LED白橙光不同配比對(duì)滇重樓葉片光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

周文+梁社往+蔡虎銘+黃希+何忠俊

摘要：為探究LED白橙光不同配比對(duì)滇重樓葉片光合特性和熒光參數(shù)的影響，為闡明滇重樓光生物學(xué)特性及人工補(bǔ)光提供理論依據(jù)，以3年生滇重樓種苗為試驗(yàn)材料，采用6 000 K白光（W）與波長(zhǎng)620 nm的橙光（O）組成的組合光源，在總光強(qiáng)固定的情況下，設(shè)置6個(gè)光質(zhì)配比處理，分別為W、W∶O/1∶2、W∶O/1∶4、W∶O/1∶6、W∶O/1∶8、O。結(jié)果表明：隨著橙光比例的增加，植株鮮重及凈光合速率表現(xiàn)為W∶O/1∶2>W∶O/1∶6>W∶O/1∶4>W∶O/1∶8>O，W處理與W∶O/1∶2處理值差異不顯著；葉綠素a、葉綠素b、Fv′/Fm′隨橙光比例的增加總體呈下降趨勢(shì)，類胡蘿卜素呈先升后降的趨勢(shì)，PSⅡ及qP值變化規(guī)律不明顯；O處理明顯降低植株色素積累及光合速率。綜合分析得知，處理W∶O/1∶2比例的橙光補(bǔ)光有利于滇重樓葉片色素積累及Fv′/Fm′、PSⅡ及qP值提高，有利于有機(jī)物的積累。

關(guān)鍵詞：滇重樓；LED；白橙光配比；光合特性；熒光參數(shù)

中圖分類號(hào)：S567.23+9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2017）11-0052-04

Effects of Different Ratios of White and Orange

LED Light on Photosynthetic Characteristics and Chlorophyll

Fluorescence Parameters of Paris polyphylla var. yunannensis Leaves

Zhou Wen1， Liang Shewang2， Cai Huming1， Huang Xi1， He Zhongjun1

（1. College of Resource and Environment， Yunnan Agricultural University ， Kunming 650000， China；

2. College of Agronomy and Biotechnology， Yunnan Agricultural University， Kunming 650000， China）

AbstractTo provide a theoretical basis for photobiological characteristics of Paris polyphylla var. yunannensis and artificial lighting， the effects of different ratios of white and orange LED light on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters of P. polyphylla leaves were studied with 3-year-old seedlings as materials. The combined light source consisted of white light of 6 000 K（W） and orange light with wavelength of 620 nm（O）. Under the same fixed light intensity， 6 treatments including W， W∶O of 1∶2， W∶O of 1∶4， W∶O of 1∶6， W∶O of 1∶8 and O were designed. The results showed that with the increase of the proportion of orange light， the fresh plant weight and net photosynthetic rate appeared as W∶O of 1∶2>W∶O of 1∶6> W∶O of 1∶4> W∶O of 1∶8>O， and the difference between W and W∶O of 1∶2 was not obvious； the contents of chlorophyll a and chlorophyll b and Fv′/Fm′ showed downward trends， and carotenoid content increased firstly and then decreased； the change regulation of PSⅡ and qP was not obvious. The dispose of orange light obviously decreased the accumulation of pigment and reduced the photosynthetic rate of plants. As a conclusion， the lighting treatment of W∶O of 1∶2 was beneficial to the accumulation of leaf pigment and organic matter， and the increase of Fv′/Fm′，PSⅡ and qP of P. polyphylla.

KeywordsParis polyphylla var. yunannensis； LED； Ratio of white and orange light； Photosynthetic characteristics； Fluorescence parameters

滇重樓為延齡草科重樓屬（Paris L.）的多年生草本陰生植物[1]，地下根狀莖生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，從種子萌發(fā)到入藥需10年左右。其藥用價(jià)值較高，具有清熱解毒、消腫止血、鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛、抗癌、祛痰抑菌等功效，是多種中成藥的主要成分[2，3]。現(xiàn)今對(duì)其的研究主要集中在種子育苗、病害防治、栽培管理及施肥等方向[4-7]，在其光生物學(xué)特性方面探究較少。endprint

