光质对空间诱变野鸦椿组培苗生长及生理特性的影响

陈 熙，马丽娟，蔡邦平*

(1.福建农林大学 园林学院，福建 福州 350002；2.厦门市园林植物园，福建 厦门 361003)

光在植物生长发育中起着非常重要的作用[1]，不同光质通过触发不同光受体，从而影响植物的生长及生理生化特性，但不同植物对光质组合的需求也有所不同[2-3]。在组织培养的光环境中，以荧光灯为主，发光二极管LED灯与荧光灯相比具有节能环保、安全可靠、发热量小、响应时间短等优势，应用于植物组织培养能够节省成本，提高组培苗质量。已有甘薯[4]、金线莲[5]、菊花[6]等多种植物组培苗应用LED灯作光源的相关报道。

野鸦椿(Euscaphisjaponica)是具较高观赏与药用价值的植物，挂果期很长的红色的蓇葖果极具观赏价值，又有清热、解毒、消炎等药用功能。目前市场上对野鸦椿种苗的需求量大，已成功应用组织培养技术扩繁野鸦椿[7]。空间诱变是一种高效的植物育种技术，而通过组培方式则可以保持其优良的变异特性。本研究在空间诱变野鸦椿组培快繁体系[7]的基础上，通过不同LED光质配比处理研究对空间诱变野鸦椿组培苗的生长与生理特性影响，以期获得组培苗培育的最佳LED光质条件，优化空间诱变野鸦椿快繁体系并提高组培苗的质量，为空间诱变野鸦椿的工厂化育苗奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为空间诱变野鸦椿组培苗。2013年6月搭载“神州十号”飞船进入太空15 d的野鸦椿种子，经播种育苗后种植于厦门市园林植物园试验地中，2015年由幼苗茎段通过组织培养获得组培苗。

1.2 方法

2016年5月，将长势一致的空间诱变野鸦椿继代组培苗接种于培养基中，每瓶接种3株，培养基[6]采用1/2 WPM+0.3 mg·L-1IBA+0.3 mg·L-1NAA+25 g·L-1蔗糖，pH 5.8～6.2。接种后瓶苗每组30瓶苗，分8组放置于8个不同光源区(表1)。调整植株与光源的距离，使光强基本保持在1 000 Lx，光照周期为12 h·d-1，培养室相对湿度(75±5)%，温度(25±2)℃，培养35 d后测定其生长与生理指标。

表1 试验光源控制系统

取植株3株利用直尺测定平均株高；鲜重利用分析天平测定；将新鲜植株放入80℃烘箱中，烘至恒重，利用分析天平称出其干重；叶绿素和类胡萝卜素采用乙醇提取比色法测定[8]；可溶性糖采用蒽酮比色法测定[8]；可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定[8]；POD活性采用愈创木酚法测定[8]；CAT活性采用紫外吸收法测定[8]；SOD采用氮蓝四唑法测定[8]。各试验指标测定均重复3次。

采用SPSS22.0软件进行相关的数据整理与分析，多重比较采用Duncan's法。

2 结果与分析

2.1 不同光质条件下的株高、鲜重、干重的变化

空间诱变野鸦椿组培苗在不同光质处理时，在RB4(即红蓝复合光比例为7∶1)处理下，植株高度最高，达3.617 cm；在RB2处理下，植株的鲜重和干重最高，分别达0.218 g和0.047 g。但经差异性检验，LED不同光质对鲜重、干重和株高不存在显著影响(表2)。

表2 不同光质对形态指标的影响

注：同一列中不同字母表示在0.05水平上差异显著。下同。

2.2 不同光质条件下的光合色素含量变化

空间诱变野鸦椿组培苗在不同光质条件下，其叶片中的叶绿素a和叶绿素a/b表现基本一致，在RB4处理下达到最大水平，且显著>其他处理，而叶绿素b含量显著高于除RB3外的其他处理；B处理下叶绿素a和叶绿素a/b最低，RB1处理下叶绿素b含量最低，B处理与RB1处理下叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a/b显著<其他处理(表3)。

类胡萝卜素含量同样是在RB4处理下最高，其次是RB2处理和R处理，三者间无显著差异；在B处理与RB1处理下类胡萝卜素含量最低，显著低于其他处理(表3)。

2.3 不同光质条件下的可溶性糖与可溶性蛋白含量变化

W处理下空间诱变野鸦椿可溶性糖含量最高，值为46.24 mg·g-1，显著>其他处理，其次是RB2、R、RB4处理，CK、B、RB1、RB3处理可溶性糖含量都较低(表4)。

R处理下可溶性蛋白含量最高，值为18.65 mg·g-1，但与CK、RB1、B处理差异不显著，RB3处理可溶性蛋白含量最低，仅为13.18 mg·g-1(表4)。

