不同光质补光对丝瓜幼苗生长及生理生化特性的影响

蒋晓婷，梁双贤，林碧英，黄 枝

（福建农林大学园艺学院，福建福州 350002）

不同光质补光对丝瓜幼苗生长及生理生化特性的影响

蒋晓婷，梁双贤，林碧英，黄 枝

（福建农林大学园艺学院，福建福州 350002）

在南方设施栽培环境条件下，以肉丝瓜为材料，利用发光二极管（LED）精量调制光源，研究红光、蓝光、黄光和白光4种光质补光处理对丝瓜幼苗生长及生理生化特性的影响.结果表明:红光补光处理有利于丝瓜幼苗叶片叶绿素a和叶绿素b含量的提高;黄光补光处理则提高了类胡萝卜素的含量;蓝光补光处理有利于可溶性糖和可溶性蛋白质含量的提高;4种光质补光处理的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性均呈先升高后下降的变化趋势，其中以处理30 d时的酶活性最高;红光、蓝光和白光补光处理的丙二醛含量明显低于不补光处理的对照，且蓝光补光处理的效果最为明显.关键词:光质;丝瓜幼苗;生长;生理生化特性

光质作为光信号可调节植物的多种重要生命活动，如光形态建成、光周期反应和内在生物钟节律性，而且还与激素信号和糖信号共同协作调节植物某些生长发育过程［1－2］.已有研究表明，光质对植物影响广泛，不仅对种子的萌发［3］、生长、光合特性、品质［4］及衰老［5］有广泛的调节作用，而且还影响植物的基因表达［6］以及次生代谢［7］等.在冬春季设施蔬菜育苗及栽培过程中，一些防寒保温措施降低了光照强度，改变了光质，从而导致低温和弱光对蔬菜的健壮生长、产量和品质有很大的影响.近年来，设施内通过补光的措施来弥补这一缺陷，是当前设施栽培领域的一项重要技术［8］，因此，利用发光二极管（LED）光源科学补光是促进植物生长、提高农产品产量的有效途径之一.

近年来，就光质对植物生长及生理生化特性影响的研究有了一定的进展.光质对番茄［9］、黄瓜［10］、草莓［11］和生菜［12］等作物生长发育影响的结果表明，光质对作物幼苗生长具有特殊效应，而不同光质补光对丝瓜生长及生理生化特性影响的研究尚未见报道.本试验通过测定红光、蓝光、黄光和白光4种光质补光处理下丝瓜幼苗株重、茎粗、根重等形态指标及可溶性糖、可溶性蛋白质、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（fungal catalase，CAT）活性等生理生化指标，研究不同光质补光对丝瓜幼苗生长及生理生化特性的影响，以期得到丝瓜幼苗生长的适宜光质及科学补光措施，为丝瓜南方冬春工厂化育苗科学补光提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为春满地®优良肉丝瓜，由福州永荣种子有限公司提供.

1.2 试验设计

试验设5个处理，以上海仁和照明电器有限公司生产的可发出蓝光、红光、黄光和白光4个波长的光源作补光处理，以不补光为对照.灯管（功率40W）两只固定于50 cm高的培养架的顶部，培养架顶部和四周用遮光布遮挡，以避免外界不同光源对试验的影响.

试验于2013年1－3月在福建农林大学园艺学院设施专业现代温室和蔬菜生理生化实验室进行.种子催芽后直播于穴盘中，基质中的泥炭∶珍珠岩∶蛭石=3∶1∶1.选取长势一致的幼苗分别进行5个处理，每处理设3个小区，作为3次重复.每天补光4 h，时间为8:00－10:00、16:00－18:00.补光15、30和45 d后，分别随机取样进行生长指标及生理生化指标的测定.

1.3 测定项目

生长指标的测定:株高用刻度尺测量;茎粗用游标卡尺测量;株重用感量为0.01 g的电子天平称重;根体积采用排水法，用5 mL量筒测量.

生理生化指标的测定:叶绿素含量采用80%丙酮提取测定［13］;可溶性糖含量参照蒽酮—硫酸法［14］测定;可溶性蛋白质含量参照考马斯亮蓝G-250法［15］测定;SOD活性参照NBT光还原法［15］测定;POD活性参照愈创木酚法［16］测定;CAT活性参照Aebi的方法［17］测定;MDA含量参照陈建勋等的方法［18］测定.

1.4 数据处理

试验数据采用Excel、SPSS软件进行统计和分析.

