不同光质照射对丝瓜形态指标、光合特性及保护酶活性的影响

崔莹莹

（莱芜职业技术学院，山东 济南 271100）

光是高等植物唯一的能量来源，可通过光质和光强两种光信号的作用对植物生长发育进行调控。光信号被植物体内的光敏素、隐花色素和紫外光受体等不同的光受体感知，进而对植物的生长发育、光合能力、抗逆胁迫和衰老等产生影响［1］。因此，通过改变光质可对植物的形态指标和生理指标产生调控作用，这种调控技术在蔬菜工厂化育苗过程中有重要作用，可有效缩短育苗时间并有利于蔬菜作物优质壮苗的培育。

早春丝瓜价格较高，如果能提早培育出优质的丝瓜壮苗，就可以提早栽培保护地丝瓜并提早收获，获取较高的经济收入。但当前有关光质对丝瓜形态特征和生理特性等方面影响的研究报道较少。为此，本试验以精量调制光源LED灯对丝瓜幼苗进行不同光质照射，设置红光（R）、蓝光（B）、两种比例红蓝复合光（R5B3、R2B3）和对照白光（W）5种光源，研究不同LED光质照射对丝瓜幼苗形态特征、光合特性及保护酶活性的影响，探究丝瓜幼苗生长所需最佳光源，为丝瓜的光环境调控机制提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试丝瓜品种为“绿钻88”。

1.2 试验设计

试验于2020年2月25日在莱芜职业技术学院试验站进行。试验设置红光（R）、蓝光（B）、红蓝复合光（R5B3、R2B3）、白光（W，对照）5种光质处理。各处理的光量子通量密度均为320 μmol·m-2·s-1，其中红蓝复合光 R5B3由光量子通量密度为200μmol·m-2·s-1的红光＋光量子通量密度为120μmol·m-2·s-1的蓝光组成，红蓝复合光R2B3由光量子通量密度为128 μmol·m-2·s-1的红光＋光量子通量密度为192 μmol·m-2·s-1的蓝光组成。所用光源均为LED光源，安装于光照培养架顶部，其高度可根据试验需要进行调整，四周由遮光布包裹。试验期间，使丝瓜幼苗高度与LED光源保持40～43 cm的距离。

将丝瓜种子播种于装有无菌无虫基质的32孔穴盘内，每穴播种1粒种子，共播种15盘，播后5～7 d即可出苗。出苗后将穴盘分别放置于不同LED光源下进行光照处理，每个处理均设置3次重复，即3盘。光照培养箱白天温度控制在25～28℃，夜间17～20℃，每天补光12 h，空气湿度保持在65%～75%，光照处理28 d后进行相关指标的测定。

1.3 测定指标及方法

采用随机抽样的方法测定丝瓜幼苗株高、茎粗、总叶面积，每次测定6株，取平均值，每处理进行3次重复。总叶面积采用叶面积仪C1-202测定。用MP200B电子天平称量地上部和地下部鲜质量，然后105℃烘2 min，80℃烘干至恒重，称干质量。壮苗指数＝（茎粗／株高＋地下部干质量／地上部干质量）／全株干质量。

用美国产LI-6400便携式光合仪测定丝瓜幼苗第3片叶的光合参数，每个重复选3株，每株测定一次，取3株的平均值为1次重复，每处理3次重复取平均值。

取丝瓜幼苗鲜叶，称取一定质量后用锡纸包裹，置于-70℃冰柜中保存，留待测定相关酶活性。参照王学奎［2］的方法对超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性进行测定。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2003对数据进行处理，利用SAS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同光质照射对丝瓜幼苗形态指标的影响

由表1可知，不同光质照射对丝瓜幼苗形态指标的影响差异显著。株高、茎粗、总叶面积和壮苗指数均在R5B3处理下最大，较对照分别提高8.31%、8.57%、30.54%和 21.43%，差异达极显著水平（P＜0.01）；R2B3处理次之，其中株高和壮苗指数与对照差异不显著（P＞0.05），茎粗和总叶面积与对照差异达显著水平（P＜0.05）。R处理下株高大于对照，而茎粗、总叶面积、壮苗指数均低于对照，但差异均不显著（P＞0.05）；B处理下茎粗大于对照，而株高、总叶面积和壮苗指数均低于对照。可见，红蓝复合光质对丝瓜幼苗形态指标的影响大于红、蓝单质光。

表1 不同光质照射对丝瓜幼苗形态指标的影响

2.2 不同光质对丝瓜幼苗光合参数的影响

由表2可以得出，在复合光质R5B3处理下，丝瓜幼苗叶片净光合速率最高，较对照和R、B、R2B3处理分别提高 60.36%、18.54%、23.11%、7.37%，差异均达极显著水平（P＜0.01）；其次为R2B3处理，极显著高于R、B处理和对照；R、B处理间差异不显著，但均极显著高于对照。蒸腾速率、气孔导度也以R5B3处理最大，均极显著高于其他处理；其次为R2B3处理；R、B处理的蒸腾速率与R2B3处理差异不显著，极显著高于对照W，但气孔导度极显著低于复合光质处理，而与对照W差异不显著（P＞0.05）。胞间CO2浓度以B处理最大，对照最小，R、B单光质处理的胞间CO2浓度均极显著高于复合光质处理。可见，红蓝复合光质更有利于丝瓜幼苗的光合作用，尤以R5B3处理最有利于丝瓜幼苗光合性能的提高。

