Bloemkleurpigmenten bij fuchsia's

Verreweg de meeste kleurpigmenten die in de bloemen bij Fuchsia's voorkomen zijn anthocyanen. Er zijn enige uitzonderingen mogelijk. Zo is waarschijnlijk het geel van de bloembuis van F. procumbens een carotenoid pigment.
Bij planten zijn de fel gele kleuren meestal flavonen. Voor zover bekend komen flavonen niet voor bij fuchsia's.

De bij fuchsia's meest voorkomende anthocyaan pigmenten zijn:

Ik ontkom er niet aan een klein beetje scheikunde van de pigmentreeks te geven.
Het basisskelet van het anthocyaan pigment is het volgende molecuul:



GLUCOSIDERING. 

Op plaats 3 in het molecuul zit altijd een suikermolecuul via een zuurstofatoom aan het skelet. Bij Fuchsia's zijn als aanwezige suikermoleculen tot nu toe met zekerheid vastgesteld glucosemoleculen. Vandaar dat de pigmenten ......glucosiden heten.
Zit er alleen maar op plaats 3 een glucosemolecuul, dan is het een 3-monoglucoside. Zit op plaats 5 in plaats van de OH (hydroxyl) groep eveneens een glucosemolecuul, gebonden aan het zuurstofatoom, dan hebben we te maken met 3,5-diglucosiden.
Het glucosemolecuul ziet er als volgt uit:

De glucosemolekulen kunnen eventueel nog geacetyleerd zijn (meestal via azijnzuur of coumarylzuur). 


HYDROXYLATIE.

 
Het hoofdonderscheid in de pigmentreeks wordt gevormd door het al dan niet aanwezig zijn van OH-groepen op de plaatsen R1 en/of R2. Deze hydroxylatie loopt van geen hydroxylatie (noch op R1, noch op R2 een OH-groep = PELARGONIDIN = oranje groep), via enkelvoudige hydroxylatie (een OH-groep op plaats R1 = CYANIDINE = rose/rode groep) naar volledige hydroxylatie (zowel op R1 als op R2 een OH-groep = DELPHINIDIN =blauw/paarse groep). Hierbij is 'geen hydroxylatie' recessief en 'volledige hydroxylatie' dominant.

METHYLERING. 

Een tweede chemisch proces wat binnen de bovenstaande 3 hoofdgroepen gradaties kan geven is methylering (de OH-groep wordt gemethyleerd naar een OCH3-groep). Omdat pelargonidine geen OH-groep heeft, kan het niet gemethyleerd worden. De ene OH-groep op plaats R1 van cyanidine kan gemethyleerd worden, en we hebben dan PEONIDIN gekregen. Indien van delphidine de OH op R1 methyleert, dan hebben we PETUNIDIN. Als tevens de OH-groep op plaats R2 is gemethyleerd, dan is dat MALVIDIN.

In tabel:

In schema:

Bij de pigmentvorming zijn dus in ieder geval loci betrokken voor: 
- hydroxylatie op R1
- hydroxylatie op R2
- methylering op R1
- methylering op R2
- glucosidering op positie 5
- acetylering
- kwantitatieve hoeveelheid anthocyaan

ACETYLERING. 
Acetylering is bij pigment-analyse van Fuchsia-bloemen gevonden (o.m. bij F. splendens en nakomelingen ervan). Het pigment geacetyleerd pelargonidine is in zuivere vorm in u.v.-licht helder geel van kleur. Dit is één van de wegen, die ik bewandel in mijn poging om geel te krijgen (veel pelargonidine van bijv. F. magdalenae combineren met een ouder die acetylering vererft). Overigens is ook het pigment Pg-3,5 (Pelargonidine-3,5-diglucoside) in u.v. licht geel van kleur (dof oranje-geel). Alles wijst er dus op, dat we geel voor wat betreft de anthocyanen moeten zoeken in de pelargonidine-pigmenten.

CONCENTRATIE. 
De kwantitatieve hoeveelheid anthocyaan bepaalt mede de diepte van de bloemkleur. Zo blijkt ons 'aubergine' hetzelfde pigment te zijn als het paars van de magellanica kroon en vrijwel alle tinten blauw, namelijk Malvidine-3,5-diglucoside. Bij een zeer hoge concentratie van Mv-3,5 ontstaat het donkere aubergine. Lage concentraties ervan geven lichtblauw. Meer of minder hoge concentratie Mv-3,5 in combinatie met andere pigmenten geeft andere aubergine tinten (bruin-rood etc.).


