地球上的植物大约有40多万种,它们的颜色是五彩缤纷的。然而,万变不离其宗,他们都是由三大“法宝”——卟啉、类叶色素和黄酮类(花青素)三种物质相互变化而派生出来的。
我们先来看看卟啉类物质的颜色,它是绿色植物的基础物质。例如,植物体通常含有的叶绿素A和叶绿素B等都是卟啉类化合物,一切绿油油的植物颜色都是它的贡献,它可以在日光下合成,也可以在日光下分解。
类叶色素有三个同分异构体,都是有颜色的物质,主要存在于植物的叶子和果实中,在没有光照下,植物也能合成它。但是,它有一个特性,植物一旦合成了它就不易分解,植物某些部分有固定的颜色大都是它的贡献。
黄酮类又称花青素,它是决定花色的基础物质,五彩缤纷的花色就是它的贡献。它性格活泼好动,颜色常随外界的条件,如酸碱性和光照等的变化而变化。
那么,这三大法宝又是如何使植物变化颜色的呢?
人们都知道,植物在幼苗时叶子呈黄绿色,长大后叶子变深绿色,到了秋冬又枯黄了。那么,植物叶子的这种颜色的变化,其化学机制是怎样的呢?
原来,植物初生嫩叶时,光合作用能力较弱,合成叶绿素的能力相应较低,而合成黄色类叶色素的力量稍强。由于黄色的类叶色素和绿色的叶绿素混合在一起,所以,初生幼苗叶子都呈黄绿色。夏天到了,植物也逐渐长大,合成叶绿素的能力大大增强,叶子中叶绿素的含量大大增加,此时叶子就变成郁郁葱葱的深绿色了。到了秋冬,光照减弱,叶子合成叶绿素又相对减少,加上此刻植物体内的某些酶又出来分解叶绿素,而类叶色素一旦形成就不易分解,所以,一到冬天,除常绿植物外,其他植物的叶子都变枯黄了。
然而,并不是所有植物叶子都符合上述变化规律。例如枫叶,由绿变成红再变黄;又如红苋菜的叶子,一开始就是红的。但是,这也可用上述三大法宝关系去解释,它的叶子含类叶色素和花青素特别多,所以,一开始就呈现红色。
花的颜色多样,变化也较复杂,有的同类植物却开出不同颜色的花朵,也有同一株植物早晚开的花颜色不一样。但是,万变不离其宗,这都是花青素在不同条件下,呈现不同颜色的缘故。
花青素化学性质活泼,可以跟植物体内的金属离子结合,或者受植物体液酸碱度影响而呈现不同颜色。例如,把红色牵牛花泡在肥皂水中,就会变成蓝色,随着再把它浸到食醋中,它又会恢复红色。同一种花,由于品种不同,花内体液酸碱度不同,所以开不同颜色的花,原因就在于此。此外,有的植物花色和日光的强弱有关。例如,芙蓉花上午开白花,中午变粉红,这是花青素在不同太阳光强度下,呈现不同的化学结构,从而产生不同颜色之故。
现在再看植物果实颜色的变化。以桃子为例,桃子初结的呈绿色,长大后光照面呈红色,成熟时呈黄色。这个有规律的变化也是叶绿素和类叶色素联合变的“戏法”。因为,果实初结时,需要大量糖类化合物,叶绿素是合成糖类化合物的能手。所以,植物初结果时,果实里的叶绿素占主要优势,这就是几乎一切果实初结时都呈绿色的缘故。后来,植物果实长到了一定大时,就会逐渐放出催熟激素——乙烯,它是不利叶绿素合成而有利类叶色素合成的,而强光对合成类叶色素也颇有利,因此,光照一面的果实,类叶色素稍多,常呈红色。果实成熟后,基本上停止叶绿素的合成,于是,呈黄色的类叶色素就大量合成出来,果实就变黄了。果实腐烂变褐黑色是因为果实膨胀裂开,使果肉接触空气,其所含的氧化酶帮助空气氧化催化果实内有机化合物,氧化成黑色的醌类化合物。当然也不是所有植物的果实都符合上述规律,例如西瓜就内红外绿,番茄成熟后全身都显红彤彤的,这也是类叶色素在不同条件下所引起的。
植物的颜色变化仍有许多谜有待揭开,例如,植物体是怎样根据自身需要,在不同时间合成三大法宝的?为什么花青素只在花里存在,而在其他器官几乎极少发现呢?