尹娟

摘要：利用發(fā)光二極管（LED）為光源，研究白光、紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光、紫光處理對(duì)茄子幼苗形態(tài)建成、光合特效和酶活性的影響。結(jié)果表明，紅藍(lán)光對(duì)茄子幼苗莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、葉片光合速率影響相對(duì)最大，顯著高于對(duì)照白光（P<0.05）；紅光處理的茄子株高相對(duì)最高，根冠比相對(duì)最大；紫光使茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量及光合速率較白光處理有極顯著降低（P<0.01）；不同處理的茄子幼苗根冠比差異明顯，紅光處理的茄子幼苗根冠比相對(duì)最大；紅藍(lán)光處理的茄子幼苗蒸騰速率相對(duì)最大，較白光提高11.1%；藍(lán)光處理的茄子幼苗能夠極顯著提高其氣孔導(dǎo)度（P<0.01），較白光提高25.2%；紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光、紫光處理的茄子幼苗胞間CO2濃度均極顯著低于白光（P<0.01）；紅光對(duì)中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）活性的影響明顯，紅藍(lán)光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相對(duì)最高，較白光分別提高70.3%、14.5%。

關(guān)鍵詞：光質(zhì)；茄子幼苗；形態(tài)建成；光合特效；酶活；白光；紅藍(lán)光

中圖分類號(hào)： S641.101文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）23-0121-03

植物能夠感受外界各種信號(hào)刺激，并產(chǎn)生相應(yīng)的生理生化反應(yīng)。光作為一種環(huán)境信號(hào)，在植物生命周期中能夠影響植物的開花、休眠、落葉、地下儲(chǔ)藏器官的形成等[1]，調(diào)控植物的向光性、光合特性、生長代謝、碳水化合物積累、基因表達(dá)等。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，發(fā)光二極管（LED）作為光源得到快速發(fā)展，并以其廉價(jià)、節(jié)能、高效的特點(diǎn)逐步代替壽命短、光照弱、耗能大的普通光源。另外，LED光源還因具有體積小、壽命長、發(fā)光效率高、單色光、冷光源、光譜能夠精量調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)[2]，而得到愈來愈多從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研工作的學(xué)者們的關(guān)注和應(yīng)用。LED光源的應(yīng)用不僅能夠大大縮小作物生產(chǎn)占用的土地面積，而且可以大幅提高作物整體產(chǎn)量，研究不同光質(zhì)對(duì)作物形態(tài)建成和生長發(fā)育的影響是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需要。本研究以茄子為試驗(yàn)材料，在人工氣候室內(nèi)用LED為光源進(jìn)行白光、紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光及紫光處理，研究不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗形態(tài)建成、光合特效及碳代謝所需的中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性的影響，以期為保護(hù)地茄子在LED光源調(diào)控下進(jìn)行高產(chǎn)、高效栽培及科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

LED設(shè)備，由深圳純英達(dá)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)；布利塔茄子種子，市購。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年5月1日進(jìn)行，以LED為光源，設(shè)置紅光（655.7 nm，R）、藍(lán)光（456.2 nm，B）、紫光（417.1 nm、P）、紅 ∶藍(lán) 為4 ∶1的組合光（RB）、白光（對(duì)照，W）5種光質(zhì)。將茄子種子進(jìn)行浸種、催芽，選擇發(fā)芽整齊一致的種子播于裝有2份草炭、1份蛭石的50孔穴盤中，霍格蘭營養(yǎng)液澆灌，2 d/次；茄子幼苗2葉1心時(shí)，將其統(tǒng)一放置于不同LED光質(zhì)下照射8 h/d，白天溫度28～30 ℃、夜間15～17 ℃，光照度 280 μmol/（m2·s），空氣濕度60%，每處理2穴盤100株；茄子6片真葉時(shí)測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3測定內(nèi)容與方法

每處理選取長勢(shì)一致、有代表性的茄子幼苗5株，用游標(biāo)卡尺測定株高（茄子基部到生長點(diǎn)）和子葉位置莖粗。將茄子幼苗從基部剪斷，置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，70 ℃烘至恒質(zhì)量，分別測定地上部和地下部干質(zhì)量，計(jì)算根冠比。晴天上午10：00—11：00，用CIRAS-Ⅰ型光合儀測定茄子幼苗倒3葉光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）。采用Nielsen等的方法測定中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）的活性[3-4]。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖，采用DPS 6.05軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1可知，光質(zhì)對(duì)茄子幼苗的形態(tài)建成有明顯影響；紅藍(lán)光對(duì)茄子幼苗莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量影響相對(duì)最大，顯著高于其他處理（P<0.05），說明紅藍(lán)光有利于培育健壯的茄子幼苗；紅光處理的茄子幼苗株高相對(duì)最高，根冠比相對(duì)最大；紫光使茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量較對(duì)照白光處理有極顯著降低（P<0.01）；不同光質(zhì)處理的茄子幼苗根冠比差異明顯，紅光處理的根冠比相對(duì)最大，紅藍(lán)光組合次之，白光處理相對(duì)最小。

