光質(zhì)對(duì)生姜試管苗生長(zhǎng)及微型姜誘導(dǎo)的影響

王興翠　曹逼力

摘要：采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，研究了光質(zhì)對(duì)不同品種生姜試管苗生長(zhǎng)及其對(duì)試管微型姜形成的影響。結(jié)果表明，藍(lán)光（B）處理的試管苗繁殖系數(shù)較白光（W）處理增加18.97%，綠光（G）處理則降低15.31%，紅光（R）、黃光（Y）處理與W處理無(wú)顯著差異，試管苗單株生物量除G處理與W處理無(wú)顯著差異外，R、B、Y處理分別較W處理降低1416%、22.70%、34.61%，且G、R處理的試管苗株高較W處理顯著增加，G、Y、R處理的莖粗則顯著降低。G、B、R處理試管苗微型姜形成時(shí)間分別較W處理提早19.76%、17.44%、10.12%，而Y處理則延遲了11.86%；微型姜鮮質(zhì)量以G處理較高，達(dá)2.23 g，較W處理增加34.34%，而R、B、Y處理則與W處理無(wú)顯著差異。不同品種生姜試管苗生長(zhǎng)量及微型姜形成也顯著不同，其繁殖系數(shù)以萊蕪小姜（LWXJ）處理較高，萊蕪大姜（LWDJ）處理次之，山農(nóng)大姜（SNDJ）處理較低，單株生物量則相反，分別為3.49、3.82、4.10 g；LWXJ、LWDJ、SNDJ處理微型姜形成所需時(shí)間分別為39.05、37.18、34.51 d，其微型姜鮮質(zhì)量分別為1.35、1.52、2.60 g。

關(guān)鍵詞：光質(zhì)；生姜；組織培養(yǎng)；繁殖系數(shù)；微型姜誘導(dǎo)

中圖分類(lèi)號(hào)： S632.504+.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0142-04

大量研究表明，植物可通過(guò)光受體感受不同光質(zhì)[1]，進(jìn)而調(diào)控植物的生長(zhǎng)、光合作用、形態(tài)建成、物質(zhì)代謝[2-4]以及基因表達(dá)[4]；同時(shí)光質(zhì)可作為一種信號(hào)影響植物體內(nèi)源激素水平[2]和乙烯產(chǎn)生[5]，從而引發(fā)植物一系列的生理變化[6]。前人研究表明，白光有利于葡萄試管苗的增殖和生物量的積累[7]，但白光對(duì)康乃馨試管苗的增殖作用不及藍(lán)光、綠光[8]。綠光可促進(jìn)擬南芥及絞股藍(lán)的生長(zhǎng)[9-10]，但易造成番茄幼苗徒長(zhǎng)，藍(lán)光則可抑制番茄、馬鈴薯、黃瓜、結(jié)球甘藍(lán)幼苗莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)加粗生長(zhǎng)，紅光則相反[11-13]。車(chē)生泉等研究表明，紅光顯著提高了小蒼蘭組培苗的生物量，并促進(jìn)了不定芽的發(fā)生，而藍(lán)光則相反[14]；但藍(lán)光、紅光均有利于小蒼蘭球莖的發(fā)育，且以藍(lán)光的效果較為顯著[15]；同時(shí)，藍(lán)光雖可促進(jìn)2品種馬鈴薯試管苗提早結(jié)薯，卻不利于其生物量和單薯質(zhì)量的增加，而紅光對(duì)馬鈴薯品種Atlantic所起的作用與藍(lán)光正好相反[12]?？梢?jiàn)不同植物對(duì)光質(zhì)的反應(yīng)存在顯著差異。

