劉素慧， 尉 輝， 陳 昆

(1.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250000； 2.商丘市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所，河南商丘 476000)

光是植物進(jìn)行光合作用的能量來源，光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育各階段具有調(diào)節(jié)作用，植物的開花、生長(zhǎng)、休眠等均受光質(zhì)及光強(qiáng)的調(diào)控。植物對(duì)光的吸收有選擇性，以400～700 nm波段的可見光對(duì)植物的生理活動(dòng)影響最大。LED光源能夠發(fā)射出單一純凈的光質(zhì)，如藍(lán)光、紅光、紫光等，同時(shí)還具有廉價(jià)、節(jié)能、高效、體積小、壽命長(zhǎng)、光譜能夠精量調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)[2]，廣泛應(yīng)用于工廠化育苗、設(shè)施栽培中。

本試驗(yàn)以茄子為試驗(yàn)材料，在人工氣候室內(nèi)用LED光源進(jìn)行白光、紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)(2 ∶1)光及紫光處理，研究不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗葉片中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖磷酸合成酶及磷酸合成酶活性及品質(zhì)的影響，以期為保護(hù)地茄子栽培中光源的選擇提供數(shù)據(jù)及理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)于2016年4月10日進(jìn)行，選取番茄品種布利塔為試材，浸種、催芽后，選擇發(fā)芽整齊一致的種子播于50孔穴盤中，基質(zhì)為草炭 ∶蛙石(體積比)=2 ∶1，霍格蘭營養(yǎng)液澆灌，2 d 1次，當(dāng)茄子幼苗2葉1心時(shí)，將其統(tǒng)一放置于不同LED光質(zhì)下處理，每處理2盤100株，溫度白天28～30 ℃，夜間 15～17 ℃，光強(qiáng)280 μmol/(m2·s)，光照時(shí)間8 h/d，空氣濕度60%，待茄子6張真葉時(shí)進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

光源采用深圳純英達(dá)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的LED照明設(shè)備，設(shè)5個(gè)光源處理，分別為紅光(655.7 nm，R)、藍(lán)光(456.2 nm，B)，紫光(417.1 nm，P)、紅藍(lán)(2 ∶1)組合光(R2B1)和白光(對(duì)照，W)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

采用Nielsen等的方法[3]測(cè)定茄子葉片中性轉(zhuǎn)化酶(NI)、酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)活性；采用寧宇等的方法[4]測(cè)定茄子葉片蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性。茄子葉片可溶性糖含量、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性、維生素C含量、抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性測(cè)定參照文獻(xiàn)[5-8]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)整理

采用Excel 2007軟件數(shù)據(jù)整理和繪圖，采用DPS 6.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對(duì)幼苗葉片中性轉(zhuǎn)化酶(NI)和酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)活性的影響

由圖1可知，紅光和藍(lán)光下中性轉(zhuǎn)化酶活性高于白光，且以紅光處理下最高，紅藍(lán)(2 ∶1)光和紫光處理下中性轉(zhuǎn)化酶低于白光，以紫光處理下最低。由圖2可知，紅光和紅藍(lán)(2 ∶1)光處理酸性轉(zhuǎn)化酶活性均高于白光(對(duì)照)處理，且以紅光處理下最高，而藍(lán)光和紫光處理均低于白光。從圖1和圖2還可以看出，茄子葉片酸性轉(zhuǎn)化酶活性總體高于中性轉(zhuǎn)化酶活性。

2.2 不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗葉片磷酸合成酶(SS)的影響

由圖3可以看出，不同光質(zhì)處理下磷酸合成酶(SS)活性差異較大。紅光、紅藍(lán)(2 ∶1)光和藍(lán)光下磷酸合成酶活性均高于白光對(duì)照，較白光分別高38.80%、28.19%和8.67%。紫光處理磷酸合成酶活性低于白光對(duì)照，說明紫光不利于蔗糖磷酸合成酶的合成與積累。

2.3 不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗葉片可溶性糖含量與蔗糖磷酸合成酶活性的影響

由圖4可知，不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗葉片可溶性糖含量的影響不同。在紅藍(lán)光、紅光和藍(lán)光處理下，可溶性糖含量均高于對(duì)照，其中紅光處理下葉片可溶性糖含量最高，較白光高29.05%。紫光處理下茄子葉片可溶性糖含量最低，較白光低12.51%，說明紫光不利于茄子葉片可溶性糖含量提高。

蔗糖磷酸合成酶是高等植物中合成蔗糖的2個(gè)重要途徑之一，其活性高低在一定程度上反映了茄子碳代謝水平高低。圖5表明，光質(zhì)能夠影響茄子葉片蔗糖磷酸合成酶活性。紅光處理對(duì)茄子葉片蔗糖磷酸合成酶活性影響最大，較白光處理高43.50%；紅藍(lán)光處理次之，較白光高33.73%。紅光處理下蔗糖磷酸合成酶活性略高于白光對(duì)照，紫光處理下，蔗糖磷酸合成酶活性低于白光對(duì)照，但二者差異不大。

