光質(zhì)對(duì)紅秋葵幼苗生長(zhǎng)和生理特征影響

范 萌， 張利婷， 楊 圓， 馬倩楠， 張 濤， 李慧敏

(安徽科技學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

紅秋葵(Hibiscuscoccineus(Medicus) Walt)是黃秋葵中的一個(gè)果實(shí)外皮紅色的品種,為錦葵科秋葵屬一年生草本植物,屬短日照植物,對(duì)光照條件尤為敏感,而對(duì)土壤適應(yīng)性較廣,其原產(chǎn)非洲地區(qū),在我國(guó)各地均有栽培,以采食嫩果為主,葉、芽、花可食用也可藥用[1],如其中富含的黃酮可以有效清除氧自由基,并且具有調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、抗衰老等功效[2]。黃酮類(lèi)化合物是植物中一類(lèi)重要的次生代謝產(chǎn)物,還是植物體內(nèi)的抗氧化劑[3]、酶抑制劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和植物抗毒素。

光作為植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的重要環(huán)境因子[4],除了為光合反應(yīng)提供能量外,還作為一種信號(hào)因子在植物的形態(tài)建成、生長(zhǎng)發(fā)育和次生產(chǎn)物代謝方面起到重要的調(diào)節(jié)作用[5-6]。目前,在這些方面已有較多的研究,如植物光質(zhì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[7-9]、生理生化特性[10-12]和品質(zhì)等均有調(diào)控作用[13-15],其中紅光可能有利于植物的光合產(chǎn)物代謝[16],藍(lán)光可能有利于光合色素的積累和氣孔的發(fā)育等[17-18];但是一定比例的藍(lán)紅復(fù)合光有利于幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育和光合作用[19]。其中很多研究也發(fā)現(xiàn)了不同的作物對(duì)光的反應(yīng)還表現(xiàn)出了一定的差異性[13]。

目前,設(shè)施育苗中應(yīng)用光環(huán)境調(diào)控技術(shù)是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的新方法,在工廠化育苗中具有重要意義和廣泛前景,為了篩選適合紅秋葵育苗的首選光源。本研究擬開(kāi)展光譜處理紅秋葵幼苗,采用不同的稀土植物光源的藍(lán)光(B)、藍(lán)紅復(fù)合光(BR1∶1、BR3∶7)和紅光(R),以熒光燈(FL)為對(duì)照,研究紅秋葵幼苗在不同光質(zhì)下的生長(zhǎng)發(fā)育和生理特征的變化,以及光譜調(diào)控幼苗中類(lèi)黃酮合成的生理機(jī)制,為探索開(kāi)發(fā)新型人工光源照射處理作為工廠化育苗的光源提供依據(jù),也為利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高植物中黃酮類(lèi)物質(zhì)的含量奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

挑選大小一致、飽滿(mǎn)的紅秋葵‘艷嬌1號(hào)’種子播到草炭+珍珠巖(2v∶1v)的營(yíng)養(yǎng)缽中,再把營(yíng)養(yǎng)缽放在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7～10 d,待子葉展平后,將幼苗移出培養(yǎng)箱放到不同光質(zhì)下培養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),如表1所示,根據(jù)保持光強(qiáng)相同的原則,將幼苗隨機(jī)放置在熒光燈(CK)、藍(lán)光(B)、藍(lán)紅復(fù)合光(BR1∶1和BR3∶7)、紅光(R)下進(jìn)行照射,光強(qiáng)分別設(shè)置為100 μmol/m2·s,光周期為12 h/d,溫度為24～26 ℃,時(shí)間為30 d。試驗(yàn)重復(fù)3次,每個(gè)處理60株,每次300 株。

表1 不同光譜分布的主要技術(shù)參數(shù)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與分析方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 每組光質(zhì)處理下選取3株幼苗,用直尺測(cè)量株高、最大根長(zhǎng),用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗(莖粗測(cè)定部位為下胚軸),用電子天平測(cè)定鮮樣重量,并在烘干后測(cè)定干樣重量。

