不同紅藍(lán)光比例對(duì)番茄幼苗葉片結(jié)構(gòu)及光合特性的影響

楊俊偉，鮑恩財(cái)，張珂嘉，潘銅華,曹晏飛，張 靜，鄒志榮(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100)

番茄因其獨(dú)特風(fēng)味成為世界上最受歡迎的蔬菜之一[1]。在設(shè)施番茄栽培中，幼苗質(zhì)量直接影響番茄后期的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成。在生產(chǎn)中，人們通常通過(guò)噴施激素類物質(zhì)[2-3]如矮壯素、多效唑等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來(lái)促進(jìn)幼苗的健壯生長(zhǎng)。而這些激素大多在自然狀態(tài)下難以降解[4]，攝入過(guò)多后可能會(huì)危害人體健康[5]。在栽培學(xué)上，調(diào)控栽培環(huán)境(如光照)是培育壯苗的一種生態(tài)環(huán)保的可行方法。光是植物生長(zhǎng)最重要的環(huán)境因子之一，光質(zhì)對(duì)番茄幼苗品質(zhì)有顯著影響[6]。新型半導(dǎo)體發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)光源具有體積小、能耗低、堅(jiān)固耐用、使用壽命長(zhǎng)、工作電壓低、冷光源和環(huán)保等特點(diǎn)[7]。同時(shí)，LED可以根據(jù)不同植物對(duì)光強(qiáng)和光質(zhì)的需求不同進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)制，最大限度滿足作物對(duì)光的需求[8]。因此，在設(shè)施番茄幼苗培育過(guò)程中，研究光質(zhì)精準(zhǔn)調(diào)控對(duì)人工光環(huán)境下工廠化育苗具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)于光質(zhì)對(duì)蔬菜生長(zhǎng)和發(fā)育的影響，前人在生菜[9]、黃瓜[10]、烏塌菜[11]和芽苗菜[12]等蔬菜中已有廣泛研究。不同光信號(hào)通過(guò)影響光敏色素和隱花色素的形成進(jìn)而影響植物的光形態(tài)建成[13]、莖的伸長(zhǎng)[14]、葉綠素的合成[15]、氣孔運(yùn)動(dòng)[16]和葉片結(jié)構(gòu)[17]。Poudel等[13]發(fā)現(xiàn)紅光處理可促進(jìn)葡萄幼苗莖和節(jié)間的伸長(zhǎng),藍(lán)光可增加葡萄葉片數(shù)和氣孔數(shù)量。王麗偉等[18]用不同比例紅藍(lán)光處理番茄幼苗發(fā)現(xiàn)紅光∶藍(lán)光=3可以顯著增加葉綠素總濃度，紅光∶藍(lán)光=9可以提高Chla/b。Mizuno 等[19]發(fā)現(xiàn)植株在黑暗期給予適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)紅光照射可使植物體內(nèi)的光敏色素轉(zhuǎn)變成Pfr構(gòu)型，從而促進(jìn)植株下胚軸的伸長(zhǎng)。Li 等[20]研究發(fā)現(xiàn)陸地棉在藍(lán)光處理下葉片最厚，柵欄組織最長(zhǎng)。前人關(guān)于光質(zhì)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要集中在單色光或復(fù)合光(多種光)對(duì)植株光合及干物質(zhì)積累的影響上[21]。葉片結(jié)構(gòu)和植物的光合特性存在緊密聯(lián)系，而不同比例紅藍(lán)光對(duì)植株葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響的研究較少，針對(duì)西北地區(qū)設(shè)施生產(chǎn)實(shí)踐，缺乏與光質(zhì)調(diào)控對(duì)番茄的生理生化性狀相應(yīng)的技術(shù)。研究不同紅藍(lán)比例LED 對(duì)番茄幼苗光合特性，葉片結(jié)構(gòu)和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響，篩選適合番茄幼苗生長(zhǎng)的紅藍(lán)光配比，從而為番茄的工廠化育苗和LED光源在設(shè)施番茄中高效利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年9月-2017年5月在西北農(nóng)林科技大學(xué)科研溫室12號(hào)植物生長(zhǎng)箱(陜西旭田光電農(nóng)業(yè)科技有限公司)中進(jìn)行。供試溫室番茄品種為‘金棚朝冠’，種子購(gòu)于陜西楊陵金棚種業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)處理