下表同。

2.2不同光質(zhì)對(duì)茄子葉片光合特性的影響

由表2可知，不同光質(zhì)處理的茄子幼苗光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度差異明顯；紅藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對(duì)最大，為11.51 μmol/（m2·s），其次為白光、紅光；紫光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對(duì)最低，為6.13 μmol/（m2·s），極顯著低于白光處理（P<0.01），說明紫光不利于茄子幼苗光合產(chǎn)物的積累；紅藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片蒸騰速率相對(duì)最大，較白光處理提高11.1%，差異極顯著（P<0.01），其次是藍(lán)光處理，與紅藍(lán)光處理相比差異不顯著（P>0.05）；紅光、紫光處理的茄子幼苗葉片蒸騰速率極顯著低于白光處理（P<0.01）；藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度有極顯著提高（P<0.01），較白光處理提高25.2%，而紅光和紅藍(lán)光處理差異不顯著，均極顯著高于對(duì)照（P<0.01）；紫光處理的茄子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度低于白光處理；紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)光、紫光處理的茄子幼苗葉片胞間CO2濃度均極顯著低于白光處理（P<0.01）。

2.4不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的影響endprint

由圖3、圖4可見，紅藍(lán)光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相對(duì)最高，較白光分別提高70.3%、14.5%，說明紅藍(lán)光處理有利于這2種酶活性的提高；紫光、紅光、藍(lán)光處理的葉片蔗糖合成酶的活性均高于白光處理，較白光處理分別提高48.6%、40.5%、32.4%；藍(lán)光、紅光、紫光處理的葉片蔗糖磷酸合成酶活性均低于白光處理，較白光處理分別降低6%、6.7%、24.7%，說明這3種光處理對(duì)蔗糖磷

酸合成酶活性有抑制作用。

3結(jié)論與討論

植物的形態(tài)建成離不開光，光對(duì)植物生長發(fā)育的影響除光周期、光強(qiáng)、光照時(shí)間外，還受到光質(zhì)的影響[5]，波長400～700 nm范圍內(nèi)的光對(duì)植物光合的影響相對(duì)最大[6]。本試驗(yàn)

結(jié)果表明，紅藍(lán)光對(duì)茄子幼苗莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量影響相對(duì)最大，顯著高于對(duì)照白光（P<0.05），這與宋亞英等的研究結(jié)論[7]較為一致；紅光處理的茄子株高相對(duì)最高，根冠比相對(duì)最大，紅光對(duì)茄子莖的伸長有促進(jìn)作用，這與Brown等研究紅光對(duì)辣椒生長影響時(shí)得出的結(jié)果[8]不一致，與蒲高斌等的研究結(jié)果[9]類似，這可能是不同作物對(duì)光的反應(yīng)不同所致。史密斯認(rèn)為，在有效光輻射范圍內(nèi)，光質(zhì)對(duì)植株莖的影響與其自身波長呈正相關(guān)，波長越長越有利于植株莖的伸長，反之抑制莖的伸長[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與白光相比，紫光極顯著降低茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量及地下部干質(zhì)量（P<0.01），說明紫光對(duì)植株形態(tài)建成有抑制作用，與史密斯論述的觀點(diǎn)[10]一致。

光合作用是能量轉(zhuǎn)化和有機(jī)物形成的過程，而光合速率是葉片光合性能高低的重要指標(biāo)之一。謝景等認(rèn)為，增加藍(lán)光照射，能有效提高黃瓜幼苗葉片的凈光合速率[11]。李承志等研究指出，增加紅光或藍(lán)光照射，蘿卜和白菜的光合速率及產(chǎn)量明顯高于對(duì)照[12]。崔慧茹研究發(fā)現(xiàn)，紅光下彩椒葉片的光合速率相對(duì)最大，藍(lán)光和紅藍(lán)組合光下其氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率顯著高于白光，而胞間CO2濃度白光處理相對(duì)最大[13]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，紅藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對(duì)最大，其次為白光和紅光，紫光相對(duì)最低，且極顯著低于白光處理（P<0.01），這可能跟葉綠素對(duì)光波最強(qiáng)的2個(gè)吸收區(qū)有關(guān)，一個(gè)在波長640～660 nm的紅光部分，另一個(gè)在波長430～450 nm的藍(lán)紫光部分。光合速率和蒸騰速率的比值反映植物生長與水分利用之間的關(guān)系[14]，比值越大說明水分利用率越高，反之越小。藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片光合速率和蒸騰速率的比值相對(duì)最大，說明藍(lán)光照射下的茄子葉片水分利用率相對(duì)最高。藍(lán)光處理的茄子幼苗葉片氣孔導(dǎo)度相對(duì)最大，這可能與藍(lán)光能夠調(diào)控氣孔開啟有關(guān)[15]，而其胞間CO2濃度相對(duì)最低，光合速率極顯著低于對(duì)照（P<0.01），這可能是與光質(zhì)能夠影響光合細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有關(guān)[16]。

