不同光質(zhì)的LED對(duì)2種金線蓮組培苗增殖、生根及生長(zhǎng)的影響

李杰 王再花 劉海林 徐曄春

摘要 以東源金線蓮和福建金線蓮品種‘紅霞為材料，研究了白光（w）、紅光（R）、藍(lán)光（B），以及組合光R882、R783、R585、R387、R288共8種光質(zhì)的LED對(duì)金線蓮組培增殖與生根的影響，并比較了株高、鮮重、干重、葉綠素和類胡蘿卜素含量等生長(zhǎng)指標(biāo)。結(jié)果表明：組合光R882和紅光（R）顯著提高了東源金線蓮增殖系數(shù)，而所有LED處理對(duì)福建金線蓮‘紅霞的增殖系數(shù)差異不顯著。白光、紅光、組合光R882和R783有利于2種金線蓮的生根和株高的增加，白光、組合光R882和R783促進(jìn)了鮮重和干重的增加和葉綠素和類胡蘿卜素的積累，而藍(lán)光（B）顯著抑制了2種金線蓮的生根，生根率、根數(shù)和平均最長(zhǎng)根長(zhǎng)顯著低于其他處理，試管苗的干重和鮮重也較低。綜合來(lái)看，金線蓮增殖階段最適LED光質(zhì)為R882和紅光，生根誘導(dǎo)階段最適LED光質(zhì)為R882和R783，該研究結(jié)果為L(zhǎng)ED光源在金線蓮組織培養(yǎng)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 LED；光質(zhì)：金線蓮：組織培養(yǎng)

中圖分類號(hào) Q813.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A

金線蓮（Anoectochilus roxburghii）為蘭科開(kāi)唇蘭屬多年生草本植物，分布于中國(guó)臺(tái)灣、福建、廣東、廣西、海南、云南和貴州等地區(qū)，可全草人藥，是一種珍稀的民間草藥和室內(nèi)觀葉珍品，具有調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、清熱涼血、抗氧化和降血糖等藥用價(jià)值。金線蓮屬陰性植物，對(duì)溫度和光照等環(huán)境條件要求較高。生產(chǎn)上廣泛采用組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行快速繁殖，常以白色熒光燈作為光源。發(fā)光二極管（LED）是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。因具有光譜陸能好、節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)和可調(diào)節(jié)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)施農(nóng)業(yè)中進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，而不同植物在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)光質(zhì)和光強(qiáng)的需求不同。因此生產(chǎn)實(shí)踐中LED光源的運(yùn)用需要對(duì)不同物種進(jìn)行研究，才能確定有效的LED配方。

前人對(duì)LED在金線蓮上的應(yīng)用已有所報(bào)道。呂鎮(zhèn)城等發(fā)現(xiàn)藍(lán)光處理顯著提高金線蓮鮮質(zhì)量、根系活力和可溶性蛋白及黃酮累積，藍(lán)光處理下福建金線蓮長(zhǎng)勢(shì)較好，紅光和黃光利于其株高增長(zhǎng)。但葉綠素含量較低。而周錦業(yè)等則認(rèn)為紅光利于福建金線蓮株高生長(zhǎng)，藍(lán)光抑制株高生長(zhǎng)。這些研究多針對(duì)的是單色LED對(duì)福建金線蓮生長(zhǎng)的影響。而LED對(duì)組培階段的快繁增殖與生根涉及甚少。劉敏玲曾比較了B1R3（藍(lán)：紅=1：3）、B1R5（藍(lán)：紅=1：5）和B1R1（藍(lán)：紅=1：1）3種紅藍(lán)組合光，發(fā)現(xiàn)B1R3對(duì)福建金線蓮的不定芽誘導(dǎo)效果最好，而其它組合光和金線蓮種質(zhì)則尚不清楚。因此，本研究在此基礎(chǔ)上以福建金線蓮品種‘紅霞和產(chǎn)自廣東的東源金線蓮為試材。采用2種不同波長(zhǎng)的紅光和藍(lán)光LED組合成不同光質(zhì)配比。探討不同LED光質(zhì)對(duì)2種金線蓮組培苗增殖、生根及生長(zhǎng)的影響。旨在了解金線蓮組織培養(yǎng)對(duì)光質(zhì)的需求并獲得精細(xì)的LED組合配方，為生產(chǎn)中降低能源消耗并提高試管苗質(zhì)量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)在LED光照培養(yǎng)室進(jìn)行。供試材料為福建金線蓮品種‘紅霞（Anoectochilusroxburghii‘HongXia）和東源金線蓮（Anoectochilusroxburghii），其中東源金線蓮采自廣東東源縣野外，由東源縣隆號(hào)種植專業(yè)合作社提供。經(jīng)前期外植體消毒后。建立無(wú)菌組培苗并擴(kuò)繁。隨后選取相同批次的組培苗進(jìn)行LED試驗(yàn)。

