不同LED光质对玉簪组培苗增殖和生根的影响

陈　菲，李　黎，韩　辉，熊燕，杨立宾，曲彦婷

（黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室，哈尔滨150040）

不同LED光质对玉簪组培苗增殖和生根的影响

陈菲，李黎，韩辉，熊燕，杨立宾，曲彦婷*

（黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室，哈尔滨150040）

以玉簪组培苗为试验材料，以LED灯作为光源，进行不同光质的配比组合，研究其对玉簪组培苗的株高、增殖系数、生根的影响。结果表明：红蓝复合光（2RB）处理的玉簪组培苗生长健壮，株高最高，增殖系数最大，生根率高，因此红蓝复合光（2RB）是玉簪组培苗继代增殖和生根的理想光源。

玉簪；LED光质；组织培养

光是植物生长最重要的环境因子之一，光照对植物组织培养中细胞、组织、器官的生长和分化有着重要的作用，主要表现在光照强度、光质、光周期等方面。光质主要影响细胞分裂、器官分化，对愈伤组织诱导、增殖也有显著影响［1］。不同光质的生物学效应也存在显著差异［2-4］，光质可以通过光敏色素影响植物体内内源激素水平，从而调节植株的生长，光敏色素（红光—远红光受体）和隐花色素（蓝光—近紫外光受体）调节植物从营养生长转变到生殖生长。

高效率人工光源的发展是植物组织培养研究中重要的课题之一，目前普遍使用的光源是日光灯、高压钠灯等。但是，这类人工光源存在寿命短、发热量大、发光效率不理想等缺点，而且在规模化生产中，大量使用日光灯不仅耗费大量能源，还会增加生产成本，影响组织培养的经济效益［5］。

20世纪80年代中期以来，LED光源开始应用于植物生长的研究当中［1］。此后，随着光电技术的不断发展，LED光源在植物组织培养中应用越来越多。由于其体积小，可直接安装在培养架上方，大大节省了空间，比传统方法增加有效培养空间3倍以上；耗能低，几乎不发热，非常利于培养间的温度控制，节约能源。LED的有效发光能也明显高于普通日光灯。LED独有的优点，使其成为植物组织培养研究的重要光源之一。国内外许多科学家开始尝试用LED光源作为组培光源来进行提高组织培养效果的研究［6-8］。LED已经被成功应用于草莓、莴苣、马铃薯、胡椒、胡瓜、桉树和白鹤芋等多种植物的组织培养中。随着LED技术的迅速发展，LED光源开始广泛应用于植物组织培养，但是LED光质对玉簪组培苗增殖和生根影响的研究报道却不多见。

本试验采用发光二极管（LED）作为光源，用不同的LED光质对玉簪组培苗进行补光，研究不同LED光质对玉簪组培苗增殖及生根影响的实验，旨在研究LED光源在玉簪组织培养中的有效性，以及不同LED光质对玉簪组培苗增殖和生根的影响，为玉簪在工厂化生产中选择适宜的补光光源提供数据支持和理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试材料为玉簪（Hosta）组培苗，由黑龙江省科学院自然与生态研究所组培室提供。

1.2培养基

增殖培养基：MS+BA2.0mg/L+NAA0.1mg/L

生根培养基：1/2MS+NAA0.5mg/L

培养基添加琼脂粉5g/L，蔗糖30g/L，将酸碱度调节至pH 5.8，高压灭菌锅121℃灭菌20min。

1.3试验方法

试验在黑龙江省科学院自然与生态研究所组培室LED光源区进行，LED光源由黑龙江省爱普照明电器有限公司提供。

1.3.1试验设计

根据光质条件共设8个试验组，每组20瓶，每瓶5株，将玉簪组培苗分别放置在7个LEDs光源区和日光灯对照区，调节电流、占空比、光源与植株的距离，使光量保持一致；LEDs光质控制系统见表1，光照周期为12h/d，培养室温度为（25±2）℃。

1.3.2指标测定

将玉簪组培苗接种在继代增殖培养基上，在不同LEDs光源区生长30d后统计增殖率，进行形态指标的测定，测量株高、叶数、叶长（选完全展开的试管苗自下而上的第2片叶）、叶宽。

