LED不同光質(zhì)對(duì)草莓組織培養(yǎng)的影響

吳鵬飛++王麗娟++劉昭++切巖祥和

摘要：以京藏香草莓（Fragaria ananassa Duch. cv. Jingzangxiang）匍匐莖莖尖為試驗(yàn)材料，以LED白光為對(duì)照，研究了紅光、藍(lán)光、組合光（紅∶藍(lán)∶遠(yuǎn)紅=1∶1∶1）不同LED光質(zhì)對(duì)草莓莖尖組織培養(yǎng)的影響。結(jié)果表明，在莖尖誘導(dǎo)分化階段，叢生芽分化時(shí)間快慢依次為紅光>組合光>白光>藍(lán)光；誘導(dǎo)分化率高低依次為組合光>白光>紅光>藍(lán)光；增殖系數(shù)大小依次為組合光>白光>紅光>藍(lán)光；生根率高低依次為組合光>白光>藍(lán)光>紅光，植株生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)弱依次為組合光>白光>紅光>藍(lán)光。綜合而言，LED組合光質(zhì)有利于草莓莖尖組織培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：草莓（Fragaria ananassa Duch.）；LED光質(zhì)；組織培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：S668.1+8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）10-1895-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.10.024

Effects of Different Light Quality of LED on Tissue Culture of Fragaria ananassa

WU Peng-fei1，WANG Li-juan1，LIU Zhao1，KIRRIIWA Yoshikazu2

（1. College of Horticulture and Landscape， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China；

2. Faculty of Agriculture， Shizuoka University， Shizuoka 422-8529， Japan）

Abstract： Taking Fragaria ananassa Duch. cv. Jingzangxiang stem tip as the experimental material， LED white light as the contrast， the effect of different LED light， red， blue， combination of light（red/blue/far red=1∶1∶1） on tissue culture of F. ananassa stem tip was studied. The test results showed that on the stem tip differentiation stage， the time of multiple shoot clumps differentiation ranked form short to long as red light， composite light， white light， blue light； differentiation rate ranked as composite light>white light>red light>blue light； proliferation rate ranked as composite light>white light>red light>blue light； rooting rate ranked as composite light>white light>blue light>red light； plant growth power ranked as composite light>white light>red light>blue light. In combination， LED composite light is conducive to F. ananass shoot tissue culture.

Key words： Fragaria ananassa Duch.； LED light； tissue culture

近年來(lái)LED光源被廣泛使用，LED燈由于壽命長(zhǎng)、能耗低、光譜可調(diào)，因而引起人們的普遍關(guān)注[1]。LED不同光質(zhì)對(duì)植物的生長(zhǎng)有很大影響，研究表明，長(zhǎng)波長(zhǎng)的光（紅光）能夠促進(jìn)植物地上部莖的伸長(zhǎng)，而短波長(zhǎng)的光（藍(lán)光）抑制地上部莖的伸長(zhǎng)[2，3]；不同波長(zhǎng)的光質(zhì)對(duì)植物離體培養(yǎng)中次生代謝物的產(chǎn)生和積累也有較大的作用，在一定程度上影響著植物愈傷組織的分化與器官生長(zhǎng)[4，5]。試驗(yàn)在前人工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)比較LED不同光質(zhì)對(duì)草莓（Fragaria ananassa Duch.）在組織培養(yǎng)中生長(zhǎng)的影響，以期探索利于草莓組織培養(yǎng)的LED光質(zhì)成分。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用草莓品種京藏香（F.ananassa cv. Jingzangxiang）于2016年3月取自天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院試驗(yàn)基地。

1.2 方法

1.2.1 材料消毒 取生長(zhǎng)健壯、無(wú)病蟲害的草莓匍匐莖（留取頂端3～4 cm），加入少量洗衣粉浸泡后，置于自來(lái)水下沖洗1 h，Tween-80浸泡5 min后再用自來(lái)水沖洗30 min，將沖洗干凈的匍匐莖在超凈工作臺(tái)上用去離子水沖洗3～4次，75%乙醇消毒30 s，去離子水沖洗3～4次，再用0.1%升汞繼續(xù)消毒7 min，然后去離子水沖洗4～5次，浸泡于去離子水中待用。

1.2.2 誘導(dǎo)分化培養(yǎng) 將已消毒好的匍匐莖剝?nèi)∩L(zhǎng)點(diǎn)（莖尖0.3～0.5 mm），接種于誘導(dǎo)分化培養(yǎng)基（MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂7 g/L，pH 5.8）中。試驗(yàn)設(shè)不同LED光質(zhì)為處理，LED光質(zhì)有紅光、藍(lán)光、組合光（紅∶藍(lán)∶遠(yuǎn)紅=1∶1∶1），以LED白光為對(duì)照，每個(gè)處理接種10瓶，每瓶接種3個(gè)莖尖，重復(fù)3次。培養(yǎng)箱溫度設(shè)置為25 ℃±1 ℃，光照時(shí)間16 h/d，光照度3 000 lx。接種培養(yǎng)后30 d統(tǒng)計(jì)莖尖分化率、褐化率（若有污染則轉(zhuǎn)接至備用無(wú)污染的培養(yǎng)基中）。

