光質(zhì)對苜蓿芽苗菜生理特性和抗氧化酶活性的影響

收稿日期：2023-03-16

基金項目：江蘇省社會發(fā)展重大科技示范項目（BE2018678）

作者簡介：劉乃森（1977-），男，山東膠州人，副教授，博士，主要從事園藝、植物光生物學(xué)和智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究，（電子信箱）boomizp@163.com。

劉乃森，劉福霞，郭靖宇，等. 光質(zhì)對苜蓿芽苗菜生理特性和抗氧化酶活性的影響［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（7）：87-91．

摘要：研究了不同光質(zhì)［紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)混合光、白光（CK）］對苜蓿芽苗菜生理特性及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明，紅光可顯著提高可溶性糖含量，藍(lán)光和紅藍(lán)混合光則降低了可溶性糖含量；藍(lán)光處理的可溶性蛋白質(zhì)含量、根系活力、過氧化物酶（POD）活性顯著高于其他光質(zhì)處理；紅藍(lán)混合光處理的維生素C含量和葉綠素含量最高，且葉綠素含量與百株鮮重的擬合方程的決定系數(shù)（R2）為0.930 9；不同光質(zhì)處理的超氧化物歧化酶（SOD）活性之間無顯著差異。紅藍(lán)混合光處理的百株維生素C含量和百株可溶性蛋白質(zhì)含量均較高，紅藍(lán)混合光是苜蓿芽苗菜生產(chǎn)中較好的補光光源。

關(guān)鍵詞：光質(zhì)； 苜蓿芽苗菜； 生理特性； 抗氧化酶活性

中圖分類號：S649 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）07-0087-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.07.014 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of light qualities on physiological characteristics and antioxidant enzyme activities of alfalfa seedlings

LIU Nai-sen， LIU Fu-xia， GUO Jing-yu， WANG Xu-qi

（Huaiyin Normal University/Collaborative Innovation Center of Regional Modern Agriculture & Environmental Protection Co-constructed by the Province and Ministry/Jiangsu Key Laboratory for Eco-Agricultural Biotechnology Around Hongze Lake/ Jiangsu Engineering Research Center for Cyanophytes Forecast and Ecological Restoration of Hongze Lake， Huai’an 223300， Jiangsu，China）

Abstract： The effects of different light qualities ［red light， blue light， red-blue mixed light， white light （CK）］ on the physiological characteristics and antioxidant enzyme activities of alfalfa sprouts were studied. The results showed that the soluble sugar content was significantly increased under red light， while blue light and red-blue mixed light reduced the soluble sugar content. The soluble protein content， root activity and peroxidase（POD） activity with blue light were significantly higher than those of other light quality treatments. Compared with other light quality treatments， the vitamin C content and chlorophyll content with red-blue mixed light were the highest， and the determination coefficient R2 of the fitting equation of chlorophyll content and fresh weight per 100 plants was 0.930 9. There was no significant difference in superoxide dismutase（SOD） activity between different light quality treatments. The vitamin C content per 100 plants and the soluble protein content per 100 plants with red-blue mixed light were higher. Red-blue mixed light was a better light source for supplementing light in the production of alfalfa seedlings.

Key words： light quality； alfalfa seedlings； physiological characteristics； antioxidant enzyme activity

芽苗菜是以植物的種子或營養(yǎng)貯存器官在黑暗或弱光條件下培養(yǎng)的一類蔬菜，可食用部分包括芽苗、幼莖、芽球、幼梢等［1］，現(xiàn)已發(fā)展出多種芽苗菜，如紫蘇芽、松柳芽、蘿卜芽、豌豆芽、油葵芽、香椿芽［2-6］，芽苗菜口感鮮嫩，品質(zhì)優(yōu)良，豐富了人們的菜籃子。苜蓿芽苗菜含有豐富的可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)，且可溶性蛋白質(zhì)易于吸收，是重要的營養(yǎng)指標(biāo)，同時具有較好的藥用價值，臨床上對尿頻、遺尿、腹瀉有療效［7］，可降低血清膽固醇、調(diào)節(jié)血糖［8］。光是植物生長發(fā)育過程中重要的環(huán)境因素，是植物光合作用的能量來源，同時光質(zhì)也影響著植物的代謝和生長發(fā)育［9］。紅光可提高草莓、一品紅的葉綠素含量，而藍(lán)光可降低葉綠素含量［10，11］，但對風(fēng)信子愈傷組織的研究卻得到相反的結(jié)果，即紅光降低了葉綠素含量，而藍(lán)光促進(jìn)了葉綠素的形成［12］。紅光可增加番茄的氣孔導(dǎo)度［13］。補充紅光和藍(lán)光可提高番茄和辣椒的可溶性糖含量［14］。藍(lán)光可促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，增加藍(lán)光比例可提高葉片氮含量［15］。紅光和藍(lán)光可提高抗氧化酶POD（過氧化物酶）、SOD（超氧化物歧化酶）、APX（抗壞血酸過氧化物酶）的活性［16，17］，有利于提高黃瓜果實維生素C含量［12］。綠光照射的生菜維生素Ｃ及抗氧化物含量高于藍(lán)光處理［18］。鑒于不同光質(zhì)對植物的代謝有著不同的影響，為提高苜蓿芽苗菜的品質(zhì)，研究了單色光源以及復(fù)合光對苜蓿芽苗菜生理特性和抗氧化酶活性的影響，以期為生產(chǎn)管理中的人工補光提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為苜蓿種子。

