王玉英 李 茹 高買波 李枝林 黃興龍 李葉芳 李國昌③

(1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院 云南昆明650201;2 石林縣經(jīng)濟(jì)作物站 云南石林652200)

人參果（Solanum muricatumAiton）又稱香瓜茄、南美香瓜茄、長壽果、艷果等，原產(chǎn)于南美洲，屬茄科類多年生雙子葉草本植物［1]；果實(shí)成熟時(shí)果皮呈金黃色，外形像人的心臟，不僅可以作為水果，還能作為蔬菜。人參果不僅能補(bǔ)充營養(yǎng)，還具有營養(yǎng)保健功效；果肉味道與眾不同、又脆又酥，口感鮮美多汁、不酸不澀，是一種受歡迎的水果。人參果具有低糖、低脂肪等特點(diǎn)，同時(shí)富含蛋白質(zhì)、維生素與礦物元素、氨基酸以及微量元素，對(duì)防治糖尿病、心臟病，調(diào)節(jié)血脂等具有很好的輔助功能［2-3]。LED 是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光，發(fā)出紅、綠、青、橙、黃、紫、白、藍(lán)色的光，又叫發(fā)光二極管［4]。隨著科學(xué)社會(huì)的發(fā)展，LED 光源也逐漸走進(jìn)人們的視野，為人熟知并被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，主要應(yīng)用于植物的補(bǔ)光照明，如何有效而又快速地進(jìn)行光環(huán)境調(diào)控已經(jīng)成為了一個(gè)研究的大熱點(diǎn)［5]。

光照對(duì)植物生長起著至關(guān)重要的作用，在眾多外界環(huán)境中，對(duì)植物生長發(fā)育有重要的影響。光照不僅是植物整個(gè)生長代謝過程中的重要條件，而且在植物形態(tài)建成上也發(fā)揮重要作用［6-7]。光能促進(jìn)植物生長發(fā)育，作為環(huán)境信號(hào)作用于植物，其中光強(qiáng)、光周期和光質(zhì)是光環(huán)境的重要衡量指標(biāo)。光質(zhì)能調(diào)節(jié)植物生長，植物也不是全波段的光都能吸收，而是有選擇性的。少量紫外光對(duì)植物的后期移栽、抑制雜菌有特殊作用［8]，唐菖蒲的組培苗根系在藍(lán)光處理下長得好，而在紅光處理下長得不好［9]，藍(lán)光處理下對(duì)黃酮，多糖的合成作用明顯［10-12]。越來越多的科學(xué)家對(duì)光質(zhì)應(yīng)用開展研究，光質(zhì)具有很高研究價(jià)值和應(yīng)用前景。近年來，不同LED光質(zhì)對(duì)植物生長的影響一直是國內(nèi)外研 究的 熱點(diǎn)［13-15]，前 人以紅 掌［16]、鐵 皮石斛［17]等為試驗(yàn)材料，研究LED 光質(zhì)對(duì)其生長發(fā)育的影響；然而，LED 光質(zhì)對(duì)人參果組培苗生長發(fā)育的影響至今尚未見報(bào)道。

本試驗(yàn)以人參果無根組培苗為試材，研究6種不同光質(zhì)的LED對(duì)人參果組培苗生長和生理指標(biāo)的影響，以期篩選出最適合人參果生長的光質(zhì)，為人參果高效和低能耗產(chǎn)業(yè)化的種苗生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

圓果型人參果組培苗，由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院花卉研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 LED光源及其控制系統(tǒng)

試驗(yàn)設(shè)置6 種不同光質(zhì)的LED 光源，分別為綠光（G）、黃光（Y）、紅光（R）、藍(lán)光（B）、紅藍(lán)復(fù)合光（RB）和紅藍(lán)綠復(fù)合光（RGB），并以熒光作為對(duì)照（CK）。LED 光源控制系統(tǒng)由廈門通秴科技有限公司提供。各處理光質(zhì)參數(shù)如表1所示。

表1 LED光源控制系統(tǒng)

1.2.2 試驗(yàn)方法

在無菌條件下，挑選生長健壯的人參果無根組培苗，切成約1.5 cm的莖段，保留1片葉，將其接 種 于MS＋6-BA 0.1 mg/L＋NAA 0.05 mg/L＋KT 1.0 mg/L＋糖30 g/L＋瓊脂7 g/L（pH 5.8）的增殖培養(yǎng)基上，每瓶5棵。把瓶苗先置于普通熒光燈下預(yù)培養(yǎng)5 d，然后將材料隨機(jī)分組，再轉(zhuǎn)入LED 光照室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。每個(gè)處理5 瓶，重復(fù)3 次。培養(yǎng)條件：相對(duì)濕度（75±5）%，溫度（22±2）℃，光照周期14 h/d 。培養(yǎng)30 d 后測定組培苗的各項(xiàng)生理和形態(tài)指標(biāo)。