分化率=萌發(fā)芽的莖尖數(shù)/接種莖尖數(shù)×100%，

褐化率=（褐化的莖尖數(shù)+污染莖尖數(shù)）/接種莖尖數(shù)×100%。

1.2.3 繼代增殖培養(yǎng) 切取各處理莖尖分化的叢生芽于繼代增殖培養(yǎng)基（MS+6-BA 0.25 mg/L+NAA 0.1 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂7 g/L，pH 5.8）中，每處理接種10瓶，每瓶接種2個(gè)叢生芽，重復(fù)3次。接種培養(yǎng)后30 d統(tǒng)計(jì)各處理的增殖系數(shù)，

增殖系數(shù)=接種培養(yǎng)后30 d叢生芽總數(shù)/接種叢生芽總數(shù)[6]。

1.2.4 生根培養(yǎng) 切取長(zhǎng)3～5 cm的繼代增殖叢生芽（無(wú)菌苗），接種到生根培養(yǎng)基（1/2 MS+NAA 0.2 mg/L+蔗糖30 g/L+瓊脂7 g/L，pH 5.8）中，每處理接種20瓶，每瓶接種3個(gè)無(wú)菌苗，重復(fù)3次。每隔 5 d統(tǒng)計(jì)生根情況，接種培養(yǎng)30 d后統(tǒng)計(jì)各處理的生根率，

生根率=接種后30 d后的生根苗數(shù)/接種繼代增殖叢生芽數(shù)×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2010程序處理，并用其制表；運(yùn)用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 LED光質(zhì)對(duì)草莓莖尖誘導(dǎo)分化的影響

LED不同光質(zhì)處理對(duì)草莓莖尖誘導(dǎo)分化的影響情況見表1。從表1可知，LED白光與LED組合光處理的草莓莖尖分化率均極顯著高于LED紅光和LED藍(lán)光處理（P<0.01），并且草莓莖尖褐化率均極顯著低于LED紅光和LED藍(lán)光處理（P<0.01），而且叢生芽后期生長(zhǎng)勢(shì)最好；LED組合光處理的莖尖分化率顯著高于對(duì)照LED白光處理（P<0.05），莖尖褐化率顯著低于LED白光處理（P<0.05），部分叢生芽有生根現(xiàn)象發(fā)生；LED白光處理的莖尖分化時(shí)間較長(zhǎng)，后期叢生芽生長(zhǎng)健壯；LED紅光處理莖尖分化率顯著高于LED藍(lán)光處理（P<0.05），莖尖褐化率顯著低于藍(lán)光處理（P<0.05），有生根現(xiàn)象發(fā)生，可能與LED紅光有利于促進(jìn)生根有關(guān)[7]，并且LED紅光處理后的莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)最早誘導(dǎo)出叢生芽，但是后期幼芽長(zhǎng)勢(shì)最弱，部分幼芽出現(xiàn)黃化現(xiàn)象；LED藍(lán)光處理的莖尖分化率最低，莖尖褐化率最高，幼芽生長(zhǎng)最慢，伴有玻璃化現(xiàn)象發(fā)生，幼芽附近產(chǎn)生水漬狀愈傷組織，嚴(yán)重影響叢生芽的生長(zhǎng)。

2.2 LED光質(zhì)對(duì)草莓叢生芽增殖的影響

LED不同光質(zhì)處理對(duì)草莓叢生芽增殖的影響情況見表2。由表2可知，LED白光和LED組合光處理后叢生芽增殖系數(shù)均極顯著高于LED紅光和LED藍(lán)光處理（P<0.01），叢生芽后期均生長(zhǎng)健壯，其中LED組合光處理顯著高于LED白光處理（P<0.05），并且葉片大于其他3個(gè)處理；LED紅光、LED藍(lán)光處理后叢生芽的玻璃化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)褐化現(xiàn)象，LED藍(lán)光處理下叢生芽附近產(chǎn)生紅色水漬狀愈傷組織，嚴(yán)重影響叢生芽的生長(zhǎng)，增殖系數(shù)最低。

2.3 LED光質(zhì)對(duì)草莓無(wú)菌苗生根的影響

LED不同光質(zhì)處理對(duì)草莓無(wú)菌苗生根的影響情況見表3。由表3可知，LED白光和LED組合光處理后草莓的無(wú)菌苗生根率極顯著高于LED紅光和LED藍(lán)光處理（P<0.01），其中LED組合光處理后無(wú)菌苗生根率顯著高于LED白光處理（P<0.05），并且生根后植株生長(zhǎng)最旺盛；LED白光處理后植株生根時(shí)間較晚，但生根后植株生長(zhǎng)旺盛；LED紅光處理后生根時(shí)間最早，生長(zhǎng)早期根莖部有水漬狀愈傷組織發(fā)生，但隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加該現(xiàn)象逐漸消失，不過(guò)生根過(guò)程中生長(zhǎng)勢(shì)弱，無(wú)根苗枯萎現(xiàn)象嚴(yán)重；LED藍(lán)光處理后部分植株新生根呈現(xiàn)褐色，根莖部有水漬狀愈傷組織，無(wú)根苗枯萎現(xiàn)象嚴(yán)重，植株生長(zhǎng)勢(shì)較弱。

