不同光质对茄子幼苗形态建成、光合特性及酶活性的影响

尹娟

摘要：利用发光二极管（LED）为光源，研究白光、红光、蓝光、红蓝光、紫光处理对茄子幼苗形态建成、光合特效和酶活性的影响。结果表明，红蓝光对茄子幼苗茎粗、地上部干质量、地下部干质量、叶片光合速率影响相对最大，显著高于对照白光（P<0.05）；红光处理的茄子株高相对最高，根冠比相对最大；紫光使茄子幼苗的株高、茎粗、地上部干质量、地下部干质量及光合速率较白光处理有极显著降低（P<0.01）；不同处理的茄子幼苗根冠比差异明显，红光处理的茄子幼苗根冠比相对最大；红蓝光处理的茄子幼苗蒸腾速率相对最大，较白光提高11.1%；蓝光处理的茄子幼苗能够极显著提高其气孔导度（P<0.01），较白光提高25.2%；红光、蓝光、红蓝光、紫光处理的茄子幼苗胞间CO2浓度均极显著低于白光（P<0.01）；红光对中性转化酶（NI）、酸性转化酶（AI）活性的影响明显，红蓝光处理的茄子叶片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相对最高，较白光分别提高70.3%、14.5%。

关键词：光质；茄子幼苗；形态建成；光合特效；酶活；白光；红蓝光

中图分类号： S641.101文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）23-0121-03

植物能够感受外界各种信号刺激，并产生相应的生理生化反应。光作为一种环境信号，在植物生命周期中能够影响植物的开花、休眠、落叶、地下储藏器官的形成等[1]，调控植物的向光性、光合特性、生长代谢、碳水化合物积累、基因表达等。近年来，随着科学技术的不断发展进步，发光二极管（LED）作为光源得到快速发展，并以其廉价、节能、高效的特点逐步代替寿命短、光照弱、耗能大的普通光源。另外，LED光源还因具有体积小、寿命长、发光效率高、单色光、冷光源、光谱能够精量调制等优点[2]，而得到愈来愈多从事现代农业科研工作的学者们的关注和应用。LED光源的应用不仅能够大大缩小作物生产占用的土地面积，而且可以大幅提高作物整体产量，研究不同光質对作物形态建成和生长发育的影响是顺应时代的发展需要。本研究以茄子为试验材料，在人工气候室内用LED为光源进行白光、红光、蓝光、红蓝光及紫光处理，研究不同光质对茄子幼苗形态建成、光合特效及碳代谢所需的中性转化酶、酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性的影响，以期为保护地茄子在LED光源调控下进行高产、高效栽培及科学研究提供数据参考。

1材料与方法

1.1试验材料

LED设备，由深圳纯英达集团有限公司生产；布利塔茄子种子，市购。

1.2试验方法

试验于2015年5月1日进行，以LED为光源，设置红光（655.7 nm，R）、蓝光（456.2 nm，B）、紫光（417.1 nm、P）、红 ∶蓝 为4 ∶1的组合光（RB）、白光（对照，W）5种光质。将茄子种子进行浸种、催芽，选择发芽整齐一致的种子播于装有2份草炭、1份蛭石的50孔穴盘中，霍格兰营养液浇灌，2 d/次；茄子幼苗2叶1心时，将其统一放置于不同LED光质下照射8 h/d，白天温度28～30 ℃、夜间15～17 ℃，光照度 280 μmol/（m2·s），空气湿度60%，每处理2穴盘100株；茄子6片真叶时测定相关指标。

1.3测定内容与方法

每处理选取长势一致、有代表性的茄子幼苗5株，用游标卡尺测定株高（茄子基部到生长点）和子叶位置茎粗。将茄子幼苗从基部剪断，置于烘箱内105 ℃杀青30 min，70 ℃烘至恒质量，分别测定地上部和地下部干质量，计算根冠比。晴天上午10：00—11：00，用CIRAS-Ⅰ型光合仪测定茄子幼苗倒3叶光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）。采用Nielsen等的方法测定中性转化酶（NI）、酸性转化酶（AI）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）的活性[3-4]。

1.4数据统计分析

采用Excel 2007软件处理数据和绘图，采用DPS 6.05软件对数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同光质对茄子幼苗形态指标的影响

由表1可知，光质对茄子幼苗的形态建成有明显影响；红蓝光对茄子幼苗茎粗、地上部干质量、地下部干质量影响相对最大，显著高于其他处理（P<0.05），说明红蓝光有利于培育健壮的茄子幼苗；红光处理的茄子幼苗株高相对最高，根冠比相对最大；紫光使茄子幼苗的株高、茎粗、地上部干质量、地下部干质量较对照白光处理有极显著降低（P<0.01）；不同光质处理的茄子幼苗根冠比差异明显，红光处理的根冠比相对最大，红蓝光组合次之，白光处理相对最小。

