LED不同光强对油茶苗生理生化特性的影响

龚洪恩　姚小华　吴鹏飞　王开良　叶思诚　程贵文

摘要：  该文以两年生长林4号油茶扦插苗为材料，测定和分析了LED红蓝19复合光不同光强处理下油茶苗可溶性物质含量、内源激素水平及抗氧化酶活性，探索了LED不同光强处理下油茶苗生理生化特性的差异及变化规律。结果表明：100 μmol·m-2·s-1处理下油茶苗具有最高的ZR含量和POD活性，以及最低的MDA含量，但可溶性糖含量、IAA含量和GA含量最低;150 μmol·m-2·s-1处理下油茶苗具有最高的ABA含量，且可溶性蛋白含量和SOD活性最低;200 μmol·m-2·s-1处理下油茶苗具有最高的SOD活性，但POD活性最低，且MDA含量最高;250 μmol·m-2·s-1處理下油茶苗具有最高的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、游离氨基酸含量、IAA含量、GA含量和CAT活性;300 μmol·m-2·s-1处理下油茶苗游离氨基酸含量、ABA含量、ZR含量和CAT活性均最低。与其他处理相比，250 μmol·m-2·s-1处理更利于提高长林4号油茶苗各项生理生化指标，是培育油茶苗较为理想的光强。

关键词： 经济林学， 育苗， 可溶性物质， 内源激素， 抗氧化酶

中图分类号：  Q945.52文献标识码：  A文章编号：  1000-3142（2019）12-1599-06

广西植物39卷12期龚洪恩等： LED不同光强对油茶苗生理生化特性的影响收稿日期：  2019-01-11

作者简介： 龚洪恩（1981-），男，河南夏邑人，博士，工程师，主要从事油茶良种选育及繁育栽培研究，（E-mail）gonghongen1981@163.com。

Abstract：  The soluble matter content， endogenous hormone level and antioxidant enzyme activity of oil-tea camellia seedlings treated with different light intensities of LED composite light （10% red lights + 90% blue lights） were mea-sured and analyzed， and the difference and change rules of physiological and biochemical characteristics of oil-tea camellia seedlings under different LED light intensities were explored by taking two-year-old cutting seedlings of ‘Changlin-4’ Camellia oleifera as test materials. The results were as follows： Under the light intensity of 100 μmol·m-2·s-1， ZR content and POD activity of oil-tea camellia seedlings were the highest， while MDA content was the lowest， but the content of soluble sugar， IAA and GA were also the lowest; Under the light intensity of 150 μmol·m-2·s-1， ABA content of oil-tea camellia seedlings was the highest， furthermore， the soluble protein content and SOD activity were the lowest; Under the light intensity of 200 μmol·m-2·s-1， SOD activity of oil-tea camellia seedlings was the highest， but POD activity was the lowest， furthermore， the MDA content was the highest; Under the light intensity of 250 μmol·m-2·s-1， the soluble protein content， soluble sugar content， free amino acid content， IAA content， GA content and CAT activity of oil-tea camellia seedlings were all the highest; Under the light intensity of 300 μmol·m-2·s-1， the free amino acid content， ABA content， ZR content and CAT activity of oil-tea camellia seedlings were all the lowest. Compared with other treatments， 250 μmol·m-2·s-1 LED composite light （10% red lights + 90% blue lights）， which is more conductive to improve the physiological and biochemical indexes of ‘Changlin-4’ C. oleifera seedlings， is the ideal light intensity to cultivate seedlings of oil-tea camellia.

Key words： nonwood forest science， seedling，  soluble matter， endogenous hormone， antioxidant enzyme

光强是植物生长发育过程中重要的环境因子之一，对植物的生长发育（Zavala & Ravetta， 2001）、光合特性（Rezai et al.， 2018）、生理代谢（Higashiuchi et al.， 2016）、品质形成（Li et al.， 2016）等具有重要的影响。植物只有在合适的光强下才能更好地生长，光强过弱，植物会出现徒长、叶片变大、变薄等不良症状（战吉宬等，2003）;光强过强，植物则会出现萎蔫、叶片变小、变厚等不良症状（Matos et al.， 2009）。光照过强或过弱都会产生光抑制，但植物在长期的进化过程中也形成了一系列保护机制，如活性氧清除系统，在一定范围内能及时清除活性氧，减少活性氧对细胞的伤害（种培芳和陈年来，2008）。

油茶（Camellia oleifera）是我国南方地区重要的木本油料树种，也是世界四大木本油料之一，广泛分布于我国南方地区，其最主要产品茶油含有丰富的不饱和脂肪酸和维生素E，被誉为“东方橄榄油”（庄瑞林等，2012）。近年来，国家对油茶产业的发展越来越重视，相继出台了各种优惠政策和补贴措施，油茶种植面积不断扩大，苗木需求日益增加，良种苗木已无法满足市场需求。为寻找提高油茶育苗效率的途径，本课题组首先探索了LED光质对油茶苗生长的影响，并筛选出了适合‘长林4号’油茶苗培育的最佳光质配比（姚小华等，2015;龚洪恩等，2018）。本研究是在前期研究的基础上，以LED红蓝19复合光为光源，研究LED不同光强对‘长林4号’油茶扦插苗可溶性物质含量、内源激素水平和抗氧化酶活性变化的影响，以期为油茶育苗光强的选择提供有益参考和科学依据。

