周錦業(yè)　丁國昌　何荊洲　曹光球　李秀玲　卜朝陽

摘要：為了研究不同光質(zhì)光強處理對金線蓮組培苗生長的影響，采用不同光質(zhì)LED作為人工光源對漳州金線蓮進行繼代培養(yǎng)。結(jié)果顯示：紅光處理有利于株高生長，其葉綠素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值均較小，其中70μmol/（m²·s）紅光處理時金線蓮高度達到6.26cm，但此時其葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量、Fv/Fm和Fv/Fo值僅分別為1.19mg/g、0.55mg/g、1.73mg/g、0.572和1.34；綠光對金線蓮各項指標均無促進作用，且不同強度處理之間差異不顯著；藍光處理對金線蓮組培苗葉片生長和生物量積累均有促進作用，金線蓮葉綠素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值相對較高，但會抑制株高生長，其中70μmol/（m²·s）藍光處理時金線蓮鮮重、干重、干重/鮮重、葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量、Fv/Fm和Fv/Fo值分別為1.47g、0.19g、0.130、1.83mg/g、0.71mg/g、2.54mg/g、0.801和4.02，但其高度僅為4.56cm。由此得出，紅光有利于植物地上部分生長，但是會造成植株徒長，綠光對植物光合作用影響較小，藍光對組培苗具有一定的矮化壯苗作用。

關鍵詞：LED；光質(zhì)；金線蓮；組培；葉綠素；葉綠素熒光

中圖分類號：S603.8

文獻標志碼：A

論文編號：cjas14110015

0引言

植物組培快繁技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，目前研究主要集中于最佳培養(yǎng)基的篩選，對于組培微環(huán)境的研究相對欠缺。光是植物組培快繁過程中最重要的環(huán)境因子之一，不同光質(zhì)在植物生長過程中起到的主導作用不同，其中以紅光及遠紅光為主的光敏色素參與植物光形態(tài)建成，與此同時植物通過感受外界藍光信號的變化，改變其生長發(fā)育過程（如向光性、抑制莖伸長、激活基因、氣孔運動、合成色素等）以適應外界環(huán)境的變化。植物受到環(huán)境脅迫時其葉綠素含量會產(chǎn)生一定的變化，而葉綠素熒光參數(shù)的變化同樣可以反映出環(huán)境因子變化對植物生長產(chǎn)生的影響。

金線蓮為蘭科開唇蘭屬多年生草本植物，別名金絲草、金線蘭，是集藥用與觀賞價值于一身的名貴植物品種，一方面金線蓮是中國傳統(tǒng)名貴中藥材，全草入藥，具有清熱涼血、除濕解毒的功效，對肺結(jié)核、糖尿病、膀胱炎和風濕性關節(jié)炎等均有顯著療效；另一方面由于其株形優(yōu)美、葉色獨特且葉片具特殊金線網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，因此具有很高的觀賞價值。近些年市場對于金線蓮的需求量越來越大，人們對于野生資源的無節(jié)制采伐已經(jīng)導致其自然狀態(tài)下瀕臨滅絕。組織培養(yǎng)技術(shù)是能夠在短期內(nèi)獲得大量種苗的有效手段，因此近些年許多專家學者對金線蓮組培快繁技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究，毛碧增等指出金線蓮種子細小且胚胎發(fā)育不完全，自然狀態(tài)下極難萌發(fā)，因此需通過組培快繁的方式以滿足市場種苗需求；伍成厚等利用金線蓮種子誘導原球莖的方式生成幼苗，研究表明1/2MS+6-BA1.0mg/L+NAA1.0mg/L為最佳誘導培養(yǎng)基；繼而李艷冬等探索金線蓮莖誘導最佳方式，得出最優(yōu)消毒方式、誘導和增殖培養(yǎng)基，同時指出每瓶10株的接種密度和800lx的光照強度培養(yǎng)效果最佳。但研究主要集中于培養(yǎng)基的優(yōu)化以及栽培方式的創(chuàng)新等，有關金線蓮組培微環(huán)境的研究相對較少，尤其是組培光源對于金線蓮組培苗生長的影響鮮見報道。為此，筆者以不同光質(zhì)LED作為人工光源，研究了不同光質(zhì)光強對金線蓮組培苗葉綠素含量及熒光參數(shù)的影響，揭示了不同光照對于金線蓮組培苗生長影響，為開拓多樣化金線蓮組培人工光源提供理論保障。

