不同光質(zhì)對茄子幼苗形態(tài)建成、光合特性及酶活性的影響

尹娟

摘要：利用發(fā)光二極管（LED）為光源，研究白光、紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光、紫光處理對茄子幼苗形態(tài)建成、光合特效和酶活性的影響。結(jié)果表明，紅藍(lán)光對茄子幼苗莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、葉片光合速率影響相對最大，顯著高于對照白光（P<0.05）；紅光處理的茄子株高相對最高，根冠比相對最大；紫光使茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量及光合速率較白光處理有極顯著降低（P<0.01）；不同處理的茄子幼苗根冠比差異明顯，紅光處理的茄子幼苗根冠比相對最大；紅藍(lán)光處理的茄子幼苗蒸騰速率相對最大，較白光提高11.1%；藍(lán)光處理的茄子幼苗能夠極顯著提高其氣孔導(dǎo)度（P<0.01），較白光提高25.2%；紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光、紫光處理的茄子幼苗胞間CO2濃度均極顯著低于白光（P<0.01）；紅光對中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）活性的影響明顯，紅藍(lán)光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相對最高，較白光分別提高70.3%、14.5%。

關(guān)鍵詞：光質(zhì)；茄子幼苗；形態(tài)建成；光合特效；酶活；白光；紅藍(lán)光

中圖分類號： S641.101文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2017）23-0121-03

植物能夠感受外界各種信號刺激，并產(chǎn)生相應(yīng)的生理生化反應(yīng)。光作為一種環(huán)境信號，在植物生命周期中能夠影響植物的開花、休眠、落葉、地下儲藏器官的形成等[1]，調(diào)控植物的向光性、光合特性、生長代謝、碳水化合物積累、基因表達(dá)等。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，發(fā)光二極管（LED）作為光源得到快速發(fā)展，并以其廉價、節(jié)能、高效的特點(diǎn)逐步代替壽命短、光照弱、耗能大的普通光源。另外，LED光源還因具有體積小、壽命長、發(fā)光效率高、單色光、冷光源、光譜能夠精量調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)[2]，而得到愈來愈多從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研工作的學(xué)者們的關(guān)注和應(yīng)用。LED光源的應(yīng)用不僅能夠大大縮小作物生產(chǎn)占用的土地面積，而且可以大幅提高作物整體產(chǎn)量，研究不同光質(zhì)對作物形態(tài)建成和生長發(fā)育的影響是順應(yīng)時代的發(fā)展需要。本研究以茄子為試驗(yàn)材料，在人工氣候室內(nèi)用LED為光源進(jìn)行白光、紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光及紫光處理，研究不同光質(zhì)對茄子幼苗形態(tài)建成、光合特效及碳代謝所需的中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性的影響，以期為保護(hù)地茄子在LED光源調(diào)控下進(jìn)行高產(chǎn)、高效栽培及科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

LED設(shè)備，由深圳純英達(dá)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)；布利塔茄子種子，市購。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年5月1日進(jìn)行，以LED為光源，設(shè)置紅光（655.7 nm，R）、藍(lán)光（456.2 nm，B）、紫光（417.1 nm、P）、紅 ∶藍(lán) 為4 ∶1的組合光（RB）、白光（對照，W）5種光質(zhì)。將茄子種子進(jìn)行浸種、催芽，選擇發(fā)芽整齊一致的種子播于裝有2份草炭、1份蛭石的50孔穴盤中，霍格蘭營養(yǎng)液澆灌，2 d/次；茄子幼苗2葉1心時，將其統(tǒng)一放置于不同LED光質(zhì)下照射8 h/d，白天溫度28～30 ℃、夜間15～17 ℃，光照度 280 μmol/（m2·s），空氣濕度60%，每處理2穴盤100株；茄子6片真葉時測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3測定內(nèi)容與方法

每處理選取長勢一致、有代表性的茄子幼苗5株，用游標(biāo)卡尺測定株高（茄子基部到生長點(diǎn)）和子葉位置莖粗。將茄子幼苗從基部剪斷，置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，70 ℃烘至恒質(zhì)量，分別測定地上部和地下部干質(zhì)量，計算根冠比。晴天上午10：00—11：00，用CIRAS-Ⅰ型光合儀測定茄子幼苗倒3葉光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）。采用Nielsen等的方法測定中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）的活性[3-4]。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖，采用DPS 6.05軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同光質(zhì)對茄子幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1可知，光質(zhì)對茄子幼苗的形態(tài)建成有明顯影響；紅藍(lán)光對茄子幼苗莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量影響相對最大，顯著高于其他處理（P<0.05），說明紅藍(lán)光有利于培育健壯的茄子幼苗；紅光處理的茄子幼苗株高相對最高，根冠比相對最大；紫光使茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量較對照白光處理有極顯著降低（P<0.01）；不同光質(zhì)處理的茄子幼苗根冠比差異明顯，紅光處理的根冠比相對最大，紅藍(lán)光組合次之，白光處理相對最小。

