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摘要[目的]探究金属元素对野生凤仙花成色的影响。[方法]用火焰原子吸收光谱法测定6种野生凤仙花花瓣中金属离子的含量，并分析其对于花色苷的影响。[结果]不同颜色的凤仙花花瓣中金属离子含量差异较大，黄色系花中黄麻叶凤仙花花瓣Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg和Pb含量较高;K元素在耳叶棒凤仙花中含量较高。蓝紫色系花中蓝花凤仙花花瓣K、Na、Ca和Mg 4种元素含量较高;Zn、Mn和Cu 3种元素在滇水金凤中的含量较高;耳叶凤仙花中的Pb、Fe元素含量较高。[结论]该研究结果为不同凤仙花成色机理分析提供基础数据。
关键词凤仙花属;火焰原子吸收;金属元素;含量测定
中图分类号S681.1文献标识码A
文章编号0517-6611（2019）02-0179-03
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.055
凤仙花（Impatiens L.），又名指甲花、急性子或凤仙透骨草，属牻牛儿苗目、凤仙花科植物，为一年生或多年生草本观赏花卉。花瓣为唇瓣、旗瓣、翼瓣3种，可作盆花、切花，也可用于花坛、花境[1]。我国凤仙花属植物有250余种，现仍不断有新种发现，最主要分布于西南及西北部山区，尤以云南种类最为丰富，为全国之冠（有130余种）[2]。凤仙花品种繁多，花型奇特且花大色艳，包括黄色、紫色、白色及粉色等不同色系，具有较高的园林应用价值。迄今国内外虽有不少学者对其进行了研究，但大多数工作仅局限于野外资源调查、核型分析和系统进化等研究[3-5]。
金属离子在植物细胞中具有重要的调节作用，对花卉显色具有重要的影响。一方面可以通过细胞膜上的离子泵调节细胞pH;另一方面在细胞中直接与色素螯合，或者作为关键酶的活性中心调节花色素代谢，从而影响花色[6]。因此，该试验采用火焰原子吸收光谱法测定6种野生凤仙花属植物花瓣中K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9种金属元素的含量[7]，探究金属元素对凤仙花花色的影响机制，为今后野生凤仙花植物引种驯化和花色调控奠定理论基础。
1材料与方法
1.1试验材料
此次试验材料为6种野生凤仙花花瓣，其采样信息见表1。6种野生凤仙花花瓣分别用自来水洗净、去离子水漂洗3次，控干后95 ℃恒温条件下杀青15 min，110 ℃恒温条件下干燥至恒重，入研钵中研碎，过60目尼绒筛，分别贮存于自封袋中备用。
1.2试验仪器
AA-7000型原子火焰吸收光谱仪（日本岛津）;1 kW电子万用炉（浙江省上虞市通州实验仪器厂）;SX-2.5-10型箱式电阻炉（天津泰斯特）;AJF-2001-P基础分析超纯水机（艾科浦）;DHG系列台式电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣）;电子分析天平（赛多利斯）;LH-2A型氢化物发生器（北京有色金属研究总院）;ETHOS 1型微波消解仪（莱伯泰科），T6新世纪紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）。
1.3试剂
双氧水（AR），天津市大茂化学试剂厂;硝酸（AR），成都市科龙化工试剂厂;铁氰化钾（AR），天津市大茂化学试剂厂;草酸（AR），天津市大茂化学试剂厂;K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Pb和Mg标液（国家标准溶液：GSB G 62069-90-8001），国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院，溶剂均为实验室制备超纯水。
1.4仪器工作条件
通过试验对测定条件进行了优化，仪器工作条件为：K和Mg的测定灵敏度高、吸光度较大，需偏转燃烧头35 ℃;Ca的吸光度测定值很小，并与火焰性质有关;Pb测定的酸度范围较窄，因此采用铁氰化钾-草酸体系来消除大多数元素的干扰[8]。通过试剂空白试验消除试剂中金属离子对测定结果的影响。用待测元素的标准溶液配制含量接近待测样品的混合标准溶液，与供试液同时测定。结果表明，同批消解液同时测定9种元素相互之间无干扰。试验确定的最佳仪器工作条件如表2所示。
1.5样品预处理
1.5.1Fe、Zn、Cu、Mn、Ca、Mg、K和Na元素待测样品的处理。
称取6种凤仙花花瓣粉末各0.500 0 g于坩埚中，电炉碳化至无白烟冒出。冷却后放入电阻炉中，设定温度500 ℃灰化3 h。灰化完成后，取出坩埚并用5%硝酸转移、去离子水定容至25 mL容量瓶备用。
1.5.2Pb元素待测样品的处理。