2 结果与分析

2.1 不同光质补光对丝瓜幼苗生长的影响

从表1可以看出:4种光质补光处理下，丝瓜幼苗的株高显著高于对照，效果为:红光＞黄光＞白光＞蓝光，差异达显著水平;而茎粗与对照的差异不显著;红光补光处理的干重显著高于其他处理，特别是在15 d后，干重增加趋势最为显著;4种光质补光处理显著提高根体积，15 d时的根体积最小，15－30 d时根体积的增加趋势较为显著，白光补光处理下的根体积达到最大，且显著高于对照.

表1 不同光质补光对幼苗生长的影响1）Table 1 The effect of supplemental lighting of different light quality on growth

2.2 不同光质补光对丝瓜幼苗生理生化特性的影响

2.2.1 对光合色素含量的影响 从表2可以看出，与对照相比，4种光质补光处理下丝瓜幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素和类胡萝卜素的含量均显著提高.红光补光处理的叶绿素a和叶绿素b含量显著提高;而黄光补光处理的类胡萝卜素含量与白光、蓝光和红光补光处理的差异较显著.

表2 不同光质补光对光合色素含量的影响1）Table 2 Effect of supplemental lighting of different light quality on photosynthetic pigment content

2.2.2 对可溶性糖含量的影响 从图1可以看出，4种光质补光处理对丝瓜幼苗叶片可溶性糖含量具有显著的影响，效果为:蓝光＞白光＞黄光＞红光＞CK.处理30 d时，蓝光补光处理的可溶性糖含量达7.89%，是所有处理中的最高水平;总体看来，白光和黄光补光处理的可溶性糖含量相近.可见，与对照相比，蓝光补光处理显著提高了可溶性糖含量.

图1 不同光质补光对可溶性糖含量的影响Fig.1 The effects of light qualities on soluble sugar content

2.2.3 对可溶性蛋白质含量的影响 从图2可以看出，4种光质补光处理下丝瓜幼苗叶片可溶性蛋白质含量呈先升高后下降的趋势，最大值均出现在处理30 d时.处理15 d时，4种光质补光处理的可溶性蛋白质含量差异不显著;蓝光补光处理30 d时，可溶性蛋白质含量达到最大值，为293.08 mg·g－1.可见，蓝光补光处理显著提高了可溶性蛋白质的含量.

2.2.4 对SOD活性的影响 从图3可以看出，4种光质补光处理下丝瓜幼苗叶片的SOD活性呈先升高后下降的趋势.与对照相比，4种光质补光处理显著提高了SOD活性，且各处理在30 d时的差异极显著;不同处理天数下，红光补光处理的SOD活性始终是各处理中最高的，且SOD活性变化幅度最大.

2.2.5 对POD活性的影响 从图4可以看出，4种光质补光处理下丝瓜幼苗叶片的POD活性呈先升高后下降的趋势.处理15－30 d时，4种光质补光处理的POD活性显著高于对照，以蓝光补光处理30 d时的POD活性最高，为132 U·g－1·min－1;而处理45 d时的POD活性较30 d时有明显降低.不同处理天数下，蓝光补光处理的POD活性变化最大，对照则较稳定.可见，蓝光补光处理的POD活性较高，且显著高于对照.

图2 不同光质补光对可溶性蛋白质含量的影响Fig.2 The effects of light qualities on soluble protein content

图3 不同光质补光对SOD活性的影响Fig.3 The effects of light qualities on SOD activity

图4 不同光质补光对POD活性的影响Fig.4 The effects of light qualities on POD activity

2.2.6 对CAT活性的影响 从图5可以看出，4种光质补光处理下丝瓜幼苗叶片CAT活性呈迅速上升而后下降的趋势，且在处理30 d时的活性最高.处理30 d时，蓝光补光处理的CAT活性比处理15 d 时提高600 U·g－1·min－1，白光、黄光和红光补光处理分别提高370、390 和300 U·g－1·min－1;处理45 d时，4种光质补光处理的CAT活性均明显下降，但高于处理15 d时的活性，差异不显著.不同处理天数下，蓝光补光处理的CAT活性始终是各处理中最高的，白光次之.

2.2.7 对MDA含量的影响 从图6可以看出，4种光质补光处理45 d内，丝瓜幼苗叶片的MDA含量均以黄光补光处理的最高，红光和蓝光补光处理的MDA含量均有不同幅度的下降.4种光质补光处理下，以15 d时的MDA含量最高，显著高于处理30和45 d时.处理15 d时，以黄光补光处理的MDA含量最高，达1.81 μmol·g－1，最低的是蓝光处理，为 1.17 μmol·g－1;处理30 和45 d 时，所有处理 MDA 含量的最小值均为蓝光补光处理.可见，与对照相比，4种光质补光处理对MDA的积累均有抑制作用，其中以蓝光补光处理的效果最为显著.

