唐 銀，李玲燕，許珊珊，鐘明慧，鄭雪燕，葉義全*

(1 福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院, 福州 350002; 2 國家林業(yè)局杉木工程技術(shù)研究中心, 福州 350002; 3 林木逆境生理生態(tài)及分子生物學(xué)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350002; 4 福建洋口國有林場, 福建南平 353200)

杉木(Cunninghamialanceolata)是中國長江以南地區(qū)主要的造林樹種，具有材性優(yōu)良、速生和無病蟲害等特性，是一種優(yōu)質(zhì)的建筑裝飾用材，深受廣大林農(nóng)喜愛[1-2]。第八次全國森林資源清查結(jié)果顯示，中國杉木人工林造林面積和蓄積量分別占全國人工林造林總面積和人工林總蓄積的19.01%和25.18%，面積和蓄積均居于中國主要造林樹種的首位，在促進(jìn)中國林業(yè)健康發(fā)展、林農(nóng)脫貧致富和生態(tài)環(huán)境改善中發(fā)揮重要作用[3]。隨著杉木人工林造林面積的不斷增大，市場對杉木優(yōu)質(zhì)種苗的需求也在不斷增長。優(yōu)質(zhì)苗木能在造林早期快速生長占據(jù)有利生態(tài)位，提高造林效果，因此杉木優(yōu)質(zhì)苗木的培育是提高造林質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。組織培養(yǎng)因其具有周期短、速度快和易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，已成為杉木優(yōu)質(zhì)苗木繁育的重要手段之一。盡管目前已有許多學(xué)者對杉木組培展開了一系列研究，涉及外植體消毒[5]、愈傷組織誘導(dǎo)[6]、增殖擴(kuò)繁[7-10]、生根[11]、煉苗移栽[12]等方面，并取得一定的成效。然而，目前杉木組培中仍存在著增殖系數(shù)低、生根率不高以及生根不穩(wěn)定等問題，極大限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。此外，近年來隨著一些杉木高世代良種，如‘洋020’等開始在全國杉木產(chǎn)區(qū)的逐步推廣，極大提升了中國杉木人工林經(jīng)濟(jì)效益與良種化水平，然而與這些高世代良種材料相匹配的種苗快繁技術(shù)體系尚未完全建立，這也在一定程度上限制了這些材料的推廣應(yīng)用[4,13]。因此，針對杉木高世代良種材料種苗快繁技術(shù)中存在的技術(shù)瓶頸問題，研究建立與之相匹配的苗木繁育技術(shù)是當(dāng)前杉木苗木培育產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展面臨的迫切技術(shù)需求。

光是影響植物生長的重要環(huán)境因子，它不僅是植物生長的能量來源，而且還能作為信號分子參與植物生長發(fā)育的調(diào)控[14]。在影響植物生長發(fā)育和形態(tài)建成的光條件中，光強(qiáng)和光質(zhì)是最為重要的兩種因素。大量研究表明，不同光質(zhì)和光強(qiáng)可通過對植物體內(nèi)光合碳同化產(chǎn)物合成、運(yùn)輸、分配和內(nèi)源激素含量等一系列生理過程的影響，從而對植物生長產(chǎn)生重要的調(diào)控[15-19]。因此，適宜的光質(zhì)組合或光強(qiáng)的選擇對苗木培育至關(guān)重要。值得注意的是，近年來一些研究相繼發(fā)現(xiàn)不同的光質(zhì)組合除了能促進(jìn)植物生長外，它們對組培苗的生根同樣具有顯著的促進(jìn)效果。例如，紅∶藍(lán)∶遠(yuǎn)紅光=6∶3∶1是最適宜誘導(dǎo)蝴蝶蘭(Phalaenopsisssp.)生根的光質(zhì)組合[20]，金線蓮(Anoectochilusroxburghii)幼苗生根誘導(dǎo)階段最適宜的LED光質(zhì)組合為紅∶藍(lán)=8∶2[21]。類似研究結(jié)果在黃花高山杜鵑(RhododendronL.)[22]和紅心杉(Cunninghamialanceolata)[23]的研究中也有發(fā)現(xiàn)。盡管目前也有少量關(guān)于光質(zhì)對杉木組培苗生根的研究報(bào)道，但這些研究主要著重分析不同光質(zhì)對生根和生理的影響，鮮有分析不同光質(zhì)組合介導(dǎo)的組培苗生根調(diào)控機(jī)理，目前有關(guān)不同光質(zhì)組合介導(dǎo)的杉木組培苗生根調(diào)控機(jī)理如何？尚不清楚，而該機(jī)理的闡明又是揭示杉木組培苗適應(yīng)不同光環(huán)境的關(guān)鍵所在。

