玉簪組培苗對發(fā)光二極管光源的生理響應

李奧 張京偉 宮子惠 孫紀霞 楊曉芬 羅珍珍 張英杰 劉學慶

摘要：以“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪組培苗為試驗材料，設置5個發(fā)光二極管（LED）光質處理（100%紅光、70%紅光+30%藍光、50%紅光+50%藍光、30%紅光+70%藍光、100%藍光）以及40、100 μmol/（m2·s）2個光照度處理，以熒光燈為對照，研究不同光質光照度對玉簪生長及光合特性的影響。結果表明，“寵物”玉簪組培苗的增殖效果隨著藍光比例的增加而增強，在純紅光條件下效果最差，在100 μmol/（m2·s）光照度條件下的增殖效果強于 40 μmol/（m2·s）條件的;紅光有利于玉簪的伸長生長，對鮮質量、干質量也有促進作用，葉片數(shù)在純藍光條件下達到最大值。紅光比例高的復合光條件較單質光更有利于光合速率、光化學量子效率的提高以及葉綠體色素的形成，在7R3B（70%紅光+30%藍光）條件下，凈光合速率最高，達到1.342，且此時受脅迫程度最輕。

關鍵詞：玉簪;光質;光照度;增殖;光合特性

中圖分類號： S682.1+90.1

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0166-04

玉簪別稱白萼，是百合科玉簪屬的多年生宿根植物。玉簪耐寒冷，性喜陰濕環(huán)境，不耐強烈日光照射，是重要的耐陰地被植物[1]。玉簪在歐美等國家的園林建設中己經應用了很多年，常用于濕地及水岸邊綠化，是世界上銷量最大的草本花卉之一[2]。目前，國內外對玉簪的研究主要集中在組織培養(yǎng)、栽培管理等方面[3]，尚未系統(tǒng)地研究光源對其增殖生長和光合特性的影響，難以滿足市場對玉簪規(guī)?；a等的需求[4]。

光質為不同波長的太陽光譜，在植物生長發(fā)育生理代謝、基因表達、光合作用等生理過程中起著重要的調節(jié)作用，是植物生長過程中重要的環(huán)境因子[5]。發(fā)光二極管（LED）是一種新型人工光源，相比于普通的日光燈、高壓鈉燈，具有環(huán)保、壽命長、使用安全、成本低等優(yōu)點[6]。目前發(fā)達國家已經積極開展LED光源技術在植物設施栽培中的應用，而我國還處于植物栽培領域LED光源技術的發(fā)展階段[7-8]。因此，本試驗以“寵物”玉簪為材料，選用LED燈、熒光燈2種光源，通過設置不同光質、光照度處理，研究其對植株增殖和光合特性的影響，以期為LED光源在玉簪栽培上的應用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉簪品種為中國科學院植物研究所于1985年從歐洲引進的“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪（通過雜交培育的玉簪品種），本試驗于2018年于中國科學院植物研究所進行。

1.2 試驗方法

以“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪組培苗為試驗材料，錐形瓶容積為100 mL，每瓶分裝2個芽，培養(yǎng)基配比為MS+0.1 mg/L IBA+2 mg/L 6-BA+30 g/L蔗糖+4 g/L瓊脂，調節(jié)pH值為5.8～6.2，相對濕度為75%，培養(yǎng)溫度為26 ℃。采用30 W可調節(jié)的LED燈和飛利浦T5×28W型號的熒光燈，將“寵物”玉簪分別放置在5種不同光質（100%紅光、70%紅光+30%藍光、50%紅光+50%藍光、30%紅光+70%藍光、100%藍光，分別簡稱R、7R3B、RB、3R7B、B）下，同時以熒光燈為對照（CK），設40、100 μmol/（m2·s）2個不同梯度的光照度，光源距離瓶口20 cm，光照時間為10 h/d，每種處理設15瓶，3個重復，每5 d觀察1次并記錄觀察結果。增殖芽數(shù)的測定取生長50 d后的玉簪，測量并計算平均值。形態(tài)指標的測定取生長50 d后的玉簪，每個處理各取5瓶，分別測定鮮質量、干質量。葉綠體色素含量的測定參考Arnon的方法[9]。凈光合速率參數(shù)的測定和葉綠素熒光參數(shù)的測定均使用LI-6400便攜式光合儀（LICOR Inc，USA）。

1.3 處理與分析

用Excel 2017對數(shù)據(jù)進行處理，用IBM SPSS Statistics21對數(shù)據(jù)進行方差分析，用Duncans法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 光照對“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪組培苗增殖和生長的影響