称取6种凤仙花花瓣粉末各0.100 0 g于聚四氟乙烯消解管中，加入硝酸5 mL、过氧化氢3 mL，微波消解仪设定功率1 300 W，150 ℃消解20 min;1 000 W，90 ℃消解10 min，取出罐体冷却30～45 min，转移消化液至容量瓶中，加入20 g/L草酸溶液8 mL、100 g/L铁氰化钾溶液8 mL摇匀，用0.2 mol/L盐酸定容至25 mL容量瓶备用。
1.6标液制备
分别取K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9种金属元素的标准储备液（浓度为1 000 mg/mL），用去离子水稀释定容，制成一定浓度梯度的标准工作液（表3）。
2结果与分析
2.1线性方程及相关系数
按照原子吸收光谱各金属设定的工作条件对标准液进行测定，得出其相应吸光度，以横坐标为标准液浓度梯度、纵坐标为吸光度，得到线性回归方程及相关系数，范围为0.994 0～0.999 8（表4），说明试验测得数据有良好的线性关系。
2.2K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn含量测定结果
不同花色野生凤仙花金属元素含量测定结果见表5。由和Zn 9种金属元素的含量存在明显差异。在黄色系花中，黄麻叶凤仙花中的Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg和Pb 7種元素含量较高;耳叶棒凤仙花花瓣中K元素含量最高，金凤花花瓣中K元素含量最低。在蓝紫色系凤仙花中，蓝花凤仙花中K、Na、Ca和Mg 4种元素的含量较高，滇水金凤中则含量较低;滇水金凤中Zn、Mn和Cu 3种元素的含量较高，耳叶凤仙花中含量较低;耳叶凤仙花中的Pb、Fe元素含量较高，滇水金凤中含量较低。 2.3加标回收试验
按表2仪器的工作条件，采用耳叶棒凤仙花制备液进行回收试验，以验证试验的准确性，结果发现（表6），8种元素的回收率为93.60%～107.50%，回收率良好。
3结论与讨论
从该试验结果可以看出，不同的凤仙花花瓣中K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9种金属元素的含量存在明显差异。在黄色系花中，Na、Cu和Pb元素的含量与花色呈负相关，而Zn元素则与花色呈正相关，其他元素则没有相关性;在紫色系花中，所有元素的含量与花色则没有明显相关性;但2个色系花瓣中金属元素含量又存在明显差异，故花色的变化不是由金属元素单一因素所控制。
Na、K、Ca 3种金属的差异可能与胞膜上离子泵运输有关，Mg、Fe、Zn、Mn、Cu的差异可能与细胞中的色素螯合有关。Ca、Mg离子对花色苷的稳定性无明显影响，Cu、Al和Fe的存在降低了花色苷的稳定性。花色的最终呈现并不是1个或2个因素能够决定，而是多个因素共同作用的结果[9]。因此，后续拟对影响花色的其他因素，如细胞液pH、不同色素含量、花瓣表皮细胞结构等进行研究，以便更清楚地了解野生凤仙花花色的成色机理。
47卷2期郭佳炜等不同花色云南野生凤仙花花瓣中金属元素测定
参考文献
[1] 中国科学院《中国植物志》编辑委员会.中国植物志：第47卷[M].北京：科学出版社，2001：1-243.
[2] 相银龙.川西南凤仙花属Impatiens L.植物区系及亲缘关系研究[D].长沙：湖南师范大学，2011.
[3] FISCHER E，WOHLHAUSER S，RAHELIVOLOLONA M E.New taxa of Impatiens（Balsaminaceae）from Madagascar.Ⅱ.A collection from Masoala Peninsula[J].Adansonia，2003，25（1）：17-31.
[4] SHUI Y M，JANSSENS S，HUANG S H，et al.Three new species of Impatients L.from China and Vietnam：Preparation of flowers and morphology of pollen and seeds[J].Systematic botany，2011，36（2）：428-439.
[5] YUAN Y M，SONG Y，GEUTEN K，et al.Phylogeny and biogeography of Balsaminaceae inferred from ITS sequences[J].Taxon，2004，53（2）：391-403.
[6] 裴仁济，陈小强，孙宁，等.火焰原子吸收光谱法测定不同花色非洲紫罗兰金属元素[J].江苏农业科学，2010（6）：444-445.
[7] 包雪英，刘翠珍.原子吸收法测定黄岑中的矿质元素[J].北方园艺，2007（12）：50-51.