有鑒于此，本試驗(yàn)以杉木優(yōu)良無性系‘洋020’繼代苗為研究材料，首先以白光為對照，比較藍(lán)光、紅光以及不同紅藍(lán)光組合處理下組培苗生根率的差異，篩選出最適宜‘洋020’生根的光質(zhì)組合條件。其次，以白光為對照，比較它與生根率最高和生根率最低的光質(zhì)處理之間在生長、光合色素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、內(nèi)源激素含量與比值以及葉綠體超微結(jié)構(gòu)之間的差異。旨在從光合、內(nèi)源激素和葉綠體超微結(jié)構(gòu)等角度揭示不同光質(zhì)介導(dǎo)的杉木組培苗生根調(diào)控機(jī)理，從而為杉木組培苗工廠化育苗提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)在福建農(nóng)林大學(xué)田間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行(26°05′N和119°13′E)，以杉木優(yōu)良無性系‘洋020’繼代培養(yǎng)獲得的無菌組培苗為材料。

1.2 材料培養(yǎng)與處理

(1) 第一輪試驗(yàn)，設(shè)置如下光質(zhì)配比處理：1)白光對照處理(WCK)；2)紅光處理(R)；3)紅∶藍(lán)=2∶1處理(R2B1)；4)紅∶藍(lán)=3∶1處理(R3B1)；5)紅∶藍(lán)=4∶1處理(R4B1)；6)藍(lán)光處理(B)；7)紅∶藍(lán)=1∶2處理(R1B2)；8)紅∶藍(lán)=1∶3處理(R1B3)；9)紅∶藍(lán)=1∶4處理(R1B4)；10)紅∶藍(lán)=1∶1處理(R1B1)。將‘洋020’組培繼代苗切成長度為(3.0 ± 0.2) cm的莖段轉(zhuǎn)接于生根培養(yǎng)基(1/2 MS+0.3 mg/L IBA)上，每瓶接種3個(gè)莖段，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10瓶，隨后將轉(zhuǎn)接好的組培苗置于試驗(yàn)設(shè)置的不同光質(zhì)條件下進(jìn)行培養(yǎng)。其中，培養(yǎng)的光周期與溫度條件為光照14 h/25 ℃、黑暗10 h/22 ℃，相對濕度為75%，光照強(qiáng)度為45 μmol·m-2·s-1。生根培養(yǎng)35 d后統(tǒng)計(jì)生根率。

(2)第二輪試驗(yàn)，根據(jù)第一輪不同光質(zhì)組合下培養(yǎng)結(jié)果，選取白光處理為對照(WCK)，同時(shí)選取生根率最低(藍(lán)光，B)和生根率最高(紅∶藍(lán)=3∶1, R3B1)的處理，共設(shè)置3個(gè)處理，重新按第一輪試驗(yàn)中方法進(jìn)行材料準(zhǔn)備和培養(yǎng)。培養(yǎng)35 d后，取樣進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)觀測分析。

1.3 觀測指標(biāo)及方法

1.3.1 植株生物量和苗高取第二輪試驗(yàn)材料，將3個(gè)處理中組培苗全部取出，用純水沖洗干凈，并吸干水分，以萬分之一的天平來測定植株生物量，同時(shí)用直尺測量不同處理下組培苗苗高。