下表同。

2.2不同光質(zhì)對茄子葉片光合特性的影響

由表2可知，不同光質(zhì)處理的茄子幼苗光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度差異明顯；紅藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對最大，為11.51 μmol/（m2·s），其次為白光、紅光；紫光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對最低，為6.13 μmol/（m2·s），極顯著低于白光處理（P<0.01），說明紫光不利于茄子幼苗光合產(chǎn)物的積累；紅藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片蒸騰速率相對最大，較白光處理提高11.1%，差異極顯著（P<0.01），其次是藍(lán)光處理，與紅藍(lán)光處理相比差異不顯著（P>0.05）；紅光、紫光處理的茄子幼苗葉片蒸騰速率極顯著低于白光處理（P<0.01）；藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度有極顯著提高（P<0.01），較白光處理提高25.2%，而紅光和紅藍(lán)光處理差異不顯著，均極顯著高于對照（P<0.01）；紫光處理的茄子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度低于白光處理；紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光、紫光處理的茄子幼苗葉片胞間CO2濃度均極顯著低于白光處理（P<0.01）。

2.4不同光質(zhì)對茄子幼苗葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的影響endprint

由圖3、圖4可見，紅藍(lán)光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相對最高，較白光分別提高70.3%、14.5%，說明紅藍(lán)光處理有利于這2種酶活性的提高；紫光、紅光、藍(lán)光處理的葉片蔗糖合成酶的活性均高于白光處理，較白光處理分別提高48.6%、40.5%、32.4%；藍(lán)光、紅光、紫光處理的葉片蔗糖磷酸合成酶活性均低于白光處理，較白光處理分別降低6%、6.7%、24.7%，說明這3種光處理對蔗糖磷

酸合成酶活性有抑制作用。

3結(jié)論與討論

植物的形態(tài)建成離不開光，光對植物生長發(fā)育的影響除光周期、光強(qiáng)、光照時間外，還受到光質(zhì)的影響[5]，波長400～700 nm范圍內(nèi)的光對植物光合的影響相對最大[6]。本試驗(yàn)

結(jié)果表明，紅藍(lán)光對茄子幼苗莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量影響相對最大，顯著高于對照白光（P<0.05），這與宋亞英等的研究結(jié)論[7]較為一致；紅光處理的茄子株高相對最高，根冠比相對最大，紅光對茄子莖的伸長有促進(jìn)作用，這與Brown等研究紅光對辣椒生長影響時得出的結(jié)果[8]不一致，與蒲高斌等的研究結(jié)果[9]類似，這可能是不同作物對光的反應(yīng)不同所致。史密斯認(rèn)為，在有效光輻射范圍內(nèi)，光質(zhì)對植株莖的影響與其自身波長呈正相關(guān)，波長越長越有利于植株莖的伸長，反之抑制莖的伸長[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與白光相比，紫光極顯著降低茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量及地下部干質(zhì)量（P<0.01），說明紫光對植株形態(tài)建成有抑制作用，與史密斯論述的觀點(diǎn)[10]一致。

光合作用是能量轉(zhuǎn)化和有機(jī)物形成的過程，而光合速率是葉片光合性能高低的重要指標(biāo)之一。謝景等認(rèn)為，增加藍(lán)光照射，能有效提高黃瓜幼苗葉片的凈光合速率[11]。李承志等研究指出，增加紅光或藍(lán)光照射，蘿卜和白菜的光合速率及產(chǎn)量明顯高于對照[12]。崔慧茹研究發(fā)現(xiàn)，紅光下彩椒葉片的光合速率相對最大，藍(lán)光和紅藍(lán)組合光下其氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率顯著高于白光，而胞間CO2濃度白光處理相對最大[13]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，紅藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對最大，其次為白光和紅光，紫光相對最低，且極顯著低于白光處理（P<0.01），這可能跟葉綠素對光波最強(qiáng)的2個吸收區(qū)有關(guān)，一個在波長640～660 nm的紅光部分，另一個在波長430～450 nm的藍(lán)紫光部分。光合速率和蒸騰速率的比值反映植物生長與水分利用之間的關(guān)系[14]，比值越大說明水分利用率越高，反之越小。藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片光合速率和蒸騰速率的比值相對最大，說明藍(lán)光照射下的茄子葉片水分利用率相對最高。藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度相對最大，這可能與藍(lán)光能夠調(diào)控氣孔開啟有關(guān)[15]，而其胞間CO2濃度相對最低，光合速率極顯著低于對照（P<0.01），這可能是與光質(zhì)能夠影響光合細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有關(guān)[16]。

紅光對中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）的影響較為明顯，紅光能夠增加茄子幼苗葉片的淀粉積累，這與史宏志等的研究結(jié)果[17]一致。李德全等研究認(rèn)為，藍(lán)光提高植物體內(nèi)吲哚乙酸氧化酶的活性而抑制植物生長[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，藍(lán)光處理的茄子幼苗AI活性極顯著低于白光處理（P<0.01），較白光處理降低7.4%，抑制了茄子幼苗的生長；紅藍(lán)光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性相對最高，較白光處理分別提高70.3%、14.5%，紅藍(lán)光有利于碳水化合物的積累及光合產(chǎn)物的輸出[19]，加快了茄子植株的生長，與崔瑛等的研究結(jié)果[20]一致。

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