不同LEDs復(fù)合光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗生長(zhǎng)和生理特性的影響

李慧敏

(安徽科技學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100)

不同LEDs復(fù)合光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗生長(zhǎng)和生理特性的影響

李慧敏

(安徽科技學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100)

摘要:以秋葵品種‘清?！癁樵嚥?，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)試驗(yàn)，將秋葵頂芽作為外植體(1.0 cm)接種到添加了0.05 g·L-1NAA的MS基本培養(yǎng)基上，然后分別轉(zhuǎn)入熒光燈(CK，對(duì)照)、藍(lán)紅復(fù)合光(BR3∶1、BR1∶1、BR1∶3、BR1∶4)、藍(lán)紅黃(BRY=1∶3∶1)、藍(lán)紅綠(BRG=1∶3∶1)和藍(lán)紅遠(yuǎn)紅復(fù)合光(BRFR=1∶3∶1)下進(jìn)行光照射，考察不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗生長(zhǎng)和生理特征的光效應(yīng)，篩選適合秋葵組培苗的最優(yōu)光質(zhì)。結(jié)果顯示：(1)不同復(fù)合光質(zhì)處理的秋葵組培苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)和莖粗不同程度增加，并均以BRY處理最高。(2)不同復(fù)合光質(zhì)處理的組培苗根系活力都顯著高于對(duì)照，且以BRY處理下最大；各光質(zhì)處理下的幼苗葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量也以BRY處理最高，并顯著高于其余處理。(3)組培苗葉片中SOD、POD和CAT的活性均以BRY處理下最強(qiáng)，CK處理下最弱。(4)各處理組培苗葉片中的可溶性糖、蔗糖、可溶性總碳含量和淀粉含量均以BRY處理最高，其次為BRG處理，CK下較低；葉片可溶性蛋白、游離氨基酸和可溶性總氮的含量均以BRY處理最高，其次為BRG處理，CK下最低。研究表明，藍(lán)紅黃復(fù)合光顯著提高了秋葵組培苗根系活力、光合色素含量、抗氧化酶活性及碳氮代謝和光合產(chǎn)物累積，從而有效促進(jìn)了秋葵組培苗的生長(zhǎng)，可以作為秋葵離體培養(yǎng)的優(yōu)選光質(zhì)。

關(guān)鍵詞:復(fù)合光質(zhì)；秋葵；組培苗；生理特性；離體培養(yǎng)

秋葵(Abelmoschus esculentusL.)，又名黃秋葵、咖啡黃葵、黃蜀葵、羊角豆、毛茄，民間也稱“洋辣椒”，為錦葵科秋葵屬一年生草本植物，以采食嫩果為主，秋葵的花和種子均可入藥，并且其富含鋅和硒等微量元素、維生素C和可溶性纖維，能增強(qiáng)人體防癌抗癌能力，對(duì)皮膚具有保健作用，具有極高的食用和藥用等價(jià)值[1]。目前，秋葵的品種選育主要采用人工制種和引種選育的方式。近年來(lái)，為滿足栽培對(duì)雜交種種苗的需要，利用離體快繁技術(shù)來(lái)保存秋葵雜種優(yōu)勢(shì)資源成為了關(guān)注的熱點(diǎn)[2]。光形態(tài)建成，也稱為光控制發(fā)育過(guò)程，是指依賴光控制細(xì)胞的分化、結(jié)構(gòu)和功能的改變，最終形成組織和器官的建成。在植物離體快繁中，光對(duì)外植體形態(tài)建成具有重要作用[3]。植物是通過(guò)光受體來(lái)感知光譜的變化，光受體主要有吸收紅光和遠(yuǎn)紅光的光敏色素、吸收藍(lán)光和紫外光-A(UV-A)的隱花色素、向光色素及其他暗含的光受體[4]，光譜變化能激起植物光形態(tài)的變化，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，這種變化因植物的種類不同而表現(xiàn)各異。