表2 不同光质照射对丝瓜幼苗光合参数的影响

2.3 不同光质对丝瓜幼苗保护酶活性的影响

由表3可以看出，不同光质处理对丝瓜幼苗叶片SOD、POD、CAT和APX活性的影响存在差异。R、B、R5B3和R2B3处理的SOD活性均与对照差异显著（P＜0.05），其中，R处理显著低于对照，其余三个处理均显著高于对照，且以R2B3处理的SOD活性最大。除B处理外，R、R5B3和R2B3处理的POD活性均极显著高于对照（P＜0.01），且以R5B3处理的最大，较对照提高41.78%。CAT活性在B处理下最大，R2B3、R5B3处理次之，R处理下最小，极显著低于其他处理。APX活性在R5B3处理下最大，R2B3处理次之，B处理下最小，四种光质处理间差异达极显著水平；W处理的APX活性与R处理相当。丝瓜幼苗叶片保护酶活性除CAT活性以B处理最大外，SOD、POD、APX活性均以复合光质R5B3或R2B3处理下最大，可见，红蓝复合光质更有利于丝瓜幼苗叶片保护酶活性的提高。

表3 不同光质照射对丝瓜幼苗保护酶活性的影响

3 讨论与结论

光是植物生长发育的重要环境因子，在影响植物生理代谢和生长发育的同时，还对植物的形态建成起着重要的调控作用［3］。陈祥伟等［4］研究指出，红光促进乌塌菜茎的加粗，而蓝光对其起抑制作用。陈娴等［5］研究认为，不同比例红蓝混合光及单质红光均促进韭菜茎粗和株高的增加，而蓝光作用与之相反。Tadayoshi等［6］研究认为，红光促进植株株高的增加，而蓝光抑制生菜叶面积的增大。本试验条件下，丝瓜幼苗株高、茎粗、总叶面积、壮苗指数均在R5B3处理下最大，株高、总叶面积、壮苗指数均在蓝光下最低，与前人研究结果一致，这可能是因为红光通过降低赤霉素的含量来促进细胞的伸长，而蓝光促进了吲哚乙酸（IAA）氧化酶活性的提高，降低植株体内IAA含量，致使植株的纵向伸长受到抑制［7］，表明R5B3的红蓝复合光质更有利于培育丝瓜壮苗。有研究认为，蓝光促进了葡萄茎的加粗［8］，与本试验结果一致，但红光处理的丝瓜幼苗茎粗最低，与前人［4，5］研究结果不同，说明不同植物对光的反应存在差异。

净光合速率的高低是表征植株叶片光合能力强弱的重要指标，波长在400～700 nm范围的光辐射对植物光合特性的影响最为显著［9］。崔慧茹［10］研究认为，彩椒叶片光合速率在红光处理下最大，胞间CO2浓度以白光对照最大。谢景等［11］研究得出，黄瓜幼苗叶片净光合速率在单质蓝光下最大，显著高于其它处理。杨晓健等［12］研究指出，青蒜苗在单质红光下净光合速率最大。而本研究结果表明，丝瓜幼苗叶片净光合速率在复合光质R5B3处理下最大，与前人［10-12］研究结果并不一致，说明不同植物叶片的净光合速率对光质的响应机理并不完全相同，这可能是因为一方面红蓝组合光可以促进叶片栅栏组织细胞与叶绿体结构的发育，从而提高了叶绿体的光合能力［13］；另一方面可能是因为与叶绿素对光波吸收最强的两个波段主要是640～660 nm的红光区和430～450 nm的蓝紫光区。B处理的波长能量最大，而其净光合速率却不是最大，这是因为光反应效率高低与光能量的大小没有直接关系，而是与光合器官接收的光量子数的多少具有相关性。复合光质R5B3和R2B3处理下的丝瓜幼苗叶片净光合速率均高于单质光R、B处理，表明不同光质对净光合速率的影响应存在一定的互作效应，而不是简单的叠加效应。

植物在有氧代谢过程中产生的超氧阴离子会对植物的生长发育产生毒害作用，如造成细胞膜结构的损伤、蛋白质结构的改变等［14］。SOD、POD、CAT、APX都是植株体内参与活性氧清除的重要保护酶，其活性高低常用来表征植株的生理活性状况［15］。王虹等［16］研究认为，蓝光诱导CAT、POD、APX等抗氧化酶活性的提高，而红光对其有抑制作用。郝俊江等［17］研究指出，红色光质、蓝色光质均能提高CAT、POD活性，而绿色光质及黄色光质对抗氧化酶活性有抑制作用。本试验结果表明，SOD在复合光质R2B3处理下最大，在R处理下最小；POD活性在R5B3处理下最大，B处理下最小；CAT活性在B处理下最大，R处理下最小；APX在R5B3处理下最大，B处理下最小，与前人研究结果存在差异，这可能与供试材料及试验波长区间不同有关。CAT在蓝光下最高，这可能是因为蓝光诱导了CAT在mRNA水平上表达［18］，从而使其在蓝光处理下保持了较高水平。