1.2 方法

試驗于淮陰師范學(xué)院進(jìn)行。將種子晾曬2 d，隨后放入密度為1.15 g/cm3的氯化鈉溶液中，去掉懸浮的秕粒，收集底部飽滿的種子［19］。將篩選出的種子在25 ℃的溫水中浸泡24 h，隨后均勻平鋪在育苗盤中，播種密度為0.5 kg/m2，育苗盤墊有3層已消毒的紗布。將育苗盤分別置于光質(zhì)為白光（CK）、紅光（R）、藍(lán)光（B）和紅藍(lán)混合光（RB，R∶B=1∶1）下培養(yǎng)10 d，通過調(diào)整光照距離使各試驗材料的光通量密度均為50 μmol/（m2·s），紅色和藍(lán)色LED光源的峰值波長分別為660 nm和450 nm。試驗設(shè)3次重復(fù)，溫度控制在25 ℃，光照時間為12 h/d。生長過程中精細(xì)管理。

1.3 試驗指標(biāo)的測定

可溶性糖含量測定參照蒽酮比色法［20，21］，可溶性蛋白質(zhì)含量測定參照考馬斯亮藍(lán)G-250染色法［22，23］，維生素C含量用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定［24］，用丙酮法測定葉綠素含量［25］，根系活力用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定［26］。采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶活性［27］，采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶活性［28］。收獲時測量苜蓿芽苗菜的百株鮮重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對苜蓿芽苗菜百株鮮重的影響

收獲時，紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)混合光以及白光處理的苜蓿芽苗菜百株鮮重的平均值分別為3.55、4.55、5.02、3.07 g。

2.2 不同光質(zhì)對苜蓿芽苗菜維生素C含量的影響

不同光質(zhì)處理的苜蓿芽苗菜的維生素C含量如圖1所示。紅藍(lán)混合光處理的苜蓿芽苗菜維生素C含量遠(yuǎn)高于其他光質(zhì)處理，是CK的3.68倍，紅光處理與CK的維生素C含量較接近，二者之間差異不顯著，藍(lán)光處理的維生素C含量顯著高于CK。紅藍(lán)混合光處理的苜蓿芽苗菜的百株維生素C含量顯著高于其他光質(zhì)處理，是CK的6.02倍。

2.3 不同光質(zhì)對苜蓿芽苗菜可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

可溶性蛋白質(zhì)含量是芽苗菜重要的營養(yǎng)指標(biāo)，不同光質(zhì)處理的苜蓿芽苗菜可溶性蛋白質(zhì)含量見圖2。紅光、藍(lán)光以及紅藍(lán)混合光處理的可溶性蛋白質(zhì)含量均顯著高于CK，其中藍(lán)光處理的可溶性蛋白質(zhì)含量最高，且顯著高于紅光和紅藍(lán)混合光處理，是CK的1.77倍，而紅光與紅藍(lán)混合光處理之間無顯著差異。藍(lán)光與紅藍(lán)混合光處理的苜蓿芽苗菜百株可溶性蛋白質(zhì)含量之間無顯著差異，但均顯著高于紅光處理和CK，分別是CK的2.62倍和2.54倍。

