熊亞利， 王國莉， 呂鎮(zhèn)城， 張　云， 伊虹霖， 彭永宏,*

( 1. 華南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 廣州 510631； 2. 惠州學(xué)院 生命科學(xué)系， 廣東 惠州 516007 )

不同波長藍(lán)光LED對兩個(gè)品種水稻秧苗生長的影響

熊亞利1， 王國莉2， 呂鎮(zhèn)城2， 張?jiān)?， 伊虹霖1， 彭永宏1,2*

( 1. 華南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 廣州 510631； 2. 惠州學(xué)院 生命科學(xué)系， 廣東 惠州 516007 )

摘要：傳統(tǒng)的大田育秧方式容易受到自然條件的影響，如在連續(xù)的陰雨天容易導(dǎo)致爛秧，而采用人工可控的工廠化育秧則有助于解決此類問題。LED光源具有光質(zhì)純、光效高以及低能耗等優(yōu)勢，是一種有望在工廠化育秧中應(yīng)用的人工光源。該研究以生長特性差異明顯的水稻天優(yōu)998(秈稻)和圣稻14(粳稻)為材料，在光強(qiáng)為(60±5)μmol·m-2·s-1、光周期為12 h·d-1的條件下，以450、470和490 nm 3個(gè)波長的藍(lán)光LED照射天優(yōu)998和圣稻14秧苗，考察了不同波長藍(lán)光對兩個(gè)品種的三葉期和五葉期水稻秧苗生長的影響。結(jié)果表明：藍(lán)光處理下兩個(gè)品種、不同秧齡幼苗的壯苗指數(shù)、根系活力和根數(shù)增加，體內(nèi)碳、氮代謝活性增強(qiáng)，抗氧化物酶活性也會增加。3個(gè)波長的藍(lán)光對兩個(gè)品種、不同秧齡水稻秧苗生長的影響存在差異，450 nm照射下水稻秧苗的各項(xiàng)生長指標(biāo)較優(yōu)，生產(chǎn)上育秧可根據(jù)秧齡選擇450 nm或490 nm作為獨(dú)立和組合光源。

關(guān)鍵詞：育秧, 藍(lán)光LED, 水稻幼苗, 生長

傳統(tǒng)的大田育秧方式容易受自然條件的影響，尤其是早春陰雨寒冷天氣容易造成爛秧。隨著農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步，人工可控的工廠化育秧有望逐步取代傳統(tǒng)的大田育秧，成為育秧新趨勢。傳統(tǒng)植物工廠的補(bǔ)光光源多存在能耗大、散熱多的缺陷。發(fā)光二極管(LED)作為第4代新型照明光源，具有光質(zhì)純、光效高、與植物光合作用和光形態(tài)建成的光譜范圍吻合以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)高效能、低熱負(fù)荷和緊湊空間的集約化植物生產(chǎn)(楊其長，2008)，被認(rèn)為是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)與生物領(lǐng)域最有前途的人工光源(崔瑾等，2008)。LED對植物生長發(fā)育和形態(tài)建成具有顯著影響(Poudel et al，2008；蘇娜娜等，2012)。Hausler et al(1994)研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光可能通過影響葉綠體發(fā)育及光合作用來調(diào)控水稻幼苗的形態(tài)建成。郭銀生等(2011)研究認(rèn)為紅藍(lán)組合光有利于培育水稻壯苗。紅光能增加水稻過氧化氫酶和過氧化物酶活性，提高水稻葡萄糖和果糖的水平(賀曉蔚，1993；Jung et al，2013)。付傳明等(2007)研究發(fā)現(xiàn)，采用LED 補(bǔ)光對水稻幼苗生長有促進(jìn)作用，單波藍(lán)光對水稻幼苗的生長最好。在工廠化育苗領(lǐng)域，目前國內(nèi)對LED光質(zhì)補(bǔ)光的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究較為薄弱，適合水稻工廠化育秧的LED光源的開發(fā)和研究并不深入，限制了這項(xiàng)技術(shù)在生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用。本研究旨在通過考察不同波長LED藍(lán)光對水稻秧苗生長的影響，探討適用于水稻工廠化育秧的光需求規(guī)律，以期為科學(xué)育秧提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1 材料

