不同光質對茄子幼苗形態建成、光合特性及酶活性的影響

尹娟

摘要：利用發光二極管（LED）為光源，研究白光、紅光、藍光、紅藍光、紫光處理對茄子幼苗形態建成、光合特效和酶活性的影響。結果表明，紅藍光對茄子幼苗莖粗、地上部干質量、地下部干質量、葉片光合速率影響相對最大，顯著高于對照白光（P<0.05）；紅光處理的茄子株高相對最高，根冠比相對最大；紫光使茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質量、地下部干質量及光合速率較白光處理有極顯著降低（P<0.01）；不同處理的茄子幼苗根冠比差異明顯，紅光處理的茄子幼苗根冠比相對最大；紅藍光處理的茄子幼苗蒸騰速率相對最大，較白光提高11.1%；藍光處理的茄子幼苗能夠極顯著提高其氣孔導度（P<0.01），較白光提高25.2%；紅光、藍光、紅藍光、紫光處理的茄子幼苗胞間CO2濃度均極顯著低于白光（P<0.01）；紅光對中性轉化酶（NI）、酸性轉化酶（AI）活性的影響明顯，紅藍光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相對最高，較白光分別提高70.3%、14.5%。

關鍵詞：光質；茄子幼苗；形態建成；光合特效；酶活；白光；紅藍光

中圖分類號： S641.101文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）23-0121-03

植物能夠感受外界各種信號刺激，并產生相應的生理生化反應。光作為一種環境信號，在植物生命周期中能夠影響植物的開花、休眠、落葉、地下儲藏器官的形成等[1]，調控植物的向光性、光合特性、生長代謝、碳水化合物積累、基因表達等。近年來，隨著科學技術的不斷發展進步，發光二極管（LED）作為光源得到快速發展，并以其廉價、節能、高效的特點逐步代替壽命短、光照弱、耗能大的普通光源。另外，LED光源還因具有體積小、壽命長、發光效率高、單色光、冷光源、光譜能夠精量調制等優點[2]，而得到愈來愈多從事現代農業科研工作的學者們的關注和應用。LED光源的應用不僅能夠大大縮小作物生產占用的土地面積，而且可以大幅提高作物整體產量，研究不同光質對作物形態建成和生長發育的影響是順應時代的發展需要。本研究以茄子為試驗材料，在人工氣候室內用LED為光源進行白光、紅光、藍光、紅藍光及紫光處理，研究不同光質對茄子幼苗形態建成、光合特效及碳代謝所需的中性轉化酶、酸性轉化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性的影響，以期為保護地茄子在LED光源調控下進行高產、高效栽培及科學研究提供數據參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

LED設備，由深圳純英達集團有限公司生產；布利塔茄子種子，市購。

1.2試驗方法

試驗于2015年5月1日進行，以LED為光源，設置紅光（655.7 nm，R）、藍光（456.2 nm，B）、紫光（417.1 nm、P）、紅 ∶藍 為4 ∶1的組合光（RB）、白光（對照，W）5種光質。將茄子種子進行浸種、催芽，選擇發芽整齊一致的種子播于裝有2份草炭、1份蛭石的50孔穴盤中，霍格蘭營養液澆灌，2 d/次；茄子幼苗2葉1心時，將其統一放置于不同LED光質下照射8 h/d，白天溫度28～30 ℃、夜間15～17 ℃，光照度 280 μmol/（m2·s），空氣濕度60%，每處理2穴盤100株；茄子6片真葉時測定相關指標。

1.3測定內容與方法

每處理選取長勢一致、有代表性的茄子幼苗5株，用游標卡尺測定株高（茄子基部到生長點）和子葉位置莖粗。將茄子幼苗從基部剪斷，置于烘箱內105 ℃殺青30 min，70 ℃烘至恒質量，分別測定地上部和地下部干質量，計算根冠比。晴天上午10：00—11：00，用CIRAS-Ⅰ型光合儀測定茄子幼苗倒3葉光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）。采用Nielsen等的方法測定中性轉化酶（NI）、酸性轉化酶（AI）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）的活性[3-4]。

1.4數據統計分析

采用Excel 2007軟件處理數據和繪圖，采用DPS 6.05軟件對數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1不同光質對茄子幼苗形態指標的影響

由表1可知，光質對茄子幼苗的形態建成有明顯影響；紅藍光對茄子幼苗莖粗、地上部干質量、地下部干質量影響相對最大，顯著高于其他處理（P<0.05），說明紅藍光有利于培育健壯的茄子幼苗；紅光處理的茄子幼苗株高相對最高，根冠比相對最大；紫光使茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質量、地下部干質量較對照白光處理有極顯著降低（P<0.01）；不同光質處理的茄子幼苗根冠比差異明顯，紅光處理的根冠比相對最大，紅藍光組合次之，白光處理相對最小。

