不同光质对石蒜鳞茎生理特性影响的研究

郭文华，邓 波，杨海梅，周 坚*

(1.南京林业大学，江苏南京 210037；2.张家港市骏马农林科技有限公司，江苏张家港 215617)



不同光质对石蒜鳞茎生理特性影响的研究

郭文华1，邓 波2，杨海梅1，周 坚1*

(1.南京林业大学，江苏南京 210037；2.张家港市骏马农林科技有限公司，江苏张家港 215617)

[目的]为了解LED光质对石蒜主要生理指标的影响。[方法]以3组不同大小的石蒜鳞茎为材料，研究了在5种LED光源光照条件下可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和淀粉含量的变化。[结果]蓝光、红+蓝混合光有利于提高鳞茎的可溶性蛋白含量，红光有利于提高可溶性糖含量；与红+蓝混合光相比，红光和蓝光都有利于鳞茎中的淀粉合成。鳞茎各种生理指标增量的热图分析说明可溶性糖和淀粉的增加量分为一组，彼此之间联动性较好。[结论]根据石蒜生长发育需要，可以利用不同光质促进石蒜鳞茎的生长与发育。

石蒜; 生理指标; 光质; LED光源

光质对植物的生长发育有重要影响[1-2]。早期光质研究主要是利用多功能转光塑料薄膜进行[3]，而目前主要是利用LED光源[4-6]作为人工光源或补光光源开展。使用LED作为光源，能够调控植物的生长发育和形态建成，提高品质，而且能在设施农业领域大大减少能耗[7]。对于LED光质影响植物生长发育和产量品质的研究已成为光质生物学的重要方向[8]。已有研究表明，LED灯能发出十分接近植物光合作用的效率曲线和形态建成的光谱范围。蓝光光照有利于植物可溶性蛋白含量的增加，而红光光照则利于可溶性糖含量的增加[4-5，7]。但是，对石蒜(lycorisradiate)方面的研究尚没有报道。笔者主要探讨不同光质对石蒜鳞茎生理特性的影响，以期为进一步研究提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 供试材料与处理供试石蒜鳞茎挖自江苏东海石湖林场的石蒜试验地。挖取时间为7月中旬(石蒜休眠期)。将挖取的石蒜鳞茎按球直径(d)分为大球组(2.5 cm

表1 试验设计方案

当石蒜叶片长度平均达到约10 cm时，开始对其进行不同光质组合处理。按表1设计方案，开启各种不同光质LED灯。用于光质处理的LED植物生长灯购于深圳市韦信力光电有限公司，功率为18 W。每个处理时间均为60 d，每天光照时间为12 h。

1.2 取样及测定方法

1.2.1取样。在不同光质处理的第0、20、40和60天，对15组试验植株进行取样。在每组中各选取3株生长健壮且生长势一致的石蒜作为样品株，取其鳞茎中部的小块鳞叶为样品，测定各项生理指标。

1.2.2生理特性测定方法。可溶性糖含量采用蒽酮比色法[9]测定，测定样品为干样粉末，每份取0.05 g，共3份；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝比色法测定[10]，测定样品取自新鲜的中部鳞茎，每份0.5 g，共3份；以提取可溶性糖后残渣为样品[10]，在620 nm波长下测定吸光度，根据标准曲线查得葡萄糖含量，计算淀粉含量。

1.3 数据统计分析试验结果取3次重复，取平均值。采用 R软件进行数据处理和分析[11]。为了比较不同光质光照处理效果，考虑到石蒜鳞茎本身可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉等生理指标初始量的差异，采用生理特性指标的增量值进行指标比较和热图分析。

指标增量值=指标最大值-指标初始值

2 结果与分析

2.1 不同光质下石蒜可溶性蛋白含量的变化从图1可以看出，石蒜鳞茎内可溶性蛋白含量的大体变化趋势都是升高-降低，总体呈现前20 d含量上升的过程，40 d后都出现明显下降的过程。在上升过程中，鳞茎内可溶性蛋白含量由上升转为下降的“拐点”则因光质处理和球茎大小有所不同。大球组仅红光+蓝光(5∶5)光质处理是在第20天可溶性蛋白含量达到最高点(图1E)，其他4种光质处理则都在40 d达到含量最高点(图1A～D)；中球组分别有白光、红光和红光+蓝光(5∶5)等3种光质处理是在第20天达到最高点(图1A，B和E)，其他则在第40天达到最高值(图1C和D)；在小球组中，所有光质处理都是在第40天达到含量的最高值(图1A～E)，然后下降。比较不同光质处理的效果(图1F)，同一种光质光照处理对不同大小鳞茎的效果不一样。所有含蓝光成分的各光质处理对石蒜鳞茎中可溶性蛋白含量提升明显，但在白光和红光光质处理中，可溶性蛋白含量都相对较低(图1F)。因此，石蒜球中可溶性蛋白含量不仅与光源的光质有关，而且与石蒜球大小有关。

2.2 不同光质下石蒜可溶性糖含量的变化从图2可以看出，石蒜鳞茎内可溶性糖含量的大体变化趋势都在第40天时达到了最高点(图2)。共有2种变化类型，即“下降-上升-下降”(类型I)和“上升-上升-下降”(类型II)。大球组中除2种红+蓝混合光光质处理(图2D和E)表现为“上升-上升-下降”，即除类型II外，其余3种光质处理均为类型I(“下降-上升-下降”)；在中球组中，F3(蓝光)和F4(红+蓝8∶2)2种光质处理为类型II(图2C和D)，其余3种光质处理为类型I；在小球组中，仅一种F5光质处理(红+蓝(5∶5)下为类型I(图2E)，其他4种光质处理都是类型II。因此，鳞茎内可溶性糖含量变动的“拐点”也因光质处理和球茎大小有所不同。比较不同光质(图2F)，可见在多数情况下，红光都有利于可溶性糖含量的形成。