1.3.2 生理指標(biāo)測(cè)定 每組光質(zhì)處理下選擇3株幼苗,進(jìn)行生理指標(biāo)的分析。其中,采用氯化三苯基四氮銼(TTC)還原法測(cè)定根系活力;使用提取法進(jìn)行測(cè)定葉綠素含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白;采用分光光度法測(cè)定類(lèi)黃酮含量[20-21]。

1.4 數(shù)據(jù)整理與分析

采用SPSS 16.0進(jìn)行顯著性差異檢測(cè)(Duncan法,P<0.05)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對(duì)紅秋葵幼苗生長(zhǎng)的影響

與對(duì)照組CK相比(表2),藍(lán)光(B)、紅光(R)、藍(lán)紅復(fù)合光(BR3∶7和BR1∶1)處理秋葵幼苗的鮮樣質(zhì)量、干樣質(zhì)量、根長(zhǎng)、莖粗和株高等生長(zhǎng)指標(biāo)均有不同程度的增加。以BR3∶7和BR1∶1處理下較高。BR3∶7處理下的秋葵幼苗鮮樣質(zhì)量、干樣質(zhì)量和莖粗均最高,其增幅分別為72.85%、71.19%、27.89%,且均達(dá)顯著水平(P<0.05),其次為BR1∶1處理,然后為B處理與R處理;根長(zhǎng)和株高均以BR1∶1處理下為最高,顯著高于CK處理44.34%、22.57%,根長(zhǎng)其次為R處理,然后為BR3∶7處理和B處理;株高其次為BR3∶7處理。可見(jiàn),與對(duì)照相比,BR3∶7、BR1∶1、R處理均能不同程度促進(jìn)秋葵幼苗的生長(zhǎng),其中以BR3∶7和BR1∶1處理較為突出。

表2 不同光質(zhì)對(duì)紅秋葵生長(zhǎng)的影響

注:FL:熒光燈;B:藍(lán)光;R:紅光;BR3∶7、BR1∶1:藍(lán)紅復(fù)合光;同列的不同字母表示處理間(n=3)在P<0.05水平存在顯著性差異。

2.2 不同光質(zhì)對(duì)紅秋葵幼苗葉片根系活力的影響

在BR3∶7處理和BR1∶1處理下幼苗的根系活力都顯著高于對(duì)照CK(圖1),BR1∶1處理幼苗根系活力最大,其次為BR3∶7處理,分別顯著高于CK處理95%、78%;然后為B處理,R處理下的秋葵幼苗根系活力最小?？梢?jiàn),BR3∶7處理和BR1∶1處理均顯著提高了秋葵幼苗的根系活力,并以BR1∶1處理下效果最佳。

圖1 不同光質(zhì)下秋葵幼苗根系活力的變化

2.3 不同光質(zhì)對(duì)紅秋葵幼苗葉片光合色素含量的影響

紅秋葵葉片中葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量和類(lèi)胡蘿卜素在各光質(zhì)處理間含量趨勢(shì)基本一致(圖2),即BR1∶1處理下均最大,顯著高于CK處理67.44%、117.68%、67.69%、36.84%,其次是B處理和R處理,二者無(wú)顯著性差異,然后為BR3∶7處理,R處理下最小;由此得出,BR1∶1處理顯著提高了紅秋葵幼苗葉片光合色素的含量。

圖2 不同光質(zhì)下秋葵幼苗光合色素含量的變化

2.4 不同光質(zhì)對(duì)紅秋葵幼苗葉片類(lèi)黃酮含量的影響

秋葵幼苗葉片中類(lèi)黃酮的含量在BR3∶7處理下最大(圖3),顯著高于CK處理13.52%,其次是BR1∶1處理,高于CK處理7.86%,但與CK處理無(wú)顯著性差異,然后為B處理,R處理下為最小。由此得出,用BR3∶7和BR1∶1處理秋葵幼苗葉片可提高葉片中類(lèi)黃酮的含量,尤其以BR3∶7表現(xiàn)更為突出。