1.2.3 指標(biāo)測定

用直尺測量幼苗的株高、葉片長度和寬度，用游標(biāo)卡尺測量莖粗，用電子天平稱量鮮重。將幼苗洗凈，剪碎，混勻，然后采用蒽酮硫酸法來測定可溶性糖含量［18]，采用考馬斯亮藍(lán)G-250 法進(jìn)行可溶性蛋白含量的測定［18]，采用分光光度法測定葉綠素含量［19]。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

采用Microsoft Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 23.0 進(jìn)行方差分析，Duncan’s 進(jìn)行多重比較，p＜0.05，n＝3。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)LED對(duì)人參果組培苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2可知，人參果組培苗在不同的光質(zhì)處理下株高差異顯著，其中R和RB 處理株高最高；其次是CK、B和RGB處理，Y和G處理株高最矮。幼苗的葉片寬度，除了RB 處理較小外，其他處理間沒有顯著差異。幼苗的鮮重，除了R和G 處理較小外，其他處理間差異不顯著。對(duì)于幼苗的葉片數(shù)、葉片長度和莖粗，各處理間均無顯著差異。

表2 不同光照處理對(duì)人參果植株形態(tài)指標(biāo)的影響

2.2 LED 不同光質(zhì)處理對(duì)人參果組培苗碳氮化合物含量的影響

由圖1-A可知，在不同的光質(zhì)處理下，人參果組培苗可溶性糖含量差異顯著，其中RGB處理含量最高，其次是R 處理，CK 處理次之，RB 處理小于CK 處理，Y、B和G 處理下可溶性糖含量最低，三者之間差異不顯著。

由圖1-B可知，在不同的光質(zhì)處理下，人參果組培苗可溶性蛋白含量差異顯著，其中G處理下可溶性蛋白含量最高；B和RB處理下次之，二者差異不顯著?？扇苄缘鞍缀看笮∨判?yàn)椋篏＞B＝RB＞RGB＞R＞CK＞Y。說明R和RGB 處理均有利于人參果組培苗可溶性糖的積累，而Y，G和B 處理都抑制了可溶性糖的合成；G 處理更有利于人參果組培苗可溶性蛋白含量的積累，Y 處理抑制了可溶性蛋白的合成。

2.3 不同光質(zhì)對(duì)人參果組培苗光合色素含量的影響

由圖2 可知，在不同光質(zhì)處理下葉綠素a 差異顯著，其中B 處理含量最高，G 處理次之；在RGB處理下葉綠素a 含量最低。各處理間葉綠素b 含量差異不大，其中Y、G和B 處理含量達(dá)到最高，RGB處理含量最低，其他處理下差異不大。在不同光質(zhì)處理下類胡蘿卜素含量的變化差異不顯著，其中G處理下含量最高，在CK、RBG和RB處理下含量最低。葉綠素總量的大小順序?yàn)椋築＞G＞Y＞R＞RB＞CK＞RGB。說明B和G 光質(zhì)有利于光合色素的合成；RGB復(fù)合光不利于光合色素的合成。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

1955年Luigi［20]第一次引進(jìn)了光因子，并將其應(yīng)用于向日葵等組織培養(yǎng)中，此后，越來越多的學(xué)者和科研工作者開始重視光因子，并研究不同光質(zhì)對(duì)植物生長發(fā)育和誘導(dǎo)分化的影響。

Wu 等［21]以豌豆幼苗為研究材料的結(jié)果表明，紅光照射下豌豆苗的高度明顯增高；藍(lán)光增加了豌豆的鮮重。Le 等［22]研究結(jié)果表明，在組織培養(yǎng)中，紅藍(lán)光比為3∶1 時(shí)，有助于蘭花的生長。Li等［23]研究表明，相對(duì)于白光，紅藍(lán)混合光和單色紅光可顯著提高番茄幼苗的株高。本試驗(yàn)結(jié)果表明，R和RB 處理有利于增加人參果植株株高，另外，B和RB處理對(duì)植株鮮重的增加也有明顯的促進(jìn)作用，與前人研究結(jié)果一致。不同的光質(zhì)、不同的配比及不同的光照強(qiáng)度對(duì)植株各方面生長的作用也不盡相同。