2.3 不同光质下石蒜淀粉含量的变化从图3可以看出，除了蓝光光质处理为“升-降-降”(图3C)外，在大球组鳞茎内其余4种光质处理中淀粉含量基本都是“升-升-降”模式；在中球组中，多数也是出现“升-升-降”模式(图3A、C和E)，但是，在红光处理和红+蓝8∶2等2种光质处理中出现“升-降-降”模式(图3B和D)；在小球组中，所有光质处理都是“升-降-降”类型。因此，石蒜鳞茎内淀粉含量也因光质处理的不同和鳞茎的大小呈现不同变化模式；但是，在大、中两组鳞茎中，淀粉含量的变化模式以“升-升-降”模式为主，出现下降“拐点”的时间比小球组晚。通过不同光质处理的对比(图3F)，发现白光、红光和蓝光都有利于淀粉含量的提高，而在2种混合型光质处理下淀粉含量都相对较低。

2.4 不同光质对石蒜生理特性的影响通过对石蒜鳞茎内3种生理指标增量的热点图分析，可以看出在大球组中，白光和蓝光2种光质光照比较一致，其余比较一致(图4左)；在中组中，则是蓝光、白光和红光等3种光质处理效果比较一致(图4中)；而在小球组中，除红光外，其余4种光质处理的效果比较一致(图4右)。总体上，就石蒜鳞茎内生理特性而言，混合光源(红+蓝光)组合的光质处理相对比较一致，而纯蓝光与纯白光处理的效果比较接近；纯红光则在不同球组中表现不一致。同时，从石蒜生理指标的关联方面(图4)可以看出，无论石蒜鳞茎的大小，可溶性糖与淀粉的联动性比较强，但这种联动与不同光质处理没有表现出较有规律的变化。

3 讨论

光质对植物生理物质的累积有着调节作用。在蓝光下生长的植物蛋白质含量较高，而在红光下生长则有利于可溶性糖含量的提高[12]。研究表明，在3种球茎大、中、小不同的石蒜中，蓝光和红蓝混合光两种光质处理有利于鳞茎可溶性蛋白含量的增加，而在红光光质处理能提高其可溶性糖的合成。这与目前多数研究结论[13-17]相同。但是，在不同大小鳞茎中，增加强度却不完全一致。

研究还表明，可溶性糖与淀粉变化比较紧密，而与可溶

性蛋白含量的变化不密切。这与已报道的糖分与淀粉关系和淀粉粒与可溶性蛋白含量之间关系的研究结[18-19]论基本一致。这说明在石蒜发叶和叶成熟期间，石蒜鳞茎的淀粉积累也需要较多的可溶性糖类物质。

在不同光质处理过程中，石蒜地下鳞茎各类生理物质都呈先升高后降低的变化趋势。这类变化与地上叶的发育阶段有关。石蒜叶从露土到完成伸长生长约需要40～50 d。当叶片处于伸长生长期时，地下鳞茎各类物质含量不断提升。这表明鳞茎也处于其生理活动旺盛期，有大量的蛋白质合成、糖代谢和淀粉合成活动；到发叶40 d 左右，地上部分叶片的伸长生长基本结束，地下鳞茎的代谢强度达到最大；但是，在发叶60 d 时，鳞茎中各类含量开始略有降低。由此推测，在发叶60 d后，即当叶成熟时，鳞茎中部生理活动的下降一方面标志着其旺盛的营养生长(如叶片)趋于结束，也标志着其内部储备的营养物质出现转向，开始为鳞茎内部发育的叶原基发育提供养分，但这种转变是否存在还需要通过进一步研究来验证。

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Effects of Light Qualities on Physiological Characteristics in Bulb ofLycorisradiate

Guo Wen-hua1, DENG Bo2,Yang Hai-mei1, Zhou Jian1*

(1.Nanjing Forest University, Nanjing, Jiangsu 210037; 2.Jiangsu Junma Agriculuture Technology Co. Ltd, Zhangjiagang, Jiangsu 215617)

[Objective] The research aimed to study the changes of the physiological indicators ofLycorisradiateunder the LED light environment. [Method] Taken three groups of different sizes ofLycorisradiatabulb as materials, the effects on the content of soluble protein, soluble sugar and starch were studied with the different light qualities generated by light emitting diodes (LED). [Result] Both of blue light and the mixture of blue+red light increased the soluble protein content, and the red light promoted the accumulation of soluble sugar content in the bulb. Compared with two kinds of light source mixed with red+blue light, both of the red light and blue light were conducive toLycorisradiatacorm starch synthesis. The increment of various physiological indexes in the bulb by the heat map analysis illustrated that the increase index of soluble sugar and starch were divided into a group and had a good correlation between each other. [Conclusion] The growth and the development ofLycorisradiatabulb could be promoted using different light quality according to the growth ofLycorisradiata.

Lycorisradiate; Physiological characteristics; Light qualities; Light emitting diodes (LED)

国家林业局公益性行业科研专项项目(201004056)；江苏省高校优势学科建设工程项目(PAPD)。

郭文华(1986- )，女，山东宁阳人，硕士研究生，研究方向：石蒜生长与发育。*通讯作者，教授，从事植物生长发育及栽培等方面的研究。

2015-02-12

S 123

A

0517-6611(2015)10-013-03