供試材料秈稻品種天優(yōu)998(超級雜交稻)由廣東省農(nóng)科院提供，粳稻品種圣稻14由山東省農(nóng)科院提供，試驗(yàn)于2012年4月至2013年3月在惠州學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科LED實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 培養(yǎng)條件

水稻種子常溫流水浸種48 h后，于30 ℃ 恒溫箱催芽12 h，之后播種至育秧盤中，每盤約400粒，移至光照培養(yǎng)室育苗。培養(yǎng)溫度(25±2)℃，濕度70%±5%。播種后至三葉期和五葉期秧苗生長需15 d和30 d。

1.3 LED光源

LED藍(lán)光光源和白色熒光燈(功率為40 w)，均由廣東省惠州市純英半導(dǎo)體照明有限公司提供。藍(lán)光LED光譜能量分布由燈板制造商采用遠(yuǎn)方PMS-50系統(tǒng)進(jìn)行測定。

試驗(yàn)處理采用450、470和490 nm 3個(gè)波長的LED藍(lán)光光源照射水稻秧苗，分別記為B450、B470和B490，對照采用白色熒光燈照射。光強(qiáng)為(60±5) μmol·m-2·s-1，光周期為12 h·d-1。

1.4 方法

1.4.1 秧苗形態(tài)指標(biāo)測定播種后第15天、第30天，隨機(jī)選取10株水稻秧苗，蒸餾水洗凈備用。用直尺分別測定株高(從葉尖到假莖基部)、根長(從根尖到假莖基部)；游標(biāo)卡尺測定莖寬(假莖基部寬和主根直徑)，并記錄葉片數(shù)和根數(shù)；測量10株秧苗的鮮重和干重，采用公式“壯苗指數(shù)=莖粗/株高×干重”(倪文，1980)計(jì)算壯苗指數(shù)；形態(tài)指標(biāo)重復(fù)測定6次。

1.4.2 理化指標(biāo)測定葉片的葉綠素含量參照Arnon(1949)的方法；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法，秧苗葉片可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法，蔗糖含量采用間苯二酚法，秧苗的根系活力采用氯化三苯基四氮唑法(TTC法)(李合生，2007)。游離氨基酸含量采用茚三酮比色法(Bradfoad，1976)；SOD酶活性采用氮藍(lán)四唑(NBT)比色法(Heath & Blackwoul，1968)；POD酶活性采用愈創(chuàng)木酚法(Omran，1980)。

以上指標(biāo)重復(fù)測定3次，利用SPSS16.0軟件進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1 不同波長藍(lán)光LED對水稻秧苗生長的影響

不同藍(lán)光LED處理對水稻秧苗的生長影響不同(表1)，3種藍(lán)光處理均可促進(jìn)秈稻天優(yōu)998根的伸長生長，B470處理的效果最顯著；在圣稻14中，只有B450能促進(jìn)根長生長，其他2個(gè)處理均抑制根的伸長生長。所有處理中，只有B450處理在五葉期增加了天優(yōu)998 秧苗的根數(shù)，其余處理都會使秧苗的根數(shù)較對照減少。結(jié)果表明2個(gè)品種秧苗根系生長對不同波長藍(lán)光照射的響應(yīng)有差異。

藍(lán)光處理抑制2個(gè)品種秧苗植株的伸長生長，處理藍(lán)光波長越短，抑制效果更顯著。但不同藍(lán)光處理下莖基直徑的變化不同，五葉期B450和B470處理可以使兩品種莖基直徑較對照顯著增加，以B450的處理效果最為顯著。3個(gè)波長藍(lán)光處理可以增加不同秧齡圣稻14的莖基直徑，B470的處理效果最顯著。說明藍(lán)光處理可以增加水稻秧苗的莖粗，不同品種秧苗對藍(lán)光的響應(yīng)存在差異，在不同秧齡階段藍(lán)光處理的效果不同。

從鮮重的變化看，各種處理能夠增加2個(gè)秧齡天優(yōu)998的鮮重，三葉期以B470的處理最顯著，五葉期B450處理最顯著。B450處理可以使各秧齡天優(yōu)998的干重較對照顯著增加。與此不同，三葉期只有B450處理組使圣稻14的鮮重較對照增加，其余處理則造成鮮重、干重較對照下降。五葉期B450和B470處理均可顯著增加秧苗的干重和鮮重，B470的處理效果較好。

從壯苗指數(shù)看出，藍(lán)光處理提高了兩個(gè)品種水稻秧苗的壯苗指數(shù)，表現(xiàn)為波長越短，效果越顯著。

表 1　不同波長藍(lán)光LED對不同發(fā)育時(shí)期水稻秧苗形態(tài)指標(biāo)的影響

注： a,b,c,d不同字母表示在0.05水平上差異顯著，同一列內(nèi)比較，下同。

Note: Different letters of a, b, c, d, represent significant differences at 0.05 level. Compared within the same column, the same below.