新型高效節(jié)能光源LEDs能夠發(fā)出植物生長(zhǎng)所需要的單色光，各種單色光LEDs組合后，可形成與各種植物光合作用和形態(tài)建成基本吻合的光譜，可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和光形態(tài)建成[5-6]。關(guān)于LEDs在植物離體快繁上應(yīng)用的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者較多的關(guān)注集中在花卉[7-15]、果樹(shù)[16-17]和藥用植物[18-19]等園藝植物上。前人的研究表明，與熒光燈相比，LEDs可能更適合作為植物離體培養(yǎng)的光源，但是不同的植物對(duì)光的響應(yīng)也產(chǎn)生了迥異的效應(yīng)，在具體的應(yīng)用中可能還需要根據(jù)作物的種類或品種篩選適宜的光質(zhì)。熒光燈是目前離體快繁中廣泛使用的光源，迄今關(guān)于不同復(fù)合LEDs光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗的生長(zhǎng)和生理特性的影響研究尚未見(jiàn)報(bào)道。為尋找適合秋葵離體培養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)光質(zhì)，本研究采用8種不同的光質(zhì)：熒光燈(CK)、4種藍(lán)紅復(fù)合光(BR3∶1、BR1∶1、BR1∶3、BR1∶4)、藍(lán)紅黃(BRY)、藍(lán)紅綠(BRG)和藍(lán)紅遠(yuǎn)紅復(fù)合光(BRFR)對(duì)秋葵組培苗進(jìn)行光處理，并對(duì)其生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的進(jìn)行測(cè)定分析，以期為植物離體快繁中新型LEDs光質(zhì)的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，以推動(dòng)LEDs光質(zhì)在植物離體快繁中的應(yīng)用。

1材料和方法

1.1材料

挑選大小一致、飽滿的秋葵品種‘清?！N子(購(gòu)于安徽省合肥合豐種業(yè)有限公司)，在流水中沖洗1h，然后在超凈工作臺(tái)用75%的酒精消毒30s，0.15%的升汞中消毒8min，再用無(wú)菌水反復(fù)沖洗5～6次，最后將消毒后的種子接入MS基本培養(yǎng)基。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。根據(jù)保持光強(qiáng)相同的原則，將7d后子葉展平的秋葵無(wú)菌苗切取頂芽(1.0cm)外植體，然后接種在添加了0.05g·L-1NAA的MS基本培養(yǎng)基上，隨機(jī)放置在8種不同的光質(zhì)下(表1)：熒光燈(CK)、藍(lán)紅復(fù)合光(BR3∶1、BR1∶1、BR1∶3、BR1∶4)、藍(lán)紅黃(BRY)、藍(lán)紅綠(BRG)和藍(lán)紅遠(yuǎn)紅復(fù)合光(BRFR)LEDs(T5,飛利浦照明工業(yè)有限公司，中國(guó)揚(yáng)州)，根據(jù)各光質(zhì)光強(qiáng)的比值來(lái)確定各復(fù)合光質(zhì)的光比例，光強(qiáng)設(shè)置為45μmol·m-2·s-1，光周期為12h·d-1，處理周期35d， 保持溫度在25～26 ℃，濕度在55%～60%，每個(gè)處理45瓶，每瓶4株，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3指標(biāo)測(cè)定及方法

幼苗培養(yǎng)35d后，每小區(qū)隨機(jī)選取5株，每處理選取15株，用直尺測(cè)定株高、根長(zhǎng)，游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗(莖粗測(cè)定部位為下胚軸)，最后測(cè)定鮮樣質(zhì)量，并在烘干后測(cè)定干樣質(zhì)量。同時(shí)，每處理隨機(jī)選取30株，根部選取2cm左右的側(cè)根，葉片選取倒3、倒4葉，參照李合生[20]的方法進(jìn)行測(cè)定以下指標(biāo)。其中，采用四氮唑法(TTC法)測(cè)定根系活力；以80%丙酮提取法測(cè)定葉中葉綠素和類胡蘿卜素含量；考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定；過(guò)氧化物酶(POD)活性按愈創(chuàng)木酚法測(cè)定；過(guò)氧化氫酶(CAT)活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定；可溶性糖和淀粉采用蒽酮比色法；蔗糖采用水合茚三酮比色法；可溶性蛋白利用考馬斯亮藍(lán)比色法；游離氨基酸采用茚三酮溶液顯色方法；可溶性總碳用可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的總和表示，可溶性總氮用可溶性蛋白和游離氨基酸的總和表示。

表1　不同LED 光譜能量分布的主要技術(shù)參數(shù)