生姜（Zingiber oficinale Rosc.）起源于熱帶雨林地區(qū)，多進(jìn)行遮光栽培[16]。張瑞華等研究表明，相同遮光率條件下，遮光光質(zhì)可顯著影響大田生姜生長(zhǎng)及光能利用特性[17]。生產(chǎn)中生姜以其根狀莖為繁殖材料，繁殖系數(shù)較低，而且長(zhǎng)期無(wú)性繁殖很容易發(fā)生種性退化，因此前人在生姜組培脫毒快繁技術(shù)方面進(jìn)行了較多研究，適合生姜試管苗生長(zhǎng)的光強(qiáng)及光周期得以確定[18]，但關(guān)于光質(zhì)與生姜試管苗生長(zhǎng)及微型姜誘導(dǎo)的關(guān)系尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究探討了不同光質(zhì)對(duì)不同品種生姜試管苗生長(zhǎng)及微型姜誘導(dǎo)的影響，研究不同光質(zhì)對(duì)生姜試管苗形態(tài)建成的調(diào)控作用，旨在為提高生姜組培快繁效率及種質(zhì)資源的試管保存提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為生姜品種（A），分別為萊蕪小姜（LWXJ）、萊蕪大姜（LWDJ）、山農(nóng)大姜1號(hào)（SNDJ）；副區(qū)為光質(zhì)（B），分別為紅光（R）、綠光（G）、藍(lán)光（B）、黃光（Y）、白光（W），其光譜特征見(jiàn)圖1。通過(guò)調(diào)整組培層架日光燈高度，使不同處理組培苗受光強(qiáng)度均保持在50 μmol/（m2·s）左右，培養(yǎng)室環(huán)境溫度（26±1） ℃，光周期16 h/d。

參照Z(yǔ)heng等的方法[19]，取生姜莖尖接種于附加2 mg/L KT、0.5 mg/L NAA及2%蔗糖的MS培養(yǎng)基上，培養(yǎng)30 d后測(cè)定試管苗的株高、莖粗、繁殖系數(shù)及根、莖、葉鮮質(zhì)量，以研究光質(zhì)對(duì)生姜試管苗生長(zhǎng)的影響。

取白光條件下培養(yǎng)的生姜叢生試管苗，分割成單株后，剪莖去根轉(zhuǎn)接于含2.5 mg/L KT、0.5 mg/L NAA及8%蔗糖的MS微型姜誘導(dǎo)培養(yǎng)基中，培養(yǎng)45 d后測(cè)定微型姜鮮質(zhì)量，期間調(diào)查微型姜形成的初始時(shí)間，以研究光質(zhì)與微型姜誘導(dǎo)的關(guān)系。

調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值為5.8，于121 ℃下滅菌，每瓶均接入2個(gè)外植體，每處理60瓶，每10瓶為1個(gè)重復(fù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件及DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對(duì)生姜試管苗生長(zhǎng)的影響

表1為光質(zhì)對(duì)不同品種生姜試管苗繁殖系數(shù)及生物量的影響，方差分析結(jié)果（表2）表明，試管苗繁殖系數(shù)及生物量區(qū)組間差異未達(dá)到顯著水平，說(shuō)明該試驗(yàn)區(qū)組間差異較小，試驗(yàn)結(jié)果可靠。生姜品種（A）間、光質(zhì)處理（B）間試管苗繁殖系數(shù)及生物量的差異均極顯著（P<0.01），表明生姜品種及光質(zhì)處理對(duì)生姜試管苗繁殖系數(shù)和生物量均有極顯著影響，但A×B均不顯著，說(shuō)明生姜品種與光質(zhì)處理的互作效應(yīng)不顯著。

2.2 不同處理生姜試管苗生長(zhǎng)量的多重比較

從表3可以看出，不同生姜品種試管苗的繁殖系數(shù)及單株生物量存在極顯著差異。繁殖系數(shù)以LWXJ處理較高，為6.42；LWDJ處理次之，為6.01；SNDJ處理較低，為5.83。單株生物量以LWXJ處理較低，為3.49 g；SNDJ處理較高，為410 g；LWDJ處理居中，為3.82 g。表3還顯示，不同光質(zhì)處理的試管苗繁殖系數(shù)也存在顯著差異，其中B、G處理分別較W處理增加18.97%、降低15.31%，R、Y、W處理間無(wú)顯著差異；光質(zhì)處理也顯著影響試管苗生物量，除G、W處理無(wú)顯著差異外，R、B、Y處理分別較W處理降低14.16%、22.70%、34.61%。endprint

