胡寶忠，孫 麗，孫莉莉，李鳳蘭

（東北農業(yè)大學生命科學學院，哈爾濱 150030）

黃瓜（Cucumissativus L.）是葫蘆科的重要蔬菜作物之一，具有性型多樣、節(jié)間長度區(qū)別明顯等的傳特點。黃瓜品種按植株高矮可分為蔓生品種和矮生品種兩大類型，矮生黃瓜具有株型緊湊，能充分利用土地和光照資源，提高種植密度，節(jié)省人力、物力和財力等優(yōu)勢，在生產中具有一定的應用前景。不同光質對植物的形態(tài)及生理生化特性具有重要影響。江莎等關于不同光質對草莓葉片解剖結構的研究表明，藍膜降低葉片厚度和增加葉形狀比，黃膜降低柵欄組織厚度和柵欄細胞長度[1]。Asgton等分別對娑羅雙屬（Shorea）和櫟屬（Quercus）各三個種的研究結果表明，遮陰減少葉片、角質層和柵欄細胞的厚度[2]。Crystalarens對蕨類植物桫欏科（Cyatheaceae）的一個種（Cyathea caracasana）葉片對光環(huán)境反應的研究中認為，遮光比對照光照條件下葉片的解剖學特征如葉片厚、柵欄組織厚度、角質層厚度及上表皮厚度均有所減小[3]。不同光質對節(jié)間形態(tài)結構的影響鮮見報道。另外，光質對其他植物如黃瓜、辣椒和番茄幼苗生長及生理特性的影響[4]、草莓果實成熟過程中色素類物質含量[5]及酚類和類黃酮物質的含量變化[6]、橘橙的光合作用[7]都有影響。張達等研究大豆矮化突變體葉片解剖結構及生理特性[8-9]，而關于其他植物矮生品種的研究未見報道。本試驗以矮生黃瓜D0462為試材，蔓生黃瓜129為對照，采用白光（對照）、藍光和紅光不同光質對其進行處理，對不同光質條件下的蔓生黃瓜129和矮生黃瓜D0462的葉片和節(jié)間解剖結構進行觀察，通過電鏡觀察葉綠體超微結構，初步揭示不同光質對矮生黃瓜矮化機理的影響。

1 材料與方法

1.1 時間和地點

田間試驗在東北農業(yè)大學園藝實驗站進行，室內試驗在東北農業(yè)大學生命科學學院植物教研室進行。

1.2 材料

供試材料：正常株高的蔓生黃瓜（Cucumis sativus L.）129（對照），其平均株高為175㎝；矮生黃瓜D0462，其植株矮小，株高為蔓生黃瓜株高的1/3，均由東北農業(yè)大學園藝學院黃瓜課題組提供。

1.3 光質選擇

光質處理采用上海偉康濾膜廠生產的白色、紅色和藍色濾膜（見表1），覆蓋在自制鐵架的外圍，白色濾膜作為對照。各種光源的光強用量子輻射光度計（LI-188B，LI-COR，American）在植株上方垂直距離（10 cm）的平面不同位置測定，測定5次，取平均值。相同光強通過在濾膜外加蓋無色地膜獲得。

表1 濾膜技術參數(shù)Tablle 1 Technology parameter of filter membrane

1.4 方法

試驗于2010年3～6月在東北農業(yè)大學園藝實驗站溫室內進行，選取飽滿的對照品種蔓生黃瓜129（以下簡稱蔓生對照）和矮生黃瓜D0462（以下簡稱矮生黃瓜）種子，浸泡3 h后置于25℃的恒溫培養(yǎng)箱中催芽，出芽后播種于8 cm×8 cm的營養(yǎng)缽中，每缽播1粒種子，置于溫室中自制的白光（對照）、藍光和紅光鐵架內培養(yǎng)，每個處理取蔓生對照和矮生黃瓜各120株幼苗，隨機區(qū)組排列。溫度白天25～30℃，夜間18～20℃，每2 d澆一次水。隨后取在白光（對照）、藍光和紅光條件下生長且生長時期為30 d的蔓生對照和矮生黃瓜的葉片和節(jié)間分別進行取樣，同時用70%FAA固定液對葉片和節(jié)間的樣品進行固定，制作過程3次重復。本試驗借鑒李鳳蘭的研究方案[10]，采用常規(guī)石蠟切片法分別對葉片的橫切及節(jié)間的縱切進行觀察，通過番紅-固綠染色法染色后封固。后用奧林巴斯（Olympus）BH-2型顯微鏡觀察并拍照，觀察比較在同一時期不同光質條件下蔓生對照和矮生黃瓜葉片和節(jié)間的解剖結構差異。對每個蔓生對照和矮生黃瓜品種的葉片葉厚、上下表皮厚、柵欄組織厚；節(jié)間細胞數(shù)/單位面積、細胞長和寬分別進行觀察和測量。