1材料與方法

1.1試驗地點與材料

試驗于2011年10月-2012年1月在福建農(nóng)林大學藥用植物研究所進行，所選用的材料為福建農(nóng)林大學藥用植物研究所的漳州種源金線蓮組培苗，光源采用光強可控的LED光源。

1.2試驗方法

試驗共設置9組光照處理，分別為紅光（R）[70、50、30μmol/（m²·s）]，綠光（G）[70、50、30μmol/（m²·s）]和藍光（B）[70、50、30μmol/（m²·s）]。對照組為28W三雄極光照明的熒光燈，組培苗接種于繼代培養(yǎng)基，每瓶4株，每個處理以3瓶作為3次重復，光照周期為12h/d，繼代培養(yǎng)30天后統(tǒng)計相應的測試指標。

1.3指標測定和數(shù)據(jù)處理

繼代30天后統(tǒng)計各試驗組金線蓮組培苗株高、鮮重、干重、干重/鮮重、葉綠素含量和葉綠素熒光參數(shù)等，其中葉綠素含量測定采用丙酮和乙醇混合提取法，葉綠素熒光參數(shù)采用Handy Fluorcam熒光成像儀進行測定。試驗所的數(shù)據(jù)通過Excel軟件處理分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同光質(zhì)對金線蓮組培苗生長的影響

不同光質(zhì)光強處理30天后，分析不同光質(zhì)對金線蓮組培苗生長的結(jié)果顯示（表1），70μmol/（m²·s）紅光處理株高生長量最大，與對照組相比提高19.92%，不同光強綠光處理其株高生長量與對照相當，而藍光處理均低于對照組；70μmol/（m²·s）紅光及藍光處理下，金線蓮組培苗的鮮重和干重均高于對照，紅藍光處理時其鮮重與對照相比分別提高17.81%和0.89%，干重與對照相比分別提高4.02%和9.77%，而綠光處理干鮮重值均明顯低于對照組。就同一光質(zhì)不同光強而言，紅藍光處理株高生長量隨著光照強度的增加分別表現(xiàn)為逐漸增加和逐漸減小的趨勢，而綠光處理規(guī)律不明顯，其中紅藍光處理時金線蓮生長量最大最小值間差異分別為28.81%和2.63%。同一光色不同光強處理時金線蓮干鮮重均隨著光強增加逐漸增加，紅光處理下鮮重和干重最大最小值間差異分別為43.47%和47.15%，藍光處理下鮮重和干重最大最小值間差異分別為6.07%和14.37%，綠光處理下變化規(guī)律不明顯。分析同一光強不同光色間差異，70μmol/（m²·s）光強時株高生長量大小順序為R>G>B，50、30μmol/（m²·s）光強時其順序均表現(xiàn)為G>R>B；70、50μmol/（m²·s）光強處理鮮重由大到小依次為R>B>G，30μmol/（m²·s）光強處理鮮重由大到小依次為B>R>G；3種光強處理干重變化趨勢均為B>R>G。

通過計算不同光質(zhì)光強處理下干鮮重比值（表1），可以得出不同處理對金線蓮組培苗干物質(zhì)積累率的影響，結(jié)果表明，不同光強藍光處理干鮮重比值均高于對照，其中70μmol/（m²·s）和50μmol/（m²·s）光強處理下干鮮重比值相同，與對照相比提高8.33%。就同一光色不同光強處理間干鮮重比值差異性而言，各光色處理隨著光強的增加干鮮重比值變化較小，整體體現(xiàn)為高光強處理干鮮重比值要稍大。同一光強不同光色處理間變化趨勢一致，金線蓮干鮮重比值均表現(xiàn)為B>R>G，高中低光強的紅綠藍處理最大最小值間差異分別為56.63%、58.54%和51.25%。

