不同LED光源對(duì)碧玉蘭組培苗淀粉含量的影響

王亞沉　王玉英　徐詩(shī)濤　李枝林

摘 要 采用LED光源單色紅光、藍(lán)光、綠光及白光不同光質(zhì)配比7種組合處理，以熒光燈為對(duì)照，研究其對(duì)野生碧玉蘭組培苗葉片淀粉含量的影響。結(jié)果表明：在紅藍(lán)綠復(fù)合光（RBG）下，組培苗的淀粉含量最高，為9.977 8 mg/g，極顯著高于熒光燈處理。在單色藍(lán)光（B）下，組培苗的淀粉含量最低，為3.684 5 mg/g，極顯著低于熒光燈（CK）和單色紅光（R）處理，說(shuō)明藍(lán)光會(huì)明顯抑制碧玉蘭組培苗的淀粉合成。因此，在碧玉蘭組培苗培育過(guò)程中，利用LED紅藍(lán)綠復(fù)合光源（RBG）取代傳統(tǒng)的熒光燈光源是值得推薦的。

關(guān)鍵詞 LED光源 ；碧玉蘭 ；組培苗 ；淀粉含量

分類(lèi)號(hào) S682. 31

Abstract The seven kinds of light qualities were designed with red LED， blue LED， green LED and white LED. The study on amylum content of C. lowianum plantlets under the seven treatments， compared to fluorescent lamp. As the results showed that： amylum content of the plantlets is the highest under red-blue-green LED light （RBG）， which is 9.9778 mg/g， significantly utmost higher than other processing. Amylum contents of the plantlets is the lowest under monochromatic blue light （B）， which is 3.6845 mg/g， significantly utmost lower than fluorescent lamp （CK） and monochromatic red light（R）， blue LED light restrains contents of amylum obviously. Therefore， in the process of cultivating C. lowianum plantlets，it is recommended that the red-blue-green LED light （RBG） source replace the traditional fluorescent light source.

Keyworlds light-emitting diode source ； Cymbidium lowianum ； tissue culture ； amylum content

碧玉蘭（Cymbidium lowianum）為蘭科蘭屬多年生草本植物，亞熱帶蘭，附生與地生中間類(lèi)型，生于海拔1 300～1 900 m山地林中樹(shù)上或溪谷巖壁上，屬于國(guó)家二級(jí)瀕危植物[1-2]。碧玉蘭花型奇特、花色艷麗、花姿優(yōu)美，觀賞價(jià)值很高。且全草入藥，用于跌打、骨折、扭傷、外傷出血、筋傷等，但野生自然資源稀缺，分株繁殖速度較慢，繁殖系數(shù)低[3]。碧玉蘭種子極小，且種子內(nèi)的胚多半不成熟或發(fā)育不完全，沒(méi)有胚乳，用常規(guī)方法播種不能萌發(fā)。組織培養(yǎng)是碧玉蘭高效繁育的有效方法。

LED（light-emitting diodes），即發(fā)光二極管，是一種可以有效地把電能轉(zhuǎn)變成電磁輻射的裝置[4]。LED光源能區(qū)分出不同的光質(zhì)，不同的光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)的影響顯著不同[5-7]。國(guó)內(nèi)外已有一些科學(xué)家嘗試用LED光源作為組織培養(yǎng)光源來(lái)提高培養(yǎng)效果[8-10]。光質(zhì)對(duì)植物的生長(zhǎng)、形態(tài)建成、光合作用以及物質(zhì)代謝具有調(diào)控作用[11]。許多研究表明，植物光合器官的發(fā)育長(zhǎng)期受光調(diào)控，紅光對(duì)光合器官的正常發(fā)育至關(guān)重要，它可通過(guò)抑制光合產(chǎn)物從葉中輸出來(lái)增加葉片的淀粉含量[12]。不同光質(zhì)對(duì)組織培養(yǎng)中愈傷組織的增殖、光合速率、植物的形態(tài)指標(biāo)及內(nèi)含物質(zhì)等均有不同的影響。最新研究結(jié)果表明，光質(zhì)比例和光照強(qiáng)度可調(diào)的LED光源比熒光燈更能有效地促進(jìn)組培苗的光合作用[13]。

