光強(qiáng)光質(zhì)對(duì)紅掌組培不同階段的影響

潘曉韻，田丹青，周媛，朱強(qiáng)，葛亞英，潘剛敏

(浙江省園林植物與花卉研究所，浙江 杭州 311251)

紅掌(AnthuriumandraeamonLind)是天南星科花燭屬的一種重要觀賞植物，是目前我國(guó)的主要切花和盆栽花卉之一。大規(guī)模生產(chǎn)所需紅掌種苗一般通過(guò)組織培養(yǎng)獲得。光照作為影響植物生長(zhǎng)的一個(gè)主要環(huán)境因素，對(duì)紅掌組培苗質(zhì)量、組培效率等都有一定影響。由于光質(zhì)效應(yīng)理論的復(fù)雜性和采用的光調(diào)控措施的差異，使得國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)論往往相差很大。目前這方面研究集中在組織培養(yǎng)愈傷組織誘導(dǎo)、增殖和苗生長(zhǎng)等階段，缺乏涉及組織培養(yǎng)防褐化、防玻璃化等方面的研究報(bào)道[1]，考慮光質(zhì)和光強(qiáng)共同作用的組培研究也少見(jiàn)報(bào)道[2-3]。本試驗(yàn)首先對(duì)組培材料不同放置位點(diǎn)和不同光質(zhì)的光強(qiáng)進(jìn)行測(cè)定，再以紅掌不同品系的愈傷組織和組培苗為試驗(yàn)材料，通過(guò)對(duì)不同LED光強(qiáng)光質(zhì)下愈傷組織增殖擴(kuò)繁、愈傷誘導(dǎo)出芽、組培苗生長(zhǎng)階段的觀察記載和形態(tài)指標(biāo)測(cè)定，比較不同光強(qiáng)光質(zhì)下紅掌愈傷增殖速度、褐化死亡比例、分化出苗情況、組培苗生長(zhǎng)狀況，以期從中選出紅掌愈傷增殖分化、組培苗生長(zhǎng)適宜的光照強(qiáng)度和光質(zhì)配比，應(yīng)用于紅掌組培苗規(guī)?；a(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料

11種不同光質(zhì)配比的LED燈光源。紅掌自育品系36-06由同一愈傷團(tuán)塊增殖獲得的大小相仿的愈傷團(tuán)塊群，紅掌自育品系47-04、44-01、44-02生長(zhǎng)狀況及規(guī)格一致的組培苗。

1.2 方法

1.2.1 不同數(shù)量LED光源下不同位置、不同受光面光照強(qiáng)度的測(cè)定

不同光強(qiáng)測(cè)定以同品牌規(guī)格的LED燈(白光)1、2、3、4支燈管為4個(gè)處理，每處理一層。測(cè)量培養(yǎng)框中心位置、燈管頂端(距中心55 cm)、邊框中點(diǎn)(距中心21 cm)、框外頂角(距中心60 cm)四點(diǎn)水平面(培養(yǎng)瓶蓋)和垂直面(培養(yǎng)瓶向光側(cè)面)的光照強(qiáng)度。照度計(jì)為TES1332A型。

1.2.2 不同光質(zhì)LED光源同一位置不同受光面光照強(qiáng)度的測(cè)定

不同光質(zhì)的光強(qiáng)測(cè)定共設(shè)10個(gè)處理，分別是T1(紅光)、T2(藍(lán)光)、T3(5紅∶1藍(lán))、T4(1紅∶5藍(lán))、T5(2紅∶1黃)、T6(1紅∶1藍(lán)∶1黃)、T7(1紅∶2藍(lán)∶1黃)、T8(1紅∶1白)、T9(全光譜-1)、T10(全光譜-2)，對(duì)照為L(zhǎng)ED白光。生產(chǎn)廠家有4家，其中T1、T2、T5、T6、T7和對(duì)照為同一家，T3、T4、T9為同一家，T8、T10各一家。每處理一層，安裝2支燈管。測(cè)量培養(yǎng)框中心位置水平面和垂直面的光照強(qiáng)度。

1.2.3 培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件

愈傷增殖培養(yǎng)基為MS+1.0 mg·L-16-BA+30 g·L-1蔗糖，愈傷分化培養(yǎng)基為 MS+6-BA 0.5 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1，壯苗生根培養(yǎng)基為1/2 MS+AC 1 g·L-1+蔗糖20 g·L-1，瓊脂均為5 g·L-1，pH為5.8，培養(yǎng)溫度為25±2 ℃，光照時(shí)間14 h·d-1。