2.2 不同藍(lán)光LED對水稻秧苗光合色素含量的影響

從表2可以看出，不同藍(lán)光LED處理不利于水稻秧苗光合色素的積累，與對照比較，3個(gè)處理下2個(gè)品種不同秧齡幼苗的Chl a、Chl b、Ch1 a+Ch1 b、類胡蘿卜素含量變化不一，Chl b下降速率較快，表現(xiàn)為Chl a/Chl b比值的上升。兩品種比較，天優(yōu)998在五葉期各種色素的含量下降較快，而圣稻14在三葉期各種色素的含量下降較快。總的來看，在三個(gè)不同波長藍(lán)色處理下，B450照射的兩品種不同秧齡幼苗中光合色素的含量水平較高。

2.3 不同波長LED藍(lán)光對水稻秧苗根系活力的影響

三葉期時(shí)，隨著藍(lán)光處理波長增加，2個(gè)品種水稻秧苗的根系活力逐漸增強(qiáng)(圖1，圖2)；五葉期時(shí)，各處理下天優(yōu)998 的根系活力顯著高于對照，以B450處理的根系活力最高，圣稻14中只有B450處理的根系活力顯著高于對照和其他2個(gè)處理。說明水稻秧苗在不同秧齡時(shí)對藍(lán)光的需求不同，育秧前期(三葉期)以較長波長(B490)的處理最好，育秧后期則以較短波長(B450)的處理效果最好。

2.4 不同波長LED藍(lán)光對水稻秧苗抗氧化酶活性的影響

三葉期時(shí)，藍(lán)光處理會引起2個(gè)品種水稻秧苗的POD活性顯著下降，圣稻14的下降更快，且表現(xiàn)出隨著處理波長增加下降速率增加的趨勢(圖3，圖

表 2　不同波長藍(lán)光LED處理下水稻秧苗光合色素含量的變化

圖 1　不同波長LED藍(lán)光對天優(yōu)998水稻幼苗根系活力的影響Fig. 1　Effects of different blue LEDs on root activity in Tianyou 998 seedlings

圖 2　不同波長藍(lán)光LED對圣稻14水稻幼苗根系活力的影響Fig. 2　Effects of different blue LEDs on root activity in Shengdao 14 seedlings

圖 3　不同波長LED藍(lán)光對天優(yōu)998幼苗POD酶活性影響Fig. 3　Effects of different blue LEDs on POD activity in Tianyou 998 seedlings

圖 4　不同波長藍(lán)光LED對圣稻14幼苗POD酶活性影響Fig. 4　Effects of different blue LEDs on POD activity in Shengdao 14 seedlings

圖 5　不同波長藍(lán)光LED對天優(yōu)99幼苗SOD酶活性影響Fig. 5　Effects of different blue LEDs on SOD activity in Tianyou 998 seedlings

圖 6　不同波長藍(lán)光LED對圣稻14幼苗SOD酶活性影響Fig. 6　Effects of different blue LEDs on SOD activity in Shengdao 14 seedlings

圖 7　不同波長藍(lán)光LED對天優(yōu)998幼苗可溶性蛋白含量的影響Fig. 7　Effects of different blue LEDs on soluble protein content in Tianyou 998 seedlings

圖 8　不同波長藍(lán)光LED對圣稻14幼苗可溶性蛋白含量的影響Fig. 8　Effects of different blue LEDs on soluble protein content in Shengdao 14 seedlings

圖 9　不同波長藍(lán)光LED對天優(yōu)998幼苗游離氨基酸含量的影響Fig. 9　Effects of different blue LEDs on free amino acids content in Tianyou 998 seedlings

圖 10　不同波長藍(lán)光LED對圣稻14幼苗游離氨基酸含量的影響Fig. 10　Effects of different blue LEDs on free amino acids content in Shengdao 14 seedlings