圖3 不同光質(zhì)下秋葵幼苗葉片類(lèi)黃酮含量的變化

3 結(jié)論與討論

光在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中扮演著重要角色,一定比例的藍(lán)紅復(fù)合光有利于幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育和光合作用。其中很多研究也發(fā)現(xiàn)了不同的作物對(duì)光的反應(yīng)還表現(xiàn)出了一定的差異性[13]。有研究發(fā)現(xiàn)在復(fù)合光下油菜幼苗根的生長(zhǎng)和莖粗等明顯優(yōu)于單色光[8],崔瑾等[11]發(fā)現(xiàn)在藍(lán)紅復(fù)合光處理后的黃瓜、辣椒和番茄幼苗的鮮樣質(zhì)量和干樣質(zhì)量明顯高與對(duì)照。王婷等[12]發(fā)現(xiàn)不結(jié)球白菜在藍(lán)黃紅復(fù)合光下更有利于干物質(zhì)的積累。李慧敏等[8-9]得出,黃秋葵的鮮、干樣質(zhì)量等指標(biāo)在藍(lán)紅復(fù)合光下明顯升高。本研究發(fā)現(xiàn),與對(duì)照相比,BR3∶7、BR1∶1、R處理均能不同程度促進(jìn)秋葵幼苗的生長(zhǎng),其中以BR3∶7和BR1∶1處理較為突出,根系活力也較高,結(jié)果表明,適宜比例的藍(lán)紅復(fù)合光有利于紅秋葵幼苗的生長(zhǎng)。由此可見(jiàn),復(fù)合光質(zhì)能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[20-21]。

有研究表明,在紅藍(lán)混合光的處理下番茄植株葉綠素含量顯著提高[19]。林魁等[14]也發(fā)現(xiàn)藍(lán)紅復(fù)合光更有利于瓠瓜幼苗葉片光合色素的積累。陳鵬濤等[15]發(fā)現(xiàn)不同光質(zhì)處理下對(duì)不同品種的紫葉生菜的葉綠素含量具有顯著影響,其中藍(lán)紅復(fù)合光顯著優(yōu)于單色光。李慧敏等[8-9]發(fā)現(xiàn),紅藍(lán)混合光處理能顯著提高了黃秋葵幼苗葉片光合色素的含量。本研究發(fā)現(xiàn),紅秋葵幼苗在BR1∶1處理下的光合色素均最大,顯著高于其他處理,其中R處理下最小。由此得出,BR1∶1處理顯著提高了紅秋葵幼苗葉片光合色素的含量。本文的結(jié)果與陳鵬濤等人[8-9,14-15,19]的研究結(jié)果類(lèi)似。因此,本研究認(rèn)為BR1∶1有利于紅秋葵幼苗葉片光合色素的積累。

類(lèi)黃酮以結(jié)合態(tài)(黃酮苷)或自由態(tài)(黃酮苷元)形式存在于水果、蔬菜、豆類(lèi)和茶葉等許多植物中[22],對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有著重要的調(diào)節(jié)作用。王紹清[13]研究發(fā)現(xiàn)光質(zhì)能夠促進(jìn)黃酮類(lèi)物質(zhì)的合成;陳嫻[16]發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)組合光處理下韭菜類(lèi)黃酮含量顯著高于其他單色光處理。本試驗(yàn)結(jié)果表明,用BR3∶7和BR1∶1處理秋葵幼苗葉片可提高葉片中類(lèi)黃酮的含量,尤其以BR3∶7表現(xiàn)更為突出。

紅秋葵幼苗經(jīng)不同光質(zhì)照射后,發(fā)現(xiàn)BR3∶7和BR1∶1復(fù)合光處理能有效促使幼苗生長(zhǎng)健壯,并且顯著提高了秋葵幼苗鮮樣質(zhì)量、干樣質(zhì)量、光合色素和類(lèi)黃酮含量等指標(biāo)。因此,在紅秋葵育苗或栽培時(shí),可以采用BR3∶7和BR1∶1作為其人工光源。