2.4 不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗葉片APX活性與維生素C含量的影響

圖6可知，不同光質(zhì)處理下，茄子葉片APX活性從高到底依次為紅光>白光>紫光>紅藍(lán)光>藍(lán)光；紅光處理下，茄子葉片APX活性較白光處理高4.79%；藍(lán)光處理下，茄子葉片APX活性最低，較白光低23.39%。

由7可知，藍(lán)光處理下茄子葉片維生素C含量最大，紅藍(lán)光處理次之，較白光處理分別高46.57%和21.06%；紅光和紫光處理下茄子葉片維生素C含量均低于對(duì)照，較對(duì)照分別低13.43%和20.9%，說明這2種光不利于茄子葉片維生素C的形成。

從圖6和圖7還可以看出，藍(lán)光處理葉片維生素C含量最高，而相應(yīng)的APX活性卻最低，紫光處理下葉片維生素C含量最低，而其APX活性卻最高，其他處理結(jié)果類似，說明光質(zhì)處理下茄子葉片維生素C含量與APX活性負(fù)相關(guān)。

3 討論

光對(duì)植物形態(tài)建成有重要作用，植物生長(zhǎng)發(fā)育受光周期、光強(qiáng)、光照和光質(zhì)的影響[9]。轉(zhuǎn)化酶是蔗糖代謝途徑中的重要酶類，大量研究報(bào)道，轉(zhuǎn)化酶參與植物的生長(zhǎng)、糖分轉(zhuǎn)運(yùn)及器官建成等[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，茄子葉片酸性轉(zhuǎn)化酶活性總體高于中性轉(zhuǎn)化酶活性，且紅光下NI活性和AI活性高于其他處理，說明紅光有利于茄子幼苗葉片淀粉的積累，這與史宏志等在煙草上的研究結(jié)果[11]一致。在紅光處理下茄子葉片磷酸合成酶(SS)活性最高，紅光能夠促進(jìn)糖的積累及光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)[12]，促進(jìn)茄子生長(zhǎng)發(fā)育，與崔瑾等在黃瓜、番茄和辣椒幼上的研究結(jié)果[13]一致。

光為作物生長(zhǎng)提供能量，不同光質(zhì)對(duì)作物品質(zhì)有重要影響。聞?dòng)阑鄣仍谘芯考t藍(lán)綠不同比例組合光處理時(shí)得出，紅光和藍(lán)光(1 ∶1)條件下最有利于白及組培苗可溶性糖的積累[14]。有研究認(rèn)為紅光能夠有效提高小白菜、綠茶、生菜和黃瓜可溶性糖含量[15-18]。本試驗(yàn)中，不同光質(zhì)處理下可溶性糖含量存在較大差異，紅光處理下茄子葉片可溶性糖含量最高，較白光提高29.05%。不同光質(zhì)處理下可溶性糖含量的差異可能是因?yàn)椴煌赓|(zhì)對(duì)植物碳水化合物的吸收有影響[19]，也可能是因?yàn)楣饷羯厥拐崽谴x相關(guān)酶活性提高，進(jìn)而促進(jìn)碳水化合物的積累[20]。蔗糖磷酸合成酶(SPS)參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育，是蔗糖進(jìn)入各種代謝途徑必不可少的關(guān)鍵酶之一[21]。

維生素C含量高低是衡量蔬菜品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。本試驗(yàn)中藍(lán)光處理下茄子葉片維生素C含量最高，紅藍(lán)光處理次之，說明這2種光處理下有利改善茄子品質(zhì)；紅光和紫光處理下茄子葉片維生素C含量均低于對(duì)照，說明這2種光不利于茄子葉片維生素C的形成。APX是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶之一，其活性高低直接反映了植株的生理狀況[22]。文錦芬等研究認(rèn)為，紅光誘導(dǎo)煙草葉片APX活性升高[23]；蒲高斌研究認(rèn)為，紅光處理和藍(lán)光處理下番茄幼苗APX活性較高，幼苗較白光健壯，黃光和綠光下酶的活性較低[24]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，紅光誘導(dǎo)茄子葉片APX活性升高，藍(lán)光處理茄子葉片APX活性下降。另外，藍(lán)光處理葉片維生素C含量最高，而相應(yīng)的APX活性卻最低，紅光處理下葉片維生素C含量最低，而其APX活性卻最高，其他處理結(jié)果類似，說明光質(zhì)處理下茄子葉片維生素C含量與APX活性負(fù)相關(guān)。這可能是因?yàn)榫S生素C是抗壞血酸過氧化物酶APX的專一電子供體[25]，APX活性較低，電子供體利用少維生素C含量高，而電子供體利用較多時(shí)，APX活性高電子供體利用多維生素C含量低。

