不同光質(zhì)對金線蓮組培苗葉綠素含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

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(qiáng)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(jìn)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(shí)金線蓮高度達(dá)到6.26cm，但此時(shí)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(xiàng)指標(biāo)均無促進(jìn)作用，且不同強(qiáng)度處理之間差異不顯著；藍(lán)光處理對金線蓮組培苗葉片生長和生物量積累均有促進(jìn)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(lán)光處理時(shí)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(lán)光對組培苗具有一定的矮化壯苗作用。

關(guān)鍵詞：LED；光質(zhì)；金線蓮；組培；葉綠素；葉綠素?zé)晒?/p>

中圖分類號：S603.8

文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)作用不同，其中以紅光及遠(yuǎn)紅光為主的光敏色素參與植物光形態(tài)建成，與此同時(shí)植物通過感受外界藍(lán)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(yùn)動(dòng)、合成色素等）以適應(yīng)外界環(huán)境的變化。植物受到環(huán)境脅迫時(shí)其葉綠素含量會產(chǎn)生一定的變化，而葉綠素?zé)晒鈪?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(jià)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(fēng)濕性關(guān)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(dú)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(jià)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(dǎo)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(xué)者對金線蓮組培快繁技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，毛碧增等指出金線蓮種子細(xì)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(dǎo)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(dǎo)培養(yǎng)基；繼而李艷冬等探索金線蓮莖誘導(dǎo)最佳方式，得出最優(yōu)消毒方式、誘導(dǎo)和增殖培養(yǎng)基，同時(shí)指出每瓶10株的接種密度和800lx的光照強(qiáng)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(guān)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(bào)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(qiáng)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(yàn)地點(diǎn)與材料

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

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)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(lán)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(gè)處理以3瓶作為3次重復(fù)，光照周期為12h/d，繼代培養(yǎng)30天后統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的測試指標(biāo)。

1.3指標(biāo)測定和數(shù)據(jù)處理

繼代30天后統(tǒng)計(jì)各試驗(yàn)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?zé)晒鈪?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?zé)晒鈪?shù)采用Handy Fluorcam熒光成像儀進(jìn)行測定。試驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)綠光處理其株高生長量與對照相當(dāng)，而藍(lán)光處理均低于對照組；70μmol/（m²·s）紅光及藍(lán)光處理下，金線蓮組培苗的鮮重和干重均高于對照，紅藍(lán)光處理時(shí)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(qiáng)而言，紅藍(lán)光處理株高生長量隨著光照強(qiáng)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(lán)光處理時(shí)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(qiáng)處理時(shí)金線蓮干鮮重均隨著光強(qiáng)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(lán)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(qiáng)不同光色間差異，70μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)株高生長量大小順序?yàn)镽>G>B，50、30μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)其順序均表現(xiàn)為G>R>B；70、50μmol/（m²·s）光強(qiáng)處理鮮重由大到小依次為R>B>G，30μmol/（m²·s）光強(qiáng)處理鮮重由大到小依次為B>R>G；3種光強(qiáng)處理干重變化趨勢均為B>R>G。

通過計(jì)算不同光質(zhì)光強(qiáng)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(qiáng)藍(lán)光處理干鮮重比值均高于對照，其中70μmol/（m²·s）和50μmol/（m²·s）光強(qiáng)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(qiáng)處理間干鮮重比值差異性而言，各光色處理隨著光強(qiáng)的增加干鮮重比值變化較小，整體體現(xiàn)為高光強(qiáng)處理干鮮重比值要稍大。同一光強(qiáng)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(qiáng)的紅綠藍(lán)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(qiáng)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(lán)光處理時(shí)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(qiáng)而言，3種光色處理葉綠素含量均隨著光強(qiáng)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(shí)達(dá)到最小值，藍(lán)光和綠光處理70μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)葉綠素含量相對較高，而紅光處理則是在30μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)較高。就同一光強(qiáng)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(lán)光處理時(shí)含量最高；其中70μmol/（m²·s）光強(qiáng)處理時(shí)葉綠素含量表現(xiàn)為B>G>R，而50、30μmol/（m²·s）光強(qiáng)處理時(shí)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?zé)晒鈪?shù)的影響

