蓝光强度对马铃薯腋芽薯形成的影响研究

郑璐瑶，陈佳宁，李曼，吴光镐，王晓波，高玉亮

摘 要：本研究探讨了不同蓝光强度处理下，马铃薯植株扦插茎段腋芽薯的结薯特性及腋芽薯形成过程中扦插叶片的光合色素、蔗糖和淀粉含量的变化。结果表明，250 lx蓝光下，马铃薯腋芽薯结薯最早，结薯率最高；250 lx蓝光下，叶绿素a含量显著高于150 lx和350 lx蓝光处理；相同栽培时间下，不同蓝光强度造成叶绿素b的含量差异显著；不同蓝光强度下，类胡萝卜素含量在腋芽薯形成过程中均呈上升趋势，扦插栽培第10天时达到峰值。

关键词：马铃薯；块茎形成；蓝光

文章编号：1005-2690（2023）18-0024-03       中国图书分类号：S532       文献标志码：B

马铃薯生育期短、适应能力强、营养丰富，是重要的粮食作物之一[1]。马铃薯是以块茎为繁殖器官的无性繁殖作物，长期栽培会引起病毒积累，导致产量大幅下降。为了提高马铃薯商品薯产量，我国采用3级种薯生产体系，其中微型薯的数量直接影响种薯和商品薯的品质和产量[2]。

光质以环境信号的形式通过光受体作用调节植物各个阶段的生长情况[3]。已有研究发现，不同光质对马铃薯植株的生长和块茎的形成具有显著的调控作用。研究表明，适当的红蓝光混合处理可促进水培马铃薯叶片生长，红光可增加马铃薯植株的叶片数量、提高叶面积系数；蓝光能够明显促进马铃薯块茎形成，增加植株的鲜重与根冠比[4-5]。韩逸飞等（2021）[6]认为，在不同光质对马铃薯组培苗形态生长研究中，红光引起马铃薯组培苗茎秆伸长，增加其节间长和茎节数，降低壮苗指数；蓝光诱导组培苗茎秆矮化加粗，促进干物质积累，进而增加壮苗指数。

文章通过探讨不同蓝光强度下马铃薯扦插茎段腋芽薯的结薯特性、腋芽薯形成过程中蔗糖、淀粉含量及光合色素含量变化，为促进马铃薯腋芽薯生长提供数据参考。

1 试验概况

1.1 试验设计

利用常规栽培方法对马铃薯延薯4号品种进行栽培管理。当植株生育期达45 d时，选取健壮植株，截取1 cm左右具有饱满腋芽的扦插茎段，扦插至含珍珠岩的营养钵中。将营养钵置于不同蓝光强度（150、250、350 lx）下，8 h光照、16 h黑暗，在19～21 ℃条件下扦插培养。每个处理扦插20个茎段，调查块茎的结薯特性，测定生理指标，试验设3次重复。

1.2 结薯特性调查和生理指标测定方法

1.2.1 結薯特性调查

每天观察各处理组的结薯情况，记录结薯始期，扦插第12天调查单薯重和结薯率。

1.2.2 生理指标测定

扦插第1、5、10天时，选取不同光质下相同部位的马铃薯扦插茎段叶片，测定光合色素、蔗糖、淀粉含量。测定蔗糖含量采用间苯二酚法，测定淀粉含量采用酸水解-DNS法，测定光合色素含量采用丙酮-乙醇法。

1.3 数据分析

本研究所有数据均为3次重复的平均值±标准差（mean±SD）。利用SPSS 19.0统计学软件进行数据比较分析，利用邓肯氏新复极差法（P＜0.05）进行多重比较，利用GraphPad Prism 5制图软件绘图。

2 结果与分析

2.1 蓝光强度对结薯特性的影响

不同蓝光强度对腋芽薯结薯始期、平均单薯重和结薯率均有较大影响，如表1所示。250 lx蓝光下，结薯始期比150、350 lx处理提前；结薯率比150、350 lx处理高；平均单薯重量约为150 lx处理的2.05倍。数据说明250 lx蓝光强度最适合扦插茎段的块茎形成，在该光强下腋芽薯提前形成，结薯率和平均单薯重量较高。

2.2 蓝光强度对扦插茎段叶片蔗糖、淀粉含量的影响

扦插叶片蔗糖和淀粉含量受蓝光强度的影响。由图1可知，在腋芽薯形成过程中，叶片蔗糖含量在所有蓝光强度下均呈增加趋势，淀粉含量呈缓慢下降趋势。扦插第1天和第5天，蔗糖和淀粉含量在150、250、350 lx下均无显著差异；扦插第10天，250 lx下叶片蔗糖含量显著高于150 lx和350 lx处理，150 lx处理下叶片淀粉含量显著高于250 lx和350 lx处理，说明250 lx可增强光合作用，间接说明更多的蔗糖运输到块茎形成的部位。