1材料与方法

1.1 材料和试验设计

试验于2017年4—6月在中国林科院亚热带林业研究所进行。从浙江省江山市林业种苗良种繁育中心选取生长健壮且长势基本一致的两年生长林4号油茶扦插苗（苗高约13.9 cm，地径约2.57 mm）为试验材料，单株移栽到装有育苗基质（德国进口K牌泥炭土）的塑料盆（口径14 cm × 高11 cm）中，每个处理36株，重复3次，做好本底调查（苗高和地径）。4月4日开始进行光照处理。LED灯条购于深圳立波照明有限公司，参数为红光LED峰值波长661 nm，半宽度19.7 nm，色纯度0.993，蓝光LED峰值波长454 nm，半宽度20.1 nm，色纯度0.982。以LED红蓝19复合光为光源，设置L1（100 μmol·m-2·s-1）、L2（150 μmol·m-2·s-1）、L3（200 μmol·m-2·s-1）、L4（250 μmol·m-2·s-1）和L5（300 μmol·m-2·s-1）5种不同光强进行处理。培养架为钢架结构，外置黑色遮光布，光源置于植株上方，且植株与光源间距离可调，光照时间均为12 h·d-1（6：30—18：30），室温控制在（25±1）℃。培养到第60天（6月3日）时进行相关指标的测定。

1.2 指标测定

各处理随机选取12株（每个重复4株），选择植株顶叶起第2～3片叶，擦拭干净，剪成细丝，用万分之一天平称取0.1 g装入2 mL冷冻离心管并迅速放入液氮中，然后转入-80 ℃冰箱保存备用。

植物可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、可溶性糖含量、MDA（丙二醛）含量、SOD（超氧化物歧化酶）活性、POD（过氧化物酶）活性和CAT（过氧化氢酶）活性均使用科铭生物技术有限公司（苏州，中国）提供的试剂盒进行测定，所采用的试剂盒分别为考马斯亮蓝法蛋白含量测定试剂盒（KMSP-2-W）、氨基酸（AA）含量测定试剂盒（AA-2-W）、植物可溶性糖含量试剂盒（KT-2-Y）、MDA试剂盒（MDA-2-Y）、SOD试剂盒（SOD-2-Y）、POD试剂盒（POD-2-Y）和CAT试剂盒（CAT-2-Y），具体操作和结果计算参照试剂盒说明进行。

内源激素IAA（吲哚乙酸）、GA（赤霉素）、ABA（脱落酸）和ZR（玉米素核苷）含量采用ELISA法测定，该部分工作委托中国农业大学完成。

1.3 数据处理

每个处理每个重复均随机取样3次，采用Excel 2007和SPSS 11.5软件对数據进行统计分析。采用单因素（one-way ANOVA）和Duncan法进行差异显著性检验。

2结果与分析

2.1 LED不同光强对油茶苗叶片可溶性物质含量的影响

LED不同光强处理下油茶苗叶片的可溶性蛋白含量随光强的增加表现为降-升-降的变化趋势;L4处理下油茶苗叶片可溶性蛋白含量最大，达5.058 mg·g-1，显著大于L2和L5处理;L2处理最小，但与L1、L3和L5处理差异不显著（表1）。LED不同光强处理下油茶苗叶片的可溶性糖含量差异不显著，L4处理下最大，L1处理下最小（表1）。

随着LED光强的增加，油茶苗叶片的游离氨基酸含量总体表现为先升高后降低的变化趋势;L5处理下油茶苗叶片游离氨基酸含量最低，为12.131 mg·g-1，显著低于其他处理;L4处理下最高，为L5处理的1.35倍;L1～L4处理间差异不显著（表1）。LED不同光强处理下油茶苗叶片MDA含量总体表现为先升高后降低的变化趋势;L1处理下油茶苗叶片MDA含量最低，为25.518 nmol·g-1，显著低于其他处理;L3处理下最高，其次为L2处理，然后是L4和L5处理（表1）。

2.2 LED不同光强对油茶苗叶片内源激素含量的影响

LED不同光强处理下油茶苗叶片的IAA和GA含量均随光强的增加总体表现出先升高后降低的变化趋势;L4处理下油茶苗叶片的IAA和GA含量最高，分别为56.637和7.967 ng·g-1，显著高于其他处理;其次是L5和L3处理，显著高于L1和L2处理;L1处理最低，分别为41.475和5.454 ng·g-1，与L2处理差异不显著（表2）。

LED不同光强处理下油茶苗叶片的ABA含量随光强的增加也总体表现出先升高后降低的变化趋势;L2处理下油茶苗叶片的ABA含量最高，为77.789 ng·g-1;L1处理次之，显著高于其他处理;其次是L3和L4处理，显著高于L5处理（表2）。