由表1可知，不同光質對“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪組培苗的影響較小，芽的數(shù)量（由增殖率看出）隨著藍光的增加呈逐漸上升的趨勢，當藍光比例達到100%時，增殖率為356，此時增殖效果最好，較熒光燈提高了16.34%;當紅光比例達到100%時，增殖率為2.62，此時增殖效果最差，較熒光燈對照組降低了14.38%。不同光質對株高、葉數(shù)、鮮質量、干質量均有顯著影響，株高整體上隨著紅光比例的增加而顯著提高，最高達到 72.19 mm，較熒光燈對照組增加了3054%。在3R7B的光質條件下株高最低，較對照組降低了5.17%，僅為52.44 mm。葉片數(shù)在純藍光培養(yǎng)下達到最大值14.28張，較熒光燈對照組增加了24.17%，在純紅光下最少，為11.20張，較對照組減少了2.61%。鮮質量在純紅光條件下達到最高值 1.298 g，較熒光燈對照組增加了74.70%，熒光燈對照組鮮質量最小，僅為0.743 g。干質量在純藍光條件下達到最大值 0.122 g，較對照組增加了43.53%，在3R7B條件下最低，僅為0.084 g，較對照組減少了1.18%。

由表2可知，不同光照度則對“寵物”玉簪的影響較大，在100 μmol/（m2·s）光照度條件下的增殖率為3.42，較 40 μmol/（m2·s）光照度處理增加了19.16%。光照度對株高、葉片數(shù)、鮮質量、干質量也有較顯著的影響，在低光照度下的株高較高，在光照度為40 μmol/（m2·s）時達到59.56 cm，較100 μmol/（m2·s）時增加了4.38%。葉片數(shù)隨著光照度的提高而有所增加，在100 μmol/（m2·s）時，葉片數(shù)為12.97張，較40 μmol/（m2·s）時增加了6.40%。光照度對鮮質量、干質量均沒有顯著影響。由表3可知，不同光質和光照度對“寵物”玉簪的增殖具有顯著影響，在3R7B×100 μmol/（m2·s） 時效果最好，增殖率達到3.76;在CK×40 μmol/（m2·s）時效果最差，增殖率為2.40。組培苗株高在R×40 μmol/（m2·s）、B×100 μmol/（m2·s）處理時分別達到最大值78.46 mm與最小值50.39 mm。在B×100 μmol/（m2·s）處理下葉片數(shù)最多，在CK×40 μmol/（m2·s） 處理下葉片數(shù)最少，分別為15.08、9.24張。在R×40 μmol/（m2·s）處理下的鮮質量最大，為 1.673 g;在3R7B×100 μmol/（m2·s）處理下鮮質量最低，為0.686 g。在B×100 μmol/（m2·s）處理下的干質量最大，為0.150 g，在3R7B×100 μmol/（m2·s）處理下的干質量最小，為0.080 g。

2.2 光照對“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪組培苗葉綠體色素含量的影響

由表4可知，光照度對“寵物”玉簪葉綠體色素含量的影響較小，但光質對葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素含量的影響較大，在RB處理下含量較高，熒光組（CK）較低，B×100 μmol/（m2·s）組也較低。在3R7B處理下，葉綠素b的含量大于熒光組和純藍光組。光質和光照度的相互作用對葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素含量同樣具有顯著影響，均在3R7B×100 μmol/（m2·s）處理下達到最大值，分別為0.270、0.220、1.351 mg/g。對葉綠素a的影響較小，這與單因素光質對葉綠素含量的影響相同。結果表明，在復合光培養(yǎng)條件下有利于葉綠體色素的形成，在一定范圍內，葉綠體色素含量隨著紅光比例的提高而增加。

2.3 光照對“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪組培苗凈光合速率的影響

由表4還可以看出，不同光質對“寵物”玉簪的凈光合速率影響顯著，在復合光條件下凈光合速率增高，在7R3B×40 μmol/（m2·s） 處理下最高，較熒光燈條件有明顯的提高;在純藍光條件下最低，為0.309 μmol/（m2·s），較對照組降低了14.17%。不同光照度對凈光合速率也有顯著影響，玉簪在光照度為 40 μmol/（m2·s） 時的凈光合速率為 1.241 μmol/（m2·s），較光照度為 100 μmol/（m2·s） 時提高了244.7%。在光質和光照度的相互作用下，“寵物”玉簪在7R3B×40 μmol/（m2·s）條件下的凈光合速率最高，達到1.342 μmol/（m2·s），在B×40 μmol/（m2·s）條件下的凈光合速率最低，為0.344 μmol/（m2·s）。

