮色素含量及相关调控因子的影响,从遗传生理与环境调控的角度,探讨调控芥蓝花色苷形成的生理机制。主要研究结果如下:1.芥蓝色泽遗传规律及F1杂种优势以两种不同薹茎颜色的芥蓝品种(紫红色的“红脚”、绿色的“中花”)为材料,研究了其正反交F1代、自交F2代的薹茎和花朵颜色的遗传规律,以及薹茎色泽表现和植株生长性状的杂种优势。结果表明,芥蓝薹茎色泽遗传受核基因控制,没有母本效应。芥蓝薹茎表皮花色苷含量表现为红脚>红脚F1>中花F1>中花,2份正反交F1的中亲优势明显而无超亲优势。2份杂交种芥蓝薹茎表皮的可溶性酚和类黄酮含量均高于其亲本,有明显的中亲优势和超亲优势。2份杂交种的地上部总鲜重和经济产量均显著高于其亲本,中亲优势和超亲优势明显,中花F1的生物量又显著高于红脚F1。2.温度对芥蓝生长及菜薹色泽形成的影响以两个芥蓝品种“尖叶夏”(绿薹)和“红脚”(红薹)为材料,在人工气候室内进行常温(昼夜22℃/17℃)和高温(35℃/28℃)处理,研究了采收期芥蓝的生物量、菜薹表皮色素含量及相关影响因子。结果表明,高温处理显著降低了两芥蓝品种的地上部鲜重,对尖叶夏芥蓝的影响更大。绿薹品种“尖叶夏”菜薹表皮的花色苷含量明显低于红薹品种“红脚”,而其叶绿素含量显著高于“红脚”,高温处理显著降低了两品种菜薹表皮的花色苷和叶绿素含量。高温处理均显著降低了两个品种芥蓝菜薹表皮的果糖和葡萄糖含量,果糖、葡萄糖及总可溶性糖与花色苷含量均呈显著的正相关。两芥蓝品种花色苷主要分布在芥蓝菜薹表皮四五层细胞内,高温处理下“尖叶夏”和“红脚”菜薹表皮的花色苷分布均减少,红脚品种减少明显。3.光照对芥蓝菜薹色泽形成的影响以“中花”和“尖叶夏”两个品种的芥蓝为材料,以自然光照为对照,研究了遮光40%和60%对其生长、品质及色泽形成的影响。结果表明,与对照相比,遮光处理抑制了芥蓝的生长,降低了营养品质,但减少了花色苷的积累从而改善了外观品质。综合营养品质和外观品质来看,芥蓝以40%遮光为宜。遮光处理降低了菜薹表皮的可溶性糖含量,与较低的花色苷含量相一致。aba含量随着菜薹发育呈上升趋势,遮光处理降低了菜薹的aba含量,与较低的花色苷含量相一致。在遮光条件下芥蓝通过降低菜薹表皮的可溶性糖和内源aba含量,来降低花色苷的生物合成。4.氮素营养对芥蓝生长、品质及菜薹色泽形成的影响研究了5个氮素水平(0.25×n、0.5×n、1×n、1.5×n、2×n)对芥蓝生长、品质及色泽的影响。结果表明,综合生物量、营养品质和硝酸盐含量来看,水培芥蓝以1×n处理较为适宜。在芥蓝菜薹形成的大部分时期,表皮叶绿素含量与供氮水平呈负相关;两个低氮水平处理芥蓝菜薹表皮花色苷含量显著高于中量和高量氮素水平处理。现蕾中后期菜薹表皮ph值不断下降,0.5×n处理菜薹表皮ph值最低,0.25×n处理次之,1.5×n和2×n处理下ph值较高。芥蓝从现蕾到采收,不同氮素水平处理下菜薹的可溶性糖含量逐渐增加,氮素水平与菜薹可溶性糖含量之间存在显著负相关。氮素营养可能通过调节芥蓝菜薹表皮的ph值和可溶性糖含量,来调控花色苷的合成。5.磷素营养对芥蓝生长及菜薹色泽的影响以绿薹和红薹两个品种芥蓝为材料,研究了3个磷素水平(正常供磷、低磷、缺磷)对其生长、菜薹色泽的影响及生理机制。结果表明,与正常供磷处理相比,低磷和缺磷处理均显著抑制了芥蓝的生长,表现为降低了芥蓝的生物量、菜薹重、株高、茎粗和叶片数。不同磷素水平处理未影响绿薹品种“尖叶夏”芥蓝的叶绿素含量,而缺磷处理显著降低了红薹品种“红脚”芥蓝的叶绿素含量;随着供磷水平的降低,两个品种芥蓝表皮的类黄酮、可溶性酚和花色苷含量逐渐提高。芥蓝表皮的ph值均随着磷素水平的降低而呈下降趋势,三个处理间差异均达到显著水平。两个品种芥蓝的苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查尔酮异构酶(CHI)活性均随着磷素供应水平的降低而提高,处理间均差异显著。磷素营养可能通过调节芥蓝菜薹表皮的pH值以及PAL和CHI活性来调控花色苷的合成。综上所述,芥蓝菜薹的花色苷的生物合成受表皮的pH值、可溶性糖含量、内源ABA含量及PAL和CHI活性的调控。遮光处理降低了芥蓝菜薹表皮的可溶性糖、内源ABA和花色苷的含量,证明了花色苷的生物合成与可溶性糖和激素的代谢途径相关。氮素营养调节了芥蓝菜薹表皮的pH值和可溶性糖含量及花色苷的合成,花色苷的含量与pH值成负相关,与可溶性糖含量成正相关。低磷水平促进了芥蓝表皮花色苷的合成,伴随着PAL和CHI活性的升高,研究结果提供了植物通过花色苷生物合成酶来调控其合成的直接证据。