将玉簪组培苗接种在生根培养基上，在不同LEDs光源区生长30d后统计植株的生根率、株高、叶片数、叶长（试管苗自下而上的第2片叶）、叶宽、根数和根系活力等指标，根系活力的测定采用李合生（2000）的TTC测定法。

1.4数据分析

每个处理的培养时间为30天，3次重复，所有数据用Excel软件进行整理分析，用DPS进行方差分析，LSD进行多重比较，显著水平P＜0.05。

表1　LEDs光质控制系统

2　结果与分析

2.1不同LED光质对玉簪组培苗生长形态的影响

在不同光质比例的LED光源下经过30d培养后的玉簪组培苗，其生长状况的测定结果如表2所示。不同LED光质对玉簪组培苗生长形态指标影响差异显著。由表2可以看出，最大株高出现在单色红光（R）处理中，单色红光（R）处理的玉簪组培苗植株细高，叶片较细长，有一定的徒长现象；株高表现出很明显的随着红光比例的增加而增大趋势。单色蓝光（B）处理的玉簪组培苗株高最矮，明显低于对照组，叶片数目最少，红蓝配比光（2RB）处理的玉簪株高低于单色红光（R），但生长状况健壮。

就叶数而言，叶数最大值出现在红蓝配比光（2RB）处理中，单色红光（R）处理的叶片数多于单色蓝光（B）处理，不同LEDS光质组合处理的玉簪组培苗的叶长、叶宽均显著大于对照组（CK）。综合各个形态指标特征，由此推断适宜玉簪组培苗继代生长的最佳生长光源是红蓝复合光（2RB）。

2.2不同LED光质对玉簪组培苗增殖的影响

不同LED光质对玉簪组培苗的增殖影响差异显著，结果见表3。红蓝配比光（2RB）处理玉簪组培苗增殖量最高。不同复合光处理的玉簪组培苗增殖量比单色光处理的增殖量高，而单色红光（R）处理玉簪组培苗的增殖量高于单色蓝光（B）处理，且各个不同LED光质处理玉簪组培苗的增殖量均显著高于对照组（CK）处理。

由表3同时可以看出，红蓝配比光（2RB）处理的玉簪组培苗增殖系数最大，是单色蓝光（B）处理的1.868倍，是对照组（CK）处理的2.114倍，是红蓝复合光（1RB）处理的1.152倍。单色白光（W）处理玉簪组培苗增殖率是对照组处理的1.437倍。不同LED光质处理玉簪组培苗的增殖率大小依次为：

由此推断：红蓝复合光（2RB）是适宜玉簪组培苗增殖的最佳红蓝光配比。

2.3不同LED光质对玉簪组培苗根系生长的影响

如表4所示，不同LED光质对玉簪组培苗的根长和根系活力影响差异显著。结果表明，红蓝复合光（2RB）处理的玉簪组培苗生根率高，单株根数也高于其他处理及对照。单色红光处理下的玉簪组培苗生根率最高，根长最长，但根系活力最低；单色蓝光处理的玉簪组培苗生根率低于其他不同处理，但其根系活力最强。其他复合光（1RB、RBG、RBW）和单色白光（W）处理的玉簪组培苗的生根率和根系活力与对照无显著差异。由此可以得出，红蓝复合光（2RB）是适宜玉簪组培苗生根的最佳光源。玉簪组培苗在生根培养阶段，前期可用单色红光进行生根诱导，促进根系生长，而在后期适当补充单色蓝光，使其根系活力加强。

表2　不同光质对玉簪组培苗生长形态的影响

表3　不同光质对玉簪组培苗增殖量及增殖率的影响

3　结论

光质对玉簪组培苗各项形态指标影响差异显著。在不同光质比例的LED光源下经过30d培养后的玉簪组培苗，叶长、叶宽均显著大于对照组（CK）。单色红光（R）处理的玉簪组培苗植株最高，有一定的徒长现象；红蓝配比光（2RB）处理的玉簪株高低于单色红光（R），但生长状况健壮。就叶数而言，叶数最大值出现在红蓝配比光（2RB）处理中，综合各个形态指标特征，由此推断红蓝复合光（2RB）是适宜玉簪组培苗继代生长的最佳光源。

