秋冬時(shí)節(jié)，一些植物的葉子由綠變紅，很多地方都可以欣賞到美麗的紅葉。在北京的香山，元寶槭和黃櫨每到秋天就變得格外迷人；湖南長(zhǎng)沙的岳麓山上，楓香樹(shù)的紅葉別有一番風(fēng)味；江蘇蘇州的天平山，不僅有楓香樹(shù)，還有烏桕和雞爪槭；四川九寨溝的楓香樹(shù)、五角槭和烏桕，湖南張家界的黃櫨各有特色；四川峨眉山的連香樹(shù)也吸引了不少游客。
欣賞美景的同時(shí)，不少人會(huì)好奇葉子變紅的奧秘。
葉子變紅，奧秘就在于植物色素在葉片中的含量與相對(duì)比例的變化。植物葉片中主要有葉綠素、類胡蘿卜素和花青素三大類色素，其中，對(duì)葉子變紅“貢獻(xiàn)”最大的當(dāng)數(shù)花青素。它是一類廣泛存在于被子植物及少數(shù)裸子植物器官中的水溶性色素，在酸性條件下呈紅色，在堿性條件下呈藍(lán)色，在中性條件下呈紫色。
春夏季節(jié)，葉綠素是植物葉片中含量最多的色素，以呈藍(lán)綠色的葉綠素a、黃綠色的葉綠素b為主，主要負(fù)責(zé)植物進(jìn)行光合作用時(shí)光能的吸收和傳遞。只要有充足的光照、水分和養(yǎng)分，葉綠素的合成速率就會(huì)大于降解速率，而葉綠素a、b可以吸收太陽(yáng)光譜中的紅光和藍(lán)紫光，反射綠光。于是，不斷積累的葉綠素令葉子綠意盎然。
秋冬季節(jié)，氣溫降低、光照減少，葉綠素的合成被抑制，此時(shí)葉綠素的合成速率小于降解速率，葉綠素含量會(huì)逐漸減少。與此同時(shí)，在一些種類的植物中，葉片細(xì)胞中的花青素含量迅速增加，細(xì)胞質(zhì)積累的可溶性糖也逐步增加，呈酸性。花青素在酸性條件下變成紅色，因此葉片逐漸變紅。
紅葉植物種類豐富，就木本植物來(lái)說(shuō)，主要包含雞爪槭、三角槭等無(wú)患子科槭屬植物，黃連木、黃櫨、火炬樹(shù)等漆樹(shù)科植物，以及烏桕、山胡椒、大花衛(wèi)矛等常見(jiàn)的紅葉樹(shù)種。藤本植物中也有葉子會(huì)變紅，如爬山虎等。
不過(guò)，大自然不只在秋天才會(huì)賦予葉子紅色。在正常養(yǎng)護(hù)情況下，紅葉李、紫葉矮櫻等植物會(huì)積累花青素，在其他季節(jié)，葉片也會(huì)呈現(xiàn)紅色。此外，有些植物新長(zhǎng)出的嫩葉也是紅色的，例如紫薇、接骨木等。這是由于嫩葉中葉綠素含量很少，葉片還不能夠進(jìn)行充分的光合作用，需要植物自身的營(yíng)養(yǎng)來(lái)維持生長(zhǎng)。這時(shí)細(xì)胞質(zhì)同樣呈酸性，令嫩葉中的花青素呈現(xiàn)紅色。
影響色素合成代謝與分解代謝的基因數(shù)量眾多，任何一個(gè)關(guān)鍵基因的突變都有可能引起葉色異常。利用這一點(diǎn)，科學(xué)家通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化等技術(shù)手段，培育出越來(lái)越多的紅葉植物種類。例如，“麗紅”元寶楓是人工選育的優(yōu)良變異株系，其葉片在秋天會(huì)呈現(xiàn)出明亮而艷麗的紅色，比其他品種的元寶楓葉片顏色更紅且紅葉期更長(zhǎng)，原因就是花青素合成途徑關(guān)鍵酶基因數(shù)量的增加。近年來(lái)，有關(guān)彩葉植物葉片中葉綠素代謝、類胡蘿卜素代謝途徑等分子調(diào)控機(jī)制的研究取得一系列進(jìn)展，人工調(diào)控葉色不再是個(gè)遙不可及的夢(mèng)。
（作者為中國(guó)科學(xué)院植物研究所工程師，本報(bào)記者施芳采訪整理）
《 人民日?qǐng)?bào) 》（ 2023年12月07日 14 版）
