斑叶芒叶斑色素组成和细胞结构解析

doi:10.11686/cyxb2025199

草业学报 ›› 2026, Vol. 35 ›› Issue (4): 147-157.DOI: 10.11686/cyxb2025199

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斑叶芒叶斑色素组成和细胞结构解析

韩玉兰¹^,²(), 李奕昕¹^,², 程一珊¹^,², 蔡明³, 牟兰¹^,²()

^1.西南林业大学园林园艺学院，云南昆明 650224
^2.云南省观赏草集成利用国际联合研发中心，云南昆明 650224
^3.云南省草地动物科学研究院，云南昆明 650212

收稿日期:2025-05-19 修回日期:2025-07-04 出版日期:2026-04-20 发布日期:2026-02-07
通讯作者: 牟兰
作者简介:Corresponding author. E-mail： mulan1016@163.com
韩玉兰（1996-），女，云南威信人，在读硕士。E-mail： 3197287446@qq.com
基金资助:
西南林业大学科研启动基金(110224001);云南省院士专家工作站(202305AF150154);云南省兴滇英才支持计划青年人才专项(云人社通〔2022〕51号)

Analysis of leaf color pattern composition and cell structure of Miscanthus sinensis ‘Zebrinus’

Yu-lan HAN¹^,²(), Yi-xin LI¹^,², Yi-shan CHENG¹^,², Ming CAI³, Lan MU¹^,²()

^1.College of Landscape and Horticulture，Southwest Forestry University，Kunming 650224，China
^2.Yunnan International Joint Research and Development Center for Integrated Utilization of Ornamental Grass，Kunming 650224，China
^3.Yunnan Academy of Grassland and Animal Science，Kunming 650212，China

Received:2025-05-19 Revised:2025-07-04 Online:2026-04-20 Published:2026-02-07
Contact: Lan MU

摘要/Abstract

摘要：

斑叶芒为禾本科芒属多年生草本植物，其叶片分布不规则黄色斑纹，具有独特的观赏价值，且在生态环境美化中也发挥重要作用。为解析其斑纹的形成机制，以无斑叶片（WG）、斑叶绿色部分（GS）和黄色部分（YS）作为试验材料，综合色度分析、色素含量测定及显微/超微结构观察等方法进行系统研究。结果表明：YS在色度指标上差异突出，其亮度值为59.99，黄蓝轴色度值及彩度值分别为23.08，23.34，均极显著高于WG和GS（P<0.01）；而绿色饱和度则显著降低（P<0.01），侧面体现出其黄色表型特征。在色素含量方面，YS的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别为0.91、0.03和0.94 mg·g^-1，极显著低于GS和WG（P<0.01）；与之相反，类胡萝卜素含量（1.03 mg·g^-1），类胡萝卜素与总叶绿素的比值（1.09）以及黄酮含量（2.48 mg·g^-1）在YS中均极显著升高（P<0.01）。在解剖结构层面，与WG和GS相比，YS的叶片厚度减少了19.17%，叶肉细胞显著变薄，泡状细胞体积明显缩小，细胞排列呈现出疏松状态，同时木质化程度极显著加剧（P<0.01）。通过超微结构观察进一步发现，YS的叶绿体基粒片层结构出现解体现象，淀粉粒异常积累，质体小球数量相较于GS增加。综上，斑叶芒叶斑形成主要源于叶绿体结构损伤导致的叶绿素合成受阻，同时类胡萝卜素相对积累和黄酮化合物增加共同强化了黄色表型。

关键词: 斑叶芒, 叶色参数, 色素含量, 显微结构, 超微结构

Abstract:

