不同光质LED对人参果组培苗生长和生理指标的影响①

王玉英 李 茹 高买波 李枝林 黄兴龙 李叶芳 李国昌③

(1 云南农业大学园林园艺学院 云南昆明650201;2 石林县经济作物站 云南石林652200)

人参果（Solanum muricatumAiton）又称香瓜茄、南美香瓜茄、长寿果、艳果等，原产于南美洲，属茄科类多年生双子叶草本植物［1]；果实成熟时果皮呈金黄色，外形像人的心脏，不仅可以作为水果，还能作为蔬菜。人参果不仅能补充营养，还具有营养保健功效；果肉味道与众不同、又脆又酥，口感鲜美多汁、不酸不涩，是一种受欢迎的水果。人参果具有低糖、低脂肪等特点，同时富含蛋白质、维生素与矿物元素、氨基酸以及微量元素，对防治糖尿病、心脏病，调节血脂等具有很好的辅助功能［2-3]。LED 是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光，发出红、绿、青、橙、黄、紫、白、蓝色的光，又叫发光二极管［4]。随着科学社会的发展，LED 光源也逐渐走进人们的视野，为人熟知并被广泛应用于农业生产，主要应用于植物的补光照明，如何有效而又快速地进行光环境调控已经成为了一个研究的大热点［5]。

光照对植物生长起着至关重要的作用，在众多外界环境中，对植物生长发育有重要的影响。光照不仅是植物整个生长代谢过程中的重要条件，而且在植物形态建成上也发挥重要作用［6-7]。光能促进植物生长发育，作为环境信号作用于植物，其中光强、光周期和光质是光环境的重要衡量指标。光质能调节植物生长，植物也不是全波段的光都能吸收，而是有选择性的。少量紫外光对植物的后期移栽、抑制杂菌有特殊作用［8]，唐菖蒲的组培苗根系在蓝光处理下长得好，而在红光处理下长得不好［9]，蓝光处理下对黄酮，多糖的合成作用明显［10-12]。越来越多的科学家对光质应用开展研究，光质具有很高研究价值和应用前景。近年来，不同LED光质对植物生长的影响一直是国内外研 究的 热点［13-15]，前 人以红 掌［16]、铁 皮石斛［17]等为试验材料，研究LED 光质对其生长发育的影响；然而，LED 光质对人参果组培苗生长发育的影响至今尚未见报道。

本试验以人参果无根组培苗为试材，研究6种不同光质的LED对人参果组培苗生长和生理指标的影响，以期筛选出最适合人参果生长的光质，为人参果高效和低能耗产业化的种苗生产奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

圆果型人参果组培苗，由云南农业大学园林园艺学院花卉研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 LED光源及其控制系统

试验设置6 种不同光质的LED 光源，分别为绿光（G）、黄光（Y）、红光（R）、蓝光（B）、红蓝复合光（RB）和红蓝绿复合光（RGB），并以荧光作为对照（CK）。LED 光源控制系统由厦门通秴科技有限公司提供。各处理光质参数如表1所示。

表1 LED光源控制系统

1.2.2 试验方法

在无菌条件下，挑选生长健壮的人参果无根组培苗，切成约1.5 cm的茎段，保留1片叶，将其接 种 于MS＋6-BA 0.1 mg/L＋NAA 0.05 mg/L＋KT 1.0 mg/L＋糖30 g/L＋琼脂7 g/L（pH 5.8）的增殖培养基上，每瓶5棵。把瓶苗先置于普通荧光灯下预培养5 d，然后将材料随机分组，再转入LED 光照室内进行培养。每个处理5 瓶，重复3 次。培养条件：相对湿度（75±5）%，温度（22±2）℃，光照周期14 h/d 。培养30 d 后测定组培苗的各项生理和形态指标。

1.2.3 指标测定

用直尺测量幼苗的株高、叶片长度和宽度，用游标卡尺测量茎粗，用电子天平称量鲜重。将幼苗洗净，剪碎，混匀，然后采用蒽酮硫酸法来测定可溶性糖含量［18]，采用考马斯亮蓝G-250 法进行可溶性蛋白含量的测定［18]，采用分光光度法测定叶绿素含量［19]。

1.2.4 数据统计与处理

采用Microsoft Excel 2003 进行数据整理，SPSS 23.0 进行方差分析，Duncan’s 进行多重比较，p＜0.05，n＝3。

2 结果与分析

2.1 不同光质LED对人参果组培苗形态指标的影响

由表2可知，人参果组培苗在不同的光质处理下株高差异显著，其中R和RB 处理株高最高；其次是CK、B和RGB处理，Y和G处理株高最矮。幼苗的叶片宽度，除了RB 处理较小外，其他处理间没有显著差异。幼苗的鲜重，除了R和G 处理较小外，其他处理间差异不显著。对于幼苗的叶片数、叶片长度和茎粗，各处理间均无显著差异。

表2 不同光照处理对人参果植株形态指标的影响

2.2 LED 不同光质处理对人参果组培苗碳氮化合物含量的影响

由图1-A可知，在不同的光质处理下，人参果组培苗可溶性糖含量差异显著，其中RGB处理含量最高，其次是R 处理，CK 处理次之，RB 处理小于CK 处理，Y、B和G 处理下可溶性糖含量最低，三者之间差异不显著。