1.3.2 葉片葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)組培苗葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)測定參考陶文文等[24]的方法。第二輪試驗(yàn)生根培養(yǎng)處理結(jié)束后，使用便攜式葉綠素?zé)晒鉁y量儀PAM-2500(WALZ，德國)進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)測定。上午9:00開始進(jìn)行測定，隨機(jī)選擇組培苗中部的成熟葉片，用濕巾擦凈葉片表面后，將其置入暗盒進(jìn)行20 min的暗適應(yīng)處理，在弱光條件下測定葉片初始熒光(Fo)，隨即給葉片一個(gè)飽和脈沖光測得葉片最大熒光值(Fm)；打開光化光(110.0 μmol·m-2·s-1)持續(xù)照射5 min誘導(dǎo)熒光動(dòng)力學(xué)，并隔 20 s 打開飽和脈沖測量光適應(yīng)下的葉片最大熒光(Fm′)；PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ潛在光化學(xué)活性(Fv/Fo)、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)與實(shí)際PSⅡ光化學(xué)效率(ФPSⅡ)等相關(guān)參數(shù)則按照Baker[25]的方法計(jì)算。

1.3.3 葉片光合色素含量采用乙醇-丙酮混合浸提方法對杉木葉片的光合色素含量進(jìn)行測定[26]。第二輪試驗(yàn)結(jié)束后，選取與測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)相同部位的成熟葉片，用純水沖洗干凈，吸干葉片表面水分；隨后將葉片剪碎并充分混勻，稱取0.05 g葉片樣品于5 mL離心管中，加入提取液于黑暗條件下浸提3 h，期間每隔0.5 h將離心管拿出上下顛倒混勻；提取結(jié)束后于12 000 g下離心10 min，取上清液測定其在663、645和470 mm波長下的吸光值D663、D645、D470；最后根據(jù)如下公式計(jì)算不同處理下葉片葉綠素(Chl)和類胡蘿卜素(Car)含量。

Chla =(12.7D663-2.69D645)×[V/(1000×W)]

Chlb =(22.9D645-4.68D663)×[V/(1000×W)]

Chl(a+b)=(20.2D645+8.02D663)×[V/(1000×W)]

Car=(1000D470-3.27 Chla-104Chlb)/229

式中，V為提取液體積(mL)，W為葉片鮮重(g)。

1.3.4 內(nèi)源激素含量第二輪試驗(yàn)處理結(jié)束后，將組培苗莖尖及嫩葉取下，用液氮速凍后放入做好標(biāo)簽的離心管中，將樣品送往上海恒遠(yuǎn)生物科技有限公司用ELLISA酶聯(lián)免疫法進(jìn)行赤霉素(GA)、脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、細(xì)胞分裂素類(CTK)、玉米素核苷(ZR)等激素含量的測定。

1.3.5 葉綠體超微結(jié)構(gòu)葉綠體超微結(jié)構(gòu)按葉義全等[27]的方法進(jìn)行。第二輪試驗(yàn)處理完畢時(shí)，選擇不同大小的成熟葉片組織塊各10片，用2.5%戊二醛-磷酸緩沖液固定6 h后，然后用0.1 mmol·L-1磷酸漂洗液進(jìn)行3次漂洗，每次15 min；隨即用2%鋨酸固定液固定2 h，之后再用0.1 mmol·L-1磷酸漂洗液漂洗3次，每次15 min；分別在以下幾個(gè)不同體積分?jǐn)?shù)梯度的乙醇洗脫液中進(jìn)行連續(xù)脫水的處理:體積分?jǐn)?shù)為50%乙醇放置15～20 min、體積分?jǐn)?shù)為70%乙醇放置15～20 min、體積分?jǐn)?shù)為90%乙醇放置15～20 min、體積分?jǐn)?shù)為90%乙醇和體積分?jǐn)?shù)為90%丙酮(1∶1，v/v)放置15～20 min、體積分?jǐn)?shù)為90%丙酮放置15～20 min，以上操作需要在冰上進(jìn)行；體積分?jǐn)?shù)為100%丙酮在室溫環(huán)境下放置15～20 min，3次。處理結(jié)束后將樣品送上海師范大學(xué)電鏡中心進(jìn)行樣品分析和拍照。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析，不同處理間采用LSD法在0.05水平下進(jìn)行多重比較。采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)配比對杉木優(yōu)良無性體系組培苗生根的影響