1.2.4 光強(qiáng)試驗(yàn)

同光強(qiáng)測(cè)定處理。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別安裝1、2、3、4支LED白光燈管。

愈傷增殖分化階段。取36-06品系體積相近的愈傷組織每處理4瓶，以愈傷增殖培養(yǎng)基培養(yǎng)120 d后，測(cè)量愈傷組織的總重量、褐化死亡愈傷重量。

苗生長(zhǎng)階段。取47-04(中等株型)、44-01(小株型)2個(gè)品系各自大小一致的組培小苗，切去已長(zhǎng)出的根，接入壯苗生根培養(yǎng)基，每瓶4株，每個(gè)品系每個(gè)光強(qiáng)處理8瓶，組培苗培養(yǎng)120 d后，測(cè)量株高、冠幅、葉數(shù)、最大葉葉長(zhǎng)、葉寬、根數(shù)、根長(zhǎng)。

1.2.5 光質(zhì)試驗(yàn)

設(shè)T1～T10共10個(gè)不同光質(zhì)處理，同光強(qiáng)測(cè)定的光質(zhì)處理，以LED白光為對(duì)照，黑暗為對(duì)照2。

愈傷增殖分化階段。取36-06品系體積相近的愈傷組織，每處理3瓶，以愈傷分化培養(yǎng)基培養(yǎng)，轉(zhuǎn)接3次，120 d后測(cè)量愈傷組織的總重量、轉(zhuǎn)綠(開(kāi)始分化)愈傷重量。

苗生長(zhǎng)階段。取47-04、44-02(小株型)品系切去已長(zhǎng)出的根、大小一致的組培小苗，每瓶4株接入壯苗生根培養(yǎng)基，各品系每個(gè)光質(zhì)處理6瓶，組培苗培養(yǎng)120 d后進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)項(xiàng)目同光強(qiáng)試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 光強(qiáng)試驗(yàn)的光照強(qiáng)度

從表1可以看出，在同層組培架上，不同位置的光照強(qiáng)度差異很大，中心點(diǎn)光強(qiáng)是距中心最遠(yuǎn)點(diǎn)的2～3倍。燈管兩端光強(qiáng)只有中央位置的50%～60%，不及中央外側(cè)邊框的光照強(qiáng)度，據(jù)此光照試驗(yàn)各處理擺放位點(diǎn)必須統(tǒng)一。2支燈管(燈管間距16 cm)已能使整層組培架水平面光照強(qiáng)度基本達(dá)到2 000 lx。垂直面受光光強(qiáng)是水平面的約40%～80%，外側(cè)位置較燈管正下方側(cè)面受光占比更大?？紤]到組培瓶蓋一般為塑料制品，本試驗(yàn)測(cè)定較新瓶蓋透光率為80%～90%，因此，垂直面斜射、散射光是重要的受光途徑，組培瓶放置時(shí)應(yīng)保留一定間距。

表1 不同數(shù)量LED光源下不同位置、不同受光面的光照強(qiáng)度

從圖1可以看出，中心點(diǎn)和中央外側(cè)邊框光照強(qiáng)度的增加隨著燈管數(shù)的增加趨緩，表明光能利用率下降，損耗增加，從1支燈管增加到2支時(shí)，光照強(qiáng)度增加最多。隨光源在培養(yǎng)架上方分布趨均，中心點(diǎn)和中央外側(cè)邊框光照強(qiáng)度趨同。燈管頂端的中間與邊緣兩點(diǎn)各處理光照強(qiáng)度都接近，這兩位點(diǎn)的各處理間光強(qiáng)增量基本沒(méi)有隨燈管數(shù)增加而下降，但增幅總體而言小于中間的兩位點(diǎn)，因此，燈管中間與兩端的光照強(qiáng)度始終存在較大差距。

圖1 各位點(diǎn)水平面和垂直面總和光照強(qiáng)度

2.2 光質(zhì)試驗(yàn)的光照強(qiáng)度

由表2可見(jiàn)，不同廠家生產(chǎn)的LED燈光照強(qiáng)度差異懸殊，如光質(zhì)相近的T1與T3、T2與T4光強(qiáng)相差2～3倍，同為全光譜的T9與T10水平面光強(qiáng)相差也近1倍。藍(lán)光的光照強(qiáng)度明顯低于其他色光，如T2相比于T1、T4相比于T3，單色紅光比藍(lán)光光強(qiáng)高出1倍以上，含白光的光源其光照強(qiáng)度較大。