1.4數(shù)據(jù)整理與分析

采用Microsoftexcel2003和SPASS16.0系統(tǒng)進(jìn)行單因素方差分析和顯著性差異檢測(cè)(Ducan法，P<0.05)。

2結(jié)果與分析

2.1不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗生長(zhǎng)的影響

表2顯示，與對(duì)照(CK)相比，不同復(fù)合光質(zhì)處理秋葵組培苗的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)和莖粗不同程度增加，且均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。其中，各生長(zhǎng)指標(biāo)均以BRY處理最高，其比對(duì)照增幅分別為62.42%、92.31%、42.12%、29.87%和28.31%；BRG處理僅次于BRY處理，其鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)和莖粗分別比對(duì)照顯著增加53.94%、76.92%、34.55%、20.65%和11.45% ；BR1∶3和BR1∶4處理的相應(yīng)生長(zhǎng)指標(biāo)雖也比對(duì)照都顯著增加，但是卻顯著低于最高的BRY處理，而B(niǎo)R1∶3和BR1∶4處理間無(wú)顯著差別；BR3∶1、BR1∶1和BRFR處理的相應(yīng)生長(zhǎng)指標(biāo)也比對(duì)照都顯著增加，但是顯著低于BRY和BRG處理，這3個(gè)處理間的干質(zhì)量和莖長(zhǎng)無(wú)顯著差別(表2)?？梢?jiàn)，不同復(fù)合光處理都能不同程度促進(jìn)秋葵組培苗的生長(zhǎng)，尤其以BRY處理表現(xiàn)最為突出。

2.2不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗根系活力的影響

根系活力一定程度上可以反映組培苗的生長(zhǎng)狀況。不同復(fù)合光處理的秋葵組培苗的根系活力都顯著高于對(duì)照(圖1)。其中，BRY處理秋葵組培苗的根系活力最大，其次為BRG、BR1∶3、BR1∶1、BR3∶1和BR1∶4處理，其值分別顯著高于對(duì)照 53.38%、22.97%、15.70%、13.33%、6.73%和6.61%(P<0.05)；而B(niǎo)RY和BRG處理又顯著高于BR1∶3和BR1∶1處理，但是BR1∶3和BR1∶1、BR3∶1和BR1∶4處理、BRFR和對(duì)照之間無(wú)顯著差別?？梢?jiàn)，各復(fù)合光處理不同程度上均提高了秋葵組培苗的根系活力，并以BRY處理效果最佳。

表2　不同光質(zhì)下秋葵組培苗的生長(zhǎng)變化

注：同一列中的不同字母代表各處理在0.05水平上存在顯著性差異；下同

Note:Differentletterswithinthecolumnindicatesignificantdifferencesamongtreatmentsat0.05level;thesameasbelow

2.3不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗光合色素含量的影響

光合色素是植物葉片中進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量和組成可以影響植株的生長(zhǎng)。圖2顯示，秋葵組培苗葉片中葉綠素a含量在BRY處理下最大，其次為BRG處理，二者顯著高于其他光處理和對(duì)照，但是BR1∶3、BR1∶1、BR3∶1、BR1∶4處理間無(wú)顯著差別，BRFR和CK下顯著較小(P<0.05)。組培苗葉綠素b和葉綠素總量在各光質(zhì)處理間表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致，即在BRY處理下均最大，其次為BRG和BR1∶3處理，再次為BR1∶1、BR1∶4和BR3∶1處理，但BR1∶1、BR1∶4和BR3∶1處理間無(wú)顯著差別，而B(niǎo)RFR和CK處理下最小，并顯著低于其余處理。組培苗類胡蘿卜素含量同樣在BRY處理下最大，且顯著高于其它光照處理；BRG、BR1∶3、BR1∶1、BR3∶1和BR1∶4處理類胡蘿卜素含量居中，且其間無(wú)顯著差別；BRFR和CK類胡蘿卜素含含量最小，并顯著低于其余處理，但二者間無(wú)顯著差別?？梢?jiàn)，各復(fù)合光照處理總體上顯著提高了秋葵組培苗葉片光合色素的含量，為促進(jìn)植株生長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)，并以BRY處理表現(xiàn)最為突出。

不同字母代表各處理(n=3)在0.05水平上存在顯著性差異，下同圖1　不同光質(zhì)處理下秋葵組培苗的根系活力Different letters indicate significant differences at 0.05 level, the same as belowFig. 1　The root activity of A. esculentus plantlets in vitro under different quality lights