1.1.2 光源 不同波長(zhǎng)的紅光、藍(lán)光LED以及光質(zhì)的不同配比見(jiàn)表1。Red（R）是波長(zhǎng)為630 nm的純紅光，Blue（B）是波長(zhǎng)為450～480 nm的純藍(lán)光；White（w）為對(duì)照白色熒光燈，而R882，R783，R585，R387，R288是不同的紅（R）藍(lán)（B）組合光（字母后數(shù)字表示紅和藍(lán)光照強(qiáng)度所占比例）。LED燈管由無(wú)錫諾達(dá)克生物照明科技有限公司生產(chǎn)。白色熒光燈由佛山電器照明股份有限公司生產(chǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)光器。用Apogee儀器（StellarNet，Inc，of 14390 CarlsonCir-cle Tampa，F(xiàn)lorida USA）測(cè)定光照強(qiáng)度。

1.1.3 培養(yǎng)基芽增殖培養(yǎng)基為MS+6-BA 3.Omg/LNAA 0.5 mg/L；生根培養(yǎng)基為1/2MS+NAA 0.5 mg/L。培養(yǎng)基中均添加30 g/L蔗糖和7.0 g/L瓊脂，pH6.0，121℃高壓滅菌30 min。

1.2 方法

1.2.1 增殖和生根培養(yǎng) 增殖培養(yǎng)時(shí)。將組培苗切掉葉片，切割成含2個(gè)節(jié)間的莖段，接種至增殖培養(yǎng)基，每處理接種40個(gè)莖段（每10個(gè)莖段為一重復(fù)），隨機(jī)置于8組不同光質(zhì)的LED燈下培養(yǎng)60 d。生根培養(yǎng)時(shí)，將生長(zhǎng)狀態(tài)基本一致的單芽接種至生根培養(yǎng)基，每處理接種48個(gè)單芽（每12個(gè)芽為一重復(fù)），隨機(jī)置于8組不同光質(zhì)的LED燈下培養(yǎng)75 d。各處理除光源不同外，其他條件一致。光強(qiáng)均為20 μmol/（m²·s），光照時(shí)間12 h/d，培養(yǎng)溫度25℃。

1.2.2 形態(tài)和生理生化指標(biāo)測(cè)定 葉綠素采用95%乙醇黑暗條件下提取48 h直至葉片發(fā)白。參照張文林等的方法測(cè)定和計(jì)算葉綠素和類胡蘿卜素含量。株高為每重復(fù)測(cè)定5株苗（重復(fù)4次）；鮮重和干重（70℃烘干48 h至恒重）用電子天平稱量，為每個(gè)重復(fù)中10株苗的重量（重復(fù)4次）；統(tǒng)計(jì)每株苗的根數(shù)和最長(zhǎng)根長(zhǎng)。計(jì)算平均根數(shù)和平均最長(zhǎng)根長(zhǎng)。其他指標(biāo)的計(jì)算公式為：增殖系數(shù)：?jiǎn)窝靠倲?shù)/接種芽數(shù)；生根率/%=（生根的芽數(shù)量/接種芽數(shù)）×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SAS8.0軟件的Duncan方法檢驗(yàn)不同處理間的差異顯著性，顯著水平p<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 LED不同光質(zhì)配比對(duì)金線蓮增殖的影響