4)。五葉期時(shí)，各處理秧苗的POD活性較三葉期有增加，與對照比較，天優(yōu)998中各處理POD活性顯著高于對照，以B490處理的效果最顯著。圣稻14中各處理的POD活性與對照比呈下降趨勢，B470處理的POD活性下降不明顯。這說明育秧前期藍(lán)光處理會造成秧苗POD活性下降，而隨著秧齡的增加，POD活性逐漸上升，不同品種受藍(lán)光處理的影響不同，超級稻天優(yōu)998 POD活性上升較快。

三葉期時(shí)，天優(yōu)998 的SOD酶活性在B470處理下顯著下降(圖5，圖6)，其余處理與對照比差異不顯著，而圣稻14三葉期時(shí)，3個(gè)藍(lán)光處理都可以使秧苗的SOD活性較對照顯著增加。五葉期時(shí)，B450和B490處理天優(yōu)998秧苗SOD活性雖然較三葉期下降，但顯著高于對照，B470處理的秧苗體內(nèi)SOD活性較三葉期上升，與對照無顯著差異。相反，在圣稻14中，B450和B490處理秧苗的SOD活性比三葉期高，與對照比顯著上升， B470處理秧苗的SOD活性低于三葉期，與對照比無顯著差異。這一結(jié)果提示，B450和B490處理可以維持2個(gè)品種水稻秧苗體內(nèi)較高的SOD活性。

2.5 不同波長LED藍(lán)光對水稻秧苗氮代謝的影響

三葉期時(shí)，各處理顯著提高天優(yōu)998秧苗的可溶性蛋白含量(圖7)，以B450處理效果最為顯著。在圣稻14中，B470和B490處理與對照比，秧苗的可溶性蛋白含量變化不顯著，B450處理使秧苗的可溶性蛋白含量顯著增加。

五葉期時(shí)，B450和B470處理可顯著提高天優(yōu)998秧苗的可溶性蛋白含量，而B490處理秧苗的可溶性蛋白含量顯著下降。3個(gè)處理都可以使圣稻14的可溶性蛋白含量顯著增加，以B450的處理效果最顯著。由此可見，B450處理能顯著提高不同品種水稻秧苗可溶性蛋白的含量。

三葉期時(shí)，B450和B470處理可以顯著增加2品種水稻秧苗的游離氨基酸含量(圖9，圖10)，其中B450的處理效果最優(yōu)。五葉期時(shí)，3個(gè)處理都顯著增加了2個(gè)品種水稻秧苗的游離氨基酸含量，并且隨著處理波長的增加，含量顯著增加。說明育秧前期補(bǔ)充450 nm藍(lán)光，后期補(bǔ)充較長波長的490 nm藍(lán)光有利于游離氨基酸的積累。

2.6 不同波長LED藍(lán)光對水稻秧苗碳代謝的影響

三葉期時(shí)，B450處理可以使天優(yōu)998秧苗葉片可溶性糖含量、淀粉含量、蔗糖含量顯著高于對照(表3)，并優(yōu)于其他2個(gè)處理，B490處理使其根部各種碳水化合物的含量顯著高于對照，除蔗糖含量低于B450處理外，可溶性糖和淀粉含量都是所有秧苗中含量最高的。圣稻14中，B450處理使其葉片和根部各種碳水化合物的含量顯著高于對照及其他處理，效果最優(yōu)。

五葉期時(shí)，各處理都使2個(gè)品種水稻秧苗葉片和根部的各種碳水化合物含量顯著增加，B490處理下的含量最高，效果最好，說明不同品種的水稻秧苗在不同生長時(shí)期對光質(zhì)的需求并不相同。