2.4不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗抗氧化活性的影響

如圖3,A所示，秋葵組培苗葉片中SOD活性在BRY處理下最高，并顯著高于其余處理；其次為BR3∶1和BR1:3處理，且二者之間無(wú)顯著差別；再次為BRG和BRFR處理，但兩處理間亦無(wú)顯著差別；BR1∶4處理和CK的SOD活性較小，并顯著低于其余處理(P<0.05)。秋葵組培苗葉片中POD活性也在BRY處理下最強(qiáng)，并顯著高于其余處理；其次為BRG、BR1∶3和BR1∶4處理，但三者之間無(wú)顯著差別；再次為BR3∶1和BR1∶1處理，但兩處理間無(wú)顯著差別；BRFR處理和CK幼苗的POD活性較小，并顯著低于其余處理(圖3,B)。秋葵組培苗葉片中CAT活性仍在BRY處理下最高，其次為BRG處理，兩者顯著高于其余處理；再次為BR3∶1、BR1∶1、BR1∶4和BRFR處理，但四者之間無(wú)顯著差別；BR1∶3處理和CK幼苗葉片中CAT活性較低，并顯著低于其余處理(圖3,C)。可見(jiàn)，各復(fù)合光照處理總體上顯著提高了秋葵組培苗葉片主要抗氧化酶活性，增強(qiáng)了植株生長(zhǎng)過(guò)程中抗氧化脅迫能力，并以BRY處理表現(xiàn)尤為突出。

圖2　不同光質(zhì)下秋葵組培苗的光合色素含量變化Fig. 2　The photosynthetic pigment content of A. esculentus plantlets in vitro under different quality lights

圖3　不同光質(zhì)下秋葵組培苗SOD、 POD 和CAT活性Fig. 3　The SOD, POD and CAT activities of A. esculentus plantlets in vitro under different quality lights

2.5不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗光合產(chǎn)物含量的影響

光質(zhì)可以調(diào)控植物光合產(chǎn)物的碳代謝。圖4,A顯示，秋葵組培苗葉片可溶性糖含量和可溶性總碳含量以BRY處理最高，其次為BRG處理，兩者都顯著高于其它處理；可溶性糖含量和可溶性總碳含量均在CK下最小，大多都顯著低于各復(fù)合光處理(P<0.05)。同時(shí)，培苗葉片中蔗糖含量仍以BRY處理最高，其次為BRG處理，兩者都顯著高于其它處理；再次為藍(lán)紅復(fù)合光處理(BR3∶1、BR1∶1、BR1∶3和BR1∶4)，且它們之間無(wú)顯著差別；CK葉片中蔗糖含量最低，并顯著低于各復(fù)合光處理(P<0.05)。另外，秋葵組培苗葉片中淀粉含量也以BRY處理最高，其次為BRG和BR1∶3處理，三者都顯著高于其它處理；再次為BR1:4和BRFR處理；CK葉片中淀粉含量最低，并顯著低于各復(fù)合光處理(P<0.05)。可見(jiàn)，不同復(fù)合光處理都在不同程度上促進(jìn)了秋葵組培苗葉片中碳水化合物的積累，尤其以BRY處理最為顯著。

光質(zhì)還可以調(diào)控植物光合產(chǎn)物的氮代謝。圖4,B顯示，秋葵組培苗葉片可溶性蛋白含量以BRY處理最高，其次為BRG和BR1∶1處理，三者都顯著高于其它處理；再次為BR1∶4處理，其顯著高于BR3∶1、BR1∶3、BRFR和CK處理，但是后四者間無(wú)顯著差別。同時(shí)，秋葵組培苗葉片中游離氨基酸和可溶性總氮含量也均以BRY處理最高，其次為BRG處理，兩者都顯著高于其它處理；再次為藍(lán)紅組合光(BR3∶1、BR1∶1、BR1∶3和BR1∶4)和BRFR處理；CK組培苗葉片中游離氨基酸和可溶性總氮含量最低，并與其他復(fù)合光處理差異顯著(P<0.05)?？梢?jiàn)，各復(fù)合光處理均顯著提高了秋葵組培苗葉片中氮的積累，并以BRY復(fù)合光處理的效果最佳。

3討論

3.1不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)