不同光質(zhì)組合處理對杉木優(yōu)良無性系‘洋020’組培苗生根存在不同的影響(圖1)，其生根率表現(xiàn)為R3B1(紅∶藍(lán)=3∶1)>R4B1(紅∶藍(lán)=4∶1)>R(紅光)>R1B4(紅∶藍(lán)=1∶4)>R1B2(紅∶藍(lán)=1∶2)>R2B1(紅∶藍(lán)=2∶1)>WCK(白光)>R1B1(紅∶藍(lán)=1∶1)>R1B3(紅∶藍(lán)=1∶3)>B(藍(lán)光)。其中，B、R1B3、R1B1處理的生根率顯著低于WCK，最低的B處理(12.50%)比WCK顯著降低74.40%(P<0.05)；R1B2、R1B4、R、R2B1處理的生根率均與WCK無顯著差異；而R3B1和R4B1處理的生根率顯著高于WCK，最高的R3B1處理較對照顯著提高45.61%。因此，在后續(xù)研究中選擇在本試驗(yàn)中生根率最高的R3B1處理、生根率最低的B處理以及WCK進(jìn)行后續(xù)生長和生根調(diào)控機(jī)理的研究。

WCK.白光(對照);R.紅光; B.藍(lán)光;R2B1.紅∶藍(lán)=2∶1;R3B1.紅∶藍(lán)=3∶1;R4B1.紅∶藍(lán)=4∶1; R1B2.紅∶藍(lán)=1∶2;R1B3.紅∶藍(lán)=1∶3;R1B4.紅∶藍(lán)=1∶4;R1B1.紅∶藍(lán)=1∶1；不同字母表示不同處理之間在0.05水平差異顯著(P<0.05)；下同圖1 不同光質(zhì)條件下杉木組培苗的生根率WCK. White light (control); R. Red light; B. Blue light;R2B1. Red∶Blue=2∶1; R3B1. Red∶Blue=3∶1; R4B1. Red∶Blue =4∶1; R1B2. Red∶Blue =1∶2; R1B3. Red∶Blue =1∶3;R1B4. Red∶Blue =1∶4; R1B1. Red∶Blue =1∶1； The different normal letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level (P<0.05). The same as belowFig.1 The rooting rate of tissue cultured seedlings of Cunninghamia lanceolata under different light qualities

2.2 不同光質(zhì)處理對杉木優(yōu)良無性系組培苗生長的影響

由圖2可知，不同光質(zhì)處理對組培苗生物量和苗高生長同樣存在不同影響，均以R3B1處理最高，WCK居中，B處理最低。其中，R3B1處理杉木組培苗生物量和苗高分別比WCK提高13.54%、7.87%，比B處理分別提高29.93%、18.33%，且與B處理的差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，R3B1處理苗高與WCK的差異也達(dá)到顯著水平。說明適當(dāng)?shù)募t、藍(lán)光質(zhì)組合處理可顯著提高杉木組培苗生物量和苗高生長。

圖2 不同光質(zhì)條件下杉木組培苗的生物量和苗高Fig.2 The biomass and plant height of C. lanceolata seedlings under different light qualities

2.3 不同光質(zhì)處理對杉木組培苗葉片葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)和光合色素含量的影響