為了研究白光（對照）、藍光和紅光不同光質對蔓生對照和矮生黃瓜葉綠體超微結構的影響，采用透射電鏡的方法對葉綠體超微結構進行觀察，不同光質處理30 d后對葉片葉肉部位進行取樣，并用戊二醛進行前固定，后在JEOL-100S型透射電鏡下觀察并照相。

1.5 數(shù)據統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據均通過Excel 2003和SPSS 17.0軟件進行分析，并以單因素方差分析中的Duncan法對各組數(shù)據進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同光質對矮生黃瓜葉片解剖結構的影響

葉片解剖結構對環(huán)境的適應主要體現(xiàn)在葉片厚度、表皮細胞和葉肉細胞方面。

由表2可以看出，不同光質處理對蔓生對照和矮生黃瓜葉厚的影響各異，即蔓生對照的葉厚經不同光質處理后均顯著小于白光對照（見圖1-1，2，3），而矮生黃瓜的葉厚經不同光質處理后均顯著大于白光對照（見圖1-4，5，6）。具體表現(xiàn)為：矮生黃瓜經藍光處理后葉片比白光顯著變厚，且上、下表皮厚度顯著或極顯著增大。因此，在本試驗中，不同光質對蔓生對照的葉厚具有抑制作用，而對矮生黃瓜的葉厚則具有促進作用；且矮生黃瓜葉片在藍光下顯著變厚可能是上下表皮顯著或極顯著變厚所致。

表2 不同光質對蔓生對照和矮生黃瓜葉片解剖特征的影響Tablle 2 Effect of light quality on leaves anatomical characters of creeping cucumber and dwarf cucumber

圖1 不同光質下黃瓜葉片的解剖結構（150×）Fig.1 Anatomical structure of of cucumber leaves under different light quality(150×)

2.2 不同光質對矮生黃瓜節(jié)間解剖結構的影響

不同光質對蔓生對照和矮生黃瓜節(jié)間解剖結構的影響狀況如表3所示，不同光質處理后，蔓生對照節(jié)間的單位面積細胞數(shù)極顯著小于白光對照（見圖2-1，2，3）。而矮生黃瓜的單位面積細胞數(shù)經不同光質處理后極顯著大于白光對照（見圖2-4，5，6）。具體表現(xiàn)為：蔓生對照單位面積細胞數(shù)經紅光處理后急劇減少，達極顯著水平。在藍光條件下，矮生黃瓜單位面積細胞數(shù)極顯著增多，細胞長極顯著減小，細胞寬顯著增大。綜上所述，在本試驗中，不同光質對蔓生對照的單位面積細胞數(shù)具有抑制作用，而對矮生黃瓜則具有促進作用。并且不同光質處理使矮生黃瓜節(jié)間矮化可能和單位面積細胞長度的縮短及細胞寬度的增加有關聯(lián)。

表3 不同光質對蔓生對照和矮生黃瓜節(jié)間解剖特征的影響Tablle3 Effect of light quality on internode anatomical characters of creeping cucumber and dwarf cucumber

圖2 不同光質下黃瓜節(jié)間的解剖結構（150×）Fig.2 Anatomical structure of cucumber internode under different light quality(150×)