光不僅是一種能源控制著光合作用，還是一種觸發(fā)信號(hào)，影響著植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。藍(lán)光(400～500nm)、紅光(600～700nm)和遠(yuǎn)紅外光(700～800nm)對(duì)植物的形態(tài)建成起著重要的作用[21]。藍(lán)紅黃復(fù)合光利于菊花試管苗生長(zhǎng)和發(fā)育[7]；藍(lán)紅綠光質(zhì)培養(yǎng)下的碧玉蘭×獨(dú)占春組培苗植株形態(tài)指標(biāo)綜合系數(shù)較高[8]，虎雪蘭組培苗長(zhǎng)勢(shì)也最好[9]。而藍(lán)紅組合光有利于文心蘭[10]和香蕉[16]生根組培苗的正常生長(zhǎng)，且藍(lán)紅復(fù)合處理下白掌組培苗[11]的根系活力、整株鮮重、地上鮮重和地下鮮重都達(dá)到最大值，是替代熒光燈的理想光源；藍(lán)紅復(fù)合光處理碧玉蘭組培苗的根長(zhǎng)、植株干重和能效指標(biāo)最高[12]；高藍(lán)紅組合光處理的菊花組培苗生長(zhǎng)健壯，與熒光燈相比，復(fù)合光質(zhì)具有明顯優(yōu)勢(shì)，有利于培育壯苗并降低能耗成本[13]。同樣，毛地黃組培苗植株在復(fù)合光下生長(zhǎng)健壯[18]。但是，Jao等[14]發(fā)現(xiàn)熒光燈下馬蹄蓮植株的干物質(zhì)積累量最大，比LEDs更適合植株生長(zhǎng)；Piao等[22]也認(rèn)為在馬鈴薯離體培養(yǎng)中熒光燈優(yōu)于藍(lán)紅組合光。而本研究發(fā)現(xiàn)，秋葵組培苗在藍(lán)紅黃復(fù)合光下生長(zhǎng)健壯，各種生長(zhǎng)指標(biāo)也表現(xiàn)較佳，不同光質(zhì)對(duì)組培苗生長(zhǎng)顯示出明顯的促進(jìn)效應(yīng)。植物對(duì)光的應(yīng)答反應(yīng)主要是通過(guò)不同的光受體接收和轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)來(lái)完成的。紅光遠(yuǎn)紅光受體-光敏色素與藍(lán)光受體-隱花色素和向光素都是由發(fā)色團(tuán)以及與之結(jié)合的蛋白組成，其光譜敏感性依賴于其發(fā)色團(tuán)吸收不同波長(zhǎng)的能力，這些光受體分別接受光質(zhì)、光量、光照時(shí)間和光照方向的變化，并經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換、傳遞、放大和選擇調(diào)控，引起不同的反應(yīng)，使植物適應(yīng)光環(huán)境的變化，完成植物的生命周期[23]。因此，本研究認(rèn)為藍(lán)紅黃復(fù)合光質(zhì)促進(jìn)了秋葵幼苗的生長(zhǎng)。

圖4　不同光質(zhì)下秋葵組培苗碳水化合物(A)和氮代謝(B)Fig. 4　The carbohydrate content and nitrogen metabolism of A. esculentus plantlets in vitro under different quality lights

3.2不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗葉片光合色素含量的促進(jìn)效應(yīng)

光是影響葉綠素合成的重要條件，不同波長(zhǎng)的光與植物體內(nèi)相應(yīng)光受體作用調(diào)控色素合成[24]。研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)紅綠組合光下的菊花[15]、虎雪蘭[9]和碧玉蘭[12]組培苗葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量最高，而藍(lán)紅組合光提高了葡萄[17]和菊花[13]的葉片葉綠素含量。王丹等[8]報(bào)道，LED復(fù)合光質(zhì)促進(jìn)了碧玉蘭×獨(dú)占春組培苗葉綠素和胡蘿卜素的合成；邸秀如等[13]認(rèn)為，藍(lán)光能促進(jìn)菊花組培苗色素的合成；而楊雅婷等[25]卻認(rèn)為，藍(lán)紅組合變化對(duì)甘薯組培苗葉片光合色素含量沒(méi)有顯著影響；但Jao等[14]發(fā)現(xiàn)，熒光燈下馬蹄蓮植株的葉綠素含量最高。本研究發(fā)現(xiàn)秋葵組培苗葉片中葉綠素和類胡蘿卜素的含量在BRY處理下最高。綜上所述，光質(zhì)對(duì)不同植物光合色素含量產(chǎn)生了明顯的生理反應(yīng)，可能是由于光在刺激葉片擴(kuò)展和葉肉細(xì)胞分化的同時(shí), 促進(jìn)原質(zhì)體或黃化體向葉綠體的轉(zhuǎn)化。光敏色素遠(yuǎn)紅光吸收型(Pfr)在促進(jìn)葉綠素前體(ALA)、原葉綠酯合成的同時(shí), 也促進(jìn)葉綠素的積累。另外，光除去促進(jìn)轉(zhuǎn)錄加速外, 還能促進(jìn)翻譯的起始過(guò)程, 即在mRNA量無(wú)大的變化時(shí), 誘導(dǎo)某些葉綠體蛋白的合成增加[26]。因此，本研究認(rèn)為藍(lán)紅黃復(fù)合光促進(jìn)了秋葵組培苗光合色素的積累。