葉綠素?zé)晒鈪?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(yīng)及耐受能力。不同光質(zhì)和光強(qiáng)對于金線蓮組培苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化的影響具有一定差異。初始熒光（Fo）僅在30μmol/（m²·s）藍(lán)光處理時(shí)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(shí)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(shí)最大；而可變熒光（Fv）為70μmol/（m²·s）和50μmol/（m²·s）紅光處理時(shí)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(shí)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(qiáng)而言，紅藍(lán)光處理時(shí)的Fo值、綠光處理時(shí)的Fm值和Fv值均隨著光強(qiáng)的增加先減后增；綠光處理的Fo值隨著光強(qiáng)增加先增后減；紅光處理的Fm和Fv值隨著光強(qiáng)增加逐漸減?。欢{(lán)光處理的Fm和Fv值隨著光強(qiáng)增加逐漸增加。就同一光強(qiáng)不同光質(zhì)而言，藍(lán)光處理時(shí)Fo值均最小，而綠光處理時(shí)Fm和Fv值均最大；其中70μmol/（m²·s）和30μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)Fo值表現(xiàn)為R>G>B，50μmol/（m²·s）光強(qiáng)處理時(shí)的Fo值、30μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)的Fm值以及30μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)的Fv值均表現(xiàn)為G>R>B，其余光強(qiáng)時(shí)各參數(shù)均表現(xiàn)為G>B>R。

不同光質(zhì)和光強(qiáng)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(lán)光處理時(shí)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(lán)光處理時(shí)Fv/Fm和Fv/Fo值與對照相比分別提高1.52%和7.20%，50μmol/（m²·s）藍(lán)光處理時(shí)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(qiáng)處理而言，紅光處理金線蓮的Fv/Fm和Fv/Fo值均隨著光強(qiáng)的增加逐漸減小；綠光處理Fv/Fm和Fv/Fo值隨著光強(qiáng)的增加先減后增；而藍(lán)光處理時(shí)金線蓮的Fv/Fm和Fv/Fo值則隨著光強(qiáng)的增加先增加后減小。就同一光強(qiáng)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(fèi)，LED光源具有發(fā)熱少、能耗低和光色可選等優(yōu)點(diǎn)，能夠針對不同植物合理選擇不同光質(zhì)和光強(qiáng)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(yīng)用，對相應(yīng)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(lán)光和紅藍(lán)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(shí)驗(yàn)表明，紅藍(lán)綠和紅藍(lán)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(lán)復(fù)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?zé)晒饩写龠M(jìn)作用；馬紹英等研究表明紅藍(lán)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(gè)韭菜品種為研究對象，結(jié)果顯示紅藍(lán)光強(qiáng)比為7：1時(shí)有利于促進(jìn)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(yīng)用具有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，能夠?yàn)槠涮峁┮惶赘咝А⒌湍芎牡娜斯す庠大w系。

本試驗(yàn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度的綠光吸收均較少。藍(lán)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(lán)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?zé)晒鈪?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(yīng)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(lán)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(lán)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(shí)，其葉片葉綠素含量和熒光參數(shù)值均小于藍(lán)光和熒光燈對照處理或與對照值相當(dāng)，其中綠光處理Fv/Fm和Fv/Fo值相對穩(wěn)定，但是70μmol/（m²·s）光強(qiáng)時(shí)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(qiáng)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(shí)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(qiáng)葉綠素含量、Fv/Fm和Fv/Fo值最低，但是其對應(yīng)生長量卻最高，表明此時(shí)組培苗徒長較嚴(yán)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(xiàng)參數(shù)均沒有促進(jìn)作用；藍(lán)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(lán)混合光源或者周期性交替使用單色光照處理以彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)，從而在保證金線蓮組培苗質(zhì)量的同時(shí)能夠最大限度地提升其增殖率。