表4　不同光质对玉簪组培苗生根的影响

不同LED光质对玉簪组培苗的增殖量影响差异显著。红蓝配比光（2RB）处理的玉簪组培苗增殖系数最大，是单色蓝光（B）处理的1.868倍，是对照组（CK）处理的2.114倍，是红蓝复合光（1RB）处理的1.152倍。单色白光（W）处理玉簪组培苗增殖率是对照组处理的1.437倍。不同LED光质处理玉簪组培苗的增殖率大小依次为：

由此推断：红蓝复合光（2RB）是适宜玉簪组培苗增殖的最佳红蓝光配比。

不同LED光质对玉簪组培苗生根影响差异显着。不同LED光质对玉簪组培苗根长和根系活力影响差异显著。红蓝复合光（2RB）处理的玉簪组培苗生根率高，单株根数也高于其他处理及对照。单色红光处理下的玉簪组培苗生根情况良好，根长最长，生根率最高，但根系活力最低；单色蓝光处理的玉簪组培苗生根率低于其他不同处理，但其根系活力最强。其他复合光（1RB、RBG、RBW）和单色白光（W）处理的玉簪组培苗的生根率和根系活力与对照无明显差异。综上所述，红蓝复合光（2RB）是适宜玉簪组培苗生根的最佳光源。玉簪组培苗在生根培养阶段，前期可用单色红光进行生根诱导，促进根系生长，而在后期适当补充单色蓝光，使其根系活力加强。

4　讨论

本实验研究发现，单色光处理下，玉簪组培苗会出现徒长现象，节间增大从而导致植株过高，而红蓝配比光处理的玉簪植株较矮，这与Kim［9］等的结果相似，植物种类不同，其红/蓝光受体与隐花色素之间存在协同交互效应，从而促进或抑制茎的延长。研究还发现，不同LED光质处理的玉簪组培苗叶片叶长、叶宽均大于对照组，由此可知LED照射会使叶片伸展面积增大，利于捕获更多的光能进行光合作用，从而来合成并贮存光合产物。

根系是植物主要的吸收器官和合成器官，植株地上部分的生长和发育与植物根系活力的强弱密切相关，蒲高斌等［10］在番茄的研究中发现蓝光处理的植株生长健壮，根系活力高。本研究发现，玉簪组培苗在单色蓝光处理下根系活力强，但生根率较低；而单色红光处理下根系活力弱，但生根率较高。说明单色蓝光可以提高植株根系活力，但同时抑制植株生根，红光对组培苗生根诱导则有一定的促进作用［11，12］。因此，对于玉簪组培苗在生根培养阶段，在前期可以考虑用单色红光处理进行生根诱导，而在后期适当添加单色蓝光处理增加根系活力。

有研究认为不同光质对植物组织培养生长及器官分化的影响表现在数量上的差异，而不影响质变，影响质变是光的有无和培养基中的激素配比［13］等。本实验研究认为：可能是不同光质作用和植物种类不同对不同因素处理产生的差异所致。红蓝复合光处理比对照处理的玉簪组培苗增殖率要高，增殖率高低是否只与培养基中激素种类配比有关，这部分机理还不明确，有待进一步试验研究。

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［12］车生泉，盛月英，秦文英.光质对小苍兰茎尖试管苗培养的影响［J］.园艺学报，1997，24（3）：269-273.

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（2016-06-19收稿刘晓佳编辑）

The Effects of LED Different Light Qualities on G row th of Hosta plantaginea

CHEN Fei et al
（Institute of Natural Resources and Ecology，HAS.National and Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological Conservation，Harbin 150040，China）

Tissue culture seedlings of Hosta p lantaginea were used as test material，Different combinations were formed by arraying the different light qualities at different proportions based on LED monochromatic spectrum including red，blue and green with fluorescent lamp as the control.The effects of different light qualities generated by LED on growth and physiological characteristic index of Hosta p lantaginea were studied.The results showed that the red-blue complex of LED（2RB）light will be the major light source for plant tissue culture of Hosta plantaginea in future.

Hosta plantaginea；LED light quality；Tissue culture

S603.8

A

1003-7853（2016）04-0094-03

黑龙江省应用技术研究与开发计划项目（GA13A403）

陈菲（1977-），女，高级工程师，硕士，研究方向：园林植物生物技术。

曲彦婷。