光質對生姜試管苗生長及微型姜誘導的影響

王興翠　曹逼力

摘要：采用裂區試驗設計方法，研究了光質對不同品種生姜試管苗生長及其對試管微型姜形成的影響。結果表明，藍光（B）處理的試管苗繁殖系數較白光（W）處理增加18.97%，綠光（G）處理則降低15.31%，紅光（R）、黃光（Y）處理與W處理無顯著差異，試管苗單株生物量除G處理與W處理無顯著差異外，R、B、Y處理分別較W處理降低1416%、22.70%、34.61%，且G、R處理的試管苗株高較W處理顯著增加，G、Y、R處理的莖粗則顯著降低。G、B、R處理試管苗微型姜形成時間分別較W處理提早19.76%、17.44%、10.12%，而Y處理則延遲了11.86%；微型姜鮮質量以G處理較高，達2.23 g，較W處理增加34.34%，而R、B、Y處理則與W處理無顯著差異。不同品種生姜試管苗生長量及微型姜形成也顯著不同，其繁殖系數以萊蕪小姜（LWXJ）處理較高，萊蕪大姜（LWDJ）處理次之，山農大姜（SNDJ）處理較低，單株生物量則相反，分別為3.49、3.82、4.10 g；LWXJ、LWDJ、SNDJ處理微型姜形成所需時間分別為39.05、37.18、34.51 d，其微型姜鮮質量分別為1.35、1.52、2.60 g。

關鍵詞：光質；生姜；組織培養；繁殖系數；微型姜誘導

中圖分類號： S632.504+.3 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0142-04

大量研究表明，植物可通過光受體感受不同光質[1]，進而調控植物的生長、光合作用、形態建成、物質代謝[2-4]以及基因表達[4]；同時光質可作為一種信號影響植物體內源激素水平[2]和乙烯產生[5]，從而引發植物一系列的生理變化[6]。前人研究表明，白光有利于葡萄試管苗的增殖和生物量的積累[7]，但白光對康乃馨試管苗的增殖作用不及藍光、綠光[8]。綠光可促進擬南芥及絞股藍的生長[9-10]，但易造成番茄幼苗徒長，藍光則可抑制番茄、馬鈴薯、黃瓜、結球甘藍幼苗莖的伸長生長，促進加粗生長，紅光則相反[11-13]。車生泉等研究表明，紅光顯著提高了小蒼蘭組培苗的生物量，并促進了不定芽的發生，而藍光則相反[14]；但藍光、紅光均有利于小蒼蘭球莖的發育，且以藍光的效果較為顯著[15]；同時，藍光雖可促進2品種馬鈴薯試管苗提早結薯，卻不利于其生物量和單薯質量的增加，而紅光對馬鈴薯品種Atlantic所起的作用與藍光正好相反[12]。可見不同植物對光質的反應存在顯著差異。

生姜（Zingiber oficinale Rosc.）起源于熱帶雨林地區，多進行遮光栽培[16]。張瑞華等研究表明，相同遮光率條件下，遮光光質可顯著影響大田生姜生長及光能利用特性[17]。生產中生姜以其根狀莖為繁殖材料，繁殖系數較低，而且長期無性繁殖很容易發生種性退化，因此前人在生姜組培脫毒快繁技術方面進行了較多研究，適合生姜試管苗生長的光強及光周期得以確定[18]，但關于光質與生姜試管苗生長及微型姜誘導的關系尚未見報道。本研究探討了不同光質對不同品種生姜試管苗生長及微型姜誘導的影響，研究不同光質對生姜試管苗形態建成的調控作用，旨在為提高生姜組培快繁效率及種質資源的試管保存提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗采用裂區設計，主區為生姜品種（A），分別為萊蕪小姜（LWXJ）、萊蕪大姜（LWDJ）、山農大姜1號（SNDJ）；副區為光質（B），分別為紅光（R）、綠光（G）、藍光（B）、黃光（Y）、白光（W），其光譜特征見圖1。通過調整組培層架日光燈高度，使不同處理組培苗受光強度均保持在50 μmol/（m2·s）左右，培養室環境溫度（26±1） ℃，光周期16 h/d。