图5 不同光质补光对CAT活性的影响Fig.5 The effects of light qualities on CAT activity

图6 不同光质补光对MDA含量的影响Fig.6 The effects of light qualities on MDA content

3 讨论

3.1 不同光质补光对丝瓜幼苗生长的影响

植物能通过光受体感受光质和光强的微妙变化，这些光受体通过信号传递途径来改变植物的形态建成.株高是衡量植株幼苗健壮的重要标准，植物光合作用积累的有机物主要通过株重来体现，茎的粗壮影响着幼苗的健壮.本试验结果表明，丝瓜幼苗在4种光质补光处理下，以红光补光处理的株高和株重最高，这与杜洪涛等［19］和张立伟等［20］的研究结果一致.说明红光对植物营养生长有明显的促进作用，更有利于有机物的积累.

3.2 不同光质补光对丝瓜幼苗生理生化特性的影响

不同波长的光质通过与植物体内相应的光受体相互协作来调节与控制色素的合成，故光成为影响叶绿素合成的重要因子.本试验中，红光处理有利于提高丝瓜幼苗叶绿素a和叶绿素b的含量，且差异较为明显，这与徐凯等［21］在草莓上的研究结果基本一致，而黄光处理则提高了类胡萝卜素的含量.

可溶性糖含量是大部分作物品质鉴定时评价品质优劣的重要指标.一般情况下，可溶性糖含量与光合作用强度呈正相关，当光合作用强度低时，叶绿体形成的磷酸丙糖少，即运输到细胞质后，形成的蔗糖（可溶性糖的主要成分）少;相反，当光合作用强度高时，磷酸丙糖多，形成的蔗糖多.叶片中可溶性蛋白质含量的变化是生理生化功能的可靠指标之一.齐连东［22］研究表明，光质对菠菜碳水化合物代谢和蛋白质代谢影响较大，其中以在蓝光下生长的蛋白质含量较高.本试验结果也表明，蓝光补光处理下，丝瓜幼苗的可溶性糖和可溶性蛋白质含量相对于白光、黄光和红光补光处理的高，蓝光补光处理对可溶性糖和可溶性蛋白质含量影响的效果最显著.

SOD、POD和CAT通过协作不断清除细胞的活性氧，使之维持在一个较低的水平上，减少细胞膜过氧化［23］.本试验中，丝瓜幼苗在4种光质补光处理下的SOD、POD和CAT活性呈先升高后下降的变化趋势，此结果可能是由于丝瓜幼苗代谢能促进各种酶基因的表达，使得保护酶活性维持在较高水平，保证植株生长良好.与对照相比，4种光质补光处理对MDA的积累均有减缓作用，这表明4种光质均不同程度地减少细胞自由基的产生，减缓膜质中不饱和脂肪酸发生脂质过氧化，其中以蓝光的减缓效果最为显著.

总体来讲，丝瓜幼苗在4种光质补光处理下，可溶性糖和可溶性蛋白质含量在蓝光补光处理下提高的效果最为显著，且膜脂过氧化程度最小，MDA含量最低.

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（责任编辑:施晓棠）

Effect of supp lemental lighting of different light quality on grow th and physiological and biochem ical characteristics of loofah seedlings

JIANG Xiao-ting，LIANG Shuang-xian，LIN Bi-ying，HUANG Zhi
（College of Horticulture，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China）

Growth and physiological and biochemical characteristics ofmeat loofah seedlings were studied under supplemental lighting of different lightquality in the greenhouse of south China.The results showed that red lightwas conducive to increasing the content of chlorophyll a and chlorophyll b，yellow light could increase the content of carotenoids，while blue light could increase the content of soluble sugar and the content of protein.Superoxide dismutase，peroxidase and fungal catalase activity firstly increased and then decreased，the enzyme activitieswere at the highest level at30 d.Themalondialdehyde content in leaves of loofah in red，blue and white lightwas significantly lower than the control，and the effect of blue lightwas themost significant.

light quality;loofah seedling;growth;physiological and biochemical characteristics

S642.4

A

1671-5470（2015）03-0250-06

10.13323/j.cnki.j.fafu（nat.sci.）.2015.03.006

2014－05－28

2014－10－08

茄果类蔬菜新品种选育与育种产业化项目（2013NZ0002－3）.

蒋晓婷（1990－），女，硕士研究生.研究方向:蔬菜生理生化.Email:1057173437@qq.com.通讯作者林碧英（1963－），女，教授.研究方向:蔬菜与设施园艺.Email:lby3675878@163.com.