2.4 光照對“寵物”（Hosta ‘Love Pat）玉簪組培苗光化學量子效率的影響

從單因素看，光質對“寵物”玉簪的影響顯著，隨著藍光的增加，植株受脅迫的程度越嚴重。光照度對玉簪光化學量子效率的影響較小，在 100 μmol/（m2·s） 時的受脅迫程度較40 μmol/（m2·s）時的輕。從光質和光照度的相互作用來看，玉簪在7R3B×100 μmol/（m2·s） 處理下未受到脅迫，在B×40 μmol/（m2·s） 處理下的受脅迫程度最重，分別為0774、0.588。

3 討論

近年來，許多學者在有關光質對植物組培的作用方面進行了相應研究，楊長娟等通過研究LED不同光質對洋桔梗組培苗增殖的影響，得出紅藍混合光質處理的組培苗增殖量高于單質光的結論[10]。李黎等對菊花組培苗的研究也得出，在紅藍光比例為2 ∶ 1的條件下，組培苗的增殖效果最好[11]。此外，對高山杜鵑[12]、蝴蝶蘭的研究[13]均得出類似結論。由上述研究結果看出，復合光源更能促進組培苗的增殖效果，本研究也得出類似的結論。另有研究顯示，紅藍復合光質有利于植株葉綠體色素的形成，馬蹄蓮[14]、黃瓜[15]、蝴蝶蘭[13]、棉花[16]植株內的葉綠體色素含量隨著藍光比例的提高而增加，即在復合光中，藍光更有利于葉綠體色素的形成。這與本試驗得到的結果有所不同，“寵物”玉簪在復合光質處理中紅光比例較大的情況下，葉綠體色素含量也較高，這可能與葉片顏色有關，“寵物”玉簪的葉片顏色與其他玉簪品種不同，呈藍灰色，因而對光譜中藍色光反射得較多，吸收得較少，對紅光吸收得較多。因此在復合光質中，“寵物”玉簪的葉綠體色素含量及凈光合速率隨著紅光比例的提高而增加，這與蒲高斌等對番茄的研究結果[17]一致。

光合作用產生的能量主要作用于熱能、光合驅動和葉綠體熒光。其中葉綠體熒光產量是表示植物是否受到脅迫的最早表現(xiàn)。通過葉綠素熒光技術可以快速了解植物的受害狀況、抗逆性強弱。光系統(tǒng)Ⅱ中的電子流動可以表現(xiàn)出總體的光合速率特征[18]。在暗適應中測得的Fv/Fm可以反映潛在PSⅡ的最大量子效率，用于植物光合能力靈敏程度的指示。儲鐘希等研究表明，復合光質中紅光條件下的黃瓜葉片PSⅡ活性和原初光能轉換效率比其他光質條件下的高，受到的脅迫程度較輕[19]，與本試驗得到的結果相似。

4 結論

本試驗以“寵物”玉簪為試驗材料，通過不同光質、光照度的設置，分析得出LED光質對玉簪的增殖具有顯著影響，在純藍光質時組培苗的增殖效果最好，增殖率在光照度為100 μmol/（m2·s）時較光照度為40 μmol/（m2·s）時明顯提高。在光質和光照度的共同作用下，分析得出最適合“寵物”玉簪增殖的光照條件為3R7B×100 μmol/（m2·s）。對玉簪葉片數(shù)、鮮質量、干質量、株高的研究結果表明，在R×40 μmol/（m2·s） 處理下，株高、鮮質量最大，在B×100 μmol/（m2·s） 處理下，葉片數(shù)、干質量達到最大值。LED光質和光照度同樣對葉綠體含量具有顯著影響，在復合光質中紅光比例較大的條件下，葉綠體色素含量最高。本試驗同樣得出，當紅藍光比例為7 ∶ 3時，玉簪的受脅迫程度最低，在7R3B×40 μmol/（m2·s）處理下未受到脅迫，此時植株的光合速率利用率最高，光抑制程度也最低。

當然，植物的生長還受到激素、微量元素、溫度等其他因素的影響[20-22]，本試驗僅著重研究LED光源對玉簪增殖生長及光合特性的影響，未對其他因素作出驗證。因此，下一步將結合其他因素的協(xié)同影響，對玉簪組培苗發(fā)育作出更加全面的測定分析，為LED光技術在玉簪栽培上的應用提供一定的理論依據(jù)。

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