LED不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗增殖的影響

LED不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗增殖的影響

王亞沉1，王玉英2，徐詩(shī)濤1，李枝林2*

(1.海南大學(xué)應(yīng)用科技學(xué)院，海南儋州 571737；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)花卉研究所，云南昆明 650201)

摘要[目的]研究不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗增殖的影響，探索碧玉蘭組培苗增殖階段的最適宜光源。[方法]以野生碧玉蘭組培苗為試材，采用LED光源單色紅光、藍(lán)光、綠光及白光不同光質(zhì)配比7種組合處理，以熒光燈為對(duì)照，對(duì)碧玉蘭組培苗的增殖指標(biāo)進(jìn)行差異比較研究。[結(jié)果]LED白光(W)處理的組培苗增殖量最高，為21.4株/瓶，顯著高于其他處理。LED復(fù)合光處理的組培苗增殖量較高。對(duì)照熒光燈處理的組培苗增殖量較低，為14.1株/瓶，其次為單色紅光(R)，增殖量為12.8株/瓶。單色藍(lán)光(B)處理的組培苗增殖量最低，為 11.9株/瓶 。LED白光(W)處理的組培苗增殖率是單色藍(lán)光(B)處理的組培苗增殖率的1.798倍，是單色紅光(R)處理組培苗增殖率的1.672倍,是對(duì)照熒光燈(CK)處理組培苗增殖率的1.518倍。[結(jié)論] LED白光(W)是碧玉蘭組培苗增殖階段的最佳光源。

關(guān)鍵詞LED；光質(zhì)；碧玉蘭；組織培養(yǎng)

中圖分類號(hào)S604+.3

基金項(xiàng)目海南大學(xué)應(yīng)用科技學(xué)院(儋州校區(qū))

作者簡(jiǎn)介王亞沉(1985- )，女，海南?？谌?，助教，碩士，從事生物技術(shù)及觀賞植物資源利用研究。*

收稿日期2015-06-05

Effects of Different LED Light Quality on Proliferation ofCymbidiumlowianumPlantletsinvitro

WANG Ya-chen1, WANG Yu-ying2, XU Shi-tao1, LI Zhi-lin2*(1. College of Applied Science and technology of Hainan University, Danzhou, Hainan 571737；2.Floral Research Institute, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201)

Abstract[Objective] The aim was to study effects of different LED light quality on proliferation of Cymbidium lowianum plantlets in vitro, in order to explore the optimum light source of Cymbidium lowianum somaclone proliferation stage. [Method] With wild Cymbidium lowianum plantlets as materials, seven kinds of light qualities were designed with red LED , blue LED , green LED and white LED . The comparative study on proliferation index of C. lowianum plantlets under the seven treatments was conducted, compared to fluorescent lamp . [Result]The proliferation of C. lowianum plantlets was the highest under LED white light (W) , which was 21.4 strains each bottle, significantly higher than other processing. Proliferation of C. lowianum plantlets was higher under LED composite light. Proliferation of C. lowianum plantlets was lower under control fluorescent lamp, which was 14.1 strains each bottle, followed by monochromatic red light, which was 12.8 strains each bottle. Proliferation of C. lowianum plantlets was lowest under monochromatic blue light, which was 11.9 strains each bottle. The multiplication rate of C. lowianum plantlets under LED white light (W) was 1.798 times higher than under monochromatic blue light, being 1.672 times higher than monochromatic red light, being 1.518 times higher under control fluorescent lamp. [Conclusion]The LED white light (W) was the best illuminant in proliferation stage of C. lowianum plantlets.

Key wordsLight-Emitting Diode； Light qualities；Cymbidiumlowianum；Tissue culture

碧玉蘭(Cymbidiumlowianum)為蘭屬(Cymbidium)虎頭蘭亞屬(SubgenusCyperorchis(Br)seth etcribb)植物，附生與地生中間類型[1]，為國(guó)家二級(jí)瀕危植物。碧玉蘭具有極高的觀賞價(jià)值，是不可多得的珍貴野生蘭花資源，可作大型盆栽或切花花卉材料。隨著人們生活水平和碧玉蘭知名度的提高，碧玉蘭深受人們的喜愛，每年銷量迅速增加，發(fā)展前景廣闊[2]。為有效地保護(hù)和開發(fā)利用野生蘭花資源，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)碧玉蘭進(jìn)行高頻再生是加快優(yōu)良品種繁殖速度、培育大量?jī)?yōu)質(zhì)種苗、實(shí)現(xiàn)其種苗工廠化生產(chǎn)較為理想的方法。