圖3,Ⅰ、Ⅱ顯示，在不同光質(zhì)處理下，組培苗葉片葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)最大熒光(Fm)、可變熒光(Fv)、PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ潛在光化學(xué)效率(Fv/Fo)和實(shí)際PSⅡ光化學(xué)效率(ФPSⅡ)均表現(xiàn)為R3B1>WCK>B，而初始熒光(Fo)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ)和光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)均表現(xiàn)為B>WCK>R3B1，但除了Fv/Fo外，上述熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)指標(biāo)在不同光質(zhì)處理之間均不存在顯著差異。其中，R3B1處理的Fv/Fo值比WCK增加0.54%，B處理中Fv/Fo值比WCK減少10.46%(P<0.05；圖3，Ⅱ)。同時(shí)，在不同的光質(zhì)條件下，杉木組培苗葉片的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量以及類胡蘿卜素含量均表現(xiàn)為R3B1>B>WCK，而且R3B1處理下杉木組培苗葉片的光合色素含量均與WCK有顯著差異(P<0.05)，而B處理均與WCK無顯著差異(圖3，Ⅲ)?？梢?，R3B1處理能顯著提高杉木組培苗葉片的光合色素含量和PSⅡ潛在光化學(xué)效率。

圖3 不同光質(zhì)條件下杉木組培苗葉片的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)和光合色素含量Fig.3 The chlorophyll fluorescence kinetic parameters and photosynthetic pigment content in leaves of C. lanceolata seedlings under different light qualities

2.4 不同光質(zhì)處理對杉木組培苗葉片和莖中內(nèi)源激素含量和比值的影響

圖4顯示，不同光質(zhì)處理下杉木組培苗葉片和莖中內(nèi)源激素赤霉素(GA)和生長素(IAA)含量均表現(xiàn)為R3B1>WCK>B，且各處理間均差異顯著(P<0.05)；其中R3B1和WCK處理葉片中GA含量較B處理分別顯著增加18.67%、16.41%，其IAA含量則分別顯著增加21.31%、8.35%(圖4，Ⅰ)，而R3B1和WCK處理莖中GA含量分別較B處理顯著增加32.06%、13.58%，其IAA含量分別顯著增加14.56%、10.18%(圖4，C)。同時(shí)，杉木組培苗葉片和莖中脫落酸(ABA)和細(xì)胞分裂素(CTK)含量均表現(xiàn)為B>WCK>R3B1，且各處理間均差異顯著；R3B1、WCK處理葉片中ABA含量分別較B處理顯著降低19.37%、5.73%，其CTK含量則分別顯著降低14.52%、6.38%(圖4，Ⅰ)，而二者莖中ABA含量分別較B處理顯著降低16.47%、10.33%，CTK含量則分別顯著降低12.27%、10.11%(圖4，Ⅲ)。杉木葉片和莖中玉米素核苷(ZR)含量在不同光質(zhì)處理間均不存在顯著差異(圖4，Ⅰ、Ⅲ)。此外，在不同光質(zhì)處理下，杉木葉片和莖中不同激素含量比值GA/ABA和IAA/ABA均R3B1處理最大，WCK次之，B處理最小，而CTK/GA比值則表現(xiàn)相反，而且不同處理間大多存在顯著差異(圖4，Ⅱ、Ⅳ)。以上結(jié)果說明不同光質(zhì)處理能夠通過改變植株葉片和莖中的GA和IAA的激素含量以及GA/ABA和IAA/ABA等激素比值進(jìn)而影響幼苗的生長。

圖4 不同光質(zhì)處理下杉木組培苗葉片(Ⅰ、Ⅱ)和莖中(Ⅲ、Ⅳ)的內(nèi)源激素含量和比值Fig.4 The contents and ratios of endogenous hormones in leaves (Ⅰ, Ⅱ) and shoots(Ⅲ, Ⅳ) of C. lanceolata seedlings under different light qualities

