开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
花是观赏植物的主要观赏器官，花的颜色是决定花观赏价值的重要因素之一[1]。蓝色花植物总是出现在草本类群中。根据Gottlieb的统计，全世界蓝色花植物的种数为25 000至30 000种，约是地球上热带和温带地区所有被子植物种数的10%，如果忽略零星出现在个别科属的种，它们相对集中地分布在53科的372属中，约占被子植物总科数的1／6[2]。蓝紫色花植物花色素具有独特的化学结构，具有较高的科研、观赏和文化价值[3]，培育蓝紫色花卉新品种得到广泛的关注。
花色与花瓣色素的种类、含量、分布以及花瓣结构有着密切的关系。花色素的种类很多，主要有三大类：类黄酮（flavonoids ）/花青素（anthocyanins），类胡萝卜素（carotenoids）和生物碱（alkaloid）/甜菜拉因（betalains）[4]。类黄酮化合物属于苯丙素类次生代谢产物，具有广泛的色彩范围，从浅黄色到蓝色。 花青素是最重要的类黄酮花色素（其母核结构如图1所示），呈现橙、红蓝、紫等颜色，是水溶性的色素，被存储在液泡中。类胡萝卜素是类异戊二烯类化合物，呈现黄、橙、红等颜色，是非水溶性的色素，以结晶或沉淀的形式存在于细胞质的质体中。花青素和类胡萝卜素存在于同一器官，它们的组合使得花色品种繁多[5]。生物碱是一类含氮的碱性有机化合物，少数带有颜色，如甜菜拉因（betalains）、小檗碱（Berberine）、罂粟碱（Papaverine）。甜菜拉因来源于酪氨酸生物合成途径，呈现黄、橙、红等颜色，也是水溶性的色素，被存储在液泡中，并且和花青素不同时存在，仅在少数植物（如石竹科Caryophyllalles、苋科Amaranthaceae）中发现[6]。
图1 花色苷的母核及六种色素的结构
已发现的花青素及花色苷分别达23和600余种[7]，天竺葵素(Pelargonidin砖红色)、矢车菊素(Cyanidin紫红色)、芍药素(Peonidin紫红色)、飞燕草素(Delphinidin蓝色)、矮牵牛素(Petunidin蓝色)、锦葵素(Malvidin蓝色)是自然界中分布最广的花色素，大部分的花色苷都由此六种花色素衍生而来。花青素结构 B环上的羟基数目越大，颜色越蓝 ，氧甲基化的花色素苷呈现轻微泛红 。自然条件下游离状态的花青素极少见，主要以糖苷形式存在。糖基化常在C3 ，C5或 C7位置，糖基化的花青素呈现微微泛红。最常见的糖苷基按出现频度依次为：葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖 。花色苷中的糖苷基和羟基还可以与一个或几个分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸等芳香酸和脂肪酸通过酯键形成酰基化的花色苷。芳香酰基化导致呈色蓝移，结构更稳定。脂肪族酰基化不改变颜色，但增加稳定性和溶解度。3-去氧花青素（3-Deoxyanthocyanins）在少数植物（如玉米Zea mays）中发现，6-羟基花青素（6-hydroxy anthocyanins）在小百合（Alstroemeria）中发现，比相应的花色素苷颜色更红。花色苷的共轭结构使其在紫外与可见光区具有显著吸收(520～545 nm）[7]，而离这一范围最近的类黄酮的最大吸收范围在350~380nm。在新鲜植物提取物中，很少存在花色苷最大吸收区内的干扰物质[8]，故选择在520nm处利用紫外分光光度计测量影响因子比较合理。
花色苷受液泡pH、助色素(copigment)和金属离子影响而发生颜色变化。花青素在pH lt; 3时，以花色基元（flavylium）阳离子形式存在，颜色偏红，结构更稳定，在3 lt; pHlt; 6时无色，在pHge;6时，以quinonoidal碱的形式存在，颜色偏蓝，结构不稳定（图2）。 Stewarttl等研究表明，花瓣细胞液pH值多在2.5～7.5之间，红色花的细胞液比蓝色花的酸性更强，红色花衰老时细胞液pH值比蓝色花更小，并时常伴有颜色转蓝和液泡pH值升高的现象[9]。黄酮和黄酮醇类化合物由于分子间的堆积，使得花青素更稳定的，颜色红移[10]。金属离子（如Al 3 和Fe 3 ），分别绣球花（Hydrangea macrophylla ）和郁金香（Tulipa gesneriana）产生蓝色的花[11]。
图2 不同花色苷苷元在不同pH条件下（从左到右pH值从大到小）的呈色（天竺葵素 Pelargonidin，矢车菊素Cyanidin ，芍药花素 Peonidin，飞燕草素 Delphinidin ，矮牵牛素 Petunidin，锦葵素 Malvidin ）
温度是影响花色的主要环境条件，一般花青素系统的色素受温度影响变化较大。温度对花青素的降解符合一级反应动力学规律，随着温度的升高或时间的延长．花青素的降解速度加快[12]。在一定条件下花色苷在溶剂体系中处于一种动态转变的平衡状态，温度的改变会影响其平衡常数，从而使得花色苷的存在形式趋于有利方向转变。低温时花色苷烊盐离子为优势形式，随着温度的升高，平衡偏向吸热的方向，假碱和查尔酮结构为花色苷的主要存在形式[13]。
有关蓝紫色花色苷的研究在蓝莓、紫甘蓝、紫甘薯等果蔬中报道较多[14]，但是蓝色、紫色花中花色苷的成分研究很少，有必要进行进一步研究。花色苷定性分析方法最早是采用传统的光谱分析方法和经典色谱法(柱色谱、薄层色谱和纸色谱)，这些方法具有快速、简便、廉价的特点，应用非常广泛。然而这些传统的方法大多存在灵敏度低或特异性差等缺点，质谱、核磁共振以及联用技术的发展使得各种复杂花色苷的结构鉴定更加可靠和准确[15，16]。徐学玲等以“新紫冠”紫色小白菜为原材料，采用高效液相色谱质谱联用法测定花色苷各组分含量，推测分析花色苷的结构[17]。本实验采用二月兰等蓝-紫色花为材料，利用HPLC-MS联用技术分析具有花色苷物质特征峰，通过检测花色苷的特征碎片离子来对其进行结构鉴定；利用pH差异法对花色苷的紫外吸收值A和酸碱平衡常数Ka进行分析，利用热力学法对蓝紫色花色苷的活化能E进行分析，从而初步阐明蓝紫色花成色机理，为培育和改良观赏植物花色新品种提供重要理论依据和前提，有助于探寻花色多样性的进化适应意义。
参考文献
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