光質對康乃馨組培苗生長的影響

仇學文 許建民 史金蘭 鄭榮晶 楊海明 滕向東

摘 要：該文以‘馬斯特康乃馨組培苗為試材，以熒光燈為對照（CK），采用LED為光源，研究紅光、藍光和不同紅藍復合光處理下，光質對康乃馨組培苗生長和生理的影響。結果表明：（1）康乃馨組培苗的株高最高在紅光處理下最高，藍光處理下最低，紅藍1∶3的株高明顯高于熒光對照處理；單色光處理下根數顯著高于對照處理。（2）藍光處理下葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量顯著高于其他處理，藍光能增加康乃馨組培苗光合色素的含量；復合光質處理和對照熒光燈處理下葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量沒有顯著差異；（3）紅藍3∶1處理下，可溶性糖含量和游離氨基酸含量最高；藍光處理下蔗糖含量最高；紅藍1∶3處理下，游離氨基酸的含量最低；紅光下可溶性蛋白最高。LED光源的的光質組合可以作為康乃馨組培苗育苗的光質。

關鍵詞：光質；康乃馨；生長

中圖分類號 S681 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）09-0045-03

The Effects of Light Quality on the Growth of Carnation in Vitro

Qiu Xuewen et al.

（Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry，Zhenjiang 212400，China；Jiangsu Engineering and Technology Center for Modern Horticulture，Zhenjiang 212400，China）

Abstract：The "Master" carnation seedlings were selected as materials.Effect of light quality on carnation plantlets growth and physiology under fluorescent lamp（CK），using LED as light source，red light，blue light and red blue light under different composite processing research were studied.The results showed that：（1）the height of carnation plantlets was the tallest under the red light and the lowest under blue light.Plantlets height under 1：3 red and blue were significant higher than CK.Root numbers under single light treatments was significantly higher than control.（2）Under the blue light，chlorophyll a，chlorophyll b and carotenoid content was significantly higher than other treatments.Blue light increased the content of photosynthetic pigments；there was no significant difference between the treatment and control of composite light under fluorescent lights on chlorophyll a，chlorophyll b and carotenoid content.（3）The content of soluble sugar and free amino acid content was the highest and free amino acid was lowest under treatment of red and blue 3：1；sucrose content was the highest under blue light；the red and blue 1：3；soluble protein is the highest under the red light.LED light source light combination can be used as breeding of carnation plantlets.

Key words：Light quality；Carnation；Growth

康乃馨（Dianthus caryophyllus），又名香石竹，是石竹科石竹屬常綠亞灌木，因莖葉清秀，花型端莊大方，芳香清幽，與月季、菊花和唐菖蒲并稱為四大切花。康乃馨的繁殖分有性繁殖和無性繁殖，有性繁殖由于結子率低，種子性狀分離變異大，且幼苗生長緩慢，因此在生產上很少應用；無性繁殖主要通過壓條繁殖和扦插繁殖，但長期無性繁殖過程中容易病毒積累，花型變小，影響品質，目前已通過組培脫毒技術來生產種苗。

光環境對植物生長發育至關重要，植物的形態建成、光合作用、新陳代謝以至基因的表達都受到光環境的調控。光環境對植物的調控主要表現在光強、光質和光周期3個方面，其中光質是最新的研究熱點，因為隨著科技的進步和新型技術在農業方面的應用，人們對植物生長過程中光源的利用已經突破了太陽光的限制，熒光燈、鈉燈、鏑燈等人工光源在農業生產中的應用已經成為環境控制植物生長發育的重要手段。但是這些光源很難做到單色光質，對研究不同光質對植物生長的影響有所限制。發光二極管（Light Emitting Diode，LED）的出現為解決這一問題提供了契機，LED光源具有體積小、性能穩定、波長固定，光電轉化效率高等優勢，為研究光質對植物生長發育提供了巨大的發展空間。