2.5 不同光質(zhì)處理對杉木組培苗葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響

不同光質(zhì)條件對杉木組培苗葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)具有不同的影響(圖5)。在白光(WCK)條件下，葉綠體存在體積較小的淀粉粒和嗜鋨體顆粒，葉綠體基粒片層數(shù)量不多，基質(zhì)片層排列疏松(圖5, A、B)；與白光對照相比，在藍(lán)光(B)條件下，葉綠體中淀粉粒體積膨大，基質(zhì)片層排列松散，基粒片層數(shù)量減少(圖5,C、D)；在紅∶藍(lán)=3∶1(R3B1)條件下，葉綠體中淀粉粒和嗜鋨體顆粒數(shù)量減少，基質(zhì)片層、基粒片層結(jié)構(gòu)清晰，基粒類囊體排列緊密有序(圖5,E、F)?？梢姡m當(dāng)?shù)墓赓|(zhì)條件有利于杉木組培苗葉片葉綠體中碳同化產(chǎn)物的輸出，減輕因碳同化產(chǎn)物積累而引起的植物光合作用受抑。

Cw.細(xì)胞壁;Chl.葉綠體;Sg.淀粉粒;Os.嗜鋨體顆粒;Mit.線粒體；Gl.基粒片層;A-B.白光(WCK)；C-D.藍(lán)光(B)；E-F.紅藍(lán)光(R3B1)圖5 不同光質(zhì)處理下杉木組培苗葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)Cw. Cell wall; Chl. Chloroplast; Sg. Starch granule; Os. Osmiophilic; Mit. Mitochondria; Gl. Grana lamella;A-B. White light (WCK); C-D. Blue light (B)； E-F. Red-blue light (R3B1)Fig.5 The chloroplast ultrastructure in leaves of C. lanceolata seedlings under different light qualities

3 討 論

光是影響植物生長和形態(tài)建成的重要因素，不同的光質(zhì)及其組合對植物生長和形態(tài)建成的影響存在一定的差異。本研究發(fā)現(xiàn)，在杉木組培苗生根過程中，相較于藍(lán)光而言紅光更有利于組培苗生根，在單純以紅光為光源的條件下組培苗生根率遠(yuǎn)高于藍(lán)光處理，而且以紅光為主要光源輔以少量藍(lán)光要比以藍(lán)光為主要光源輔以少量紅光的生根率更高，其中紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)最有利于杉木組培‘洋020’的生根。這與已有研究中紅心杉[23]、菊花等[28]、玉簪[29]和金線蓮等[21]的生根結(jié)果類似，說明以紅光為主要光源的復(fù)合光質(zhì)促進(jìn)組培苗生根存在一定普遍性，盡管不同種類植物生根對于復(fù)合光質(zhì)中其他光質(zhì)比例的需求存在差異。

在本研究篩選出適宜‘洋020’生根的最佳光質(zhì)組合處理基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步以白光為對照，同時(shí)結(jié)合生根率最低的藍(lán)光處理，分析3個(gè)處理之間組培苗葉片光合色素、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、葉綠體超微結(jié)構(gòu)和內(nèi)源激素含量的差異，以期揭示不同光質(zhì)組合介導(dǎo)的組培苗生根和生長的調(diào)控機(jī)理。研究結(jié)果表明，不同光質(zhì)處理間組培苗的生物量表現(xiàn)為紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)>白光(WCK)>藍(lán)光(B)。眾所周知，植物生物量的積累主要來源于光合碳同化產(chǎn)物的積累，而生物量的積累又與光合色素含量和植物對光能利用率等密切相關(guān)[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同光質(zhì)處理?xiàng)l件下杉木組培苗葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量均表現(xiàn)為：紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)>藍(lán)光(B)>白光(WCK)，與上述生物量大小順序并不完全一致，因此導(dǎo)致不同處理間的組培苗生物量積累的差異，除光合色素含量外，可能還存在其他因素。