近年來(lái)，光質(zhì)對(duì)植物光合作用的影響已引起研究人員的廣泛重視，并開(kāi)展了多方面的研究，取得了大量的試驗(yàn)成果。但采用LED不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗淀粉含量影響研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究采用LED光源發(fā)射的單色光譜紅光、藍(lán)光、綠光等，進(jìn)行不同光質(zhì)配比組合，以熒光燈為對(duì)照，研究不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗淀粉含量的影響，以期為碧玉蘭組培苗培育提供一定的理論指導(dǎo)，也為植物組培專(zhuān)用新型LED光源的研發(fā)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為野生碧玉蘭（C. lowianum）組培苗。

1.2 方法

1.2.1 光照處理

選擇長(zhǎng)勢(shì)基本一致的組培苗接種到生根培養(yǎng)基中，生根培養(yǎng)基的配方為1/2 MS+NAA 1.5 mg/L+6-BA 0.3 mg/L+20 g/L蔗糖+7.5 g/L瓊脂（經(jīng)前期試驗(yàn)篩選出此較好的生根配方）。預(yù)培養(yǎng)7 d后隨機(jī)分8組，分別置于7種LED光源區(qū)和1個(gè)熒光燈對(duì)照區(qū)，LED光質(zhì)控制系統(tǒng)見(jiàn)表1。調(diào)節(jié)電流、占空比以及光源與植株的距離，使光強(qiáng)保持一致（800 lx）。培養(yǎng)室的空氣相對(duì)濕度為（75±5）%，溫度（25±2）℃，14 h/d光照周期。培養(yǎng)100 d后測(cè)定各處理組培苗的淀粉含量。

1.2.2 淀粉的提取

每個(gè)處理取剪碎的組培苗鮮葉片0.5 g，放入大試管中，加入10 mL蒸餾水于沸水浴中加熱30 min，不時(shí)搖動(dòng)，冷卻后過(guò)濾。把殘?jiān)湃朐嚬苤校尤?0 mL蒸餾水，放入沸水浴中煮沸15 min，再加入9.2 mol/L高氯酸2 mL提取15 min，待冷卻后搖勻，將提取液過(guò)濾轉(zhuǎn)入到25 mL容量瓶中并用蒸餾水定容，此為淀粉樣品提取液。每組樣品重復(fù)3次。

1.2.3 樣品的測(cè)定

取待測(cè)樣品提取液與蒽酮試劑混合后，用分光光度計(jì)測(cè)定各樣品吸光度值?？瞻讓?duì)照組用蒸餾水代替提取液。

2 結(jié)果與分析

淀粉中的一部分作為葉片光合產(chǎn)物暫時(shí)貯于葉綠體中，大部分作為植物永久性貯存物，貯于種子、塊莖、塊根等器官中。從表2可看出，不同光質(zhì)對(duì)碧玉蘭組培苗葉片淀粉含量的影響顯著。其中以紅藍(lán)綠復(fù)合光（RBG）處理的葉片淀粉含量最高，達(dá)9.977 8 mg/g，極顯著高于其它處理組。單色藍(lán)光（B）處理的葉片淀粉含量最低，為3.684 5 mg/g，極顯著低于對(duì)照熒光燈（CK）和單色紅光（R），說(shuō)明藍(lán)光抑制淀粉的合成。紅藍(lán)復(fù)合光（1RB）處理的葉片淀粉含量較低，為4.146 7 mg/g，極顯著低于其它處理組。其余各組淀粉含量差別不大。淀粉含量變化規(guī)律為：RBG>2RB>CK>R>RBW>W>1RB>B。

3 討論與結(jié)論

已有的研究表明，光質(zhì)對(duì)整株植物的碳水化合物和蛋白質(zhì)代謝有重要的調(diào)節(jié)作用，紅光促進(jìn)碳水化合物的積累，而藍(lán)光促進(jìn)新合成有機(jī)物中蛋白質(zhì)的積累，鄭潔[14]和李承志等[15]試驗(yàn)也得出相同的結(jié)論。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單色紅光（R）處理的葉片淀粉含量較高，為6.391 1 mg/g，極顯著高于單色藍(lán)光（B），說(shuō)明紅光有利于淀粉的合成，這與前人的研究結(jié)果相似。