參照Zheng等的方法[19]，取生姜莖尖接種于附加2 mg/L KT、0.5 mg/L NAA及2%蔗糖的MS培養基上，培養30 d后測定試管苗的株高、莖粗、繁殖系數及根、莖、葉鮮質量，以研究光質對生姜試管苗生長的影響。

取白光條件下培養的生姜叢生試管苗，分割成單株后，剪莖去根轉接于含2.5 mg/L KT、0.5 mg/L NAA及8%蔗糖的MS微型姜誘導培養基中，培養45 d后測定微型姜鮮質量，期間調查微型姜形成的初始時間，以研究光質與微型姜誘導的關系。

調節培養基pH值為5.8，于121 ℃下滅菌，每瓶均接入2個外植體，每處理60瓶，每10瓶為1個重復。

1.2 數據處理

試驗數據采用Excel軟件及DPS數據處理系統進行分析，采用鄧肯氏新復極差法進行顯著性檢驗[20]。

2 結果與分析

2.1 不同光質對生姜試管苗生長的影響

表1為光質對不同品種生姜試管苗繁殖系數及生物量的影響，方差分析結果（表2）表明，試管苗繁殖系數及生物量區組間差異未達到顯著水平，說明該試驗區組間差異較小，試驗結果可靠。生姜品種（A）間、光質處理（B）間試管苗繁殖系數及生物量的差異均極顯著（P<0.01），表明生姜品種及光質處理對生姜試管苗繁殖系數和生物量均有極顯著影響，但A×B均不顯著，說明生姜品種與光質處理的互作效應不顯著。

2.2 不同處理生姜試管苗生長量的多重比較

從表3可以看出，不同生姜品種試管苗的繁殖系數及單株生物量存在極顯著差異。繁殖系數以LWXJ處理較高，為6.42；LWDJ處理次之，為6.01；SNDJ處理較低，為5.83。單株生物量以LWXJ處理較低，為3.49 g；SNDJ處理較高，為410 g；LWDJ處理居中，為3.82 g。表3還顯示，不同光質處理的試管苗繁殖系數也存在顯著差異，其中B、G處理分別較W處理增加18.97%、降低15.31%，R、Y、W處理間無顯著差異；光質處理也顯著影響試管苗生物量，除G、W處理無顯著差異外，R、B、Y處理分別較W處理降低14.16%、22.70%、34.61%。endprint

由表3可以看出，不同處理下生姜試管苗株高、莖粗及根、莖、葉鮮質量存在顯著差異。除SNDJ處理株高較低外，莖粗及根、莖、葉鮮質量SNDJ處理均顯著高于LWXJ、LWDJ處理，而LWDJ處理的莖粗及莖、葉鮮質量則顯著高于LWXJ處理。不同光質處理試管苗的株高由高到低依次為G、R、W、Y、B處理；莖粗則以W、B處理較高，G處理次之，Y、R處理較低；G、B、R處理的根鮮質量分別比W處理高3333%、1819%、12.12%，Y與W處理無顯著差異；莖鮮質量以W處理較高，G、R、B、Y分別較W處理降低10.34%、14.22%、2759%、37.07%；在葉鮮質量方面，G、W處理之間無顯著差異，但R、B、Y處理分別較W處理降低18.89%、2389%、36.67%。

2.3 不同光質對微型姜的誘導效果

表4是不同處理對試管苗微型姜的誘導效果，由表5可見，微型姜誘導時間及微型姜鮮質量區組間差異未達到顯著水平，但生姜品種（A）間、光質處理（B）間的差異均達到極顯著水平（P<0.01），表明生姜品種及光質處理對生姜試管苗微型姜的誘導均有極顯著影響，但A×B均未達顯著水平（P>0.05），說明生姜品種與光質處理對微型姜誘導的互作效應不顯著。