近年來，有學者研究了不同光質對三七[1]、花生[2]、大豆[3]、紫背天葵[4]、黃瓜[5]等幼苗生長的影響；也有學者研究了光質對菊花組培苗[6]、大花蕙蘭組培苗[7]和蝴蝶蘭組培苗[8]等多種花卉組培苗生長的影響。普遍的研究結果表明：紅光和藍光對植物的生長發育有積極影響，尤其是紅藍組合對植物的生長發育尤為明顯，但不同的植物所需的紅藍光質配比不一，因此要對每種植物進行單獨的研究。研究光質對康乃馨組培苗的生長影響，可以為設施栽培光環境的調控提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計 供試康乃馨由江蘇農林職業技術學院組培中心提供，品種名稱為“馬斯特”。將康乃馨接種于MS培養基上，每瓶接種10株，然后將其放置于光強為50μmol·m-2·s-1，紅、藍、紅藍1∶3、紅藍1∶1和紅藍3∶1的LED面板光源下，調節電流和占空比，保證光源的一致性。培養溫度25℃，光周期12h·d-1。同時設置熒光燈為對照，28d后測定數據。

1.2 測定項目與方法 用直尺測定莖長，用游標卡尺測定莖粗；電子天平測定地上部和地下部鮮重，85℃烘箱烘干至恒重后測定干重；并計數每種處理下莖段數。葉綠素的測定用80%丙酮過夜提取測定；蒽酮比色法測定可溶性糖含量；間二苯酚法測定蔗糖含量；游離氨基酸含量的測定采用茚三酮法；高氯酸加蒽酮法測定淀粉含量；酮做對照調0。可溶性蛋白的測定采用考馬斯亮藍法；60%硫酸消煮纖維素后蒽酮法測定纖維素含量

2 結果與分析

2.1 光質對康乃馨組培苗生長的影響 從表1可知，同其他處理相比，紅光處理下，康乃馨組培苗的株高最高，是藍光的2.08倍，復合光處理下，紅藍1∶3的株高明顯高于熒光對照處理；單色光處理下根數顯著高于對照處理，紅藍1∶1復合光處理下根數最多；紅光處理下康乃馨組培苗的莖段數最多，明顯高于其他處理下的，但是其莖粗缺較細，顯著低于藍光和其他復合光處理。

從表2可知，紅藍1∶1和紅藍3∶1的復合光有利于康乃馨組培苗的生物質積累，其鮮重和干重較高，藍光和紅光相比，其干鮮比較高，證明藍光可以積累更多的干物質。

2.2 光質對康乃馨組培苗光合色素含量的影響 從表3可知，藍光處理下葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量顯著高于其他處理，分別是紅光的1.79倍、2.0倍、1.75倍，說明藍光能增加康乃馨組培苗光合色素的含量；幾種復合光質處理和對照熒光燈處理下葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量沒有顯著差異。

2.3 光質對康乃馨組培苗光合產物的影響 康乃馨組培苗在不同光質下其光合產物含量差異明顯，紅藍3∶1處理下，可溶性糖含量和游離氨基酸含量最高；藍光處理下蔗糖含量最高，是熒光燈對照處理的2倍；紅藍1∶3和紅藍1∶1處理下淀粉含量相對于其他處理較高，紅藍1∶3處理下，游離氨基酸的含量最低；紅光下可溶性蛋白最高；纖維素的含量在熒光燈對照下最高，LED處理中紅光的纖維素含量也較高。

3 討論

目前已有很多關于單色光或復合光對組培苗生長發育及生理生化特性的研究報道，主要的光質是紅、藍、綠和黃4種單色光，復合光的研究主要集中于紅藍復合光，因為紅藍光譜和葉綠素的吸收光譜一致。

3.1 光質對康乃馨組培苗生長的影響 光質對植物的形態建成有重要影響。本文研究發現康乃馨試管苗在紅光下株高的值最大，但是莖粗最小，這證明康乃馨試管苗在紅光下發生徒長，藍光處理下康乃馨的株高最低，但是莖粗最大，根數也相對較多，證明藍光可以是康乃馨組培苗矮壯；與前人在菊花組培苗[6]、蝴蝶蘭組培苗[8]的研究結果一致。在株高、根數和莖段數幾個指標方面，紅藍復合光明顯優于熒光燈對照，這說明熒光燈不適合康乃馨組培苗的生長，這與李慧敏在陸地棉組培苗的實驗結果一致[9]，主要是由于熒光燈中含有許多無用的光譜，這些光譜對康乃馨組培的生長產生了抑制作用。本試驗中發現紅藍1∶1的復合光其干鮮重比其他幾種光質處理高，證明這種光質配比有利于康乃馨組培苗干物質的積累。