[8] 白红娟.氢化物发生-原子吸收光谱法测定蔬菜中痕量铅[J].理化检验（化学分册），2006，42（5）：355-356.
[9] 胡可，韓科厅，戴思兰.环境因子调控植物花青素苷合成及呈色的机理[J].植物学报，2010，45（3）：307-317.
关键词凤仙花属;火焰原子吸收;金属元素;含量测定
中图分类号S681.1文献标识码A
文章编号0517-6611（2019）02-0179-03
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.055
凤仙花（Impatiens L.），又名指甲花、急性子或凤仙透骨草，属牻牛儿苗目、凤仙花科植物，为一年生或多年生草本观赏花卉。花瓣为唇瓣、旗瓣、翼瓣3种，可作盆花、切花，也可用于花坛、花境[1]。我国凤仙花属植物有250余种，现仍不断有新种发现，最主要分布于西南及西北部山区，尤以云南种类最为丰富，为全国之冠（有130余种）[2]。凤仙花品种繁多，花型奇特且花大色艳，包括黄色、紫色、白色及粉色等不同色系，具有较高的园林应用价值。迄今国内外虽有不少学者对其进行了研究，但大多数工作仅局限于野外资源调查、核型分析和系统进化等研究[3-5]。
金属离子在植物细胞中具有重要的调节作用，对花卉显色具有重要的影响。一方面可以通过细胞膜上的离子泵调节细胞pH;另一方面在细胞中直接与色素螯合，或者作为关键酶的活性中心调节花色素代谢，从而影响花色[6]。因此，该试验采用火焰原子吸收光谱法测定6种野生凤仙花属植物花瓣中K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9种金属元素的含量[7]，探究金属元素对凤仙花花色的影响机制，为今后野生凤仙花植物引种驯化和花色调控奠定理论基础。
1材料与方法
1.1试验材料
此次试验材料为6种野生凤仙花花瓣，其采样信息见表1。6种野生凤仙花花瓣分别用自来水洗净、去离子水漂洗3次，控干后95 ℃恒温条件下杀青15 min，110 ℃恒温条件下干燥至恒重，入研钵中研碎，过60目尼绒筛，分别贮存于自封袋中备用。
1.2试验仪器
AA-7000型原子火焰吸收光谱仪（日本岛津）;1 kW电子万用炉（浙江省上虞市通州实验仪器厂）;SX-2.5-10型箱式电阻炉（天津泰斯特）;AJF-2001-P基础分析超纯水机（艾科浦）;DHG系列台式电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣）;电子分析天平（赛多利斯）;LH-2A型氢化物发生器（北京有色金属研究总院）;ETHOS 1型微波消解仪（莱伯泰科），T6新世纪紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）。
1.3试剂
双氧水（AR），天津市大茂化学试剂厂;硝酸（AR），成都市科龙化工试剂厂;铁氰化钾（AR），天津市大茂化学试剂厂;草酸（AR），天津市大茂化学试剂厂;K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Pb和Mg标液（国家标准溶液：GSB G 62069-90-8001），国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院，溶剂均为实验室制备超纯水。
1.4仪器工作条件
通过试验对测定条件进行了优化，仪器工作条件为：K和Mg的测定灵敏度高、吸光度较大，需偏转燃烧头35 ℃;Ca的吸光度测定值很小，并与火焰性质有关;Pb测定的酸度范围较窄，因此采用铁氰化钾-草酸体系来消除大多数元素的干扰[8]。通过试剂空白试验消除试剂中金属离子对测定结果的影响。用待测元素的标准溶液配制含量接近待测样品的混合标准溶液，与供试液同时测定。结果表明，同批消解液同时测定9种元素相互之间无干扰。试验确定的最佳仪器工作条件如表2所示。
1.5样品预处理
1.5.1Fe、Zn、Cu、Mn、Ca、Mg、K和Na元素待测样品的处理。
称取6种凤仙花花瓣粉末各0.500 0 g于坩埚中，电炉碳化至无白烟冒出。冷却后放入电阻炉中，设定温度500 ℃灰化3 h。灰化完成后，取出坩埚并用5%硝酸转移、去离子水定容至25 mL容量瓶备用。
1.5.2Pb元素待测样品的处理。
称取6种凤仙花花瓣粉末各0.100 0 g于聚四氟乙烯消解管中，加入硝酸5 mL、过氧化氢3 mL，微波消解仪设定功率1 300 W，150 ℃消解20 min;1 000 W，90 ℃消解10 min，取出罐体冷却30～45 min，转移消化液至容量瓶中，加入20 g/L草酸溶液8 mL、100 g/L铁氰化钾溶液8 mL摇匀，用0.2 mol/L盐酸定容至25 mL容量瓶备用。
