不同光質(zhì)對(duì)劍麻組培苗生長的影響研究

蘇艷霞，陳士偉，潘彥霏，楊 泓，陳曉敏，劉俊杰，柯志娟，尹美玲，林 穎，周小娟，李棟宇

(1.嶺南師范學(xué)院 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 湛江 524048；2. 廣東省湛江農(nóng)墾局， 廣東 湛江 524022）

不同光質(zhì)對(duì)劍麻組培苗生長的影響研究

蘇艷霞1，陳士偉2，潘彥霏1，楊 泓1，陳曉敏1，劉俊杰1，柯志娟1，尹美玲1，林 穎1，周小娟1，李棟宇1

(1.嶺南師范學(xué)院 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 湛江 524048；2. 廣東省湛江農(nóng)墾局， 廣東 湛江 524022）

本文利用自主研發(fā)的高效智能LED組培系統(tǒng)研究不同光質(zhì)對(duì)劍麻組培苗生長的影響，以找到適宜其生長的最優(yōu)光質(zhì)。研究結(jié)果表明，中心波長為450納米的藍(lán)光+660納米的紅光組合光質(zhì)下，劍麻組培苗的發(fā)芽數(shù)量和干重均最大。

劍麻；組培苗；干重；LED組培；光質(zhì)

劍麻屬龍舌蘭科龍舌蘭屬，其葉片內(nèi)富含優(yōu)質(zhì)纖維，質(zhì)地堅(jiān)韌、拉力強(qiáng)、抗撕裂、耐磨、耐腐蝕等特性，廣泛用于制造生活用品和環(huán)保用品。劍麻組培苗是利用組織培養(yǎng)技術(shù)，采用性狀優(yōu)良的外植體，在無病無毒的環(huán)境中繁育出來的種苗，具有遺傳性狀相對(duì)穩(wěn)定、種性優(yōu)良純正、不帶病毒及病原菌、個(gè)體均勻、長勢一致等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)良的種植材料。劍麻組培苗對(duì)劍麻產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展起到關(guān)鍵的作用。

植物對(duì)光有選擇性吸收作用，研究表明植物光合作用主要利用波長為610～720納米的紅橙光和波長為400～510納米的藍(lán)紫光，黃光和藍(lán)綠光吸收較少，傳統(tǒng)人工光源的紅橙光和藍(lán)紫光所占比例較小，導(dǎo)致劍麻組培苗有機(jī)物積累少，生長緩慢，延長了培育周期。由此可見，不同光質(zhì)在植物生長發(fā)育中起著不同的作用，設(shè)定特定波長的光質(zhì)有利益提高組培苗的品質(zhì)。

本實(shí)驗(yàn)在自主研發(fā)的高效智能LED燈組培系統(tǒng)的基礎(chǔ)進(jìn)行，該系統(tǒng)能對(duì)組培室內(nèi)光環(huán)境進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)輸出不同波長光的輸出，研究不同光質(zhì)對(duì)劍麻組培苗的影響。

1 試驗(yàn)方案

本試樣的劍麻組培苗是由廣東省湛江農(nóng)墾科學(xué)研究所提供，為我國主打產(chǎn)品“東1號(hào)”。將形態(tài)基本一致的劍麻組織置于培養(yǎng)基上后密封于聚丙烯薄膜袋，然后置于自研發(fā)的LED組培系統(tǒng)內(nèi)，在9種不同光質(zhì)、但光強(qiáng)和光周期相同的光照環(huán)境下，生長26天后取出對(duì)比其發(fā)芽數(shù)和干重。為了提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每種光質(zhì)下均有9袋；本試驗(yàn)測定試樣的發(fā)芽數(shù)量和干重都是指取平均后的值。實(shí)驗(yàn)期間，培養(yǎng)室溫度控制在26±1℃，相對(duì)濕度50%～70%。

自研發(fā)的LED組培系統(tǒng)基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，由終端控制器、LED燈板、上位機(jī)控制軟件組成，可實(shí)時(shí)操作和設(shè)置定時(shí)任務(wù)完成對(duì)組培室內(nèi)部光質(zhì)、光照強(qiáng)度和光周期的精確控制。該組培系統(tǒng)可以提供九種不同波長組合的光質(zhì)，藍(lán)光和紅光的強(qiáng)度比為3∶7，藍(lán)光和紅光的中心波長分別如下：A：440納米+620納米、B：440納米+650納米、C：440納米+660納米、D：450納米+640納米、E：450納米+650納米、F：450納米+660納米、G：460納米+640納米、H：460納米+650納米、I：460納米+660納米。

2 結(jié)果與分析

在9種不同光質(zhì)環(huán)境里，劍麻組培苗均有新生芽，但數(shù)目各不相同。其中，在光質(zhì)450納米+660納米處理下，劍麻組培苗的發(fā)芽數(shù)達(dá)19.3，而440納米+640納米光質(zhì)下的劍麻組培苗發(fā)芽數(shù)僅為15.4。同時(shí)發(fā)現(xiàn)中心波長為650納米的光照射的劍麻組培苗的發(fā)芽數(shù)均較低，這可能是該波段對(duì)發(fā)芽有一定的抑制作用。由此可知，光質(zhì)450納米+660納米有利于促進(jìn)劍麻組培苗發(fā)芽，增加其發(fā)芽率。

圖1 不同種光質(zhì)下劍麻組培苗發(fā)芽數(shù)量

干重是組培苗有機(jī)物的積累量，可作為研究光合作用強(qiáng)度的指標(biāo)，最能體現(xiàn)劍麻組培苗生長發(fā)育優(yōu)劣的指標(biāo)之一。我們把劍麻組培苗從聚丙烯薄膜袋取出，清洗培養(yǎng)基后置于干燥箱內(nèi)80℃下烘干一定時(shí)間后，稱其質(zhì)量即為干重。圖2為不同光質(zhì)下劍麻組培苗的干重值。在光質(zhì)450納米+660納米照射下，劍麻組培苗的干重高達(dá)0.871克，遠(yuǎn)大于440納米+640納米和460納米+660納米光質(zhì)下的干重值。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，整體上中心波長為450納米的光質(zhì)有利于增大劍麻組培苗的干重。

圖2 不同光質(zhì)下劍麻組培苗的干重值

3 結(jié)論

本文基于自主研發(fā)的智能LED組培系統(tǒng)研究不同光質(zhì)對(duì)劍麻組培苗的發(fā)芽數(shù)量和干重影響。結(jié)果表明，中心波長分別為450納米+660納米的組合光質(zhì)下，劍麻組培苗的發(fā)芽數(shù)量和干重均為最大；而中心波長為650納米的紅光對(duì)劍麻組培苗發(fā)芽有一定的抑制作用，中心波長為450納米的藍(lán)光有利于劍麻組培苗干重。

廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項(xiàng)資金(pdjh2016b0314)。