光照是植物生長(zhǎng)最重要的環(huán)境因素，適宜的光照環(huán)境是實(shí)現(xiàn)藥用植物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的前提，研究光對(duì)藥用植物的影響意義重大[8]。光是植物生命活動(dòng)的能量來(lái)源，植物的生長(zhǎng)發(fā)育、開花結(jié)果都是通過(guò)光形態(tài)建成、光周期調(diào)節(jié)完成的[9-11]。發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）光源為冷光源，可以近距離照射植物，光效高、能耗低、光質(zhì)純凈度高達(dá)90%[12]，可根據(jù)不同的需求進(jìn)行光質(zhì)組合，在設(shè)施栽培中具有良好的應(yīng)用前景。許多研究表明，植物的光合作用受光質(zhì)影響顯著，通過(guò)改變光質(zhì)來(lái)調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育已經(jīng)成為一種常用的安全高效手段?，F(xiàn)今光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)特性方面研究主要為紅光、藍(lán)光、紫光，已有研究表明，紅光有利于三七莖的縱向生長(zhǎng)，綠光有利于三七莖的橫向生長(zhǎng)，白光下三七葉片的光合作用最強(qiáng)[13]；LED紅藍(lán)光等比例時(shí)有利于鐵皮石斛試管苗的葉綠素合成、光合作用以及干物質(zhì)累積[14]；LED紅藍(lán)組合光8R/2B處理可以明顯提高黃瓜的葉綠素、類胡籮卜素含量，且Fv/Fm、ФPSⅡ、qP均較高[15]。本試驗(yàn)研究了LED單質(zhì)光源不同光質(zhì)配比對(duì)云南道地稀缺藥用植物滇重樓葉片光合生理的影響，為光調(diào)控提高養(yǎng)分利用率提供理論支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)光源由杭州漢徽光電科技有限公司提供，橙光（620 nm）和白光（6 000 K）燈珠按不同比例均勻交叉排布，波長(zhǎng)波動(dòng)范圍為±5 nm，燈板功率為17.8 W，燈板電流為0.45 A。試驗(yàn)于2015年7月17日至10月17日在光調(diào)控箱內(nèi)進(jìn)行。選用生長(zhǎng)一致、整株鮮重差異<0.1 g的3年生滇重樓種苗（由云南白藥集團(tuán)中藥材優(yōu)質(zhì)種源繁育公司提供），種苗初始鮮重平均為（5.47±0.1） g，將滇重樓種苗定植于10 cm×10 cm塑料盒內(nèi)，每盒裝土（腐殖土∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1） 350 g。

本試驗(yàn)選擇白光（W）、橙光（O）單質(zhì)光以及由白光和橙光組成的組合光源，根據(jù)白橙光比例的不同設(shè)置6個(gè)LED光質(zhì)處理區(qū)，分別為W、W∶O/1∶2、W∶O/1∶4、W∶O/1∶6、W∶O/1∶8、O，每個(gè)處理設(shè)置4次重復(fù)，各處理區(qū)光照度均為150 μmol·m-2·s-1，每天光照10 h（8∶00—18∶00），除光質(zhì)外，其他試驗(yàn)條件保持一致。試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)，清洗植株，晾去附著水分，稱鮮重。

1.2測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1葉綠素含量測(cè)定取代表性葉片，剪碎，稱取0.2 g，裝入具塞刻度試管中，加入乙醇-丙酮混合提取液（1∶1，V/V）10 mL，于35℃恒溫箱中黑暗條件下浸提，直到葉片完全變白為止，定容至25 mL，然后用分光光度計(jì)分別在663、645、470 nm測(cè)定吸光度值，每個(gè)處理測(cè)3組，每組3個(gè)重復(fù)。參照鄒琦[16]的方法計(jì)算葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量。

1.2.2葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定采用Li-6400便攜式光合儀測(cè)定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)，并計(jì)算PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）、PSⅡ光合電子傳遞量子效率（PSⅡ）、最大光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率（Fv′/Fm′）、光化學(xué)猝滅系數(shù)qP，每個(gè)處理測(cè)3次，每次設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.3數(shù)據(jù)分析方法

采用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析，Duncans法進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1不同LED白橙光配比對(duì)滇重樓鮮重的影響

植物生物學(xué)產(chǎn)量是其利用光能固定無(wú)機(jī)物，合成有機(jī)物的直接表現(xiàn)。由表1 可知，在白橙組合光源處理下，滇重樓鮮重隨著橙光比例的增加總體呈下降趨勢(shì)，處理W∶O/1∶2鮮重最大，與單質(zhì)白光光源處理差異不顯著；處理W∶O/1∶8鮮重最小，與單質(zhì)橙光光源處理差異不顯著，說(shuō)明橙光高比例補(bǔ)光不利于滇重樓鮮重的增加。

