不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花生理響應

李麗紅，江仲鵬，馬 良，鄭婉錚，馮麗貞

(1.福建農(nóng)林大學林學院，福建 福州 350002； 2.福建農(nóng)林大學園林學院，福建 福州 350002)

七葉一枝花(Parispolyphylla)又名七葉蓮、蚤休、草河車等，為百合科重樓屬植物。其以形態(tài)特征七片輪生的葉子于莖頂，中間冒一朵花而得名，廣泛分布于云南、廣西、湖南、江西、四川等地，喜溫喜濕，抗寒耐旱，多長在河邊或背蔭山坡[1]。七葉一枝花具有極高的藥用價值，常用于治療毒蛇咬傷、跌打損傷及咽喉炎癥等[2]，近年來，一些學者在七葉一枝花抗腫瘤、抗菌的研究上取得了較大的進展。有研究表明，七葉一枝花對于實體肝癌和瓦克氏癌156均有抑制作用；且與多種藥物組成的益肺抗癌飲能夠抑制Ⅲ期肺癌病灶的轉移及提高患者的抗癌能力[3-5]。隨著市場需求快速增長，人為的過度采摘，導致七葉一枝花自然生長的數(shù)量日益減少，提高其栽培技術迫在眉睫。

光照是植物生長必不可少的環(huán)境因子之一，而光質是影響植物品質的關鍵因素[6-7]。有大量研究表明：紅光有利于植物干物質的積累和光合器官的發(fā)育[8]，藍光則調控葉綠素的合成[9]，且光質與植物光合特性、生理指標響應、酶活性、藥用成分積累息息相關，通過改變光質來調控植物生長是一種安全、高效的手段，近年來廣泛受學者青睞[10-11]。有鑒于此，本研究以七葉一枝花為材料，以LED白光為CK，探究紅、藍光質下七葉一枝花生長生理指標的響應，為人工馴化栽培，提高七葉一枝花產(chǎn)量提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

七葉一枝花苗購于福建省建甌市，長勢較均一。2018年4月種植于塑料花盆中，置于福建農(nóng)林大學百草園蔭棚下培養(yǎng)。2018年7月26號移入智能培養(yǎng)箱中，試驗設有3種LED光質處理，分別為紅光、藍光、白光，其中白光為對照(CK)，每種處理40株苗。培養(yǎng)條件為：光強704 Lx，光照12 h·d-1，溫度夜間16 ℃、白天28 ℃，濕度75%，培養(yǎng)40 d后用于形態(tài)、生理指標測定。

1.2 方法

1.2.1 形態(tài)指標測定 每個處理隨機選擇10株，用直尺測量植株新生莖蔓長度，游標卡尺測地徑，用Li-3000C便攜式葉面積儀測葉面積及葉長、葉寬，而后用電子天平測定葉片鮮重。

1.2.2 生理指標測定 葉綠素含量測定選用浸提法[12]；可溶性糖測定用蒽酮比色法[13]；可溶性蛋白含量測定選用蘇州科銘生物技術有限公司購買的考馬斯亮藍試劑盒[14]；內(nèi)源激素測定選用吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)、細胞分裂素(CTK)ELISA檢測試劑盒。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 利用SPSS 21對不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花生理指標進行單因素方差分析和主成分分析，并利用Excel繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同LED光質對七葉一枝花新莖長度、地徑的影響

由圖1可見，新莖長度在3種光質下表現(xiàn)為紅光處理>白光處理>藍光處理，且三者間差異顯著。紅光處理增長31.4%，藍光處理下新莖長度受到明顯抑制。在試驗期間，地徑表現(xiàn)為藍光處理>白光處理>紅光處理，藍光處理下平均地徑達到0.383 cm，而紅光處理平均地徑為0.311 cm。

*：不同小寫字母為差異顯著，下同。圖1 不同光質下七葉一枝花新莖長度、地徑的變化

2.2 不同LED光質培養(yǎng)對七葉一枝花葉片生長的影響

由表1可知，藍光處理下的葉面積、葉長、葉寬的平均值均顯著大于紅光、白光處理，葉面積、葉長、葉寬、鮮重分別是白光處理的1.32倍、1.16倍、1.18倍、1.12倍，是紅光處理的1.57倍、1.15倍、1.26倍、1.32倍，由此可見藍光處理有助于七葉一枝花葉片生長。

表1 不同光質對七葉一枝花葉片生長的影響

2.3 不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花葉綠素含量差異

紅光與藍光處理下的葉綠素含量均有顯著增加(表2)，其中葉綠素a含量在紅光處理下提升效果較好，比白光處理提高42.3%；葉綠素b變化趨勢與葉綠素a相同，紅光處理下葉綠素b含量提高26.58%；總葉綠素含量在藍光、紅光處理下均高于白光處理，其中紅光處理比白光處理提高33.2%。綜上可得紅光處理顯著增加葉綠素含量。

表2 不同光質對七葉一枝花葉片葉綠素含量影響 (mg·g-1)

2.4 不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花可溶性糖含量差異

糖類是植物生長的重要能量來源，由圖2可知，本試驗紅光處理下可溶性糖含量增加，其增幅為13.36%；而藍光處理的可溶性糖含量顯著低于紅光處理，且與白光處理相比下降8.9%，可見藍光處理抑制可溶性糖的積累，而紅光處理則顯著促進可溶性糖含量的增加。