3.3不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗葉片抗氧化酶活性的促進(jìn)效應(yīng)

不同光質(zhì)同樣可以調(diào)控植物的抗氧酶活性。例如，碧玉蘭×獨(dú)占春組培苗植株的SOD活性在藍(lán)紅綠光質(zhì)培養(yǎng)下最高，其植株P(guān)OD活性在白色熒光燈處理下最高，而植株CAT活性在藍(lán)紅白光質(zhì)處理下最高[8]；煙草葉片SOD活性在黃光處理下升高[27]；藍(lán)光處理的煙草葉片SOD活性較高，但POD活性均下降[28]；紅光和藍(lán)光處理提高了靈芝POD的活性，綠色、黃色光質(zhì)抑制了其抗氧化酶活性[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，秋葵組培苗葉片中SOD、POD和CAT的活性均以BRY處理下最高。王虹等[30]認(rèn)為，作為植物體內(nèi)的活性氧清除酶系統(tǒng)的重要保護(hù)酶CAT、POD、SOD活性的增加可以有效阻止活性氧的積累，防止膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)生。因此，本研究認(rèn)為藍(lán)紅黃復(fù)合光處理顯著提高了秋葵組培苗的SOD、POD和CAT的活性。

3.4不同光質(zhì)對(duì)秋葵組培苗光合產(chǎn)物積累的促進(jìn)效應(yīng)

光質(zhì)還可以調(diào)控高等植物的碳水化合物的代謝。研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)紅綠復(fù)合光下的菊花葉片可溶性糖和蔗糖含量最高[15]，該復(fù)合光處理下碧玉蘭組培苗的淀粉含量也最高[12]；藍(lán)紅復(fù)合處理下白及組培苗可溶性糖含量最高[19]；藍(lán)光處理下的碧玉蘭×獨(dú)占春組培苗植株可溶性糖含量顯著增加[8]；甘藍(lán)型油菜組培苗可溶性糖含量在藍(lán)紅組合光下最高，而淀粉含量在R光下最高[31]；紅光有利于碧玉蘭組培苗可溶性糖的合成[12]，也有利于菊花組培苗可溶性糖和淀粉的積累[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，秋葵組培苗葉片中可溶性糖、蔗糖、淀粉和可溶性總碳含量均以BRY處理最高。Kowallik[32]認(rèn)為，光譜促進(jìn)碳的代謝和積累，在紅光下生長(zhǎng)的植物通常具有較高的碳水化合物含量。Saebo等[33]發(fā)現(xiàn)，紅光通過(guò)抑制光合產(chǎn)物從葉片中輸出，進(jìn)而引起淀粉在葉片中的積累?？梢?jiàn)，不同光質(zhì)對(duì)不同植物碳水化合物代謝產(chǎn)生了迥異的效應(yīng)，而本研究中藍(lán)紅黃復(fù)合光促進(jìn)了秋葵組培苗碳水化合物的積累。

同時(shí)，光質(zhì)也可以調(diào)控組培苗氮代謝。如藍(lán)紅復(fù)合光質(zhì)能促進(jìn)碧玉蘭×獨(dú)占春蛋白質(zhì)的合成[3]；單色藍(lán)光處理下虎雪蘭游離氨基酸和可溶性蛋白含量卻是最高的，單色紅光處理下游離氨基酸和可溶性蛋白含量均最低[3]；藍(lán)光有利于碧玉蘭組培苗游離氨基酸和可溶性蛋白的合成[3]，還能促進(jìn)菊花組培苗可溶性蛋白的合成[3]。本研究發(fā)現(xiàn)，秋葵組培苗葉片中可溶性蛋白、游離氨基酸和可溶性總氮的含量都以BRY處理最高?？梢?jiàn)，光質(zhì)對(duì)不同組培苗氮代謝產(chǎn)物的影響是有差異的，本研究中藍(lán)紅黃復(fù)合光顯著促進(jìn)了秋葵組培苗葉片中氮代謝產(chǎn)物的積累。