增殖系數(shù)是金線蓮種苗擴(kuò)繁試驗(yàn)中最重要的指標(biāo)。不同LED光質(zhì)條件下，各處理增殖系數(shù)見(jiàn)表2和圖1。對(duì)東源金線蓮而言，除R783、R585和R387處理外。其他處理的莖段增殖系數(shù)較白光對(duì)照均有一定程度的增加：增殖系數(shù)在R882處理下最大。比對(duì)照提高了23.5%。純紅光和R288處理次之，但與R882處理差異不顯著。R585處理的增值系數(shù)最低，顯著低于除R783外的其他處理和白光對(duì)照。芽數(shù)量≥5的外植體比例同樣是R882處理下最高，與增殖系數(shù)一致。福建金線蓮品種‘紅霞各處理的增值系數(shù)均低于東源金線蓮。且與白光（對(duì)照）均差異不顯著，而R882處理和白光（對(duì)照）芽數(shù)量≥3的外植體最多。

2.2 LED不同光質(zhì)配比對(duì)金線蓮生根的影響

由表3可知，白光、純紅光、R882、R783和R288 5個(gè)處處理下，東源金線蓮的生根率均為100%，而R585和R288處理的生根率則顯著下降。純藍(lán)光處理的生根率最低，僅56.3%，顯著低于其他處理。紅光成分較多的2個(gè)組合光R882、R783處理的東源金線蓮平均根數(shù)最多。顯著高于其它處理。而白光和純紅光處理的平均最長(zhǎng)根長(zhǎng)最大，R882次之。但與純紅光差異不顯著。對(duì)福建金線蓮‘紅霞而言。除純藍(lán)光外。其他處理的生根率均為100%，白光、組合光R882、R783、

R585和R288的生根率較高。但5個(gè)處理間無(wú)顯著差異。且白光和R288的平均最長(zhǎng)根長(zhǎng)顯著高于其他處理，而R882處理次之。純藍(lán)光處理下，2種金線蓮的生根率、平均根數(shù)和平均最長(zhǎng)根長(zhǎng)均低于其他處理，可見(jiàn)，純藍(lán)光不利于金線蓮生根（圖2）。

2.3 不同光質(zhì)LED對(duì)金線蓮生長(zhǎng)的影響

由表4可知。純紅光處理東源金線蓮的株高顯著高于其他處理。其次是R882、R783和R387處理；R882、R783和白光的鮮重也顯著高于其他處理。白光和組合光R882處理福建金線蓮‘紅霞后，其株高、鮮重和干重均高于其他處理。綜合來(lái)看。紅光成分較多的R882處理對(duì)金線蓮生根和生長(zhǎng)最好，純紅光雖然促進(jìn)植株長(zhǎng)高，但2種金線蓮均呈現(xiàn)莖發(fā)白。長(zhǎng)勢(shì)偏弱的現(xiàn)象（圖2）。導(dǎo)致其干重較低。而純藍(lán)光同樣不利于2種金線蓮試管苗生長(zhǎng)，其鮮重和干重相對(duì)較低。

2.4 不同光質(zhì)LED對(duì)金線蓮葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響

東源金線蓮的葉綠素a和葉綠素a+b在R882處理下最高，顯著高于白光，而葉綠素b含量在各處理間差異相對(duì)較?。侯惡}卜素則在R882最高。則R387次之。但二者差異不顯著。對(duì)福建金線蓮‘紅霞而言。白光處理下其葉綠素a、葉綠素a+b和類胡蘿卜素含量最高，而組合光R882次之（表5）。純紅光處理下。福建金線蓮‘紅霞的葉片出現(xiàn)黃化和掉葉的現(xiàn)象，葉綠素含量也顯著低于其他處理，而東源金線蓮在純紅光處理下未出現(xiàn)此現(xiàn)象（圖2），可見(jiàn)，同種光質(zhì)下不同的金線蓮種質(zhì)生長(zhǎng)存在差異。