進(jìn)一步分析各處理杉木組培苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)發(fā)現(xiàn)，除PSⅡ潛在光化學(xué)效率(Fv/Fo)大小表現(xiàn)為紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)>白光(WCK)>藍(lán)光(B)外，不同處理間其余葉綠素?zé)晒鈪?shù)均不存在顯著差異。已有研究表明Fv/Fo的提高有利于增加具有活性PSⅡ反應(yīng)中心的數(shù)量，增強(qiáng)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率，為光合碳同化過程提供充足的能量，進(jìn)而提高光合效率[31]。因此，紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理?xiàng)l件下植株葉片具有較高的Fv/Fo值也是導(dǎo)致不同處理間生物量積累差異的原因之一。此外，從葉綠體超微結(jié)構(gòu)來看，在紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)條件下葉綠體中淀粉粒和嗜鋨體顆粒數(shù)量相對少，且基質(zhì)和基粒片層結(jié)構(gòu)清晰，基粒類囊體排列緊密有序，而在藍(lán)光條件下其片層結(jié)構(gòu)松散，淀粉粒數(shù)量增加，且體積大。大量淀粉粒的存在也不利于光合產(chǎn)物的輸出，而且還會對植物光合作用產(chǎn)生抑制[32]。因此，不同處理間葉綠體超微結(jié)構(gòu)的差異也是導(dǎo)致杉木組培苗生長差異的可能原因之一?？梢?，在紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理?xiàng)l件下，杉木組培苗生物量高于白光和藍(lán)光處理，主要由于紅藍(lán)光處理下葉片具有較高的光合色素含量、光能利用率和合理的葉綠體超微結(jié)構(gòu)，從而使植株具有較強(qiáng)的碳同化和輸出能力。

植物的生根與內(nèi)源激素含量關(guān)系密切，尤其與生長素(IAA)和細(xì)胞分裂素(CTK)的含量及其比值密切相關(guān)[33]。一般而言，IAA能促進(jìn)不定根的形成，而CTK則抑制生根。本研究發(fā)現(xiàn)不同光質(zhì)處理下杉木組培苗葉片和莖中IAA含量均表現(xiàn)為紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)>白光(WCK)>藍(lán)光(B)，而CTK表現(xiàn)則剛好相反，可見紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理有利于促進(jìn)組培苗IAA合成，抑制CTK合成或促進(jìn)其降解，最終促進(jìn)組培苗生根。除二者含量外，IAA/CTK比值也是影響植物生根的重要因素。器官分化調(diào)控理論認(rèn)為，IAA/CTK比值大于1時(shí)有利于促進(jìn)不定根形成，而該比值小于1時(shí)則有利于不定芽分化，而當(dāng)該比值接近1時(shí)，則傾向于無組織結(jié)構(gòu)的愈傷組織的形成[34]。本研究中發(fā)現(xiàn)，在紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理杉木組培苗葉和莖中IAA/CTK的比值分別為1.67和1.81，分別是藍(lán)光處理的1.42和1.31倍，由此可見，促進(jìn)IAA的積累，降低CTK的含量，進(jìn)而提高IAA/CTK比值是不同光質(zhì)條件下組培苗生根差異的主要原因。