3.2 光質對康乃馨組培苗光合色素的影響 已有很多的研究證明藍光可以比紅光產生更多的光合色素含量，也有一些研究報道紅光較藍提高了葉片中的綠素含量[10-11]，本試驗中藍光的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量都是藍光下最高，與陳星星[12]對白掌研究結果相反，而魏星[6]在對菊花的研究顯示紅光有利于葉綠素b的合成，藍光有利于葉綠素a的合成。與周錦業[13]對金線蓮和戴嬌艷[8]對蝴蝶蘭的研究結果一致；類胡蘿卜除了作為光合用的輔助色素，在保護器官免于遭受破壞性氧化過程中也具有重要意義，本試驗中藍光下的類胡蘿卜素含量也是最高，而紅藍復合光和熒光對照處理之間無顯著差異，與王丹[14]對碧玉蘭、陳光彩[15]對香蕉的研究結果不一致。可能是不同的植物對光質的需求和其起源地不同。

3.3 光質對康乃馨組培苗光合產物的影響 不同光譜能量對康乃馨試管苗的碳氮代謝具有重要影響。常宏等認為紅光促進了馬鈴薯組培苗碳水化合物的積累，生物量增加較多；藍光有利于蛋白質的合成和運輸[16]。魏星[6]等對菊花的研究也有此發現。在本次實驗中發現，紅光處理下蔗糖、可溶性蛋白和纖維素含量較高，其余可溶性糖含量、游離氨基酸含量和淀粉含量等光合產物都是在復合光處理下較高，這與張歡對番茄和萵苣幼苗的研究結果相一致，證明光合產物的合成需要2種以上的復合光。但各種最高值處在不同的配比之間，因此還需進一步研究紅藍光質的配比，或在2種配比的基礎上加入新的光質。

參考文獻

[1]羅美佳，夏鵬國，齊志鴻，等.光質對三七生長、光合特性及有效成分積累的影響[J].中國中藥雜志，2014，04：610-613.

[2]閆萌萌，王銘倫，王洪波，等.光質對花生幼苗葉片光合色素含量及光合特性的影響[J].應用生態學報，2014，02：483-487.

[3]張勇，葉芝蘭，楊峰，等.不同光質配比對大豆幼苗形態及光合生理參數的影響[J].中國油料作物學報，2014，03：343-348.

[4]任錦，郭雙生，楊成佳，等.紫背天葵在不同二氧化碳濃度和LED光質條件下的抗氧化應激能力研究[J].航天醫學與醫學工程，2014，02：122-128.

[5]崔瑾，馬志虎，徐志剛，等.不同光質補光對黃瓜、辣椒和番茄幼苗生長及生理特性的影響[J].園藝學報，2009，05：663-670.

[6]魏星，顧清，戴艷嬌，等.不同光質對菊花組培苗生長的影響[J].中國農學通報，2008，12：344-349.

[7]郭瑩，李海燕，阮氏月，等.LED不同光質對大花蕙蘭‘愛神×虎雪蘭‘霞光雜交組培苗葉綠素含量的影響[J].北方園藝，2015，18：77-80.

[8]戴艷嬌，王瓊麗，張歡，等.不同光譜的LEDs對蝴蝶蘭組培苗生長的影響[J].江蘇農業科學，2010，05：227-231.

[9]李慧敏.不同光源對棉花、油菜和不結球白菜組培苗與實生苗生長的影響[D].南京：南京農業大學，2012.

[10]邢澤南，張丹，李薇，等.光質對油葵芽苗菜生長和品質的影響[J].南京農業大學學報，2012，03：47-51.

[11]江明艷，潘遠智.不同光質對盆栽一品紅光合特性及生長的影響[J].園藝學報，2006，02：338-343.

[12]陳星星，楊會芳，何松林.新型光源冷陰極熒光燈（CCFL）下白掌組織培養[J].中國農學通報，2015，13：139-143.

[13]周錦業，丁國昌，何荊洲，等.不同光質對金線蓮組培苗葉綠素含量及葉綠素熒光參數的影響[J].農學學報，2015，05：67-72.

[14]王丹，楊愛寬，李光宏，等.LED光質對碧玉蘭×獨占春組培苗生理生化影響[J].北方園藝，2014，16：61-66.

[15]陳光彩.LED光源下香蕉和桉樹組培苗的生根培養[D].湛江：廣東海洋大學，2015.

[16]常宏，王玉萍，王蒂，等.光質對馬鈴薯試管薯形成的影響[J].應用生態學報，2009，08：1891-1895. （責編：張宏民）