2.2不同光質(zhì)對金線蓮組培苗葉綠素含量的影響

不同光質(zhì)和光強對漳州金線蓮組培苗的葉綠素含量具有不同的影響（表2）。不同處理間僅有70μmol/（m²·s）的藍光處理時金線蓮葉片葉綠素含量高于對照，其中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量與對照相比分別提高13.66%、7.58%和11.89%；其余各處理組葉綠素含量均低于對照組。就同一光色不同光強而言，3種光色處理葉綠素含量均隨著光強的增加呈現(xiàn)先減后增的變化趨勢，葉綠素含量均在50μmol/（m²·s）時達到最小值，藍光和綠光處理70μmol/（m²·s）光強時葉綠素含量相對較高，而紅光處理則是在30μmol/（m²·s）光強時較高。就同一光強不同光質(zhì)而言，金線蓮葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均為藍光處理時含量最高；其中70μmol/（m²·s）光強處理時葉綠素含量表現(xiàn)為B>G>R，而50、30μmol/（m²·s）光強處理時葉綠素含量則表現(xiàn)為B>R>G。

2.3不同光質(zhì)對金線蓮組培苗葉綠素熒光參數(shù)的影響

葉綠素熒光參數(shù)的變化可以反映出植物對生長環(huán)境因子的變化的適應及耐受能力。不同光質(zhì)和光強對于金線蓮組培苗葉片葉綠素熒光參數(shù)變化的影響具有一定差異。初始熒光（Fo）僅在30μmol/（m²·s）藍光處理時低于對照組，其余各處理均高于對照組；最大熒光（Fm）則是在70μmol/（m²·s）紅光處理時低于對照，其余各處理均高于對照組，其中以70μmol/（m²·s）綠光處理時最大；而可變熒光（Fv）為70μmol/（m²·s）和50μmol/（m²·s）紅光處理時低于對照，其余各處理均高于對照組，其中以30μmol/（m²·s）綠光處理時最大；Fo的最小值和Fm、Fv的最大值與對照相比分別降低或提高5.08%、43.09%和40.22%。就同一光質(zhì)不同光強而言，紅藍光處理時的Fo值、綠光處理時的Fm值和Fv值均隨著光強的增加先減后增；綠光處理的Fo值隨著光強增加先增后減；紅光處理的Fm和Fv值隨著光強增加逐漸減??；而藍光處理的Fm和Fv值隨著光強增加逐漸增加。就同一光強不同光質(zhì)而言，藍光處理時Fo值均最小，而綠光處理時Fm和Fv值均最大；其中70μmol/（m²·s）和30μmol/（m²·s）光強時Fo值表現(xiàn)為R>G>B，50μmol/（m²·s）光強處理時的Fo值、30μmol/（m²·s）光強時的Fm值以及30μmol/（m²·s）光強時的Fv值均表現(xiàn)為G>R>B，其余光強時各參數(shù)均表現(xiàn)為G>B>R。

不同光質(zhì)和光強對金線蓮組培苗PS Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）和PS Ⅱ潛在活性（Fv/Fo）的影響如表3所示。金線蓮組培苗在70μmol/（m²·s）和50μmol/（m²·s）藍光處理時Fv/Fm和Fv/Fo值均高于對照，其余各處理則均低于對照組；70μmol/（m²·s）藍光處理時Fv/Fm和Fv/Fo值與對照相比分別提高1.52%和7.20%，50μmol/（m²·s）藍光處理時Fv/Fm和Fv/Fo值與對照相比分別提高4.44%和24.53%。就同一光質(zhì)不同光強處理而言，紅光處理金線蓮的Fv/Fm和Fv/Fo值均隨著光強的增加逐漸減?。痪G光處理Fv/Fm和Fv/Fo值隨著光強的增加先減后增；而藍光處理時金線蓮的Fv/Fm和Fv/Fo值則隨著光強的增加先增加后減小。就同一光強不同光質(zhì)而言，金線蓮組培苗葉片的PS Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)換效率和PS Ⅱ潛在活性值均表現(xiàn)為B>G>R。