Miscanthus sinensis ‘Zebrinus’ is a perennial grass of the genus Miscanthus in the Poaceae family. Its leaves feature irregular yellow transverse stripes， presenting unique ornamental value and playing an important role in ecological landscaping. To analyze the formation mechanism of its patterns， we conducted a systematic study of non-spotted leaves （WG）， green parts of spotted leaves （GS）， and yellow parts （YS）， integrating chromaticity analysis， pigment content determination， and microscopic/ultrastructural observation methods. The results showed that YS had prominent differences in chromaticity indices. Its brightness value was 59.99， and the yellow-blue axis and chroma were 23.08 and 23.34， respectively， all of which were significantly higher than those of WG and GS （P<0.01）； while the green saturation was significantly reduced （P<0.01）， indirectly reflecting its yellow phenotypic characteristics. In terms of pigment content， the contents of chlorophyll a， chlorophyll b， and total chlorophyll in YS were 0.91， 0.03 and 0.94 mg·g?1， respectively， which were significantly lower than those in GS and WG （P<0.01）. In contrast， the carotenoid content （1.03 mg·g?1）， the ratio of carotenoids to total chlorophyll （1.09）， and the flavonoid content （2.48 mg·g?1） were all significantly increased in YS （P<0.01）. At the anatomical structure level， compared with WG and GS， the leaf thickness of YS decreased by 19.17%， the mesophyll cells were significantly thinned， the volume of bulliform cells was obviously reduced， the cell arrangement showed a loose state， and the degree of lignification was significantly intensified （P<0.01）. Ultrastructural observation further revealed that the chloroplast grana lamella structure in YS was disintegrated， starch granules were abnormally accumulated， and the number of plastoglobules was increased compared with GS. In conclusion， the formation of leaf spots in M. sinensis ‘Zebrinus’ is mainly due to the obstruction of chlorophyll synthesis caused by chloroplast structure damage， while the relative accumulation of carotenoids and the increase of flavonoid compounds jointly enhance the yellow phenotype.

Key words: Miscanthus sinensis ‘Zebrinus’, leaf color parameters, pigment content, microstructure, ultrastructural

韩玉兰, 李奕昕, 程一珊, 蔡明, 牟兰. 斑叶芒叶斑色素组成和细胞结构解析[J]. 草业学报, 2026, 35(4): 147-157.

Yu-lan HAN, Yi-xin LI, Yi-shan CHENG, Ming CAI, Lan MU. Analysis of leaf color pattern composition and cell structure of Miscanthus sinensis ‘Zebrinus’[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(4): 147-157.

图/表 7

图1 斑叶芒外观形态A：无斑叶Non spotted leaves； B：斑叶Spotted leaves.

Fig. 1 Appearance and morphology of M. sinensis ‘Zebrinus’

图2 斑叶芒叶片WG：无斑纹叶片Non spotted leaves； GS：斑叶绿色部分The green part of spotted leaves； YS：斑叶黄斑部分The macula of spotted leaves；下同The same below.

Fig.2 M. sinensis ‘Zebrinus’ leaves

表1 斑叶芒不同表型叶片的叶色参数值

Table 1 Leaf color parameters values of different phenotypes of M. sinensis ‘Zebrinus’

表型Phenotype	L^*	a^*	b^*	c^*
WG	35.93±0.21Cc	-6.12±1.01Ab	8.97±0.90Cc	11.11±0.34Cc
GS	44.41±0.63Bb	-5.88±0.59Ab	17.91±0.33Bb	18.57±0.48Bb
YS	59.99±0.68Aa	-3.41±0.45Aa	23.08±1.26Aa	23.34±1.27Aa

图3 斑叶芒不同表型叶片的色素含量分析不同大写字母表示不同表型间差异极显著（P<0.01），不同小写字母表示差异显著（P<0.05），下同。Different capital letters indicate extremely significant differences among different phenotypes （P<0.01）， and different lowercase letters indicate significant differences （P<0.05）， the same below.

Fig.3 Analysis of pigment content in leaves of different phenotypes of M. sinensis ‘Zebrinus’

图4 斑叶芒叶色参数与色素组成的相关性分析*： P<0.05； **： P<0.01.

Fig.4 Correlation analysis between leaf color parameters and pigment composition of M. sinensis ‘Zebrinus’

图5 斑叶芒不同表型叶片的组织结构比较le：下表皮细胞Lower-epidermis cells； sm：海绵细胞Spongy mesophyll cells； v：叶脉Vein； vbs：维管束鞘细胞Vascular bundle sheath cells； ph：韧皮部Phloem； xy：木质部导管Xylem； bu：泡状细胞Bulliform cell； ue：上表皮细胞Upper-epidermis cells.

Fig.5 Comparison of tissue structures of leaves with different phenotypes of M. sinensis ‘Zebrinus’

图6 斑叶芒不同表型叶片的超微结构cp：叶绿体Chloroplasts； sg：淀粉粒Starch granules； pgs：质体小球Plastoglobules； cw：细胞壁Cell wall； st：类囊体基质Stroma thylakoid； gt：类囊体基粒Grana thylakoid.

Fig.6 Ultrastructure of leaves with different phenotypes of M. sinensis ‘Zebrinus’

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Analysis of leaf color pattern composition and cell structure of Miscanthus sinensis ‘Zebrinus’

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