綜上所述，不同復(fù)合光質(zhì)處理對(duì)秋葵組培苗的生長(zhǎng)、根系活力、葉片光合色素含量、抗氧化酶活性和光合產(chǎn)物等生理指標(biāo)產(chǎn)生了不同的影響，藍(lán)紅黃復(fù)合光(1∶3∶1)能有效促使組培苗快速、健壯生長(zhǎng)，并且顯著提高了其生長(zhǎng)指標(biāo)、根系活力、葉片光合色素含量、抗氧化酶活性和光合產(chǎn)物等生理指標(biāo)。因此，在秋葵離體培養(yǎng)時(shí)，可以采用藍(lán)紅黃復(fù)合光(1∶3∶1)作為光源。本研究結(jié)果為今后黃秋葵離體培養(yǎng)的光調(diào)控措施提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

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(編輯:裴阿衛(wèi))

GrowthandPhysiologicalCharacteristicsofAbelmoschus esculentusPlantletsin vitrounderDifferentQualityLights

LIHuimin

(CollegeofLifeScience,AnhuiScienceandTechnologyUniversity,Fengyang,Anhui233100,China)

Abstract:Shoot apical bud cuttings of okra cultivar‘Qingfu’ in vitro (1.0 cm) were transplanted on MS basal medium supplemented with 0.05 g·L-1naphthalene acetic acid (NAA) and cultured under eight different quality lights: fluorescent lamp (CK), four mixture blue plus red light emitting diodes (BR3∶1,BR1∶1,BR1∶3,BR1∶4LEDs), blue, red plus yellow (BRY=1∶3∶1) LEDs, blue, red plus green (BRG=1∶3∶1) LEDs, blue, red plus far-red (BRFR=1∶3∶1) LEDs. The objective of present study was to determine the effects of different LEDs lights on the growth and physiological characteristics of okra (Abelmoschus esculentus) plantlets, and screen for optimal quality of okra plantlets in vitro in order to provide theoretical guidance and technical support of okra rapid propagation in vitro. The results showed that. (1) fresh mass, dry mass, root length, stem length and stem width were the greatest in plantlets cultured under BRY LEDs light; (2) root activity showed significantly higher in plantlets cultured under different lights than that of CK, and the highest was under BRY LEDs; Photosynthetic pigments were the highest in plantlets cultured under BRY LEDs, and which were also higher than that of other treatments; (3) the activities of SOD, POD and CAT were the greatest in plantlets cultured under BRY LEDs, and the lowest was that of CK; (4) the concentrations of soluble sugar, sucrose, soluble carbon and starch were the greatest in seedlings under BRY LEDs treatment, followed by BRG, and the lowest under CK; The concentrations of soluble protein, free amino acid and soluble nitrogen were the greatest in seedlings under BRY treatment, followed by BRG, and the lowest under CK. The present results indicated that larger and healthy plantlets and greater biomass of okra were produced in the presence of BRY (1∶3∶1) LEDs light. BRY light significantly promoted the root activity, photosythetic pigment content, antioxidant enzyme activities, carbon and nitrogen metabolism and accumulation of photosynthetic product of okra plantlets, which was the preferred light quality for the okra in vitro culture system.

Key words:mixture quality; okra; plantlet; physiological characteristics; in vitro

文章編號(hào):1000-4025(2016)05-0996-08

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.05.0996

收稿日期:2016-01-09;修改稿收到日期:2016-05-17

基金項(xiàng)目:安徽省高校省級(jí)自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2014A053); 安徽科技學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科(AKZDXK2015C05)

作者簡(jiǎn)介:李慧敏(1981-)，女，博士，講師，主要從事作物栽培生理與設(shè)施環(huán)境調(diào)控的相關(guān)研究工作。E-mail: hmli0621@163.com.

中圖分類號(hào):Q945.79

文獻(xiàn)標(biāo)志碼: