基于红蓝光质配比的小花型蝴蝶兰组培苗生长调控

高晓芬, 吴小梅, 郝春磊, 严 瑞, 张 黎

(1.宁夏大学农学院, 银川 750021; 2.宁夏盛旭昊春农业科技有限公司, 银川 750001)

蝴蝶兰 (Phalaenopsisssp.)为兰科蝴蝶兰属植物,原产于中国台湾、菲律宾、印尼、泰国、马来西亚等地。其株型美观,花型奇特似蝶,花色鲜艳,花期持久,有“兰花皇后”之美誉,有较高的观赏和经济价值,深受国内外花卉市场的欢迎[1]。

研究证明,LED单色光对组织培养苗的生长效应低于不同LED组合光[2],这可能与单色光导致植物光合系统可见的光能分布不平衡有关。而红光和蓝光的光谱能量分布与叶绿素吸收光谱一致,红、蓝LED组合光可以增强植物光合作用以促进植物的生长和发育[3]。陈星星等[4]研究发现,经单独的红光或蓝光LED处理的白掌(Spathiphyllumkochii)组培苗长势较差,而一定配比的红蓝LED复合光有利于促进植物的生长。Kim等[5]发现,红蓝LED组合光下菊花组织培养苗叶片净光合速率明显高于单色红、蓝光,且植物鲜重和干重均达到最大值,类似的结论也出现在Li等[6]对棉花组织培养苗的研究中。但是有关组织培养苗生长最适的红蓝LED配比,不同植物的研究结论并不一致。日本双蝴蝶(Tripterospermumjaponicum)[7]和草莓(Fragaria×ananassaDuch.)[8]在70%红光+30%蓝光照条件下,组织培养苗长势最好。而对花烛(AnthuriumandraeanumLinden)[9]的研究发现,在50%红光+50%蓝光处理下红掌组织培养苗各生长指标显著高于对照,是适宜红掌组织培养苗生长的最佳红蓝光配比。综上所述,不同植物对光质配比的敏感性不同,表现出不同的适应性,在实际的组织培养生产应用中,调整最佳的红蓝配比是生产出良好品质组织培养苗的关键。

蝴蝶兰的种子极其微小,没有胚乳,自然条件下萌发困难,因此生产上主要采用组织培养的方法进行繁殖。组织培养是种苗快速繁殖的有效途径,目前已在多种经济林木、花卉上得到了广泛的应用,如南洋楹(AlbiziafalcatariaFosberg)、欧美杨(Populus×canadensisMoench)、非洲菊(GerberajamesoniiBolus)等。虽然LED光源在蝴蝶兰组培上的研究很多, 但LED在蝴蝶兰壮苗培养上的研究尚未见报道。本研究以蝴蝶兰“甜格格”“粉佳人”“夜光兰”“绿熊”组培苗为培养材料,采用5种不同的LED作为光源,通过30,60,90 d的照射, 比较分析不同LED光源对蝴蝶兰的生长指标、增长倍数的影响,并筛选出各个蝴蝶兰品种组培的适宜光源,旨在探究红蓝复合光处理对不同品种蝴蝶兰组培苗的影响机制,为生产中降低能耗并提高试管苗质量提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用蝴蝶兰小花型品种“甜格格”“夜光兰”“粉佳人”“绿熊”组培苗为试验材料。

1.2 试验方法

将继代培养7 d的蝴蝶兰组培苗放置在不同红蓝配比的光质下进行培养。设光质配比为100%红光、70%红光+30%蓝光、50%红光+50%蓝光、30%红光+70%蓝光、100%蓝光,以白炽光(ck)为对照。每品种10瓶,试验采取完全随机处理,分别于30,60,90 d观测瓶苗的生长及增殖状况。

1.3 试验数据处理

以Excel软件记录并整理数据,SPSS软件进行单因素方差分析、采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性分析。采用Origin软件作图,图中数据均为3次重复的均值,误差棒为平均值的标准误。