紅光對(duì)中性轉(zhuǎn)化酶（NI）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）的影響較為明顯，紅光能夠增加茄子幼苗葉片的淀粉積累，這與史宏志等的研究結(jié)果[17]一致。李德全等研究認(rèn)為，藍(lán)光提高植物體內(nèi)吲哚乙酸氧化酶的活性而抑制植物生長[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，藍(lán)光處理的茄子幼苗AI活性極顯著低于白光處理（P<0.01），較白光處理降低7.4%，抑制了茄子幼苗的生長；紅藍(lán)光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性相對(duì)最高，較白光處理分別提高70.3%、14.5%，紅藍(lán)光有利于碳水化合物的積累及光合產(chǎn)物的輸出[19]，加快了茄子植株的生長，與崔瑛等的研究結(jié)果[20]一致。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭春曉，田素波，鄭成淑，等. 光周期途徑植物開花決定關(guān)鍵基因FT[J]. 基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2009，28（3）：613-618.

[2]楊其長. LED在設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[C]//紀(jì)念中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立三十周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì). 中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)，2009.

[3]Nielsen T H，Skiarbek H C，harlsen P. Carbohydrate metabolism during fruit development in sweet pepper（Capsicum annuum）plants[J]. Physiologia Plantarum，1991，82（2）：311-319.

[4]寧宇，鄧惠惠，李清明，等. 紅藍(lán)光質(zhì)對(duì)芹菜碳氮代謝及其關(guān)鍵酶活性的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2015，51（1）：112-118.

[5]楊其長，魏靈玲，劉文科，等. 植物工廠系統(tǒng)與實(shí)踐[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[6]郭銀生. 光環(huán)境調(diào)控對(duì)水稻幼苗和黑豆芽苗菜生長發(fā)育的影響[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[7]宋亞英，陸生海. 溫室人工補(bǔ)光技術(shù)及光源特性與應(yīng)用研究[J]. 農(nóng)村實(shí)用工程技術(shù)·溫室園藝，2005（1）：28-29.

[8]Brown C S，Schuerger A C，Sager J C. Growth and photomorphogenesis of pepper plants under red light-emitting diodes with supplemental blue or far-red lighting[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science，1995，120（5）：808-813.

[9]蒲高斌，劉世琦，劉磊，等. 不同光質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長和生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2005，32（3）：420-425.

[10]史密斯K C. 光生物學(xué)[M]. 沈恂，譯. 北京：科學(xué)出版社，1984.

[11]謝景，劉厚誠，宋世威，等. 不同光質(zhì)LED燈對(duì)黃瓜幼苗生長的影響[J]. 長江蔬菜（學(xué)術(shù)版），2012（6）：23-25.

[12]李承志，廉世勛，張華京，等. 光合仿生農(nóng)膜的作物栽培試驗(yàn)[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001（5）：22-23.

[13]崔慧茹. 光質(zhì)對(duì)彩色甜椒生理特性及品質(zhì)的影響[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[14]楊洪強(qiáng)，接玉玲. 果樹根系對(duì)地上部的調(diào)控及其與水分利用效率的關(guān)系[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2001，28（增刊1）：603-608.

[15]李雯琳，郁繼華，張國斌，等. LED光源不同光質(zhì)對(duì)葉用萵苣幼苗葉片氣體參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，45（1）：47-51.

[16]Eskins K，Duysen M，Dybas L，et al. Light quality effects on corn chloroplast development[J]. Plant Physiology，1985，77（1）：29-34.

[17]史宏志，韓錦峰，張國顯，等. 單色藍(lán)光和紅光對(duì)煙苗葉片生長和碳氮代謝的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，32（3）：258-262.

[18]李德全，趙會(huì)杰，高輝遠(yuǎn). 植物生理學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，1999：168-169.

[19]張歡，徐志剛，崔瑾，等. 光質(zhì)對(duì)番茄和萵苣幼苗生長及葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21（4）：959-965.

[20]崔瑛，馬志虎，徐志剛，等. 不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)黃瓜、辣椒和番茄幼苗生化及生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2009，36（5）：663-670.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年第45卷第23期孫敏，任旭琴，姚海燕，等. 2，6-二叔丁基苯酚對(duì)辣椒的化感效應(yīng)及緩解物質(zhì)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（23）：124-126.endprint