2.3 蓝光强度对扦插茎段叶片光合色素的影响

由图2可知，植物色素是植物进行光合作用的物质基础，其含量变化对植物光合作用具有重要影响。150 lx蓝光处理下，叶绿素a含量在腋芽薯形成过程中始终显著低于250 lx和350 lx蓝光处理；250 lx处理下，叶绿素a的含量高于150 lx和350 lx处理，尤其是扦插第10天，250 lx处理下其叶绿素a含量比150 lx和350 lx处理分别高44.9％、12.2％。

在腋芽薯形成过程中，叶绿素b和总叶绿素含量的变化呈较平稳趋势，但相同栽培时间下不同蓝光强度对叶绿素b的含量差异显著。250 lx蓝光处理下叶绿素b含量始终显著高于150 lx和350 lx蓝光处理，扦插第1天分别高54.1％、18.8％，扦插第5天分别高53.9％、9.3％，扦插第10天分别高48.4％、12.2％。

在腋芽薯形成过程中，总叶绿素含量在250 lx蓝光处理下始终显著高于150 lx和350 lx蓝光处理，扦插第1天分别高34.9％、8.6％，扦插第5天分别高33.7％、2.9％，扦插第10天分别高45.8％、12.2％。

在腋芽薯形成过程中，类胡萝卜素含量在所有的蓝光强度下均呈上升趋势，相同的扦插时间下，250 lx蓝光处理叶片类胡萝卜素含量始终显著高于150 lx和350 lx处理，扦插第1天分别高50.8％、10.6％，扦插第5天分别高31.1％、10.2％，扦插第10天分别高34.5％、8.3％。

3 讨论

蔗糖是马铃薯块茎形成的重要影响因素之一，马铃薯叶片中合成的蔗糖可运输到块茎形成的部位，并促使块茎形成[7]。本研究表明，在250 lx蓝光处理下，叶片的蔗糖含量最高，推测250 lx光强可有效促进光合作用。该结果与250 lx下提前结薯、结薯量高的结果一致。

植物因光强、光质的不同而不断调整叶绿素含量，保证光合系统的优化运转，适应不断变化的环境[8]。杨梦平（2022）[9]研究表明，利用蓝光光照培养马铃薯试管苗可明显促进光合色素的合成，与本研究蓝光照射下的扦插茎段叶片叶绿素及类胡萝卜素含量增加的结果一致。在其他光质中增加蓝光强度可有效增加产量和品质。張悦（2021）[10]研究表明，红蓝组合光在3∶3处理下，莴苣总叶绿素含量和类胡萝卜素含量最高。今后有必要进一步进行蓝光和其他光质组合对扦插茎段腋芽薯形成的研究，为马铃薯腋芽薯真正应用到微型薯生产提供更翔实的数据。

参考文献：

[1]凡小钰.弹齿式马铃薯捡拾器设计及捡拾性能试验研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2022.

[2]姚翔宇，李广存，徐建飞，等.光照对雾培马铃薯前期生长及块茎形成的影响[J].南京农业大学学报，2023，46（1）：14-22.

[3]李莹.不同光质对番茄幼苗生长发育及花青素苷代谢的影响[D].银川：宁夏大学，2022.

[4]马菁菁，龙家焕，连荣芳，等.光谱对马铃薯微繁生长发育和形态建成的影响[J].东北农业科学，2021，46（4）：59-64.

[5]唐道彬，张晓勇，王季春，等.不同光质对水培脱毒马铃薯光合与结薯特性的影响[J].园艺学报，2017，44（4）：691-702.

[6]韩逸飞，顾天行，黄梦圆，等.红蓝LED光源对马铃薯组培苗形态生长、光合色素含量及矿质元素积累的影响[J].中国马铃薯，2021，35（4）：289-299.

[7]贾小霞，李建武，等.“陇薯8号”马铃薯块茎淀粉积累特性及淀粉-蔗糖代谢途径转录组分析[J].中国农业大学学报，2023，28（2）：23-34.

[8]王哲，王宇航，解山森，等.植物工厂LED光质调控对生菜幼苗生长的影响[J].现代农业科技，2023（3）：76-81.

[9]杨梦平.不同光质LED光源对马铃薯组培苗光合色素含量的影响[J].黑龙江农业科学，2022（6）：27-30.

[10]张悦.不同光质、光照强度及光周期对苦苣生长特性及营养品质的影响[D].武汉：华中农业大学，2021.

（编辑：王雨荷）