下表同。

2.2不同光质对茄子叶片光合特性的影响

由表2可知，不同光质处理的茄子幼苗光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度差异明显；红蓝光处理的茄子幼苗叶片光合速率相对最大，为11.51 μmol/（m2·s），其次为白光、红光；紫光处理的茄子幼苗叶片光合速率相对最低，为6.13 μmol/（m2·s），极显著低于白光处理（P<0.01），说明紫光不利于茄子幼苗光合产物的积累；红蓝光处理的茄子幼苗叶片蒸腾速率相对最大，较白光处理提高11.1%，差异极显著（P<0.01），其次是蓝光处理，与红蓝光处理相比差异不显著（P>0.05）；红光、紫光处理的茄子幼苗叶片蒸腾速率极显著低于白光处理（P<0.01）；蓝光处理的茄子幼苗叶片气孔导度有极显著提高（P<0.01），较白光处理提高25.2%，而红光和红蓝光处理差异不显著，均极显著高于对照（P<0.01）；紫光处理的茄子幼苗叶片气孔导度低于白光处理；红光、蓝光、红蓝光、紫光处理的茄子幼苗叶片胞间CO2浓度均极显著低于白光处理（P<0.01）。

2.4不同光质对茄子幼苗叶片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的影响endprint

由图3、图4可见，红蓝光处理的茄子叶片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性相对最高，较白光分别提高70.3%、14.5%，说明红蓝光处理有利于这2种酶活性的提高；紫光、红光、蓝光处理的叶片蔗糖合成酶的活性均高于白光处理，较白光处理分别提高48.6%、40.5%、32.4%；蓝光、红光、紫光处理的叶片蔗糖磷酸合成酶活性均低于白光处理，较白光处理分别降低6%、6.7%、24.7%，说明这3种光处理对蔗糖磷

酸合成酶活性有抑制作用。

3结论与讨论

植物的形态建成离不开光，光对植物生长发育的影响除光周期、光强、光照时间外，还受到光质的影响[5]，波长400～700 nm范围内的光对植物光合的影响相对最大[6]。本试验

结果表明，红蓝光对茄子幼苗茎粗、地上部干质量、地下部干质量影响相对最大，显著高于对照白光（P<0.05），这与宋亚英等的研究结论[7]较为一致；红光处理的茄子株高相对最高，根冠比相对最大，红光对茄子茎的伸长有促进作用，这与Brown等研究红光对辣椒生长影响时得出的结果[8]不一致，与蒲高斌等的研究结果[9]类似，这可能是不同作物对光的反应不同所致。史密斯认为，在有效光辐射范围内，光质对植株茎的影响与其自身波长呈正相关，波长越长越有利于植株茎的伸长，反之抑制茎的伸长[10]。本试验结果表明，与白光相比，紫光极显著降低茄子幼苗的株高、茎粗、地上部干质量及地下部干质量（P<0.01），说明紫光对植株形态建成有抑制作用，与史密斯论述的观点[10]一致。

光合作用是能量转化和有机物形成的过程，而光合速率是叶片光合性能高低的重要指标之一。谢景等认为，增加蓝光照射，能有效提高黄瓜幼苗叶片的净光合速率[11]。李承志等研究指出，增加红光或蓝光照射，萝卜和白菜的光合速率及产量明显高于对照[12]。崔慧茹研究发现，红光下彩椒叶片的光合速率相对最大，蓝光和红蓝组合光下其气孔导度和蒸腾速率显著高于白光，而胞间CO2浓度白光处理相对最大[13]。本试验结果表明，红蓝光处理的茄子幼苗叶片光合速率相对最大，其次为白光和红光，紫光相对最低，且极显著低于白光处理（P<0.01），这可能跟叶绿素对光波最强的2个吸收区有关，一个在波长640～660 nm的红光部分，另一个在波长430～450 nm的蓝紫光部分。光合速率和蒸腾速率的比值反映植物生长与水分利用之间的关系[14]，比值越大说明水分利用率越高，反之越小。蓝光处理的茄子幼苗叶片光合速率和蒸腾速率的比值相对最大，说明蓝光照射下的茄子叶片水分利用率相对最高。蓝光处理的茄子幼苗叶片气孔导度相对最大，这可能与蓝光能够调控气孔开启有关[15]，而其胞间CO2浓度相对最低，光合速率极显著低于对照（P<0.01），这可能是与光质能够影响光合细胞的结构有关[16]。

红光对中性转化酶（NI）、酸性转化酶（AI）的影响较为明显，红光能够增加茄子幼苗叶片的淀粉积累，这与史宏志等的研究结果[17]一致。李德全等研究认为，蓝光提高植物体内吲哚乙酸氧化酶的活性而抑制植物生长[18]。本试验结果表明，蓝光处理的茄子幼苗AI活性极显著低于白光处理（P<0.01），较白光处理降低7.4%，抑制了茄子幼苗的生长；红蓝光处理的茄子叶片蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性相对最高，较白光处理分别提高70.3%、14.5%，红蓝光有利于碳水化合物的积累及光合产物的输出[19]，加快了茄子植株的生长，与崔瑛等的研究结果[20]一致。

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