由表3可以看出，不同處理下生姜試管苗株高、莖粗及根、莖、葉鮮質(zhì)量存在顯著差異。除SNDJ處理株高較低外，莖粗及根、莖、葉鮮質(zhì)量SNDJ處理均顯著高于LWXJ、LWDJ處理，而LWDJ處理的莖粗及莖、葉鮮質(zhì)量則顯著高于LWXJ處理。不同光質(zhì)處理試管苗的株高由高到低依次為G、R、W、Y、B處理；莖粗則以W、B處理較高，G處理次之，Y、R處理較低；G、B、R處理的根鮮質(zhì)量分別比W處理高3333%、1819%、12.12%，Y與W處理無(wú)顯著差異；莖鮮質(zhì)量以W處理較高，G、R、B、Y分別較W處理降低10.34%、14.22%、2759%、37.07%；在葉鮮質(zhì)量方面，G、W處理之間無(wú)顯著差異，但R、B、Y處理分別較W處理降低18.89%、2389%、36.67%。

2.3 不同光質(zhì)對(duì)微型姜的誘導(dǎo)效果

表4是不同處理對(duì)試管苗微型姜的誘導(dǎo)效果，由表5可見(jiàn)，微型姜誘導(dǎo)時(shí)間及微型姜鮮質(zhì)量區(qū)組間差異未達(dá)到顯著水平，但生姜品種（A）間、光質(zhì)處理（B）間的差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01），表明生姜品種及光質(zhì)處理對(duì)生姜試管苗微型姜的誘導(dǎo)均有極顯著影響，但A×B均未達(dá)顯著水平（P>0.05），說(shuō)明生姜品種與光質(zhì)處理對(duì)微型姜誘導(dǎo)的互作效應(yīng)不顯著。

2.4 不同處理微型姜誘導(dǎo)效果的多重比較

表6顯示，不同生姜品種試管苗微型姜的誘導(dǎo)時(shí)間存在

極顯著差異，LWXJ、LWDJ、SNDJ處理的誘導(dǎo)時(shí)間分別為39.05、37.18、34.51 d；光質(zhì)處理則以G、B、R處理的誘導(dǎo)時(shí)間較少，分別比W處理縮短了19.76%、17.44%、10.12%，Y處理則比W處理延長(zhǎng)了11.86%。不同品種試管苗微型姜鮮質(zhì)量以SNDJ處理較高，LWDJ處理次之，LWXJ處理較低，分別為2.60、1.52、1.35 g；光質(zhì)處理對(duì)微型姜的影響極為顯著，G處理顯著高于W處理，而R、B、Y處理則與W處理無(wú)顯著差異。

3 結(jié)論與討論

3.1 光質(zhì)對(duì)生姜試管苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

前人研究表明，白光較單色光更有利于葡萄和洋桔梗試管苗的增殖，且不同品種葡萄試管苗的增殖倍數(shù)不盡相同[7，21]，但菩提樹(shù)不定芽的再生則以短波光的促進(jìn)作用明顯[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光可促進(jìn)LWXJ、LWDJ、SNDJ處理生姜試管苗不定芽的分化，顯著提高其繁殖系數(shù)，這與短波光可促進(jìn)煙草[23]及康乃馨[8]試管苗側(cè)芽發(fā)生的結(jié)果基本一致。本研究中綠光處理的生姜試管苗繁殖系數(shù)較低，說(shuō)明不定芽的分化對(duì)生理有效光有較強(qiáng)的依賴(lài)性[14]。藍(lán)光促進(jìn)作物莖稈加粗生長(zhǎng)、抑制伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，而綠光、紅光則使植株徒長(zhǎng)[3，7]，本研究也得出相似結(jié)果，但紅光、綠光在菊花[2]、葡萄[3]、煙草[23]上的效應(yīng)也有相反的結(jié)論。蘇小玲研究發(fā)現(xiàn)，綠光、紅光處理的葡萄試管苗GA3的含量較高，試管苗徒長(zhǎng)[25]。從內(nèi)源GA3的生理作用可知，內(nèi)源GA3和莖長(zhǎng)有關(guān)，進(jìn)而可以影響其株高；有研究證明涂抹GA3對(duì)馬鈴薯株高和植株鮮質(zhì)量有明顯的促進(jìn)作用[26-27]。本研究中，紅光、綠光促進(jìn)試管苗的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，其原因可能是2種光質(zhì)提高了植株體內(nèi)的GA含量，從而使其節(jié)間伸長(zhǎng)，株高增大；藍(lán)光則抑制植物的縱向生長(zhǎng)，其作用機(jī)理可能是藍(lán)光提高了IAA氧化酶的活性，使IAA水平降低，進(jìn)而抑制植物的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)[28]。