表3 不同光质对空间诱变野鸦椿叶绿素含量的影响

表4 不同光质对空间诱变野鸦椿可溶性糖与可溶性蛋白含量的影响

2.4 不同光质条件下的抗氧化酶活性变化

RB2处理下空间诱变野鸦椿组培苗SOD活性最强，显著>其他处理，其次是RB1、R、RB3，而CK处理下SOD活性最低(表5)。结果表明，红蓝光比例为3∶1的LED光质照射更能有效地清除空间诱变野鸦椿细胞中的超氧自由基，保护细胞质。

表5 不同光质对空间诱变野鸦椿酶活性的影响

RB4处理下POD活性最强，显著高于除W和RB2外的其他处理，而RB1处理下POD活性最低(表5)。结果表明，红蓝光比例为7∶1 LED光质照射更能有效提高POD活性，保护空间诱变野鸦椿组培苗免受伤害。

R处理下空间诱变野鸦椿组培苗CAT活性最高，显著>其他处理，其次是B处理和RB4处理，而RB2处理下CAT活性最低(表5)。结果表明，单色红光处理有助于促进空间诱变野鸦椿组培苗中的CAT活性，有效清除活性氧，增强植株抗氧化的能力。

3 结论与讨论

不同光质对空间诱变野鸦椿形态指标的影响并未出现显著性差异，这可能是由于观测时间较短，植物的生长量并未得到足够的积累，该结果与石镇源[9]等在虎雪兰上的研究结论一样。LED光质对空间诱变野鸦椿组培的生长影响，初步结果表明红蓝光比例为7∶1 LED光质，植株生长高度最快，但差异不显著。因此，LED光质对其生长指标的影响，还有待于进行较长时间的观测研究。

光质的不同影响着光系统之间电子传递以及光合作用中不同类型叶绿素的形成[10]，叶绿素含量的高低在一定程度上反映了植株光合自养能力的强弱[11]。本研究表明空间诱变野鸦椿组培苗，复合光中红光所占比例上升能够提高空间诱变野鸦椿光合色素的含量，在红蓝光比例(R/B)>3时光质能促进其叶绿素含量的积累，R/B为7时叶绿素含量最高。该结论与前人的研究一致，如江明艳[12]、蒲高斌[13]、许莉[14]等在一品红、番茄、莴苣上的研究结论表明，红光处理下叶绿素含量显著>蓝光处理；纪思羽[3]等研究表明，R/B为7∶3时有利于红掌试管苗的形态生长及干物质积累；D.T.Nhut[15]、P.R.Poudel[16]在香蕉和葡萄上的研究表明，当R/B>3时，红蓝组合对植株叶绿素含量有促进作用。

光质对植物的碳氮代谢有明显的调节作用[2]，植株碳素代谢的情况可以通过可溶性糖含量的变化来反映。石镇源[10]等在虎雪兰的研究结果中发现红蓝比例为1时可溶性糖含量最高，LED白光处理下可溶性糖含量处于相对较低水平；苏俊[17]等对烟草的研究成果显示红蓝光组合可溶性糖含量>荧光灯处理下的可溶性糖含量，并且红光所占比例大时可溶性糖含量高于蓝光所占比例大时的含量。可见不同植物、不同光质组合对可溶性糖含量的影响是不同的。本研究表明，在LED白光处理下，空间诱变野鸦椿组培苗的可溶性糖含量最高，红蓝光比例为1时可溶性糖含量最低。

可溶性蛋白与植物的呼吸作用分解糖类供能、构成细胞、催化各种化学反应等有密切关系。苏俊[17]等在烟草上的研究结果中显示LED红光处理可溶性蛋白含量比蓝光处理高，本试验结果与其一致，在单一红光处理时空间诱变野鸦椿组培苗的可溶性蛋白量最高；黄枝[18]等认为蓝光适合瓠瓜可溶性蛋白的积累，本试验结果不支持蓝光能更有效提高空间诱变野鸦椿组培苗可溶性蛋白含量。

SOD、POD、CAT是植物体内重要的保护酶。SOD可以作为第一道防线将超氧阴离子转化为H2O2，CAT、POD再将H2O2转化为水和氧气，使植株的活性氧处于较低水平，防止叶绿素降解[19]，延缓植株衰老。苏俊[17]等对烟草的研究结果中显示，蓝光处理的叶片SOD活性较高，但POD和CAT活性均下降，红光处理可提高CAT活性。马绍英[20]等试验发现蓝光处理下葡萄砧木试管苗相比红光处理时SOD活性更高。由此可见，不同植物在不同光质处理下，其SOD、POD、CAT活性反应是不同的。本研究结果显示，红蓝光配比中随着红光所占比例增大，SOD活性先增加后减少，红蓝光比例为3∶1处理下SOD活性含量显著>其他处理；复色光处理更利于POD活性含量积累，红蓝光比例为7∶1处理下POD活性最高；红光处理下CAT活性显著>其他处理。

综上所述，在LED红蓝复合光比例为7∶1时，空间诱变野鸦椿组培苗的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b、类胡萝卜素含量、POD活性最高，最适合应用于空间诱变野鸦椿组培苗的培养。

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