光質(zhì)對茄子氮代謝相關酶活性及品質(zhì)的影響

劉素慧， 尉 輝， 陳 昆

(1.山東農(nóng)業(yè)工程學院，山東濟南 250000； 2.商丘市農(nóng)林科學院蔬菜研究所，河南商丘 476000)

光是植物進行光合作用的能量來源，光強和光質(zhì)對植物生長發(fā)育各階段具有調(diào)節(jié)作用，植物的開花、生長、休眠等均受光質(zhì)及光強的調(diào)控。植物對光的吸收有選擇性，以400～700 nm波段的可見光對植物的生理活動影響最大。LED光源能夠發(fā)射出單一純凈的光質(zhì)，如藍光、紅光、紫光等，同時還具有廉價、節(jié)能、高效、體積小、壽命長、光譜能夠精量調(diào)制等優(yōu)點[2]，廣泛應用于工廠化育苗、設施栽培中。

本試驗以茄子為試驗材料，在人工氣候室內(nèi)用LED光源進行白光、紅光、藍光、紅藍(2 ∶1)光及紫光處理，研究不同光質(zhì)對茄子幼苗葉片中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖磷酸合成酶及磷酸合成酶活性及品質(zhì)的影響，以期為保護地茄子栽培中光源的選擇提供數(shù)據(jù)及理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

試驗于2016年4月10日進行，選取番茄品種布利塔為試材，浸種、催芽后，選擇發(fā)芽整齊一致的種子播于50孔穴盤中，基質(zhì)為草炭 ∶蛙石(體積比)=2 ∶1，霍格蘭營養(yǎng)液澆灌，2 d 1次，當茄子幼苗2葉1心時，將其統(tǒng)一放置于不同LED光質(zhì)下處理，每處理2盤100株，溫度白天28～30 ℃，夜間 15～17 ℃，光強280 μmol/(m2·s)，光照時間8 h/d，空氣濕度60%，待茄子6張真葉時進行相關指標測定。

光源采用深圳純英達集團有限公司生產(chǎn)的LED照明設備，設5個光源處理，分別為紅光(655.7 nm，R)、藍光(456.2 nm，B)，紫光(417.1 nm，P)、紅藍(2 ∶1)組合光(R2B1)和白光(對照，W)。

1.2 測定項目與方法

采用Nielsen等的方法[3]測定茄子葉片中性轉(zhuǎn)化酶(NI)、酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)活性；采用寧宇等的方法[4]測定茄子葉片蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性。茄子葉片可溶性糖含量、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性、維生素C含量、抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性測定參照文獻[5-8]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)整理

采用Excel 2007軟件數(shù)據(jù)整理和繪圖，采用DPS 6.05軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對幼苗葉片中性轉(zhuǎn)化酶(NI)和酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)活性的影響

由圖1可知，紅光和藍光下中性轉(zhuǎn)化酶活性高于白光，且以紅光處理下最高，紅藍(2 ∶1)光和紫光處理下中性轉(zhuǎn)化酶低于白光，以紫光處理下最低。由圖2可知，紅光和紅藍(2 ∶1)光處理酸性轉(zhuǎn)化酶活性均高于白光(對照)處理，且以紅光處理下最高，而藍光和紫光處理均低于白光。從圖1和圖2還可以看出，茄子葉片酸性轉(zhuǎn)化酶活性總體高于中性轉(zhuǎn)化酶活性。

2.2 不同光質(zhì)對茄子幼苗葉片磷酸合成酶(SS)的影響

由圖3可以看出，不同光質(zhì)處理下磷酸合成酶(SS)活性差異較大。紅光、紅藍(2 ∶1)光和藍光下磷酸合成酶活性均高于白光對照，較白光分別高38.80%、28.19%和8.67%。紫光處理磷酸合成酶活性低于白光對照，說明紫光不利于蔗糖磷酸合成酶的合成與積累。

2.3 不同光質(zhì)對茄子幼苗葉片可溶性糖含量與蔗糖磷酸合成酶活性的影響

由圖4可知，不同光質(zhì)對茄子幼苗葉片可溶性糖含量的影響不同。在紅藍光、紅光和藍光處理下，可溶性糖含量均高于對照，其中紅光處理下葉片可溶性糖含量最高，較白光高29.05%。紫光處理下茄子葉片可溶性糖含量最低，較白光低12.51%，說明紫光不利于茄子葉片可溶性糖含量提高。

蔗糖磷酸合成酶是高等植物中合成蔗糖的2個重要途徑之一，其活性高低在一定程度上反映了茄子碳代謝水平高低。圖5表明，光質(zhì)能夠影響茄子葉片蔗糖磷酸合成酶活性。紅光處理對茄子葉片蔗糖磷酸合成酶活性影響最大，較白光處理高43.50%；紅藍光處理次之，較白光高33.73%。紅光處理下蔗糖磷酸合成酶活性略高于白光對照，紫光處理下，蔗糖磷酸合成酶活性低于白光對照，但二者差異不大。