3討論

秈稻和粳稻是我國自古以來栽培稻的兩大類型，二者的特征特性差異明顯，秈稻比較適宜生長在高溫、強(qiáng)光和多濕的熱帶及亞熱帶地區(qū)，而粳稻比較適宜生長在氣候暖和的溫帶熱帶高地，耐寒、耐弱光。因此，本研究中選用天優(yōu)998 和圣稻14 2個(gè)品種作為研究對象，目的是想了解不同類型水稻秧苗的光的需求規(guī)律是否存在差異。本研究發(fā)現(xiàn)，三個(gè)波長的LED 藍(lán)光處理，超級雜交稻天優(yōu)998秧苗的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)較圣稻14要高，說明不同類型水稻的代謝活性存在明顯差異，天優(yōu)998秧苗體內(nèi)較高的代謝活性也許與其產(chǎn)量高有著直接的聯(lián)系。但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，兩個(gè)品種在不同秧齡時(shí)補(bǔ)充450 nm藍(lán)光，似乎都更有利于其生長，至于育秧前期(三葉期)和后期(五葉期)具體的波長組合，兩個(gè)品種則沒有一致的規(guī)律可循，這還需要選擇更多不同類型的水稻品種來進(jìn)行試驗(yàn)。

付傳明等(2007)認(rèn)為單波藍(lán)光對水稻幼苗的生長最好。本研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)波段的藍(lán)光對水稻秧苗的生長確有促進(jìn)作用，說明可以用不同波長的LED藍(lán)光作為獨(dú)立光源用于水稻秧苗的補(bǔ)光處理。藍(lán)光處理顯著抑制兩品種秧苗植株的伸長生長，有可能與IAA氧化酶活性增加(李韶山和潘瑞熾，1993)、植物生長抑制物含量增加(潘瑞熾，1991；Baraldi et al，1995；郭銀生等，2011；倪文，1980)有關(guān)。

本研究中發(fā)現(xiàn)藍(lán)光處理對水稻2個(gè)品種秧苗根系的生長影響不同，雖然不同藍(lán)光處理時(shí)，2個(gè)品種水稻秧苗的根數(shù)減少，但對根的伸長生長影響不同。3種藍(lán)光處理均可以促進(jìn)秈稻天優(yōu)998根的伸長生長，且B470的處理效果最顯著。而對于圣稻14，B450處理促進(jìn)根的伸長，其他2個(gè)處理均抑制根的伸長生長。不同波長藍(lán)光促進(jìn)或抑制根系伸長的原因有待進(jìn)一步研究。不同波長的藍(lán)光處理均能提高水稻秧苗的根系活力，與藍(lán)光能提高根系脫氧酶活性有關(guān)(李韶山和潘瑞熾，1993)。三葉期時(shí)B490處理的效果最好，五葉期時(shí)B450的處理效果最好。說明藍(lán)光處理對秧苗根的伸長生長和根系活力的影響機(jī)理不同，且發(fā)育所需要的最佳波段不同，因而生產(chǎn)上需根據(jù)水稻不同品種，不同秧齡選擇適宜的藍(lán)光進(jìn)行補(bǔ)光，選擇B450處理對2個(gè)品種秧苗的根系生長均具有較好的效果。

表 3　不同波長藍(lán)光LED對不同發(fā)育時(shí)期兩種水稻品種碳代謝的影響

藍(lán)光處理影響水稻秧苗的氮代謝。B450和B470處理時(shí)，2品種水稻秧苗體內(nèi)可溶性蛋白含量增加，這與王曉明等(1999)、鄧江明等(2000)、李韶山和潘瑞熾(1995)的研究結(jié)果一致，以B450處理的效果較好。秧苗體內(nèi)的游離氨基酸含量雖然升高，但五葉期含量下降低于三葉期，可能是隨著苗齡增加，秧苗產(chǎn)生氨基酸的速度要小于新器官所需蛋白質(zhì)的合成速度，鄧江明等(2000)有類似報(bào)道。

不同波段藍(lán)光處理對水稻秧苗碳代謝的影響較復(fù)雜，因品種、器官、秧齡不同影響有差異。藍(lán)光處理下水稻秧苗的光合色素含量較對照低，Chla/Chlb顯著上升，這與多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致(李德紅等，1998；李光等，2007；李韶山和潘瑞熾，1994)。由于葉綠素a藍(lán)光吸收峰比葉綠素b高(趙占娟等，2009)，藍(lán)光更有利于Chla的形成(Rivkin，1989；Tandeau & Houmard，1993)。