ONTBREKEN VAN PIGMENT. 
Als er in de productie-keten van het basis anthocyaan-skelet iets niet in orde is (bijv. het stoppen van de synthese tengevolge van het ontbreken van een bepaald enzym nodig voor een specifieke omzetting) dan kunnen bovengenoemde anthocyaan pigmenten niet gevormd worden. Dit blijken in de praktijk witte bloemen te zijn (bijv. White Galore: heeft enkel een spoortje [geacetyleerd?] pigment). Het wit in de bloemen is dus geen apart anthocyaan pigment, maar een gevolg van het afwezig zijn van de overige anthocyanides. De anthocyaan-produktie kan op verschillende plaatsen worden onderbroken. Vandaar, dat wit x wit lang niet altijd wit in de nakomelingen teruggeeft. Dit zal frequenter gebeuren naarmate ouders gebruikt worden, die het mankement in de anthocyaanproductie op dezelfde plaats bezitten. De productiestop is meestal ook niet volledig: er kan vaak nog iets anthocyaan geproduceerd worden. Vandaar dat zuiver witte bloemen er vrijwel niet zijn (in de volle zon gaan de meeste toch iets verkleuren; dit is gecorreleerd aan het feit, dat (zon)licht de vorming van anthocyaan-pigmenten bevordert). Planten met witte bloemen hebben genetisch gezien dus hun volledige kleureigenschappen behouden en vererven deze ook.

Verschil in kleur tussen mono en diglucosides.
De kleurtint binnen hetzelfde pigment voor wat betreft 3 en 3,5 glucosides lijkt ook wat te verschillen. Zo is bijv. het fulgens-grandiflora oranje (pelargonidine-3-monoglucoside) anders dan het F. andreii c.q. F. magdalenae oranje (pelargonidine-3,5-diglucoside). Het lijkt erop dat de diglucosides iets intensiever (helderder) van kleur zijn.


HPLC. 
Met behulp van HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) kunnen de diverse pigmenten van elkaar gescheiden en geanalyseerd worden. Het grote probleem is hierbij het verkrijgen van zuivere pigmenten om als standaard in de analyses mee te laten lopen. Malvidine-3,5-diglucoside heb ik als zuiver pigment kunnen aanschaffen. In combinatie met veel literatuur-referenties zijn de pigmenten Pg-3, Cy-3, Pn-3, Dp-3, Pt-3, Mv-3, Pg-3-5, Cy-3-5, Pn-3-5, Dp-3-5, Pt-3-5 en Mv-3-5 in het plantmateriaal via HPLC-analyse met grote mate van waarschijnlijkheid correct geïdentificeerd. De overige gevonden pigmenten (14 stuks) zijn naar alle waarschijnlijkheid o.m. geacetyleerde vormen ervan. Precieze identificatie ervan was met de mij ter beschikking staande middelen niet mogelijk. In de resultaten-tabel zijn deze pigmenten onder 'Rest' samengevoegd (de afzonderlijke data zijn in de raw data natuurlijk wel aanwezig!).

HPLC-procedure 
Referentie: International Analyst Febr. 1988 vol. 2 issue 2 pag. 28 ev.

Toegepaste HPLC-omstandigheden:
apparaat: HP 1090
kolom: Lichrosorb RP18 25 cm 1 x 4,6 mm i.d.
kolom temp.: 35 graden Celsius
mobiele fase: gradient A: 0,6% perchloorzuur in water, gradient B: methanol

Detector: Lamba max Waters type 481 : 520 nm.
Recorderuitgang: 0,2 V - 1 V
Integrator: Perkin Elmer LCI - 100
Injectievolume: 10 tot 50 microliter


HPLC- relatieve retentietijd intervallen 
Relatieve retentietijden (relatief t.o.v. Mv-3,5) van de gevonden pigmenten (onder en bovengrens)

Voorbeeld van een HPLC chromatogram (kroonbladen van WALZ Bergtop). De toppen geheel links in het chromatogram zijn niet relevant. De pieken na een retentietijd van circa 10 minuten zijn de verschillende anthocyanen.

Tabel met anthocyaan-pigment concentraties van een groot aantal species en cultivars

3,5-diglucosides and 3-monoglucosides zijn geclassificeerd, overige pigmenten zijn getotaliseerd onder Rest. Deze ongeclassificeerde pigmenten zijn waarschijnlijk geacetyleerde vormen.
Pigmenten zijn als % gegeven. Het totaal is als absolute hoeveelheid (relatief t.o.v. Mv35) uitgedrukt.
Deze tabel is een bestand in PDF-formaat. Om dit bestand te kunnen lezen heeft U Acrobat-reader nodig. Deze is -gratis- te downloaden vanaf http://www.adobe.com/products/acrobat/readermain.html.