碧玉蘭種子極小，且種子內(nèi)的胚多半不成熟或發(fā)育不完全，沒有胚乳，自然條件下難以萌發(fā)，傳統(tǒng)的分株繁殖十分緩慢，繁殖系數(shù)低。組織培養(yǎng)是碧玉蘭一種較理想的繁殖方式，但碧玉蘭的最佳生長(zhǎng)條件目前還在探索中，光源是影響碧玉蘭的重要因子之一，組織培養(yǎng)中采用的傳統(tǒng)燈光系統(tǒng)存在很多弊端，如光效低、產(chǎn)熱量大、壽命短等，這些制約因素都間接地增加了培養(yǎng)成本。

LED(1ight-emitting diodes)，即發(fā)光二極管，是一種可以有效地把電能轉(zhuǎn)變成電磁輻射的裝置口[3]。LED 在植物組織培養(yǎng)中的應(yīng)用依賴于LED技術(shù)的完善和植物組織培養(yǎng)過程中環(huán)境調(diào)控技術(shù)的發(fā)展。世界上最早將LED用于植物栽培的是日本的三菱公司[4]，后來LED也被應(yīng)用于植物組織培養(yǎng)中的環(huán)境調(diào)控，并對(duì)LED在節(jié)能方面的作用加以探討[5]。

光質(zhì)是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)重要因子，植物對(duì)光具有選擇性吸收的特性，采用特定波長(zhǎng)光源來照射作物，可提高植物的光合作用效率，使其光形態(tài)建成加快，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。LED光源能區(qū)分出不同的光質(zhì)，不同的光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)的影響顯著不同[6-8]。國(guó)內(nèi)外已有一些科學(xué)家嘗試用LED光源作為組織培養(yǎng)光源來提高培養(yǎng)效果[9-11]。近年來，新型LED光源的研究與開發(fā)為植物規(guī)?；瘧?yīng)用提供了良好的契機(jī)，使植物組織培養(yǎng)的普及和規(guī)?；瘧?yīng)用成為可能。隨著LED技術(shù)不斷發(fā)展，各種波段及不同高亮度的LED被用于植物組織培養(yǎng)并取得了可觀的成績(jī)。但采用LED不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗增殖的影響研究尚未見報(bào)道。

筆者采用LED光源發(fā)射的單色光譜紅光、藍(lán)光、綠光等，進(jìn)行不同光質(zhì)配比組合，以熒光燈為對(duì)照，研究不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗增殖的影響，探索碧玉蘭組培苗增殖階段的最適宜光源，以期為植物組培專用新型LED光源的研發(fā)提供理論支持，也為碧玉蘭組培苗的商業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試材料為野生碧玉蘭無菌苗。

1.2試驗(yàn)方法選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的碧玉蘭苗轉(zhuǎn)接到增殖培養(yǎng)基中，增殖培養(yǎng)基配方為1/2MS+6-BA 2.0 mg/L+KT 0.5 mg/L+NAA 0.2 mg/L+20 g/L蔗糖+7.5 g/L瓊脂(經(jīng)前期試驗(yàn)篩選出較好的增殖配方)。每瓶5株。預(yù)培養(yǎng)7 d后隨機(jī)分8組，分別置于7種LED光源區(qū)和1個(gè)熒光燈對(duì)照區(qū)，LED光質(zhì)控制系統(tǒng)見表1。調(diào)節(jié)電流、占空比以及光源與植株的距離，使光強(qiáng)保持一致(800 lx)。培養(yǎng)室相對(duì)濕度(75±5)%，溫度(25±2)℃，光照周期14 h/d，處理70 d后，隨機(jī)選取10瓶材料統(tǒng)計(jì)增殖量和和增殖率。

1.3數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，DPS進(jìn)行方差分析，Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

表1　LED光質(zhì)控制系統(tǒng)

2結(jié)果與分析

由表2可知，LED白光(W)處理下碧玉蘭組培苗的增殖量最高，為21.4株/瓶，顯著高于其他處理。紅藍(lán)白(RBW)和紅藍(lán)復(fù)合光(2RB)處理的組培苗增殖量都較高，分別為19.1、16.8株/瓶，與LED白光(W)處理的組培苗增殖量相比，差異顯著。紅藍(lán)復(fù)合光(1RB)和紅藍(lán)綠復(fù)合光(RBG)處理的組培苗增殖量為15.9、15.0株/瓶，均顯著高于單色紅光(R)和單色藍(lán)光(B)。單色藍(lán)光(B)處理的組培苗增殖量最低，為11.9株/瓶。