3 小結(jié)與討論

光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響研究一直是光生物學(xué)研究的重點(diǎn)，光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育及其產(chǎn)品品質(zhì)具有廣泛的調(diào)節(jié)作用。張真等[8]在對(duì)葡萄愈傷組織生物量的增殖研究中，發(fā)現(xiàn)黃光促進(jìn)生物量的增加為5.7倍，白光為4倍，增殖效果由高到低為黃光>綠光>紅光>藍(lán)光>白光。王亞麗等[9]在對(duì)瑪伽愈傷組織的增殖中發(fā)現(xiàn)，紅光最快，其次是白光和黃光，綠光和藍(lán)光下愈傷組織生長(zhǎng)最慢。光質(zhì)通過(guò)與其相關(guān)的色素基因作用影響植物體內(nèi)的激素平衡，從而不同波長(zhǎng)的光對(duì)不同植物愈傷組織的生長(zhǎng)產(chǎn)生不同的影響[10]。

試驗(yàn)中除了研究LED單一光質(zhì)外，還增加了LED組合光質(zhì)，以此來(lái)比較對(duì)草莓莖尖組織培養(yǎng)初代誘導(dǎo)階段、繼代增殖階段和生根階段生長(zhǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在初代誘導(dǎo)階段，LED組合光處理可以顯著提高莖尖的誘導(dǎo)分化率，且叢生芽生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)；LED紅光處理下能提早莖尖的誘導(dǎo)時(shí)間，但是后期叢生芽生長(zhǎng)緩慢，甚至出現(xiàn)黃化現(xiàn)象。LED組合光和LED紅光處理后叢生芽生根現(xiàn)象較多，這可能與LED紅光能夠促進(jìn)植物體細(xì)胞生長(zhǎng)有關(guān)。LED白光處理后誘導(dǎo)分化時(shí)間較長(zhǎng)，但是叢生芽后期長(zhǎng)勢(shì)旺盛；LED藍(lán)光處理后叢生芽生長(zhǎng)緩慢，甚至有玻璃化現(xiàn)象發(fā)生。在繼代增殖和生根階段，LED組合光處理不僅能夠提高叢生芽的增殖系數(shù)，同時(shí)還能夠提高生根率，植株生長(zhǎng)勢(shì)顯著優(yōu)于其他3個(gè)單一光質(zhì)處理；LED白光處理下增殖系數(shù)和生根率僅次于LED組合光處理；LED紅光、藍(lán)光處理下增殖系數(shù)不高，部分叢生芽有褐化現(xiàn)象，生根階段根莖基部出現(xiàn)水漬狀愈傷組織，植株長(zhǎng)勢(shì)較差。

綜合而言，LED組合光質(zhì)有利于草莓莖尖組織培養(yǎng)，LED紅光、LED藍(lán)光單一光質(zhì)在一定程度上不利于草莓組織培養(yǎng)。試驗(yàn)結(jié)果可為生產(chǎn)上草莓組織培養(yǎng)、快速繁殖提供參考，而不同LED光質(zhì)對(duì)草莓組織培養(yǎng)的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭 亮，邢文鑫，董海泉，等.LED苗期暗期補(bǔ)光對(duì)茄果類蔬菜發(fā)育和生理的影響[J].中國(guó)蔬菜，2012（18）：111-115.

[2] 楊其長(zhǎng).LED在農(nóng)業(yè)與生物產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與前景展望[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2008，10（6）：42-47.

[3] 趙 根，潘 月，楊 鈺，等.LED光源在設(shè)施園藝生產(chǎn)中的應(yīng)用與前景[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（9）：1110-1112.

[4] 胡 陽(yáng)，江 莎，李 潔，等.光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30（4）：296-303.

[5] 王愛民，肖 煒，杜文雪，等.光質(zhì)對(duì)縷絲花試管苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].徐州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，19（4）：56-58.

[6] 董敬超.“紅顏”草莓莖尖組織培養(yǎng)快繁技術(shù)研究[J].北方園藝，2014（24）：106-108.

[7] 劉 媛，李 勝，馬紹英，等.不同光質(zhì)對(duì)葡萄試管苗離體培養(yǎng)生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].園藝學(xué)報(bào)，2009，36（8）：1105-1112.

[8] 張 真，李 勝，李 唯，等.不同光質(zhì)對(duì)葡萄愈傷組織增殖和白藜蘆醇含量的影響[J].植物生理學(xué)通訊，2008，44（1）：106-108.

[9] 王亞麗，王曉東，趙 兵，等.光質(zhì)對(duì)瑪咖愈傷組織生長(zhǎng)、分化的影響[J].過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2007，7（4）：782-785.

[10] 徐 凱，郭延平，張上隆，等.不同光質(zhì)膜對(duì)草莓果實(shí)品質(zhì)的影響[J].園藝學(xué)報(bào)，2007，34（3）：585-590.