2.2不同LED白橙光配比對(duì)滇重樓葉片色素含量的影響

由表2可知，在組合光源處理下，總體來(lái)說(shuō)，隨橙光比例增加，葉綠素a、b呈下降趨勢(shì)，類胡蘿卜素呈先升高后降低的趨勢(shì)，處理W∶O/1∶2、W∶O/1∶4的葉綠素a、b和類胡蘿卜素含量要顯著高于高比例橙光配比；在白光處理及組合光源處理下的葉綠素 a、b 和類胡蘿卜素都顯著高于單質(zhì)橙光；組合光源葉綠素 a 含量都顯著低于白光處理，葉綠素 b 含量在W∶O/1∶2處理高于白光處理，類胡蘿卜素含量在W∶O/1∶4處理下高于白光處理，說(shuō)明在白光處理中增加一定比例橙光有利于光合色素的積累。

2.3不同LED白橙光配比對(duì)滇重樓葉片光合特性的影響

從表 3 可以看出，就組合光源而言，凈光合速率（Pn）W∶O/1∶2處理最大，顯著高于其他處理，W∶O/1∶8處理最小，顯著低于其他處理；氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間 CO2 濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）在W∶O/1∶8處理下都顯著高于其他處理，且其他三個(gè)處理間差異不顯著。說(shuō)明過(guò)高橙光比例導(dǎo)致葉片光合速率下降，氣孔導(dǎo)度變大，蒸騰速率隨之變大，胞間 CO2 濃度上升，降低了滇重樓葉片的光合作用。與單質(zhì)白光比較，增加橙光比例降低了葉片的光合速率和氣孔導(dǎo)度，增加了胞間 CO2 濃度。

2.4不同LED白橙光配比對(duì)滇重樓葉片熒光特性的影響

由表4可知，就組合光源處理而言，PSⅡ和qP值隨橙光比例的增加表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，F(xiàn)v/Fm 各處理間差異不顯著，F(xiàn)v′/Fm′值隨橙光比例的增加呈顯著減小的趨勢(shì)，說(shuō)明橙光降低了 PSⅡ的最大光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率；PSⅡ和qP值在W∶O/1∶6處理最大，W∶O/1∶8處理最小。橙白組合光源下Fv/Fm值與單質(zhì)橙光、白光沒有顯著差異，F(xiàn)v′/Fm′、PSⅡ和qP均高于單質(zhì)橙光處理，PSⅡ均小于白光處理，處理W∶O/1∶2 Fv′/Fm′值大于白光處理，處理W∶O/1∶6 qP值大于白光處理。endprint

3討論

光是植物進(jìn)行光合作用的重要生態(tài)因子，光照條件的變化會(huì)導(dǎo)致植物發(fā)生一系列的變化。光合色素能夠吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能，是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量與組成直接影響葉片的光合作用速率，在橙光620 nm波長(zhǎng)處理下，植物葉綠素a和葉綠素b吸光值較小，類胡蘿卜素不吸收橙光[17]。本研究中，單質(zhì)白光處理鮮重葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、凈光合速率、Fv′/Fm′、PSⅡ及qP值均明顯大于單質(zhì)橙光處理，符合植物光合色素吸收光譜變化規(guī)律[16]。橙白組合光處理隨橙光比例增加鮮重變化為W∶O/1∶2>W∶O/1∶6>W∶O/1∶4>W∶O/1∶8>O，凈光合速率變化規(guī)律與其一致，葉綠素a、葉綠素b及Fv′/Fm′值隨橙光比例增加總體呈下降趨勢(shì)；PSⅡ和qP值在W∶O/1∶6處理下明顯高于其他光質(zhì)配比，在一定程度上提高了凈光合速率，有利于有機(jī)物的積累；總體上W∶O/1∶2處理優(yōu)于W∶O/1∶6處理。

本試驗(yàn)中，白光處理葉綠素a含量明顯大于其他處理，葉綠素b含量小于處理W∶O/1∶2，類胡蘿卜素含量小于處理W∶O/1∶4，說(shuō)明增加一定量橙光補(bǔ)光有利于滇重樓葉片色素積累。陳根云等[18]研究表明，凈光合速率與胞間CO2濃度在不同條件下相關(guān)性不同。本研究中凈光合速率與葉片胞間CO2濃度成反比，與李雯琳[19]等研究LED光源不同光質(zhì)對(duì)葉用萵苣幼苗影響結(jié)果一致；氣孔導(dǎo)度是描述氣孔開度的量，與蒸騰速率呈線性正相關(guān)[20]，本試驗(yàn)結(jié)果符合該規(guī)律變化。

4結(jié)論

植物色素在橙光波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)光的利用率較低，單質(zhì)橙光處理明顯不利于滇重樓植株生長(zhǎng)；與單質(zhì)白光處理相比，白橙組合光處理中，處理W∶O/1∶2的橙光補(bǔ)光有利于滇重樓植株葉片色素積累，提高Fv′/Fm′、PSⅡ及qP的值，有利于光合反應(yīng)的進(jìn)行從而增加有機(jī)物的積累。

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