表2　不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗增殖的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

LED白光(W)處理的組培苗增殖率是單色藍(lán)光(B)處理的組培苗增殖率的1.798倍，是單色紅光(R)處理的組培苗增殖率的1.672倍，是對(duì)照熒光燈(CK)處理的組培苗增殖率的1.518倍。紅藍(lán)白復(fù)合光(RBW)和紅藍(lán)復(fù)合光(2RB、1RB)處理的組培苗增殖率都較高，分別為382%、336%和318%。對(duì)照熒光燈(CK)處理的組培苗增殖率為282%。單色紅光(R)和單色藍(lán)光(B)處理的組培苗增殖率都較低，分別為256%和238%。

增殖量變化規(guī)律和增殖率變化規(guī)律：W>RBW>2RB>1RB>RBG>CK>R>B。綜上可知，LED白光(W)是碧玉蘭組織培養(yǎng)增殖階段的最佳光源。

3結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，LED白光(W)處理的組培苗增殖量最高，為21.4株/瓶，顯著高于其他處理。LED復(fù)合光處理的組培苗增殖量較高。對(duì)照熒光燈處理的組培苗增殖量較低，為14.1株/瓶，其次為單色紅光(R)，增殖量為12.8株/瓶。單色藍(lán)光(B)處理的組培苗增殖量最低，為11.9株/瓶。LED白光(W)處理的組培苗增殖率是單色藍(lán)光(B)處理的組培苗增殖率的1.798倍，是單色紅光(R)處理的組培苗增殖率的1.672倍，是對(duì)照熒光燈(CK)處理的組培苗增殖率的1.518倍。增殖量變化規(guī)律和增殖率變化規(guī)律：LED白光(W)>LED復(fù)合光>對(duì)照熒光燈(CK)>單色紅光(R)>單色藍(lán)光(B)。因此，LED白光(W)是碧玉蘭組織培養(yǎng)增殖階段的最佳光源。

光質(zhì)對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：光質(zhì)、光強(qiáng)、光周期。光質(zhì)即不同波長(zhǎng)的光譜成分，對(duì)于植物細(xì)胞的分裂和分化作用不同[12]。該試驗(yàn)培養(yǎng)基的激素成分及濃度比例均為碧玉蘭離體培養(yǎng)中合適的配比組合，在相同的培養(yǎng)基中，經(jīng)過不同光質(zhì)處理，芽的增殖率有明顯差異，說明光質(zhì)在碧玉蘭組織培養(yǎng)中具有重要作用。

大量試驗(yàn)表明，LED復(fù)色光對(duì)試管苗增殖具有促進(jìn)作用，這可能是因?yàn)椴煌赓|(zhì)影響植物器官分化的方式和程度不同；相比于單色光，復(fù)色光包含不同的光質(zhì)成分，彼此相補(bǔ)，從而提高增殖率。因此，LED不同光質(zhì)組合照射較使用單色光更有利于試管苗的生長(zhǎng)[13]。該試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與單色紅、藍(lán)光和熒光燈相比，LED復(fù)色光更適合應(yīng)用于碧玉蘭組織培養(yǎng)。這與前人研究結(jié)果一致。

LED白光在碧玉蘭離體培養(yǎng)的增殖階段具有明顯優(yōu)勢(shì)。該研究認(rèn)為，可能是不同光質(zhì)的作用差異和不同植物對(duì)不同因素處理產(chǎn)生的差異所致。LED白光(W)比其他LED復(fù)色光的增殖率更高，這部分機(jī)理尚未明確，有待進(jìn)一步研究。

針對(duì)不同的培養(yǎng)目的，LED燈較傳統(tǒng)光源更有針對(duì)性，更有效地提高了光的利用率和組培苗的增殖效率。隨著LED性能的不斷提高、價(jià)格的逐漸下降以及各類特定波長(zhǎng)產(chǎn)品的開發(fā)，LED在植物組培領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將會(huì)更加廣闊，勢(shì)必將在植物生產(chǎn)和組織培養(yǎng)研究中發(fā)揮越來越重要的作用。

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