由图1-B可知，在不同的光质处理下，人参果组培苗可溶性蛋白含量差异显著，其中G处理下可溶性蛋白含量最高；B和RB处理下次之，二者差异不显著。可溶性蛋白含量大小排序为：G＞B＝RB＞RGB＞R＞CK＞Y。说明R和RGB 处理均有利于人参果组培苗可溶性糖的积累，而Y，G和B 处理都抑制了可溶性糖的合成；G 处理更有利于人参果组培苗可溶性蛋白含量的积累，Y 处理抑制了可溶性蛋白的合成。

2.3 不同光质对人参果组培苗光合色素含量的影响

由图2 可知，在不同光质处理下叶绿素a 差异显著，其中B 处理含量最高，G 处理次之；在RGB处理下叶绿素a 含量最低。各处理间叶绿素b 含量差异不大，其中Y、G和B 处理含量达到最高，RGB处理含量最低，其他处理下差异不大。在不同光质处理下类胡萝卜素含量的变化差异不显著，其中G处理下含量最高，在CK、RBG和RB处理下含量最低。叶绿素总量的大小顺序为：B＞G＞Y＞R＞RB＞CK＞RGB。说明B和G 光质有利于光合色素的合成；RGB复合光不利于光合色素的合成。

3 讨论与结论

3.1 讨论

1955年Luigi［20]第一次引进了光因子，并将其应用于向日葵等组织培养中，此后，越来越多的学者和科研工作者开始重视光因子，并研究不同光质对植物生长发育和诱导分化的影响。

Wu 等［21]以豌豆幼苗为研究材料的结果表明，红光照射下豌豆苗的高度明显增高；蓝光增加了豌豆的鲜重。Le 等［22]研究结果表明，在组织培养中，红蓝光比为3∶1 时，有助于兰花的生长。Li等［23]研究表明，相对于白光，红蓝混合光和单色红光可显著提高番茄幼苗的株高。本试验结果表明，R和RB 处理有利于增加人参果植株株高，另外，B和RB处理对植株鲜重的增加也有明显的促进作用，与前人研究结果一致。不同的光质、不同的配比及不同的光照强度对植株各方面生长的作用也不尽相同。

糖也叫碳水化合物，在维持植物生命活动中起着重要作用，是主要的能量来源。刘建福等［24]研究发现，红光有利于姜黄可溶性糖的合成。林碧英等［25]以豇豆为试验材料，结果发现，红光有利于豇豆可溶性糖含量的提高。王丽娟等［26]研究结果表明，相对于红光来说，红蓝复合光有利于草莓叶片中可溶性糖的合成，并且红光比例越高，可溶性糖含量就越高。李晗等［27]用菘蓝愈伤组织作为试验材料，结果表明，红蓝复合光相对于红蓝单色光来说，更有利于可溶性糖含量的积累。本研究结果表明：R 处理下人参果组培苗可溶性糖含量高于CK，与刘建福，林碧英研究结果一致。而RB 处理下的可溶性糖含量明显低于CK，说明RB光质抑制了可溶性糖的合成，这与王丽娟等［26]和李晗等［27]的研究结果均不一致。本试验结果还发现，相对于R、B和RB 光质，RGB 处理下人参果组培苗可溶性糖含量达最大，说明在红蓝光中添加一定比例的绿光有利于可溶性糖含量的积累，可能是由于光源组合中光质的比例、光照强度、光照时间和不同植物对光的耐受程度不同所导致的。

蛋白质是由多种氨基酸组成的生物大分子化合物，是植物体内各组分的基本组成成分，是生物细胞最基本的组成物质。从倪文［28]的研究结果可知，蓝光对含氮化合物的合成具有促进作用。多数试验表明，蓝光可以有效促进氮代谢［29-30]。本研究结果表明，G 处理下可溶性蛋白含量最高，同时，B 处理下植株的可溶性蛋白含量也明显高于CK 处理。由此可见，B和G 光质有助于蛋白质的合成，这与宁宇等［31]以韭菜作为试验材料的研究结果一致，刘建福等［24]试验也表明，蓝光和绿光有利于可溶性蛋白的合成。

植物体内含有各种不同的色素成分，而不同的LED光源对组织培养中植株光合作用的影响是不同光质对光合作用的影响，不同光质与相关激素之间相互作用从而影响植物体内的激素平衡，进而引起植物体生理生化变化。叶绿素是进行光合作用的主要色素，包含很多种类，在植物生理生化过程中起核心作用。本试验主要研究叶绿素a、b和类胡萝卜素。刘建福等［24]研究表明，蓝光和绿光有利于提高姜黄类胡萝卜素的含量。Wu 等［21]以豌豆的幼苗为实验材料，结果表明，蓝光辐射增加了叶片内叶绿素的含量。本研究结果表明，B处理下叶绿素a 的含量最高，叶绿素b和类胡萝卜素的含量次之；而在G 处理下叶绿素b和类胡萝卜素的含量均达最高，叶绿素a含量位居第二。因此B 处理下叶绿素总量达最大，而G 处理下则次之，与前人试验结果一致。蓝光还对植物的向光性和气孔开闭起着至关重要的作用，且更加有利于植物的光合作用［32-33]。在RGB处理下叶绿素总量为最低值，所以RGB处理下不利于叶绿素的合成，不利于光合作用的发生。

3.2 结论

在LED 不同光质处理下，B和R 处理能够促进人参果组培苗的生长，还有助于碳氮化合物的积累；并且B处理促进光合色素的合成，有利于光合作用的发生。因此，B 光质有利于人参果组培苗的生长和发育。