下表同。

2.2不同光質對茄子葉片光合特性的影響

由表2可知，不同光質處理的茄子幼苗光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度差異明顯；紅藍光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對最大，為11.51 μmol/（m2·s），其次為白光、紅光；紫光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對最低，為6.13 μmol/（m2·s），極顯著低于白光處理（P<0.01），說明紫光不利于茄子幼苗光合產物的積累；紅藍光處理的茄子幼苗葉片蒸騰速率相對最大，較白光處理提高11.1%，差異極顯著（P<0.01），其次是藍光處理，與紅藍光處理相比差異不顯著（P>0.05）；紅光、紫光處理的茄子幼苗葉片蒸騰速率極顯著低于白光處理（P<0.01）；藍光處理的茄子幼苗葉片氣孔導度有極顯著提高（P<0.01），較白光處理提高25.2%，而紅光和紅藍光處理差異不顯著，均極顯著高于對照（P<0.01）；紫光處理的茄子幼苗葉片氣孔導度低于白光處理；紅光、藍光、紅藍光、紫光處理的茄子幼苗葉片胞間CO2濃度均極顯著低于白光處理（P<0.01）。

2.4不同光質對茄子幼苗葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的影響endprint

由圖3、圖4可見，紅藍光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相對最高，較白光分別提高70.3%、14.5%，說明紅藍光處理有利于這2種酶活性的提高；紫光、紅光、藍光處理的葉片蔗糖合成酶的活性均高于白光處理，較白光處理分別提高48.6%、40.5%、32.4%；藍光、紅光、紫光處理的葉片蔗糖磷酸合成酶活性均低于白光處理，較白光處理分別降低6%、6.7%、24.7%，說明這3種光處理對蔗糖磷

酸合成酶活性有抑制作用。

3結論與討論

植物的形態建成離不開光，光對植物生長發育的影響除光周期、光強、光照時間外，還受到光質的影響[5]，波長400～700 nm范圍內的光對植物光合的影響相對最大[6]。本試驗

結果表明，紅藍光對茄子幼苗莖粗、地上部干質量、地下部干質量影響相對最大，顯著高于對照白光（P<0.05），這與宋亞英等的研究結論[7]較為一致；紅光處理的茄子株高相對最高，根冠比相對最大，紅光對茄子莖的伸長有促進作用，這與Brown等研究紅光對辣椒生長影響時得出的結果[8]不一致，與蒲高斌等的研究結果[9]類似，這可能是不同作物對光的反應不同所致。史密斯認為，在有效光輻射范圍內，光質對植株莖的影響與其自身波長呈正相關，波長越長越有利于植株莖的伸長，反之抑制莖的伸長[10]。本試驗結果表明，與白光相比，紫光極顯著降低茄子幼苗的株高、莖粗、地上部干質量及地下部干質量（P<0.01），說明紫光對植株形態建成有抑制作用，與史密斯論述的觀點[10]一致。

光合作用是能量轉化和有機物形成的過程，而光合速率是葉片光合性能高低的重要指標之一。謝景等認為，增加藍光照射，能有效提高黃瓜幼苗葉片的凈光合速率[11]。李承志等研究指出，增加紅光或藍光照射，蘿卜和白菜的光合速率及產量明顯高于對照[12]。崔慧茹研究發現，紅光下彩椒葉片的光合速率相對最大，藍光和紅藍組合光下其氣孔導度和蒸騰速率顯著高于白光，而胞間CO2濃度白光處理相對最大[13]。本試驗結果表明，紅藍光處理的茄子幼苗葉片光合速率相對最大，其次為白光和紅光，紫光相對最低，且極顯著低于白光處理（P<0.01），這可能跟葉綠素對光波最強的2個吸收區有關，一個在波長640～660 nm的紅光部分，另一個在波長430～450 nm的藍紫光部分。光合速率和蒸騰速率的比值反映植物生長與水分利用之間的關系[14]，比值越大說明水分利用率越高，反之越小。藍光處理的茄子幼苗葉片光合速率和蒸騰速率的比值相對最大，說明藍光照射下的茄子葉片水分利用率相對最高。藍光處理的茄子幼苗葉片氣孔導度相對最大，這可能與藍光能夠調控氣孔開啟有關[15]，而其胞間CO2濃度相對最低，光合速率極顯著低于對照（P<0.01），這可能是與光質能夠影響光合細胞的結構有關[16]。

紅光對中性轉化酶（NI）、酸性轉化酶（AI）的影響較為明顯，紅光能夠增加茄子幼苗葉片的淀粉積累，這與史宏志等的研究結果[17]一致。李德全等研究認為，藍光提高植物體內吲哚乙酸氧化酶的活性而抑制植物生長[18]。本試驗結果表明，藍光處理的茄子幼苗AI活性極顯著低于白光處理（P<0.01），較白光處理降低7.4%，抑制了茄子幼苗的生長；紅藍光處理的茄子葉片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性相對最高，較白光處理分別提高70.3%、14.5%，紅藍光有利于碳水化合物的積累及光合產物的輸出[19]，加快了茄子植株的生長，與崔瑛等的研究結果[20]一致。

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