光合色素含量與碳水化合物的含量變化趨勢不同。B450和B490處理分別使三葉期和五葉期秧苗葉片和根部的碳水化合物含量最高，是因?yàn)樗{(lán)光處理下雖然Chl a/Chl b較高，盡管單位蛋白(葉綠素)含量中LCHII(PSII 的Chl a/b結(jié)合蛋白)數(shù)量少，但單位葉綠素含量的光合電子傳遞活性較高，單位葉面積中Rubisco 的活性較高(Ryo et al, 2004)。同時(shí)，隨著秧齡增加，水稻秧苗體內(nèi)可溶性糖和蔗糖含量逐漸增加，而淀粉含量卻呈下降趨勢，說明隨著苗齡增加，其光合能力和代謝活性逐漸增強(qiáng)。

綜上所述，在水稻育秧中，藍(lán)光LED是一種優(yōu)于熒光燈的植物光源。不同類型水稻秧苗對藍(lán)光的波長反應(yīng)不同，不同波段的藍(lán)光對不同秧齡水稻秧苗的生長影響也有差異。從研究結(jié)果來看，450 nm照射下水稻秧苗的壯苗指數(shù)最大，因此生產(chǎn)上可以選擇450 nm作為照射光源。如果育秧有特殊需求，則可根據(jù)秧苗生長期選擇450、490 nm或兩種組合作為適宜光源。

參考文獻(xiàn):

ARNON DI, 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenol oxidase inBetavulgaris[J]. Plant Physiol, 24: 1-15.

BARALDI R, BERTAZZA G, BOGINO J, et al, 1995. The effect of light quality onPrunusCerasusⅡ. Change in hormone levels in plants grown under different light condtion [J]. Photochem Photobiol, 62(4): 800-803.

BRADFOAD MM, 1976. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram qualities of protein utilizing the principle of protein dye binding [J]. Anal Bioanal Chem, 72: 248.CUI J, XU ZG, CHI XR, 2008. Applications and prospects of light emitting diode in plant protected culture [J]. J Agric Eng, 24(8): 249-253. [崔瑾, 徐志剛, 邸秀茹, 2008. LED在植物設(shè)施栽培中的應(yīng)用和前景 [J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 24(8): 249-253.]

DENG JM, CAI QY, PAN RC, 2000. Effect of light quality on the contents of protein and free amino acids in rice seedlings [J]. Chin Bull Bot, 17(5): 419-423. [鄧江明, 蔡群英, 潘瑞熾, 2000. 光質(zhì)對水稻幼苗蛋白質(zhì)、氨基酸含量的影響 [J]. 植物學(xué)通報(bào), 17(5): 419-423.]FU CM, HUANG NZ, ZHAO ZG, et al, 2007. Effects of different light qualities and illumination supplement on growth and photosynthetic rate of rice seedling [J]. Guihaia, 27(2): 255-259. [付傳明, 黃寧珍, 趙志國, 等, 2007. 光質(zhì)與補(bǔ)光對水稻幼苗生長及光合速率的影響 [J]. 廣西植物, 27(2): 255-259.]

GUO YS, GU AS, CUI J, 2011. Effects of light quality on rice seedlings growth and physiological characteristics [J]. Chin J Appl Ecol, 22( 6): 1 485-1 492. [郭銀生, 谷艾素, 崔瑾, 2011. 光質(zhì)對水稻幼苗生長及生理特性的影響 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 22( 6): 1 485-1 492.]HAUSLER RE, BLACKWALL RD, LEA PJ, et al, 1994. Control of photosynthesis in barley leaves with reduced activities of glutamine synthetase or glutamate synthetase [J]. Planta,194: 406-417.

HEATH RL, PACKER L, 1968. Photoperoxidation inisolated chloroplasts. I. Kinetics and Stoichionmetry of fatty acid peroxidation [J]. Arch Biochem Biophys, 125: 189-198.

HE XW, CHEN KC, XIAO XH, 1993. Effect of red or far-red light and plant hormone on the growth and activity of CAT,POX in seeding of rice [J]. J Wuhan Plant Sci, 11(2): 125-129. [賀曉蔚, 陳克成, 肖栩華, 1993. 紅光、遠(yuǎn)紅光和植物激素對水稻幼苗生長及CAT、POX 活性的影響 [J]. 武漢植物學(xué)研究, 11(2): 125-129.]

JUNG ES, LEE S, LIM SH, et al, 2013. Metabolite profiling of the short-term responses of rice leaves (Oryzasativa. cv. Ilmi) cultivated under different LED lights and its correlations with antioxidant activities [J]. Plant Sci, 210:61-69.