3.2 光質(zhì)對(duì)生姜試管苗微型姜誘導(dǎo)的影響

常宏等研究證實(shí)，藍(lán)光可提早馬鈴薯試管苗結(jié)薯期，并增加結(jié)薯數(shù)量[12]；但鐵棍山藥微型塊莖的誘導(dǎo)則以紅光作用較為顯著[29]。本研究表明，不同光質(zhì)不僅影響生姜試管苗的生長(zhǎng)，還影響其形態(tài)建成，表現(xiàn)為綠光、藍(lán)光、紅光可以讓試管微型姜提早形成，黃光則延遲微型姜的形成，該結(jié)論與車(chē)生泉等研究得出的紅光、藍(lán)光提前誘導(dǎo)小蒼蘭球莖的發(fā)生，黃光、綠光產(chǎn)生滯后作用的結(jié)論[15]不盡一致。

對(duì)于組培的試管苗來(lái)說(shuō)，其能量的主要來(lái)源不是利用光合作用生產(chǎn)的糖類(lèi)，而是培養(yǎng)基中的糖類(lèi)[7]。增施GA3可以讓馬鈴薯生育期延長(zhǎng)，使植株有足夠的物質(zhì)積累以利于馬鈴薯塊莖的膨大[30]；但Simko 等研究認(rèn)為，添加GA3使內(nèi)源自由態(tài)GA3含量增大，不利于馬鈴薯試管薯的形成[26]。本研究表明，LWXJ、LWDJ、SNDJ處理微型姜鮮質(zhì)量均以綠光誘導(dǎo)較大，除了與綠光處理的繁殖系數(shù)較低，利于前期養(yǎng)分的集中供應(yīng)并通過(guò)異養(yǎng)作用進(jìn)行生物量的積累有關(guān)外，可能還與綠光影響了植株體內(nèi)的GA3激素水平有關(guān)。藍(lán)光下生姜植株的繁殖系數(shù)最大，但對(duì)微型姜鮮質(zhì)量促進(jìn)作用次之，這可能與在藍(lán)光下生長(zhǎng)的作物蛋白質(zhì)含量較高有關(guān)[31]。紅光下生姜試管苗株高和微型姜的鮮質(zhì)量也顯著增加，其原因除了紅光影響了體內(nèi)激素水平外，還可能與在紅光下生長(zhǎng)的作物碳水化合物含量通常較高有關(guān)[3]。

光質(zhì)對(duì)生姜試管苗及微型姜誘導(dǎo)的影響與已報(bào)道的光質(zhì)對(duì)其他植物的影響不盡一致，說(shuō)明不同植物、不同組織或器官在不同發(fā)育年齡或狀態(tài)對(duì)同一種光質(zhì)的反應(yīng)不盡相同，表現(xiàn)出光質(zhì)生物學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性[29]；生姜微型姜的形成與內(nèi)源激素間平衡的改變有關(guān)，而不是單一內(nèi)源激素變化引起的，有關(guān)光質(zhì)對(duì)生姜試管苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響有待進(jìn)一步研究。

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