4 結(jié)論

紅光處理下茄子葉片NI活性、AI活性、可溶性糖含量最高；藍(lán)光處理下AI活性顯著低于白光對(duì)照。紅藍(lán)光處理下茄子葉片磷酸合成酶活性最高。藍(lán)光處理下，茄子葉片APX活性最低，藍(lán)光處理和紅藍(lán)光處理下茄子葉片維生素C含量最大，紅光和紫光處理下茄子葉片維生素C含量較低。不同光質(zhì)處理下茄子葉片維生素C含量與APX活性負(fù)相關(guān)。

[1]張 蕾. 光質(zhì)在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中的調(diào)控作用[D]. 保定：河北大學(xué)，2000.

[2]楊其長(zhǎng). LED在設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[C]//紀(jì)念中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立三十周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)：CSAE2009論文集. 太原，2009.

[3]Nielsen T H，Skiarbek H C，harlsen P. Carbohydrate metabolism during fruit development in sweet pepper(Capsicumannuum)plants[J]. Physiologia Plantarum，1991，82(2)：311-319.

[4]寧 宇，鄧惠惠，李清明，等. 紅麟光質(zhì)對(duì)芹菜碳氮代謝及其關(guān)鍵酶活性的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2015，51(1)：112-118.

[5]劉春生，楊守祥. 農(nóng)業(yè)化學(xué)分析[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1996.

[6]上海植物生理學(xué)會(huì). 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.

[7]王學(xué)奎. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

[8]Nakano Y，Asada K. Hydrogen peroxide scavenged by ascorbated specific peroxidase in spinach chloroplast[J]. Plant and Cell Physiology，1981，22：867-880.

[9]楊其長(zhǎng)，魏靈玲，劉文科，等. 植物工廠系統(tǒng)與實(shí)踐[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[10]王麗娟. 植物轉(zhuǎn)化酶在糖代謝中的作用[J]. 農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2010，31(4)：70-75.

[11]史宏志，韓錦峰，張國撤，等. 單色麟光和紅光對(duì)煙苗葉片生氏和碳氮代謝的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，32(3)：258-262.

[12]張 歡，徐志剛，崔 瑾，等. 光質(zhì)對(duì)番茄和萵苣幼苗生長(zhǎng)及葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21(4)：949-965.

[13]崔 瑾，馬志虎，徐志剛，等. 不同光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)黃瓜、辣椒和番茄幼苗生化及生理特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2009，36(5)：663-670.

[14]聞?dòng)阑?，?英，李慧敏，等. LED不同光質(zhì)對(duì)白及組培苗生長(zhǎng)及可溶性糖含量的影響[J]. 北方園藝，2014(15)：58-62.

[15]陳祥偉，劉世琦，成 波，等. 不同LED光源對(duì)小白菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響[J]. 長(zhǎng)江蔬菜，2013(16)：36-40.

[16]袁林穎，楊 娟，鐘應(yīng)福，等. LED光質(zhì)凋萎對(duì)綠茶品質(zhì)的影響研究[J]. 南方農(nóng)業(yè)，2016(16)：31.

[17]陳文昊，徐志剛，劉曉英，等. LED光源對(duì)不同品種生菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2011，31(7)：1434-1440.

[18]唐大為，張國斌，張 帆，等. LED光源不同光質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及生理生化特性的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，46(1)：44-48.

[19]林小蘋，賴鐘雄，黃 淺. 光質(zhì)對(duì)植物離體培養(yǎng)的影響[J]. 亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2008，4(1)：73-80.

[20]Kasperbauer M J. Strawberry yield over red versus black plastic mulch[J]. Crop Science，2000，40(1)：171-174.

[21]劉凌霄，沈法富，盧合全，等. 蔗糖代謝中蔗糖磷酸合成酶(SPS)的研究進(jìn)展[J]. 分子植物育種，2005，3(2)：275-281.

[22]徐是雄. 種子生理的研究進(jìn)展[M]. 廣州：中山大學(xué)出版社，1987：45-48.

[23]文錦芬，柯 學(xué)，徐超華，等. 光質(zhì)對(duì)煙草葉片生長(zhǎng)發(fā)育過程中抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2011，31(9)：1799-1804.

[24]蒲高斌，劉世琦，張 珍. 不同光質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，32(5)：971-972，975.

[25]沈文脫，黃麗琴，徐朗萊. 植物抗壞血酸過氧化物酶[J]. 生命的化學(xué)，1997，17(5)：24-26.