2.3 不同光質對矮生黃瓜葉綠體超微結構的影響

不同光質對蔓生對照和矮生黃瓜葉片葉綠體超微結構影響狀況見表4。由表4可知，不同光質處理對蔓生對照和矮生黃瓜葉肉細胞葉綠體數(shù)差異不顯著。不同光質處理對蔓生對照葉綠體內的淀粉粒數(shù)差異不顯著，而矮生黃瓜經紅光處理后的淀粉粒數(shù)極顯著多于白光，且極顯著多于蔓生對照（見圖3-1，2，3）。對于葉綠體大小而言，矮生黃瓜葉綠體長和寬經藍光處理后均極顯著小于白光，且極顯著小于蔓生對照（見圖3-5，6，7）；而經白光處理后，矮生黃瓜的葉綠體長和寬極顯著大于蔓生對照（見圖3-4，6），因此，由本試驗可知，可能是藍光抑制了矮生黃瓜葉綠體的生長。

經紅光處理后蔓生對照葉綠體內的基粒數(shù)極顯著大于白光（見圖3-8，9），且極顯著大于矮生黃瓜（見圖3-9，10）。而經藍光處理后，矮生黃瓜的基粒厚度和基粒片層數(shù)均極顯著小于白光。因此在本試驗中，藍光對矮生黃瓜的基粒厚度和基粒片層數(shù)同樣具有明顯的抑制作用。對于片層厚度而言，蔓生對照藍光處理后顯著大于白光（見圖3-11，12）。藍光處理后矮生黃瓜的片層厚度顯著小于蔓生對照。

表4 不同光質對蔓生對照和矮生黃瓜葉綠體超微結構的影響Tablle 4 Effect of light quality on chloroplast ultrastructure of creeping cucumber and dwarf cucumber

圖3 不同光質下黃瓜葉片葉綠體的超微結構Fig.3 Chloroplast ultrastructure of cucumber leaves under different light quality

3 討論與結論

李芳蘭等研究表明，光質是影響葉片形態(tài)解剖結構重要的因子。葉片解剖結構對環(huán)境的適應主要體現(xiàn)在葉片厚度、表皮細胞、柵欄組織和海綿組織等方面[11]。本試驗表明，藍光處理后矮生黃瓜葉片厚度顯著大于白光對照，因此矮生黃瓜葉片厚度的增加是對藍光透過量的適應，這與Schuerger等發(fā)現(xiàn)的藍光透過量與葉片厚度呈正相關結論[12]一致。矮生黃瓜經藍光處理后上、下表皮厚度顯著或極顯著增大，這與王東輝羊耳蒜（LiParis joponica）光質適應性的研究結果[13]一致，這種情況下會增強植物對光的適應能力?？梢酝茢?，矮生黃瓜經藍光處理后上、下表皮厚度顯著或極顯著增大，導致葉片厚度顯著增加，從而增強其對光的適應能力。

杜洪濤等關于彩色甜椒幼苗的研究中發(fā)現(xiàn)藍光對莖的伸長有矮化作用[14]。本試驗表明，在藍光條件下，矮生黃瓜節(jié)間單位面積的細胞數(shù)極顯著多于白光，同時也極顯著多于蔓生對照。經藍光處理后，矮生黃瓜單位面積細胞長極顯著小于白光，且極顯著小于蔓生對照，單位面積細胞寬極顯著或顯著大于白光。在白光處理條件下，矮生黃瓜細胞寬顯著小于蔓生對照，細胞長極顯著大于蔓生對照；矮生黃瓜經白光處理后單位面積細胞數(shù)極顯著小于蔓生對照，葉片厚度顯著小于蔓生對照，與張達等關于矮化大豆突變體莖、葉的解剖學中的部分研究結果相一致[15]?？芍?，矮生黃瓜節(jié)間矮化可能跟其節(jié)間單位面積細胞長度縮短及細胞寬度增加有關，且藍光對植物矮化的調節(jié)機制有影響，還有待研究。

本試驗表明，紅光條件下矮生黃瓜淀粉粒數(shù)極顯著多于蔓生對照，與Bondada研究結果[16]一致，主要是由于紅光抑制光合產物從葉片中輸出，增加葉片淀粉積累，而淀粉粒過量積累不利于植物葉片光合作用進行。藍光處理后，矮生黃瓜葉綠體長和寬、基粒厚度和基粒片層數(shù)極顯著小于白光處理，與焦雨歆等結果一致[17]?？梢?，矮生黃瓜葉綠體淀粉粒數(shù)對紅光敏感，藍光對矮生黃瓜的葉綠體大小、基粒厚度和基粒片層數(shù)均具有明顯抑制作用。

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