Tijdens mijn vakantie bezocht ik een Hortus Botanicus in Haren (Nederland), wat Latijn is voor botanische tuin. Het park is opgedeeld in verschillende secties met elk hun eigen thema. De planten die in de secties te vinden waren, kwamen overeen met het thema, waardoor de totale beleving veel afwisseling kende.
Een specifieke plant die mijn aandacht trok tijdens het bezoek was de Hydrangea Macrophylla. In deze naam betekent Macrophylla lang- of grootbladige, daarom wordt het ook wel grootbladige hortensia genoemd. Nog een andere veel voorkomende naam voor deze plant is Hortensia. De soort komt voor in de Hydrangeaceae-familie en het Plantae-koninkrijk.
Het bijzondere aan de Hydrangea Marcophylla is de verscheidenheid aan kleuren waarmee hij voor komt, en dit is waar het naar mijn mening interessant wordt. Voordat ik de Hortus Botanicus bezocht, wist ik al van de verschillende kleuren en dat het iets te maken had met de pH van de grond. In mijn omgeving zag ik vooral de roze gekleurde vorm, dus ik vergat het bestaan van de andere kleuren een beetje. In de Hortus Botanicus zag ik witte en een paar tinten tussen roze en blauw, allemaal samen in een speciaal voor deze plant gemaakt hoekje. Toen bedacht ik dat ik wat onderzoek wilde doen naar de verschillende kleuren en hoe ze ontstaan.
Na het lezen van enkele wetenschappelijke artikelen ontdekte ik dat wat ik wist, het verband tussen kleur en pH van de grond, inderdaad een juiste manier is om de verschillende kleuren te verklaren. Simpel gezegd, de bladeren zijn blauw in zure grond en roze in alkalische grond. [1] Ook al klinkt dit al cool, het is nog maar het begin!
De verdere uitleg van de kleurverschillen bij de Hydragea Macrophylla is gebaseerd op de werking van anthocyanen. Anthocyanen zijn aromatische hetero cyclische pigmenten die een gehydroxyleerd 2-fenylbenzopyriliumchromofoor bevatten. [2,3] (Een chromofoor is een groep in een verbinding die licht absorbeert en op een specifieke manier weerkaatst zodat er kleuren ontstaan). Cyaan betekent blauw, dus het is logisch om anthocyanen in blauwe bloembladen te vinden, maar anthocyaan heeft een grotere verscheidenheid aan kleuren dan alleen blauw. Het kan ook kleuren vertonen die variëren van rood tot paars. Over het algemeen bevatten rode bloemen andere anthocyaan chromoforen dan blauwe bloembladen. [3]
Een uitzondering vinden we bij de Hydrangea Macrophylla. De verschillende kleuren waarin deze plant voor komt, worden veroorzaakt door een metaal anthocyaan. Dit is een pigment dat een supramoleculair zelf-geassembleerd metaalcomplex is, dat bestaat uit de eerder beschreven anthocyanen, flavonen (een klasse van flavonoïden; secundaire metabolieten) en metaalionen, allemaal in stoichiometrische hoeveelheden. De naam voor de metaal anthocyaan in de Hydrangea Macrophylla is delphinidine-3-glucoside, ook wel bekend als Myrtillin. Het bijzondere aan deze metaal anthocyaan is dat het niet specifiek is voor rood of blauw zoals de andere anthocyanen. Het kan tinten vertonen van roze tot blauw, inclusief paars. [3]
Welke kleur de Hydrangea Macrophylla vertegenwoordigt, hangt af van de beschikbaarheid en de opneembaarheid van Al3+ ionen. Deze ionen spelen een rol bij de vorming van metaal anthocyaan en dus bij de blauwe kleur van de bloembladen. Als er niet genoeg Al3+-ionen zijn, wordt er minder metaal anthocyaan gevormd en is de Hydrangea Macrophylla roze. Dit is ook het fenomeen waarop de eenvoudige verklaring van de kleuren, de invloed van de bodem-pH, is gebaseerd. In de meeste bodems is de beschikbare hoeveelheid aluminium voldoende, maar de opneembaarheid is afhankelijk van de pH. [1] In zure grond (pH 5,5 en lager) is de opneembaarheid van Al3+-ionen goed, wat leidt tot het vertonen van een blauwe kleur door het anthocyaan in zijn monomere toestand. Dit resulteert in blauw gekleurde bloemblaadjes aan de plant. [1,3] In neutrale tot alkalische grond (pH 6.5 en hoger) zal een roze kleur in de bloembladen aanwezig zijn. Een pH tussen 5,5 en 6,5 geeft een combinatie van beide, wat leidt tot paarskleurige bloembladen. Binnen dit pH-bereik is het ook mogelijk om een combinatie van roze, blauwe en paarse bloemblaadjes op één plant te vinden. Dit is niet eens ongebruikelijk om te vinden. [1]
Het beschreven metaalion-absorberende gedrag van de Hydrangea Macrophylla kan plaatsvinden vanwege het hypertolerante hyper accumulerende karakter van deze soort. Hypertolerantie beschrijft het feit dat grote hoeveelheden metalen in de wortels kunnen worden opgenomen zonder dat de plant lijdt aan fytotoxiciteit (beschadigde groei). Hyperaccumulatie beschrijft de verplaatsing van de geabsorbeerde metalen naar organen boven de grond, zoals bladeren. Niet alle hypertolerante planten zijn ook hyper accumulerend, maar de Hydrangea Macrophylla wel. [4]
Concluderend kan dus gesteld worden dat de Hydrangea Macrophylla een verscheidenheid aan kleuren vertoont tussen roze en blauw vanwege het hyper accumulerende gedrag dat toevoer van Al3+-ionen naar de anthocyanen mogelijk maakt. Naar mijn mening een veel interessantere verklaring voor het optreden van de kleuren dan alleen de pH-waarden in de bodem!
Referenties:
[1] https://web.archive.org/ Hydrangea Questions and Answers https://web.archive.org/web/20130516083220/http://www.usna.usda.gov/Gardens/faqs/hydrangeafaq2.html#How-change-flower-color (geraadpleegd op 28 Juli 2022)
[2] Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. Organic Chemistry, 2nd ed.; Oxford University Press: Oxford, 2012.
[3] Yoshida, K.; Mori, M.; Kondo, T. Blue Flower Color Development by Anthocyanins: From Chemical Structure to Cell Physiology. Natural Product Reports. July 2009, pp 884–915DOI: 10.1039/b800165k.
[4] Rascio, N.; Navari-Izzo, F. Heavy Metal Hyperaccumulating Plants: How and Why Do They Do It? And What Makes Them so Interesting? Plant Science. February 2011, pp 169–181DOI: 10.1016/j.plantsci.2010.08.016.
Σχόλια