2.4 不同光質(zhì)對苜蓿芽苗菜可溶性糖含量的影響

如圖3所示，紅光處理的苜蓿芽苗菜可溶性糖含量顯著高于其他光質(zhì)處理，藍(lán)光和紅藍(lán)混合光處理則顯著低于CK，其中藍(lán)光處理最低，其可溶性糖含量僅為CK的52.8%。百株可溶性糖含量紅光處理最高，其次是紅藍(lán)混合光處理，與CK相比，紅光和紅藍(lán)混合光處理分別提高了91.1%和35.0%。

2.5 不同光質(zhì)對苜蓿芽苗菜葉綠素含量的影響

如圖4所示，不同光質(zhì)處理苜蓿芽苗菜的葉綠素含量為0.4～0.7 mg/g（FW），4種光質(zhì)處理間存在顯著差異。葉綠素含量自高至低的光質(zhì)處理分別是紅藍(lán)混合光、藍(lán)光、紅光和CK，表明紅光、藍(lán)光及其混合光可顯著提高葉綠素含量。由圖5可以看出，葉綠素含量與苜蓿芽苗菜百株鮮重的相關(guān)性較好，R2=0.930 9，表明較高的葉綠素含量有利于提高苜蓿芽苗菜的產(chǎn)量。

2.6 不同光質(zhì)對苜蓿芽苗菜根系活力的影響

如圖6所示，不同光質(zhì)對根系活力的影響差異顯著，與CK相比，藍(lán)光處理可顯著提高根系活力，而紅光和紅藍(lán)混合光處理則顯著降低了根系活力。

2.7 不同光質(zhì)對苜蓿芽苗菜POD、SOD活性的影響

如圖7所示，與CK相比，其他光質(zhì)處理均顯著提高了苜蓿芽苗菜的POD活性，其中藍(lán)光處理的POD活性顯著高于其他光質(zhì)處理，紅光與紅藍(lán)混合光處理的POD活性之間差異不顯著。不同光質(zhì)處理苜蓿芽苗菜的SOD活性之間差異不顯著。

3 討論與小結(jié)

光質(zhì)可影響植物的生長［29］和生理代謝過程［30，31］，LED單一或組合光質(zhì)對豌豆苗［32-34］、香椿芽苗菜［35-37］、蝴蝶蘭［38］等植物的生理特性產(chǎn)生不同效應(yīng)。本研究發(fā)現(xiàn)，紅藍(lán)混合光處理的苜蓿芽苗菜的維生素C含量和百株維生素C含量均顯著高于其他光質(zhì)處理；藍(lán)光處理的可溶性蛋白質(zhì)含量顯著高于其他光質(zhì)處理，藍(lán)光與紅藍(lán)混合光處理的百株可溶性蛋白質(zhì)含量差異不顯著，但均顯著高于紅光處理和CK；紅光處理的可溶性糖含量和百株可溶性糖含量最高；紅藍(lán)混合光處理的苜蓿芽苗菜的葉綠素含量最高，葉綠素含量與百株鮮重的相關(guān)性較好，擬合方程的R2=0.930 9；藍(lán)光處理的根系活力顯著高于其他光質(zhì)處理?？寡趸甘侵参锟寡趸到y(tǒng)的重要組成部分，其含量高低可反映植物體內(nèi)活性氧的清除能力，本研究藍(lán)光處理的POD活性顯著高于其他光質(zhì)處理，不同光質(zhì)處理間SOD活性差異不顯著。

紅光和藍(lán)光分別有利于苜蓿芽苗菜可溶性糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量的積累，這與黃枝等［34］、王靜等［39］、耿靈靈等［40］、陳嫻［41］的研究結(jié)果一致。張立偉等［42］的研究發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)混合光和藍(lán)光可提高維生素C含量，而紅光處理的維生素C含量最低，與本研究紅藍(lán)混合光處理的苜蓿芽苗菜維生素C含量最高的結(jié)果一致。維生素C含量、可溶性蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量是芽苗菜重要的營養(yǎng)指標(biāo)，從生產(chǎn)和食用的角度考慮，與芽苗菜產(chǎn)量相關(guān)的營養(yǎng)指標(biāo)具有更現(xiàn)實的意義，因此本研究同時計算了百株維生素C含量、百株可溶性蛋白質(zhì)含量和百株可溶性糖含量，發(fā)現(xiàn)紅藍(lán)混合光處理的百株維生素C含量和百株可溶性蛋白質(zhì)含量均較高，百株可溶性糖含量僅次于紅光處理，因此生產(chǎn)中可采用紅藍(lán)混合光［R∶B=1∶1（光強比）］進(jìn)行補光，以獲得較好的產(chǎn)量和更優(yōu)的品質(zhì)。

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