不同光質(zhì)條件下植物的光形態(tài)建成大都通過光受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，調(diào)控下游的激素合成相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)對植物生長的調(diào)控[35]。例如，遮陰條件引起的紅光：遠(yuǎn)紅光比值下降會通過光受體隱花色素(phytochrome)調(diào)控下游PIF(phytochrome interacting factor)轉(zhuǎn)錄因子來增強(qiáng)生長素合成相關(guān)基因的表達(dá)，增加生長素含量，進(jìn)而促進(jìn)植物生長，形成典型的避蔭反應(yīng)[36]。一些研究表明，不同光質(zhì)也可通過影響植物內(nèi)源激素的穩(wěn)態(tài)平衡，從而對植物的生長產(chǎn)生影響[37]。蘇娜娜等[38]研究發(fā)現(xiàn)，紅光可促進(jìn)黃瓜幼苗下胚軸中IAA和赤霉素(GA)的積累，促進(jìn)黃瓜幼苗的伸長生長，而藍(lán)光下IAA和GA含量顯著下降，從而表現(xiàn)出矮化表型。類似地，余讓才等[39]研究也表明，與對照相比，藍(lán)光處理顯著抑制水稻幼苗GA和IAA的積累，從而抑制幼苗生長。相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)在紅光條件下三葉青具有較高的株高與其具有較高的IAA和GA水平密切相關(guān)，而在藍(lán)光下剛好相反，從而使植株表現(xiàn)出矮壯的表型[40]。本研究中，紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理?xiàng)l件下杉木組培苗葉片和莖中IAA和GA含量顯著高于白光和藍(lán)光處理，這與該處理下植株具有較高的苗高結(jié)果相一致。盡管目前在杉木中不同光質(zhì)介導(dǎo)的IAA和GA含量變化調(diào)控的確切機(jī)制尚不清楚，但一些研究表明這可能與紅光可通過光敏色素調(diào)控GA和IAA合成相關(guān)酶活性，進(jìn)而促進(jìn)二者積累，而藍(lán)光可通過增加吲哚乙酸氧化酶活性，促進(jìn)IAA分解，進(jìn)而導(dǎo)致IAA含量下降有關(guān)[41-43]。因此，上述結(jié)果共同表明，不同光質(zhì)處理引起組培苗苗高生長的差異可能通過不同光質(zhì)調(diào)控GA和IAA水平來實(shí)現(xiàn)。此外，作為脅迫型激素，脫落酸(ABA)對植株株高生長通常起著負(fù)調(diào)控的作用，而且在植物生長發(fā)育過程中它與GA存在一定程度的拮抗作用[44]。在本研究紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理?xiàng)l件下，杉木組培苗葉片ABA含量顯著低于藍(lán)光和白光處理，因此具有較低的ABA含量可能也是紅藍(lán)光處理下組培苗具有較高苗高的原因之一。值得注意的是，部分研究表明植株的高低與其內(nèi)源激素含量比值也存在一定關(guān)系。例如，在不同桃樹品種中，矮化和半矮化桃樹品種GA/ABA和IAA/ABA的比值顯著低于野生型，而CTK/GA的比值顯著高于野生型品種[45]。類似結(jié)果在黃瓜中也有發(fā)現(xiàn)[46]。在本研究中，紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理?xiàng)l件下杉木組培苗葉片和莖中GA/ABA和IAA/ABA的比值顯著高于白光和藍(lán)光處理，而其CTK/GA的比值顯著低于白光和藍(lán)光處理，與前人研究結(jié)論類似。因此，具有較高的GA/ABA和IAA/ABA比值以及較低的CTK/GA比值也是紅藍(lán)光處理下組培苗具有較高株高的原因之一。

綜上所述，不同光質(zhì)處理可能通過杉木組培苗光合色素含量、光能利用率、內(nèi)源激素含量等的影響，進(jìn)而對組培苗的生根和生長產(chǎn)生調(diào)控。其中：(1)紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理下生根率顯著高于藍(lán)光和白光對照處理與其具有較高的IAA含量、較低的CTK含量以及較高的IAA/CTK比值有關(guān)；(2)紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理下組培苗苗高顯著高于藍(lán)光和白光對照處理與其具有較高的GA和IAA含量、較低的ABA含量以及較高的GA/ABA和IAA/ABA比值有關(guān)；(3)與藍(lán)光和白光對照處理相比，紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理更有利于促進(jìn)光合色素含量增加，提高葉片光能利用效率以及促進(jìn)葉片葉綠體基質(zhì)和基粒片層結(jié)構(gòu)的形成，即增強(qiáng)碳同化產(chǎn)物的輸出是紅藍(lán)光質(zhì)組合(R3B1)處理促進(jìn)組培苗生物量積累的重要原因。