表2 不同光質(zhì)LED光源下中心點(diǎn)正、側(cè)面光照強(qiáng)度

2.3 光強(qiáng)對(duì)紅掌愈傷組織增殖分化的影響

由表3可見(jiàn)，1支燈管下愈傷組織重量顯著高于其他處理，表明較弱光強(qiáng)適宜于愈傷增殖。褐化死亡率隨燈管數(shù)的增加而增加，也表明過(guò)高光強(qiáng)不利于紅掌愈傷組織增殖，此試驗(yàn)結(jié)果愈傷增殖以1支白光LED燈的光照強(qiáng)度為宜。

表3 不同數(shù)量LED光源的紅掌愈傷增殖量和死亡率

2.4 光強(qiáng)對(duì)紅掌組培苗生長(zhǎng)的影響

由表4可知，品系47-04光強(qiáng)試驗(yàn)處理間株高、葉數(shù)、根數(shù)、根長(zhǎng)差異顯著，其他不顯著。根數(shù)、根長(zhǎng)3、4支燈管顯著高于1、2支燈管，表明增加光照強(qiáng)度有利于該品系根的生長(zhǎng)。1支燈管時(shí)株高最高而冠幅最小、葉數(shù)最少，且株高、葉數(shù)與其他處理差異顯著，表現(xiàn)徒長(zhǎng)，與平時(shí)觀察結(jié)果一致。

表4 品系47-04不同光強(qiáng)下形態(tài)指標(biāo)

由表5可知，由于該品系葉柄偏橫向伸展導(dǎo)致冠幅大于株高，冠幅的增大也比株高明顯。隨處理光照強(qiáng)度的增大，冠幅、葉數(shù)、葉長(zhǎng)×葉寬和根長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，其中葉數(shù)、根長(zhǎng)差異顯著，其他不顯著，但1支燈管例外，其株高、冠幅值為各處理最大值，且株高與其他處理間差異顯著。觀察發(fā)現(xiàn)，該處理葉柄長(zhǎng)而葉數(shù)少且小，有徒長(zhǎng)表現(xiàn)，這與47-04品系試驗(yàn)結(jié)果一致。

表5 品系44-01不同光強(qiáng)下形態(tài)指標(biāo)

2.5 光質(zhì)對(duì)愈傷組織增殖分化的影響

從表6可以看出，T9、T10雖同為全光譜LED燈，但T9的愈傷增殖分化情況顯著優(yōu)于T10，推斷差異由LED燈質(zhì)量引起。下述以處理T9代表全光譜LED燈，T10不討論。

表6 不同光質(zhì)LED光源的紅掌愈傷增殖分化

試驗(yàn)愈傷增殖以T6、T8、T9較多，其次是T5、T7和CK，均是各色光配比較均衡的組合光。愈傷增殖顯著較少的是單色光T1、T2及單色占比較大的T3、T4和暗處理，這些處理中，除T1紅光光強(qiáng)達(dá)2 480 lx外，其他光強(qiáng)都低于600 lx。

單色紅光T1轉(zhuǎn)綠愈傷占比最高，且與8個(gè)處理差異顯著，說(shuō)明紅光促進(jìn)愈傷分化。其次是各組合光源，以T5、T8、T9綠色愈傷較多，這些組合光源的光強(qiáng)在1 400～5 000 lx。單一藍(lán)光T2對(duì)愈傷轉(zhuǎn)綠未表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用，T4的綠色愈傷比例甚至低于暗處理，但無(wú)顯著差異。占比最低的處理中，1個(gè)是光強(qiáng)高達(dá)7 160 lx的CK，另外幾個(gè)光強(qiáng)在600 lx以下。

2.6 光質(zhì)對(duì)組培苗生長(zhǎng)的影響

由表7可知，47-04品系光質(zhì)試驗(yàn)的株高、葉長(zhǎng)×葉寬、根數(shù)、根長(zhǎng)差異顯著。綜合各項(xiàng)性狀表現(xiàn)最好的處理為T6、T9，都是多色組合光源且光質(zhì)配比均衡；表現(xiàn)最差的是T10，全光譜燈不同品牌差別明顯。T2藍(lán)光的株高、葉數(shù)和根長(zhǎng)均居處理首位，但冠幅和葉長(zhǎng)×葉寬、根數(shù)都僅為各處理平均水平，考慮有徒長(zhǎng)。