2.4 不同光質(zhì)對茄子幼苗葉片APX活性與維生素C含量的影響

圖6可知，不同光質(zhì)處理下，茄子葉片APX活性從高到底依次為紅光>白光>紫光>紅藍光>藍光；紅光處理下，茄子葉片APX活性較白光處理高4.79%；藍光處理下，茄子葉片APX活性最低，較白光低23.39%。

由7可知，藍光處理下茄子葉片維生素C含量最大，紅藍光處理次之，較白光處理分別高46.57%和21.06%；紅光和紫光處理下茄子葉片維生素C含量均低于對照，較對照分別低13.43%和20.9%，說明這2種光不利于茄子葉片維生素C的形成。

從圖6和圖7還可以看出，藍光處理葉片維生素C含量最高，而相應的APX活性卻最低，紫光處理下葉片維生素C含量最低，而其APX活性卻最高，其他處理結(jié)果類似，說明光質(zhì)處理下茄子葉片維生素C含量與APX活性負相關。

3 討論

光對植物形態(tài)建成有重要作用，植物生長發(fā)育受光周期、光強、光照和光質(zhì)的影響[9]。轉(zhuǎn)化酶是蔗糖代謝途徑中的重要酶類，大量研究報道，轉(zhuǎn)化酶參與植物的生長、糖分轉(zhuǎn)運及器官建成等[10]。本試驗結(jié)果表明，茄子葉片酸性轉(zhuǎn)化酶活性總體高于中性轉(zhuǎn)化酶活性，且紅光下NI活性和AI活性高于其他處理，說明紅光有利于茄子幼苗葉片淀粉的積累，這與史宏志等在煙草上的研究結(jié)果[11]一致。在紅光處理下茄子葉片磷酸合成酶(SS)活性最高，紅光能夠促進糖的積累及光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運[12]，促進茄子生長發(fā)育，與崔瑾等在黃瓜、番茄和辣椒幼上的研究結(jié)果[13]一致。

光為作物生長提供能量，不同光質(zhì)對作物品質(zhì)有重要影響。聞永慧等在研究紅藍綠不同比例組合光處理時得出，紅光和藍光(1 ∶1)條件下最有利于白及組培苗可溶性糖的積累[14]。有研究認為紅光能夠有效提高小白菜、綠茶、生菜和黃瓜可溶性糖含量[15-18]。本試驗中，不同光質(zhì)處理下可溶性糖含量存在較大差異，紅光處理下茄子葉片可溶性糖含量最高，較白光提高29.05%。不同光質(zhì)處理下可溶性糖含量的差異可能是因為不同光質(zhì)對植物碳水化合物的吸收有影響[19]，也可能是因為光敏色素使蔗糖代謝相關酶活性提高，進而促進碳水化合物的積累[20]。蔗糖磷酸合成酶(SPS)參與植物的生長發(fā)育，是蔗糖進入各種代謝途徑必不可少的關鍵酶之一[21]。

維生素C含量高低是衡量蔬菜品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標之一。本試驗中藍光處理下茄子葉片維生素C含量最高，紅藍光處理次之，說明這2種光處理下有利改善茄子品質(zhì)；紅光和紫光處理下茄子葉片維生素C含量均低于對照，說明這2種光不利于茄子葉片維生素C的形成。APX是植物體內(nèi)重要的保護酶之一，其活性高低直接反映了植株的生理狀況[22]。文錦芬等研究認為，紅光誘導煙草葉片APX活性升高[23]；蒲高斌研究認為，紅光處理和藍光處理下番茄幼苗APX活性較高，幼苗較白光健壯，黃光和綠光下酶的活性較低[24]。本試驗結(jié)果表明，紅光誘導茄子葉片APX活性升高，藍光處理茄子葉片APX活性下降。另外，藍光處理葉片維生素C含量最高，而相應的APX活性卻最低，紅光處理下葉片維生素C含量最低，而其APX活性卻最高，其他處理結(jié)果類似，說明光質(zhì)處理下茄子葉片維生素C含量與APX活性負相關。這可能是因為維生素C是抗壞血酸過氧化物酶APX的專一電子供體[25]，APX活性較低，電子供體利用少維生素C含量高，而電子供體利用較多時，APX活性高電子供體利用多維生素C含量低。

4 結(jié)論

紅光處理下茄子葉片NI活性、AI活性、可溶性糖含量最高；藍光處理下AI活性顯著低于白光對照。紅藍光處理下茄子葉片磷酸合成酶活性最高。藍光處理下，茄子葉片APX活性最低，藍光處理和紅藍光處理下茄子葉片維生素C含量最大，紅光和紫光處理下茄子葉片維生素C含量較低。不同光質(zhì)處理下茄子葉片維生素C含量與APX活性負相關。

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