1.6标液制备
分别取K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9种金属元素的标准储备液（浓度为1 000 mg/mL），用去离子水稀释定容，制成一定浓度梯度的标准工作液（表3）。
2结果与分析
2.1线性方程及相关系数
按照原子吸收光谱各金属设定的工作条件对标准液进行测定，得出其相应吸光度，以横坐标为标准液浓度梯度、纵坐标为吸光度，得到线性回归方程及相关系数，范围为0.994 0～0.999 8（表4），说明试验测得数据有良好的线性关系。
2.2K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn含量测定结果
不同花色野生凤仙花金属元素含量测定结果见表5。由和Zn 9种金属元素的含量存在明显差异。在黄色系花中，黄麻叶凤仙花中的Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg和Pb 7種元素含量较高;耳叶棒凤仙花花瓣中K元素含量最高，金凤花花瓣中K元素含量最低。在蓝紫色系凤仙花中，蓝花凤仙花中K、Na、Ca和Mg 4种元素的含量较高，滇水金凤中则含量较低;滇水金凤中Zn、Mn和Cu 3种元素的含量较高，耳叶凤仙花中含量较低;耳叶凤仙花中的Pb、Fe元素含量较高，滇水金凤中含量较低。 2.3加标回收试验
按表2仪器的工作条件，采用耳叶棒凤仙花制备液进行回收试验，以验证试验的准确性，结果发现（表6），8种元素的回收率为93.60%～107.50%，回收率良好。
3结论与讨论
从该试验结果可以看出，不同的凤仙花花瓣中K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9种金属元素的含量存在明显差异。在黄色系花中，Na、Cu和Pb元素的含量与花色呈负相关，而Zn元素则与花色呈正相关，其他元素则没有相关性;在紫色系花中，所有元素的含量与花色则没有明显相关性;但2个色系花瓣中金属元素含量又存在明显差异，故花色的变化不是由金属元素单一因素所控制。
Na、K、Ca 3种金属的差异可能与胞膜上离子泵运输有关，Mg、Fe、Zn、Mn、Cu的差异可能与细胞中的色素螯合有关。Ca、Mg离子对花色苷的稳定性无明显影响，Cu、Al和Fe的存在降低了花色苷的稳定性。花色的最终呈现并不是1个或2个因素能够决定，而是多个因素共同作用的结果[9]。因此，后续拟对影响花色的其他因素，如细胞液pH、不同色素含量、花瓣表皮细胞结构等进行研究，以便更清楚地了解野生凤仙花花色的成色机理。
47卷2期郭佳炜等不同花色云南野生凤仙花花瓣中金属元素测定
参考文献
[1] 中国科学院《中国植物志》编辑委员会.中国植物志：第47卷[M].北京：科学出版社，2001：1-243.
[2] 相银龙.川西南凤仙花属Impatiens L.植物区系及亲缘关系研究[D].长沙：湖南师范大学，2011.
[3] FISCHER E，WOHLHAUSER S，RAHELIVOLOLONA M E.New taxa of Impatiens（Balsaminaceae）from Madagascar.Ⅱ.A collection from Masoala Peninsula[J].Adansonia，2003，25（1）：17-31.
[4] SHUI Y M，JANSSENS S，HUANG S H，et al.Three new species of Impatients L.from China and Vietnam：Preparation of flowers and morphology of pollen and seeds[J].Systematic botany，2011，36（2）：428-439.
[5] YUAN Y M，SONG Y，GEUTEN K，et al.Phylogeny and biogeography of Balsaminaceae inferred from ITS sequences[J].Taxon，2004，53（2）：391-403.
[6] 裴仁济，陈小强，孙宁，等.火焰原子吸收光谱法测定不同花色非洲紫罗兰金属元素[J].江苏农业科学，2010（6）：444-445.
[7] 包雪英，刘翠珍.原子吸收法测定黄岑中的矿质元素[J].北方园艺，2007（12）：50-51.
[8] 白红娟.氢化物发生-原子吸收光谱法测定蔬菜中痕量铅[J].理化检验（化学分册），2006，42（5）：355-356.
[9] 胡可，韓科厅，戴思兰.环境因子调控植物花青素苷合成及呈色的机理[J].植物学报，2010，45（3）：307-317.