本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，紅藍(lán)綠復(fù)合光（RBG）處理的葉片淀粉含量最高，達(dá)9.977 8 mg/g；紅藍(lán)復(fù)合光（2RB）處理的葉片淀粉含量較高，為7.057 8 mg/g，二者均極顯著高于單色藍(lán)光（B）處理，說(shuō)明在紅光中補(bǔ)充一定量的藍(lán)光或綠光更有利于淀粉的積累。此外，碧玉蘭組培苗葉片的淀粉含量在紅藍(lán)復(fù)合光（2RB）下極顯著高于紅藍(lán)復(fù)合光（1RB）處理，其原因可能是復(fù)合光中較高紅光的比例的光質(zhì)更有利于碧玉蘭組培苗淀粉的積累，具體原因和機(jī)理有待于進(jìn)一步探究。

本研究結(jié)果表明，在紅藍(lán)綠復(fù)合光（RBG）下的碧玉蘭組培苗淀粉含量最高，極顯著高于熒光燈處理。在單色藍(lán)光（B）下的組培苗淀粉含量最低，為 3.684 5 mg/g，極顯著低于熒光燈（CK）和單色紅光（R）處理，說(shuō)明藍(lán)光會(huì)明顯抑制碧玉蘭組培苗的淀粉合成。因此在碧玉蘭的組培苗培育過(guò)程中，利用LED紅藍(lán)綠復(fù)合光源（RBG）取代傳統(tǒng)的熒光燈光源是值得推薦的。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊 云. 滇蘭初鑒[M]. 昆明：云南科技出版社，1992.

[2] 楊靜坤，黃麗萍，唐 敏，等. 碧玉蘭試管植株輻射誘變初探[J]. 現(xiàn)代園藝，2008（10）：6-9.

[3] 陳心啟，吉占和，羅毅波. 中國(guó)野生蘭科植物彩色圖鑒[M]. 科學(xué)出版社， 1999.

[4] 楊雅婷， 肖 平，胡永連，等. LED在植物組織培養(yǎng)中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)·溫室園藝，2009（7）：13-14.

[5] Moe R， Morgan L， Grindal G. Growth and plant morphology of Cucumis sativus and Fuchsia hybrid are influenced by light quality during the photoperiod and by temperature alternations[J]. Acta Horticulturae， 2002， 580： 229-234.

[6] Escobar M A， Franklin K A， Svensson A S， et a1. Light regulation of the Arabidopsis respiratory chain multiple discrete photoreceptor responses contribute to induction of type II NAD （P） H dehydrogenase genes[J]. Plant Physiology， 2004， 136： 2 710-2 721.

[7] 諸葛強(qiáng)，關(guān)亞麗，施季森，等. 組培新技術(shù)及其在桉樹(shù)快繁中的應(yīng)用[J]. 林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2003，17（6）：37-38.

[8] Jao Rueychi，F(xiàn)ang Wei. An adjustable light source for photo-phyto related research and young plant production[J]. Applied Engineering in Agriculture， 2003， 19（5）： 601-608.

[9] Jao Rueychi， Lai Chienchou， Fang Wei. Effects of red light on the growth of Zantedeschia plantlets in Vitro and tuber formation using light-emitting diodes[J]. HortSci， 2005， 40（2）： 436-438.

[10] Nhut D T， Takamura T， Watanabe H， et a1. In vitro growth of cymbidium plantlets cultured under superbright red and blue light-emitting diodes （LEDs）[J]. horticultural science & biotechnology， 1998， 73： 39-44.

[11] Batschauer A. Photoreceptors of higher plants[J]. Planta，1998，206（4）：479-492.

[12] Saebo A， Krekling T，Appelgren M. Light quality affects photosynthesis and leaf anatomy of birch plantlets in vitro[J]. Plant Cell，Tissue andOrgan Culture，1995，41（2）：l77-l85.

[13] 岳 嵐，張玉芳，何松林，等. 植物組織培養(yǎng)新技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 現(xiàn)代園林，2008（3）：48-51.

[14] 鄭 潔，胡美君，郭延平. 光質(zhì)對(duì)植物光合作用的調(diào)控及其機(jī)理[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，19（7）：1 619-1 624.

[15] 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.