LI DH, DENG JM, XING D, 1998. Effects of different lights on UBE and GS activity of rice seedlings [J]. Life Sci Res, 2(2): 109-117. [李德紅, 鄧江明, 邢達(dá), 1998. 光質(zhì)對水稻幼苗超弱發(fā)光和谷氨酰胺合成酶活性的影響 [J]. 生命科學(xué)研究, 2(2): 109-117.]

LI G, JIAO XX, LIU P, 2007. Spectral feature of delayed Lum inescence of plant leaf [J]. Acta Laser Boil, 16(6): 680-683. [李光, 焦小雪, 劉品, 2007. 植物葉片延遲發(fā)光的光譜特性 [J]. 激光生物學(xué)報(bào), 16(6): 680-683.]

LI HS, 2007. The experiment principle and technique on plant physiology and biochemistry [M]. 2nd Ed. Beijing: Higher Education Press. [李合生, 2007. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù) [M]. 第2版. 北京: 高等教育出版社.]

LI SS, PAN RC, 1993. Blue light effects in plants [J]. Plant Physiol Comm, 29(4):248-252. [李韶山, 潘瑞熾, 1993. 植物的藍(lán)光效應(yīng) [J]. 植物生理學(xué)通訊, 29(4):248-252.]

LI SS, PAN RC, 1994. Effects of blue light on the growth of rice seedlings [J]. Chin J Rice Sci, 8(2): 115-118. [李韶山, 潘瑞熾, 1994. 藍(lán)光對水稻幼苗生長效應(yīng)的研究 [J]. 中國水稻科學(xué), 8(2): 115-118.]

LI SS, PAN RC, 1995. Effect of blue light on the metabolism of carbohydrate and protein in rice seedlings [J]. J Plant Physiol Mol Biol, 21(1): 22-28. [李韶山, 潘瑞熾, 1995. 藍(lán)光對水稻幼苗碳水化合物和蛋白質(zhì)代謝的調(diào)節(jié) [J]. 植物生物與分子生物學(xué)學(xué)報(bào), 21(1): 22-28.]NI W, 1980. Effect of various light qualities on growth of rice seedlings [J]. Acta Bot Yunnan, 2(2):194-201. [倪文, 1980. 不同光質(zhì)對稻苗生長的效應(yīng) [J]. 云南植物研究, 2(2):194-201.]

OMRAN RG, 1980. Peroxide levels and the activities of catalase, peroxidase and indoleacetic acid oxidase during and after chilling cucumber seedlings [J]. Plant Physiol, 65: 407-408.PAN RC, 1991. New insight on mechanism of phototropism [J]. Plant Physiol Comm,27(1):64-67. [潘瑞熾, 1991. 植物向光性運(yùn)動機(jī)理的新見解 [J]. 植物生理學(xué)通訊,27(1):64-67.]POUDEL PR, KATAOKA I, MOCHIOKA R, 2008. Effects of red-and blue-light-emitting diodes on growth and morphogenesis of grapes [J]. Plant Cell Tiss Org, 92:147-153.

RIVKIN RB, 1989. Influence of irradiance and spectral quality on the carbon metabolism of phytoplanktonⅠ [J]. Mar Ecol Prog Ser, 55: 291-304.

RYO MATSUDA, KEIKO OHASHI-KANEKO, KAZUHIRO FUJIWARA, et al, 2004. Photosynthetic characteristics of rice leaves grown under red light with or without supplemental blue light [J]. Plant Cell Physiol, 45(12): 1 870-1 874.

SU NN, WU Q, CUI J, 2012. Effects of supplemental lighting with LED light quality on growth and photosynthetic characteristics of cucumber seedlings [J]. Chin Veg, 24:48-54. [蘇娜娜, 鄔奇, 崔瑾, 2012. LED 光質(zhì)補(bǔ)光對黃瓜幼苗生長和光合特性的影響 [J]. 中國蔬菜, 24:48-54.]

TANDEAU DE MARSAE N, HOUMARD J, 1993. Adaptation of cyanobacteria to environmental stimuli: new steps towards molecular mechanisms [J]. FEMS Microbiol Rev, 104: 119-189.