表7 品系47-04不同光質(zhì)下形態(tài)指標(biāo)

由表8可知，44-02品系光質(zhì)試驗(yàn)只有根長(zhǎng)差異顯著，其他性狀均不顯著，表明光質(zhì)影響對(duì)44-02不明顯，可能與該品系為小株型、生長(zhǎng)緩慢有關(guān)。綜合各項(xiàng)性狀表現(xiàn)較好的處理為T6～T8，均為多色組合光源，且光照強(qiáng)度為3 700 lx。T2根長(zhǎng)最長(zhǎng)，且顯著長(zhǎng)于處理T7以外的其他處理，這與品系47-04表現(xiàn)一致。T4表現(xiàn)較差。

表8 品系44-02不同光質(zhì)下形態(tài)指標(biāo)

3 小結(jié)與討論

通過(guò)對(duì)供試光源的光強(qiáng)測(cè)定表明，不同生產(chǎn)商的同光質(zhì)類型LED燈間光照強(qiáng)度差異明顯；同一生產(chǎn)商不同光質(zhì)配比的LED燈光照強(qiáng)度差異很大，組合光、白光光照強(qiáng)度高于單色紅光，而藍(lán)光最低。對(duì)不同位點(diǎn)、不同燈管數(shù)(排列密度)進(jìn)行光強(qiáng)測(cè)定，明確了不同位點(diǎn)光強(qiáng)差異大，培養(yǎng)瓶側(cè)面受光是直射光重要補(bǔ)充，燈管中間位置隨燈管數(shù)增加，光強(qiáng)增加趨緩。相應(yīng)要求紅掌組培試材安放位置固定且處理間保持一致，包括瓶間距穩(wěn)定。安裝燈管數(shù)越多，光能利用率則越低。

試驗(yàn)結(jié)果表明，紅掌愈傷組織的增殖分化適宜的光強(qiáng)為1 000～4 000 lx(1支燈管)，與凌雷[4]的研究結(jié)果一致，過(guò)強(qiáng)的光照可能導(dǎo)致愈傷組織增殖速度放緩，褐化死亡率增加。單色紅光促進(jìn)紅掌愈傷分化，暗環(huán)境下紅掌愈傷分化很少，此結(jié)果與覃婕等[5]研究結(jié)果一致。組培苗生長(zhǎng)所需光強(qiáng)從生長(zhǎng)狀況和光能利用率兩方面考慮，以燈管間距16 cm(2支燈管)為最優(yōu)選擇，1支燈管易造成徒長(zhǎng)。

試驗(yàn)各光質(zhì)處理的紅掌愈傷增殖和分化趨勢(shì)基本一致，以光質(zhì)配比較均衡的組合光源為好，單一色光或一種色占比較大的光源表現(xiàn)差。愈傷增殖較好的光質(zhì)處理為T6、T8、T9，愈傷分化誘導(dǎo)效果好的是T9、T8、T5。另一方面，表現(xiàn)較好的光質(zhì)處理光強(qiáng)在1 400～5 000 lx，表現(xiàn)差的處理同時(shí)也是光強(qiáng)過(guò)高和過(guò)低的處理，與不同光強(qiáng)對(duì)紅掌愈傷增殖分化的效果也相一致。因此，LED光源對(duì)紅掌愈傷增殖和分化的影響可能是光質(zhì)、光強(qiáng)的共同作用。

光質(zhì)對(duì)紅掌組培苗生長(zhǎng)影響的研究結(jié)果與對(duì)愈傷增殖相似，多色組合且光質(zhì)配比均衡的光源比單色光更利于組培苗生長(zhǎng)，這與陳穎等[6-8]對(duì)LED光質(zhì)在紅掌、甘蔗、白掌組培苗上的影響研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中以1R∶1B∶1Y組合光源為最優(yōu)。

光質(zhì)對(duì)紅掌組培苗的影響因品種而異，對(duì)生長(zhǎng)緩慢的小株型品種的影響要在形態(tài)指標(biāo)上體現(xiàn)出來(lái)可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。