2 结果与分析

2.1 不同光质下小花型蝴蝶兰组培苗生长调控

2.1.1对培养30 d蝴蝶兰组培苗生长的影响

由图1可知,不同红蓝复合光处理30 d后,植株高度较白炽光对照组高,叶片数不变,叶尖距明显变大,叶宽增大,根数明显增多、最长根长减小;同时,在不同红蓝复合光处理下,不同品种生长指标的稳定性表现为:“绿熊”>“粉佳人”>“夜光兰”>“甜格格”。100%红光处理下“绿熊”的株高为1.1 cm、叶片数均值为7.5片、最长根长为3 cm;70%红光+30%蓝光处理下,“粉佳人”的株高为1.3 cm、叶片数均值为5.5片、根数为5根;50%红光+50%蓝光处理下,“绿熊”的叶片数均值为6.5片、叶尖距为6.9 cm、叶宽为2.5 cm、最长根长为4.3 cm;30%红光+70%蓝光处理下,“绿熊”的株高为2.3 cm、叶片数均值为7.5片、叶尖距为5.5 cm、根数为8根、最长根长为4.4 cm;100%蓝光处理下,“绿熊”叶片数均值为7.5片、叶尖距为4.5 cm;白炽灯处理下,“绿熊”的叶尖距为4.6 cm、根数为6根、最长根长为4.7 cm。

图1 不同光质比对培养30 d蝴蝶兰组培苗生长的影响Fig.1 Effect of different light quality ratio on growth of Phalaenopsis ssp. tissue culture seedlings for 30 days

2.1.2对培养60 d组培苗生长的影响

分别统计60 d组培苗在100%红光、70%红光+30%蓝光、30%红光+70%蓝光、100%蓝光、50%红光+50%蓝光及白炽光处理下的株高、叶片数、叶尖距、叶宽、根数及最长根长。由图2可以看出,相对于白炽光,不同红蓝复合光处理60 d后,植株株高降低,叶片数增多,叶尖距增大,叶宽减小,根数不变、最长根长短缩;在不同红蓝复合光处理下,不同品种生长指标的稳定性表现为:“绿熊”>“夜光兰”>“粉佳人”>“甜格格”。100%红光处理下,“甜格格”的根数为8根;70%红光+30%蓝光处理下,“粉佳人”的株高为3 cm、叶宽为1.5 cm、根数为6.5根,其他各项生长指标均趋于平稳;50%红光+50%蓝光处理下,“绿熊”的根数为6.5根、最长根长为4 cm;30%红光+70%蓝光处理下,“绿熊”的株高为2.5 cm、叶片数为6片、叶尖距为5.3 cm、根数为7.5根;100%蓝光处理下,株高明显变矮,叶片数增多;白炽灯下,“绿熊”的叶尖距为4.6 cm、根数为5.5根。

图2 不同光质比对培养60 d蝴蝶兰组培苗生长的影响Fig.2 Effect of different light quality ratio on growth of Phalaenopsis ssp. tissue culture seedlings for 60 days

2.1.3对培养90 d蝴蝶兰组培苗生长的影响

不同处理下,不同品种生长指标的稳定性表现为“绿熊”>“夜光兰”>“粉佳人”>“甜格格”。100%红光处理下夜光兰的叶宽为2.5 cm、根数为8根、根长最长为4.8 cm;70%红光+30%蓝光处理下,“绿熊”的株高为2.2 cm、叶尖距为5.1 cm、叶宽为2.5 cm;50%红光+50%蓝光处理下,“甜格格”的叶片数均值为4.5片、叶宽为1.7 cm、根数为6根;30%红光+70%蓝光处理下,“绿熊”的株高为1.2 cm、叶尖距为5.8 cm、根数为5根、最长根长为4.9 cm;100%蓝光处理下,“甜格格”的叶片数均值为6.5片、根数为7根、叶宽为1.5 cm;白炽灯处理下,“粉佳人”的株高为2.1 cm、叶宽为1.5 cm、根数为5.5根、最长根长为4 cm(图3)。

图3 不同光质比对培养90 d蝴蝶兰组培苗生长的影响Fig.3 Effect of different light quality ratio on growth of Phalaenopsis ssp. tissue culture seedlings for 90 days

2.2 对小花型蝴蝶兰组培苗增殖的影响

光照处理30,60,90 d后,分别统计100%红光、70%红光+30%蓝光、50%红光+50%蓝光、30%红光+70%蓝光、100%蓝光及白炽灯处理下的增殖倍数。比较发现,不同品种的蝴蝶兰组培苗经不同红蓝复合光处理90 d后,50%红光+50%蓝光处理,相对白炽光对照增殖倍数最大;同时“绿熊”的增长倍数较其他品种蝴蝶兰组培苗稳定(图4)。