WANG XM, WANG XJ, PAN RC, 1999. Effects of blue light on protein metabolism during the formation and growth of mung bean hypocotyl calli [J]. J Plant Physiol Mol Biol, 25(4): 321-326. [王曉明, 王小菁, 潘瑞熾, 1999. 藍(lán)光對綠豆下胚軸愈傷組織形成和生長過程中蛋白質(zhì)代謝的影響 [J]. 植物生物與分子生物學(xué)學(xué)報(bào), 25(4): 321-326.]YANG QC, 2008. Application and prospect of light-emitting diode(LED) in agriculture and bio-industry [J]. J Agric Sci Technol, 10(6):42-47. [楊其長, 2008. LED在農(nóng)業(yè)與生物產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與前景展望 [J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào), 10(6):42-47.]

ZHAO ZJ, LI G, WANG XS, 2009. Ultraweak biophoton emission and chlorophyll contents in leaves of mung bean seedl ings under different spectrum lights [J]. Acta Bot Boreal-Occident Sin, 29(7): 1 465-1 469. [趙占娟, 李光, 王秀生. 2009. 光質(zhì)對綠豆幼苗葉片超微弱發(fā)光及葉綠素含量的影響 [J]. 西北植物學(xué)報(bào), 29(7): 1 465-1 469.]

Effects of different blue LEDs on the seedling growth of two rice cultivars

XIONG Ya-Li1, WANG Guo-Li2, Lü Zhen-Cheng2, ZHANG Yun1,YI Hong-Lin1, PENG Yong-Hong1，2*

( 1.CollegeofLifeSciences,SouthChinaNormalUniversity, Guangzhou 510631, China；2.DepartmentofLifeSciences,HuizhouUniversity, Huizhou 516007, China )

Abstract:Traditional method of cultivating seedling in the field would be more susceptible to natural conditions, especially in the consistent rainy days. It is effective to solve this problem by industrialized rice seeding. LED is a promising light source to be used in the seedling factory due to its advantages of light quality, light effects and low-power consumption. To investigate influence of different blue light on the growth of three-leaf stage and five-leaf stage rice seedlings. Seedlings of Tianyou 998 (Indica) and Shengdao 14 (Japonica) were exposed to the illumination of three blue light LEDs (450, 470 and 490 nm) under following condition: light intensity (60±5)μmol·m-2·s-1, photoperiod 12 h·d-1. Then, multiple growth index were evaluated. The results showed that under blue LEDs treatment, in two rice seedlings of different ages, sound seedling index, root activity and root number increased, carbon and nitrogen metabolic activity enhanced, as well as the antioxidase activity. Although three blue LEDs treatments have different influences on the growth of two rice seedlings with different age, rice seedlings grew better under 450 nm illumination. The present results suggested that 450 nm or 490 nm LEDs could be selected as an independent or mixed light source for cultivating rice seedling in practice.

Key words:cultivating seedlings, blue LEDs, rice seedling, growth

DOI:10.11931/guihaia.gxzw201403044

收稿日期:2014-07-24修回日期： 2014-10-13

基金項(xiàng)目：廣東省重大科技專項(xiàng)(2011A080801020); 廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣專項(xiàng)(201201162); 惠州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2011C020005002); 惠州學(xué)院校級重點(diǎn)科研項(xiàng)目(C211.0406)[Supported by the Special Fund of the Key Science and Technology of Guangdong Province(2011A080801020); Special Fund of Agriculturl Technology Promotion of Guangdong Province(201201162); Plan for Science and Technology of Huizhou City(2011C020005002); Key Research Project of Huizhou College(C211.0406)]。

作者簡介：熊亞利(1987-)，女，江西豐城人，碩士研究生，主要從事植物生理學(xué)研究，(E-mail)xiongyali_2008@126.com。 *通訊作者： 彭永宏，博士，教授，主要從事植物生理學(xué)研究，(E-mail)pengyh@scnu.edu.cn。

中圖分類號：Q945

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-3142(2016)03-0315-08

熊亞利，王國莉，呂鎮(zhèn)城，等. 不同波長藍(lán)光LED對兩個(gè)品種水稻秧苗生長的影響 [J]. 廣西植物， 2016， 36(3)：315-322

XIONG YL,WANG GL,Lü ZC，et al. Effects of different blue LEDs on the seedling growth of two rice cultivars [J]. Guihaia， 2016， 36(3)：315-322