2.4 不同處理微型姜誘導效果的多重比較

表6顯示，不同生姜品種試管苗微型姜的誘導時間存在

極顯著差異，LWXJ、LWDJ、SNDJ處理的誘導時間分別為39.05、37.18、34.51 d；光質處理則以G、B、R處理的誘導時間較少，分別比W處理縮短了19.76%、17.44%、10.12%，Y處理則比W處理延長了11.86%。不同品種試管苗微型姜鮮質量以SNDJ處理較高，LWDJ處理次之，LWXJ處理較低，分別為2.60、1.52、1.35 g；光質處理對微型姜的影響極為顯著，G處理顯著高于W處理，而R、B、Y處理則與W處理無顯著差異。

3 結論與討論

3.1 光質對生姜試管苗生長發育的影響

前人研究表明，白光較單色光更有利于葡萄和洋桔梗試管苗的增殖，且不同品種葡萄試管苗的增殖倍數不盡相同[7，21]，但菩提樹不定芽的再生則以短波光的促進作用明顯[22]。本研究發現，藍光可促進LWXJ、LWDJ、SNDJ處理生姜試管苗不定芽的分化，顯著提高其繁殖系數，這與短波光可促進煙草[23]及康乃馨[8]試管苗側芽發生的結果基本一致。本研究中綠光處理的生姜試管苗繁殖系數較低，說明不定芽的分化對生理有效光有較強的依賴性[14]。藍光促進作物莖稈加粗生長、抑制伸長生長，而綠光、紅光則使植株徒長[3，7]，本研究也得出相似結果，但紅光、綠光在菊花[2]、葡萄[3]、煙草[23]上的效應也有相反的結論。蘇小玲研究發現，綠光、紅光處理的葡萄試管苗GA3的含量較高，試管苗徒長[25]。從內源GA3的生理作用可知，內源GA3和莖長有關，進而可以影響其株高；有研究證明涂抹GA3對馬鈴薯株高和植株鮮質量有明顯的促進作用[26-27]。本研究中，紅光、綠光促進試管苗的伸長生長，其原因可能是2種光質提高了植株體內的GA含量，從而使其節間伸長，株高增大；藍光則抑制植物的縱向生長，其作用機理可能是藍光提高了IAA氧化酶的活性，使IAA水平降低，進而抑制植物的伸長生長[28]。

3.2 光質對生姜試管苗微型姜誘導的影響

常宏等研究證實，藍光可提早馬鈴薯試管苗結薯期，并增加結薯數量[12]；但鐵棍山藥微型塊莖的誘導則以紅光作用較為顯著[29]。本研究表明，不同光質不僅影響生姜試管苗的生長，還影響其形態建成，表現為綠光、藍光、紅光可以讓試管微型姜提早形成，黃光則延遲微型姜的形成，該結論與車生泉等研究得出的紅光、藍光提前誘導小蒼蘭球莖的發生，黃光、綠光產生滯后作用的結論[15]不盡一致。

對于組培的試管苗來說，其能量的主要來源不是利用光合作用生產的糖類，而是培養基中的糖類[7]。增施GA3可以讓馬鈴薯生育期延長，使植株有足夠的物質積累以利于馬鈴薯塊莖的膨大[30]；但Simko 等研究認為，添加GA3使內源自由態GA3含量增大，不利于馬鈴薯試管薯的形成[26]。本研究表明，LWXJ、LWDJ、SNDJ處理微型姜鮮質量均以綠光誘導較大，除了與綠光處理的繁殖系數較低，利于前期養分的集中供應并通過異養作用進行生物量的積累有關外，可能還與綠光影響了植株體內的GA3激素水平有關。藍光下生姜植株的繁殖系數最大，但對微型姜鮮質量促進作用次之，這可能與在藍光下生長的作物蛋白質含量較高有關[31]。紅光下生姜試管苗株高和微型姜的鮮質量也顯著增加，其原因除了紅光影響了體內激素水平外，還可能與在紅光下生長的作物碳水化合物含量通常較高有關[3]。

光質對生姜試管苗及微型姜誘導的影響與已報道的光質對其他植物的影響不盡一致，說明不同植物、不同組織或器官在不同發育年齡或狀態對同一種光質的反應不盡相同，表現出光質生物學反應的復雜性[29]；生姜微型姜的形成與內源激素間平衡的改變有關，而不是單一內源激素變化引起的，有關光質對生姜試管苗生長發育的影響有待進一步研究。

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