2.5 不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花可溶性蛋白含量差異

蛋白質作為酶的組分，可調節(jié)植物生理生化反應[15]。由圖3可知，藍光、紅光處理下可溶性蛋白含量都顯著高于白光處理，分別比白光處理高46.82%、37.34%(P<0.05)，可見藍光、紅光處理均顯著提高了葉片可溶性蛋白含量，并以藍光處理效果更佳。由此可見，光質對七葉一枝花可溶性蛋白影響極大。

圖2 不同光質對七葉一枝花葉片可溶性糖含量影響圖3 不同光質對七葉一枝花葉片可溶性蛋白含量影響

圖4 不同光質對七葉一枝花葉片內(nèi)源激素含量影響

2.6 不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花內(nèi)源激素含量差異

由圖4可見，CTK在藍光處理下含量降低，紅光處理下CTK含量則有所提高，比對照提高23.79%，藍光與紅光處理間差異顯著；葉片IAA含量在藍光處理下顯著高于白光處理，為白光處理的84.71%，效果尤為明顯，但紅光處理下IAA含量與白光處理相比無明顯差異；GA含量變化與IAA相似，藍光處理下含量顯著高于白光處理，高達95.64%，紅光處理下IAA含量有所提高，但效果不明顯，為白光處理的31.68%。

2.7 主成分分析

本試驗中測定的新莖長度、地徑、葉面積、葉長、葉寬、鮮重、葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、CTK、IAA、GA等14個生理指標具有不同的衡量標準，表3中顯示KMO值為0.755，在Bartlett球形度檢驗，P值<0.001，綜合2個指標，說明變量之間存在相關性可進行后續(xù)分析。因此對數(shù)據(jù)進行標準化處理后進行主成分分析，結果見表4。特征值6.067、3.77、1.663均大于1，其累積貢獻率達82.141%。本試驗將3個主成分因子作為綜合變量能夠概括出七葉一枝花生理指標信息。以3個主成分分析結果為新指標，得到七葉一枝花在藍光處理下生長更佳(表5)。

3 結論與討論

光質影響植物形態(tài)建成以及內(nèi)含物的積累。眾所周知，植物的生長發(fā)育受內(nèi)外因素共同調節(jié)，其中內(nèi)源激素發(fā)揮重要作用。張曼曼等[16]認為紅藍光質可調節(jié)內(nèi)源激素分泌。本試驗中光質調控內(nèi)源激素的含量，從而調控植物生長，導致新莖長度、地徑、葉面積、葉長、葉寬、鮮重、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白的差異。藍光處理下的IAA與GA含量顯著提高，而此時CTK受到抑制而有所下降。IAA促進表皮細胞伸長，GA促進內(nèi)部組織細胞的伸長，二者存在互作關系[17]。此結論與樊小雪等[18]藍光下植物的內(nèi)源激素IAA含量增加，而紅光則會表現(xiàn)抑制現(xiàn)象相一致；但也有研究結果與本試驗結論不一致，可能是因為作物不同，對波長的吸收不同，亦可能是GA促進IAA合成，并抑制IAA分解導致二者在測量時段恰巧達到高峰[17]，可見內(nèi)源激素對植物生長的調控具有復雜性。GA和IAA共同促進植物生長，本試驗藍光處理下GA和IAA含量增加，因此七葉一枝花的地徑、葉面積、葉長、葉寬、鮮重在藍光處理下也呈上升趨勢。唐大為等[20]認為紅光處理有利于植物伸長生長，藍光處理助于植物矮化、加粗；曹剛[19]在研究中表示GA含量與莖粗、葉片的縱、橫向擴展相關，以上研究均與本試驗結果一致。紅光處理下CTK含量較藍光處理呈顯著差異，CTK控制植物細胞分裂與分化，促使葉綠體發(fā)育。王智杰[21]認為葉綠素含量的高低直接影響著植物光合作用的效率，本試驗中用不同LED光質培養(yǎng)七葉一枝花，其葉片葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量均在紅光處理下增加。這一結論與油葵芽苗菜、芍藥、草莓、一品紅在紅光處理下的葉綠素a、b及總葉綠素含量都呈增加趨勢結果相一致[22-25]。但也有菊花組培苗、番茄研究中指出葉綠素的含量在藍光處理下增加[26-27]?？梢娭参镌诓煌琇ED光質處理下葉綠素含量的增減情況因植物不同而有所差異。有研究顯示紅光處理可促進植物可溶性糖含量的增加，而藍光處理則提高可溶性蛋白含量[28-31]。其中可溶性糖中的蔗糖是植物光合作用產(chǎn)物，而本試驗紅光處理下葉綠素含量較多，光合作用也隨之增強，光合產(chǎn)物蔗糖也就增加。本試驗結果與縷絲花、油菜幼苗的研究結論不謀而合[32-33]。雖然在紅光處理下七葉一枝花新莖生長，但過高莖桿生長，導致藥用根部產(chǎn)物積累變少，且過高的植株莖桿脆弱，不利于其生長發(fā)育。

表3 不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花生理響應的KMO和Bartlett檢驗

表4 不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花生理響應的主成分分析的特征值和方差貢獻率

表5 不同LED光質培養(yǎng)下七葉一枝花生理響應的各主成分、綜合得分及排序

綜上所述，LED紅光與藍光處理下的七葉一枝花葉片的莖葉形態(tài)、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、內(nèi)源激素的含量等生理指標均產(chǎn)生了不同的響應。因此為促進植物生長，可在人工培養(yǎng)七葉一枝花時有目的根據(jù)所需配置一定比例的紅藍光，找出最適光質和最適配比，為七葉一枝花的豐產(chǎn)提供參考。