糖也叫碳水化合物，在維持植物生命活動(dòng)中起著重要作用，是主要的能量來源。劉建福等［24]研究發(fā)現(xiàn)，紅光有利于姜黃可溶性糖的合成。林碧英等［25]以豇豆為試驗(yàn)材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅光有利于豇豆可溶性糖含量的提高。王麗娟等［26]研究結(jié)果表明，相對(duì)于紅光來說，紅藍(lán)復(fù)合光有利于草莓葉片中可溶性糖的合成，并且紅光比例越高，可溶性糖含量就越高。李晗等［27]用菘藍(lán)愈傷組織作為試驗(yàn)材料，結(jié)果表明，紅藍(lán)復(fù)合光相對(duì)于紅藍(lán)單色光來說，更有利于可溶性糖含量的積累。本研究結(jié)果表明：R 處理下人參果組培苗可溶性糖含量高于CK，與劉建福，林碧英研究結(jié)果一致。而RB 處理下的可溶性糖含量明顯低于CK，說明RB光質(zhì)抑制了可溶性糖的合成，這與王麗娟等［26]和李晗等［27]的研究結(jié)果均不一致。本試驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于R、B和RB 光質(zhì)，RGB 處理下人參果組培苗可溶性糖含量達(dá)最大，說明在紅藍(lán)光中添加一定比例的綠光有利于可溶性糖含量的積累，可能是由于光源組合中光質(zhì)的比例、光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和不同植物對(duì)光的耐受程度不同所導(dǎo)致的。

蛋白質(zhì)是由多種氨基酸組成的生物大分子化合物，是植物體內(nèi)各組分的基本組成成分，是生物細(xì)胞最基本的組成物質(zhì)。從倪文［28]的研究結(jié)果可知，藍(lán)光對(duì)含氮化合物的合成具有促進(jìn)作用。多數(shù)試驗(yàn)表明，藍(lán)光可以有效促進(jìn)氮代謝［29-30]。本研究結(jié)果表明，G 處理下可溶性蛋白含量最高，同時(shí)，B 處理下植株的可溶性蛋白含量也明顯高于CK 處理。由此可見，B和G 光質(zhì)有助于蛋白質(zhì)的合成，這與寧宇等［31]以韭菜作為試驗(yàn)材料的研究結(jié)果一致，劉建福等［24]試驗(yàn)也表明，藍(lán)光和綠光有利于可溶性蛋白的合成。

植物體內(nèi)含有各種不同的色素成分，而不同的LED光源對(duì)組織培養(yǎng)中植株光合作用的影響是不同光質(zhì)對(duì)光合作用的影響，不同光質(zhì)與相關(guān)激素之間相互作用從而影響植物體內(nèi)的激素平衡，進(jìn)而引起植物體生理生化變化。葉綠素是進(jìn)行光合作用的主要色素，包含很多種類，在植物生理生化過程中起核心作用。本試驗(yàn)主要研究葉綠素a、b和類胡蘿卜素。劉建福等［24]研究表明，藍(lán)光和綠光有利于提高姜黃類胡蘿卜素的含量。Wu 等［21]以豌豆的幼苗為實(shí)驗(yàn)材料，結(jié)果表明，藍(lán)光輻射增加了葉片內(nèi)葉綠素的含量。本研究結(jié)果表明，B處理下葉綠素a 的含量最高，葉綠素b和類胡蘿卜素的含量次之；而在G 處理下葉綠素b和類胡蘿卜素的含量均達(dá)最高，葉綠素a含量位居第二。因此B 處理下葉綠素總量達(dá)最大，而G 處理下則次之，與前人試驗(yàn)結(jié)果一致。藍(lán)光還對(duì)植物的向光性和氣孔開閉起著至關(guān)重要的作用，且更加有利于植物的光合作用［32-33]。在RGB處理下葉綠素總量為最低值，所以RGB處理下不利于葉綠素的合成，不利于光合作用的發(fā)生。

3.2 結(jié)論

在LED 不同光質(zhì)處理下，B和R 處理能夠促進(jìn)人參果組培苗的生長，還有助于碳氮化合物的積累；并且B處理促進(jìn)光合色素的合成，有利于光合作用的發(fā)生。因此，B 光質(zhì)有利于人參果組培苗的生長和發(fā)育。