图4 不同光质比对小花型蝴蝶兰组培苗增殖的影响Fig.4 Effect of different light quality ratio on small-flower Phalaenopsis ssp. proliferation tissue culture seedlings

处理30 d,50%红光+50%蓝光处理下的“甜格格”增长倍数为2.5,100%红光、70%红光+30%蓝光、30%红光+70%蓝光、100%蓝光处理分别较对照增长了0.4%,0.5%,0.5%和1%;100%蓝光和50%红光+50%蓝光处理下,对“绿熊”和“夜光兰”的增殖倍数影响显著高于其他光质下的处理。处理60 d,30%红光+70%蓝光处理下,“甜格格”的增长倍数高于其他光质的处理;70%红光+30%蓝光处理对“粉佳人”的生长指标影响较为显著;100%蓝光对“绿熊”的增殖倍数最为显著;每一种复合光对“夜光兰”的生长指标的增长倍数影响不大。处理90 d,“甜格格”中其他复合光的增长倍数都小于白炽光的增长倍数;30%红光+70%蓝光和100%蓝光对“粉佳人”的增长倍数影响最小;100%蓝光和50%红光+50%蓝光影响高于白炽光处理;“夜光兰”中70%红光+30%蓝光、50%红光+50%蓝光、30%红光+70%蓝光、100%蓝光都显著高于白炽灯。

3 结论与讨论

光源在组织培养中是必不可少的,但光源、光质不同对植物生长的影响也不同。如红光有利于结球甘蓝[10]和吊石苣苔[11]的不定芽增殖,单色红光能使蝴蝶兰生根培养中的植株徒长,而单色蓝光能使蝴蝶兰生根培养中的根系活力最高[1]。除了单一光色处理对植株有显著影响外,红蓝复合光对植物组培中植株的生长也有影响:红蓝光比为3∶1时高山杜鹃的芽再生率最高[12];红蓝光比为4∶1时甘蔗的不定芽数量最多[13];壮苗培养中,毛地黄在LED红蓝复合光下生长健壮[14];一种双蝴蝶属组培植物在LED红蓝复合光照下,植物的根系明显好于单色LED和荧光灯处理[15];草莓组培苗[16]或白掌组培苗[17]的叶片数、根数在红蓝光比为7∶3时最多,这与本研究结果相似。本研究表明,用不同光质配比对不同品种的蝴蝶兰组培苗进行光照,能很好地增加蝴蝶兰的根数、叶片数和株高,提高蝴蝶兰的产量。但不同品种之间反应有差异,“绿熊”在生长上对不同的光质反应更加明显,提高红蓝组合灯中蓝光的比例,能促进根数与叶片数量的增加。

据报道,红蓝光比例为2∶1对洋桔梗、菊花和玉簪(Hostaplantaginea)组培苗增殖率的提升最具促进作用;红蓝光比例为3∶1时对金线莲(Anorctochilusroxburghii)组培苗增殖效果最好[18],高山杜鹃的芽再生率也最高[12];红蓝光比例为4∶1光质条件下甘蔗(Saccharumofficinarum)的芽数最多[13];在红蓝黄光比为5∶3∶2处理条件下,最有利于菊花丛生苗分化和增殖[19];LED暖白光是蝴蝶兰组培苗增殖扩繁阶段的最适光质[20]。因此,针对不同物种组培苗进行增殖培养阶段最适光质的筛选十分必要。本研究发现,与对照相比,70%红光+30%蓝光、50%红光+50%蓝光、30%红光+70%蓝光三种光质均在加强蝴蝶兰组培苗增殖方面有明显效果,但绿熊在50%红光+50%蓝光、30%红光+70%蓝光下增殖倍数最高(2.50),而“粉佳人”在70%红光+30%蓝光条件下增殖系数最大(2.00),说明即使同一物种的不同品种对光质配比的需求也不完全一致。

综上,蝴蝶兰组织培养过程中的不同品种所需的光质配比是不同的。本试验选用小花型蝴蝶兰“甜格格”“夜光兰”“粉佳人”“绿熊”作为供试材料,不同红蓝光复合处理后,小花型蝴蝶兰不同品种均表现为植株矮化,叶片数不变,叶尖距明显变大,叶宽增加,根数增多、最长根长减小等。在进行增殖倍数分析时发现,50%红光+50%蓝光处理下,相对白炽光(对照)增殖倍数最大;同时“绿熊”的增长倍数较其他品种蝴蝶兰组培苗较为稳定。