3結(jié)論與討論

目前植物組培光源仍以日光燈為主，全光譜照射造成光能的極大浪費，LED光源具有發(fā)熱少、能耗低和光色可選等優(yōu)點，能夠針對不同植物合理選擇不同光質(zhì)和光強的人工光源，從而降低組培成本。因此LED光源已經(jīng)在多種植物的種苗繁育過程中廣泛應用，對相應植物種苗的生長量、產(chǎn)量、觀賞效果和藥用成分含量等均有不同程度的影響。其中劉建福等研究表明紅光、藍光和紅藍組合LED光照處理均提高了姜黃的姜黃素含量；蘇俊等通過對煙草的實驗表明，紅藍綠和紅藍白組合LED光源處理下煙草組培苗的株高、葉長、葉寬、葉面積、莖粗、根數(shù)、根長、干重以及植株葉綠素含量與熒光燈相比均有不同程度提高；孫洪助等研究顯示紅藍復合光對生菜幼苗的形態(tài)建成、根系活力、葉片色素含量和葉綠素熒光均有促進作用；馬紹英等研究表明紅藍LED光照處理下葡萄試管苗的增殖倍數(shù)、冠鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、葉面積、葉綠素含量、凈光合速率、葉綠熒光參數(shù)Fv/Fm和Fv/Fo與熒光燈相比均有提高；陳嫻等以‘雪韭和‘紫根紅2個韭菜品種為研究對象，結(jié)果顯示紅藍光強比為7：1時有利于促進韭菜生長，提高其產(chǎn)量。因此研究探索LED光源在金線蓮組培快繁中的應用具有堅實的基礎，能夠為其提供一套高效、低能耗的人工光源體系。

本試驗通過測定不同光質(zhì)處理下金線蓮組培苗生長及生物量參數(shù)，結(jié)果顯示，單色紅光處理對金線蓮株高生長和生物量積累具有促進作用，這與王婷等對不結(jié)球白菜的研究結(jié)果相同。綠光處理后的金線蓮有一定程度的徒長，組培苗生物量及干鮮重比值均較小，整體植株瘦弱，不同光強的綠光處理間金線蓮生長和生物量參數(shù)差異不大，說明金線蓮對不同強度的綠光吸收均較少。藍光處理的金線蓮組培苗株高較低，整體植株健壯，干鮮重值相對較高，葉片面積和數(shù)量均較高，表明藍光對植物有一定的矮化壯苗作用，有利于金線蓮植株生物量的積累，這將有助于提高金線蓮藥用成分含量，這與楊曉建等和孫慶麗等對青蒜及水稻的研究結(jié)果相同。

葉綠素含量以及葉綠素熒光參數(shù)的變化能夠顯示植物的生長狀況，從而間接地反映出其對外界環(huán)境變化的適應能力。通過測定不同光質(zhì)處理下金線蓮組培苗葉綠素含量和熒光參數(shù)可知，藍光處理下葉片葉綠素a、葉綠素b以及葉綠素總量相對較高，初始熒光值較小，而Fv/Fm和Fv/Fo值則較大，表明藍光處理下金線蓮生長狀況要優(yōu)于其他處理，這與劉文科等、趙娟等和石盼盼等的研究相一致。紅綠光處理時，其葉片葉綠素含量和熒光參數(shù)值均小于藍光和熒光燈對照處理或與對照值相當，其中綠光處理Fv/Fm和Fv/Fo值相對穩(wěn)定，但是70μmol/（m²·s）光強時的葉綠素含量相對較高，具體原因有待查證，除此之外整體而言不同光強的綠光處理對金線蓮組培苗生長狀態(tài)影響較小，這與張瑞華等和杜洪濤等的研究相同；而紅光處理時金線蓮Fv/Fm和Fv/Fo值較低，表明紅光處理下金線蓮組培苗生長狀況較差，其中70μmol/（m²·s）光強葉綠素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值最低，但是其對應生長量卻最高，表明此時組培苗徒長較嚴重，幼苗健康狀況最差。

綜上而言，紅光有利于植物的莖伸長生長，但是會在一定程度上造成植物的徒長，單純的紅光處理不利于金線蓮組培苗的健康生長；綠光處理整體對金線蓮組培苗生長的各項參數(shù)均沒有促進作用；藍光照射有利于具有一定的壯苗效果，金線蓮植株地上部分節(jié)間變短、莖粗壯，并且葉片葉綠素含量、PS Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)換效率和PS Ⅱ潛在活性均相對較高，但是植株縱向生長速度變慢。因此單色光照均不適合作為金線蓮組培人工光源，但是可以考慮通過紅藍混合光源或者周期性交替使用單色光照處理以彌補上述缺點，從而在保證金線蓮組培苗質(zhì)量的同時能夠最大限度地提升其增殖率。