LED不同光强处理下油茶苗叶片的ZR含量随光强的增加总体表现出逐渐降低的变化趋势;L1处理下油茶苗叶片的ZR含量最高，为8.006 ng·g-1，显著高于L5处理;L2-L4处理间差异不显著（表2）。

2.3 LED不同光强对油茶苗叶片抗氧化酶活性的影响

LED不同光强处理下油茶苗叶片的抗氧化酶活性均随光强的增加总体呈现降-升-降的变化趋势（表3）。L3处理下油茶苗叶片的SOD活性最大，达470.202 U·g-1;其次为L1和L4处理，显著高于L2和L5处理;L2处理最低，与L5处理差异不显著。

LED不同光强处理下油茶苗叶片的POD活性差异不显著，L1处理下最高，L3处理下最低。L4处理下油茶叶片的CAT活性最大，为425.192 U·g-1，显著高于其他处理，是L5处理的1.75倍;L5处理最低，与L1、L2、L3处理差异不显著。

3讨论

3.1 LED不同光强对油茶苗可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响

可溶性蛋白是植物体重要的生理生化指标之一，与植物的抗性密切相关（尚文倩等，2013）。本研究发现，‘长林4号’油茶苗叶片可溶性蛋白含量在100～300 μmol·m-2·s-1光强范围内随光强的增加总体表现为先升高后降低的变化趋势，在250 μmol·m-2·s-1光强处理下最大，说明在一定光强范围内适当增加光强能够促进‘长林4号’油茶苗叶片可溶性蛋白的积累，与尚文倩等（2017）对金娃娃萱草（Hemerocallis cv.）及林魁等（2017）对瓠瓜 （Lagenaria siceraria）的研究结果一致。

可溶性糖是植物体内一类重要有机成分，对植物的生长发育具有重要的作用（王嘉佳和唐中华，2014）。本研究发现，‘长林4号’油茶苗叶片可溶性糖含量在100～300 μmol·m-2·s-1光強范围内也随光强的增加总体表现为先升高后降低的变化趋势，在250 μmol·m-2·s-1光强处理下最大，说明在一定光强范围内适当提高光强能够提高‘长林4号’油茶苗叶片可溶性糖含量，与林魁等（2017）对瓠瓜、丑敏霞等（2000）对金钗石斛（Dendrobium nobile）、郭子霞等（2011）对白掌（Spathiphyllum kochii）及王志敏等（2011）对叶用莴苣（Lactuca sativa）的研究结果一致。

3.2 LED不同光强对油茶苗抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响

SOD、POD和CAT是植物体内重要的抗氧化酶，能够不断清除植物在新陈代谢及胁迫过程中产生的活性氧，避免植物膜脂过氧化，对质膜系统造成伤害，进而影响植物的生长发育（Foyer et al.， 2016; 秦健等，2017）。但是，抗氧化酶很难清除所有的活性氧，随着活性氧的不断积累，植物膜脂过氧化程度就会逐渐提高（李璇等，2013;王立丰等，2014）。MDA是反应植物膜脂过氧化程度最常用的指标，MDA含量的大小反映了膜脂过氧化程度的高低（晁天彩等，2013;刘晓英等2015）。本研究发现，在100 μmol·m-2·s-1光强下，‘长林4号’油茶苗SOD、POD和CAT活性较高，MDA含量最低，说明抗氧化酶能够很好地清除植物体内的活性氧，膜脂过氧化程度较低;在150 μmol·m-2·s-1光强下，‘长林4号’油茶苗SOD、POD和CAT活性较低，MDA含量最高，说明抗氧化酶不能很好地清除植物体内的活性氧，膜脂过氧化程度较高;随着光强的增加，‘长林4号’油茶苗SOD、POD和CAT活性先升高后降低，而MDA含量逐渐降低，说明随着光强的不断提升，植物体内活性氧的产生与清除达到一个动态平衡，膜结构和功能逐渐趋于稳定（芦站根等，2003;晁天彩等，2013）。

3.3 LED不同光强对油茶苗内源激素含量的影响

LED不同光强处理下‘长林4号’油茶苗叶片IAA和GA含量随光强的增加总体呈现先升高后降低的变化趋势，250 μmol·m-2·s-1处理下最高，100 μmol·m-2·s-1处理下最低，而ABA含量则随光强的增加总体呈逐渐降低的变化趋势，100、150 μmol·m-2·s-1处理下较高，300 μmol·m-2·s-1处理下最低。由于IAA和GA是促进植物生长的激素，而ABA则与植物的衰老有关，说明250 μmol·m-2·s-1处理能够促进油茶苗的生长，而100、150 μmol·m-2·s-1处理不利于油茶苗的生长。研究结果与黄丽娜（2014）对蝴蝶兰的研究结果一致。

4结论

与其他处理相比，LED红蓝19复合光250 μmol·m-2·s-1光强处理的‘长林4号’油茶苗具有最大的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、游离氨基酸含量、IAA含量、GA含量和CAT活性，SOD和POD活性也较高，且ABA含量和MDA含量较低。说明LED红蓝19复合光250 μmol·m-2·s-1光强能够提高长林4号油茶苗的生理机能，促进内源生长激素的积累，增强其抗性能力，是油茶苗培育比较合适的光照条件。

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