3 討論

光照被認(rèn)為是影響植物形態(tài)建成的重要因子。而不同光質(zhì)對(duì)植物光合作用和形態(tài)建成的重要性是不等同的。其中紅光和藍(lán)光對(duì)植物光合作用最為重要，植物光合作用相對(duì)量子效率較高。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在增殖階段，紅光和紅光成分較多的組合光R882顯著提高了東源金線蓮的芽增殖系數(shù)。與劉敏玲報(bào)道的B1R3利于福建金線蓮的不定芽誘導(dǎo)相似。陳菲等研究發(fā)現(xiàn)，紅藍(lán)光比為2：1時(shí)，玉簪組培苗生長(zhǎng)健壯，增殖系數(shù)最大；劉曉青等研究發(fā)現(xiàn)。紅藍(lán)光比為3：1時(shí)。高山杜鵑的芽再生率最高。蝴蝶蘭、洋桔梗、吊石苣苔上也發(fā)現(xiàn)紅光促進(jìn)芽的增殖。說(shuō)明紅光促進(jìn)芽的增殖對(duì)植物具有一定的普遍性，但不同植物對(duì)于光質(zhì)中紅光占的比例則要求不同。同時(shí)。本研究中‘紅霞的增殖系數(shù)遠(yuǎn)低于東源金線蓮。且所有LED處理對(duì)其對(duì)增殖系數(shù)無(wú)顯著差異。說(shuō)明該品種在芽增殖階段對(duì)光質(zhì)不敏感，這可能與其遺傳背景差異有關(guān)。

在生根培養(yǎng)中。光質(zhì)能影響植物根的誘導(dǎo)與生長(zhǎng)。陳菲等發(fā)現(xiàn)玉簪組培苗在紅光下的生根率和根長(zhǎng)顯著高于藍(lán)光和藍(lán)紅復(fù)合光處理。而任桂萍等則報(bào)道在不同紅藍(lán)組合光下2個(gè)蝴蝶蘭品種的生根率和成活率均接近100%。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)。白光、紅光、組合光R882和R783處理金線蓮生根率均達(dá)100%。且組合光R882和R783的生根數(shù)最多，純藍(lán)光（B）顯著抑制了金線蓮的生根，芽不能生根近50%。也間接導(dǎo)致了其鮮重和干重相對(duì)較低，這與劉敏玲等L1Q報(bào)道的大棚試驗(yàn)中純藍(lán)光（波長(zhǎng)范圍405～500 nm）處理下金線蓮生長(zhǎng)情況較好的結(jié)果不一致，這可能與金線蓮不同生長(zhǎng)階段（組培生根階段和大棚營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段）、藍(lán)光波長(zhǎng)差異以及藍(lán)光下試管苗根系少營(yíng)養(yǎng)吸收少等原因有關(guān)。

紅光都能夠促進(jìn)幼苗植高的增加。前人也曾報(bào)道紅光利于金線蓮株高增長(zhǎng)。但葉綠素含量較低。本研究結(jié)果與其一致。同時(shí)發(fā)現(xiàn)紅光下。金線蓮的莖呈乳白色。植株瘦弱，尤其是福建金線蓮‘紅霞還出現(xiàn)葉片枯黃并掉葉的現(xiàn)象。紅藍(lán)組合光R882和R783則顯著的促進(jìn)了鮮重和干重的增加和葉綠素和類胡蘿卜素的積累。生長(zhǎng)較好。這與陳星星等m報(bào)道的適合白掌組培苗生長(zhǎng)的LED紅藍(lán)光最佳比例8：2的結(jié)果一致?？梢?jiàn)，紅光有助于增加株高和生根率。而藍(lán)光與葉綠素的合成有關(guān)。雖然在紅光條件下葉綠素含量較低，不利于金線蓮組培苗的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。但是這個(gè)作用可以通過(guò)補(bǔ)充一定比例的藍(lán)光來(lái)削弱。

綜上，本研究結(jié)果表明，金線蓮組織培養(yǎng)過(guò)程中的芽增殖階段和生根培養(yǎng)階段所需的LED光質(zhì)配比是不同的。且不同金線蓮種質(zhì)間也存在一定的差異性。結(jié)合2種金線蓮的結(jié)果，芽增殖階段最適的LED為組合光R882和紅光（R），而生根培養(yǎng)階段最適的光質(zhì)配比為組合光R882和R783。不同LED光源對(duì)金線蓮營(yíng)養(yǎng)成分的影響則有待于下一步研究。