番茄種子經(jīng)溫湯浸種后，在溫度28 ℃，空氣濕度90%的人工氣候箱(RDN-1000D-4，寧波東南儀器有限公司)中催芽72 h后播種于72孔穴盤(pán)中，穴盤(pán)放置于人工氣候箱中。設(shè)置光周期12 h/12 h，溫度25 ℃/20 ℃，濕度65%～75%，光照強(qiáng)度為100 μmol·m-2·s-1。當(dāng)番茄幼苗長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的植株移栽到植物生長(zhǎng)箱(西北農(nóng)林科技大學(xué)科研溫室，陜西旭田光電農(nóng)業(yè)科技有限公司提供)中。以草炭∶珍珠巖∶蛭石=3∶1∶1(體積比)為栽培基質(zhì)，采取潮汐式營(yíng)養(yǎng)液灌溉模式，營(yíng)養(yǎng)液采取1/2倍山崎番茄營(yíng)養(yǎng)液配方。使用時(shí)控開(kāi)關(guān)(KG316T，浙江正泰電器股份有限公司)精確控制光周期(晝∶夜=14 h∶10 h)，控制LED燈打開(kāi)個(gè)數(shù)使番茄葉冠層光照強(qiáng)度達(dá)到200 μmol·m-2·s-1±10 μmol·m-2·s-1，溫度25 ℃/20 ℃(晝/夜)，濕度65%～75%。試驗(yàn)重復(fù)3次，每次從定植到當(dāng)次試驗(yàn)結(jié)束持續(xù)30 d。試驗(yàn)采用不同比例的紅(400～500 nm)、藍(lán)(600 ～700 nm)單色LED(西安麟字半導(dǎo)體照明有限公司)燈珠數(shù)量的組合，構(gòu)成5個(gè)不同光質(zhì)處理，分別為紅光(R)、 藍(lán)光(B)、紅∶藍(lán)=1∶2 (1R2B)、紅∶藍(lán)=1∶1 (1R1B)、紅∶藍(lán)=2∶1 (2R1B)，以白光(W)為對(duì)照，光照強(qiáng)度均200 μmol·m-2·s-1±10 μmol·m-2·s-1。不同處理的波譜分布如圖1所示，不同波譜為在距離燈正下方20 cm處測(cè)定。

圖1 不同處理的光譜分布

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

光照強(qiáng)度和光譜的測(cè)定：試驗(yàn)進(jìn)行之前，在暗室內(nèi)采用光譜儀(PAR-NIR,Apogee Instruments Inc,Logan,UT)于燈正下方20 cm處測(cè)定不同處理的光譜，根據(jù)設(shè)定的光強(qiáng)調(diào)整LED燈管數(shù)量。

番茄幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定：番茄植株生長(zhǎng)15 d 后，每個(gè)處理隨機(jī)選取10株，重復(fù)3次，用精度為0.1 cm的直尺測(cè)量番茄幼苗的株高；用精度為0.01 mm的電子數(shù)顯卡尺(605A-05,哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司)測(cè)量第1節(jié)位上方的莖粗。

葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：將待測(cè)葉片洗凈擦干后用打孔器取樣，加φ=96%的乙醇，室溫下置于暗處浸提過(guò)夜(8 h)，期間搖動(dòng)2～3次，直至葉片完全變白為止。取1mL的提取液于離心管，以φ=96%乙醇定容至5 mL，用島津紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)(UV-1800)測(cè)定其在 665、649、470 nm 波長(zhǎng)下的吸光值，并依據(jù)下列式(1)、(2)分別計(jì)算葉綠素a和b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[22]。

葉綠素a(Ca)=13.95×A665-6.88×A649

(1)

葉綠素b(Cb)=24.96×A649-7.32×A665

(2)

番茄葉片比葉重(LMA)的測(cè)定根據(jù)公式(3)[6]計(jì)算：

比葉重(g·cm-2)= 葉片干質(zhì)量/葉面積

(3)

番茄葉片結(jié)構(gòu)的觀察：用不同比例的紅藍(lán)光處理番茄幼苗15 d后，參考吳濤等[23]的方法處理樣品。用正置熒光顯微鏡(OlympusBX51，日本奧林巴斯株式會(huì)社，日本)觀察葉片結(jié)構(gòu)，柵欄組織內(nèi)含葉綠體多，進(jìn)行同化作用，而海綿組織空隙多，也較大，組織疏松，內(nèi)含葉綠體少。每張切片選取5個(gè)視野，用Cell Sens軟件在每個(gè)視野分別測(cè)定柵欄和海綿組織3次，求平均值，即為柵欄(海綿)組織厚度。

葉綠體超微結(jié)構(gòu)觀察：不同比例的紅藍(lán)光處理番茄幼苗15 d后，參考He等[24]的方法稍作調(diào)整處理樣品。先用φ=4%的戊二醛固定植物葉片6 h，接著用pH6.8的磷酸緩沖液沖洗6次，然后用10 g/L的鋨酸在4 ℃下固定2 h，在不同梯度乙醇梯度脫水之前再多次漂洗，EPON812樹(shù)脂包埋，聚合8 h后超薄切片，用透射電子顯微鏡(JEM-1230，日本電子，日本)觀察葉綠體超微結(jié)構(gòu)。

光合速率的測(cè)定：不同比例的紅藍(lán)光處理番茄幼苗15 d后，用便攜式光合-熒光聯(lián)用系統(tǒng)(LI-6400XT,LI-COR Inc,USA)測(cè)定不同紅藍(lán)光配比處理下番茄幼苗最新完全展開(kāi)葉片的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和氣孔限制值(Ls)，每個(gè)處理選擇5株，每株選擇3個(gè)葉片進(jìn)行測(cè)定。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定：采用PAM-II 便攜調(diào)制式熒光儀(PAM Photosynthesis Yield Aanalyser,Walz,Effeltrich,Germany)測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù):穩(wěn)態(tài)熒光水平(Fs)、飽和光脈沖激發(fā)的熒光水平(Fm′)、PSII實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)和光適應(yīng)下PSII 最大光化學(xué)效率(Fv′/Fm′)。

番茄幼苗干物質(zhì)積累的測(cè)定：用蒸餾水沖洗番茄植株表面基質(zhì)及灰層后，用吸水紙吸干植株表面的水分，然后用精度為0.001 g的電子天平(FA2004C，上海越平科學(xué)儀器有限公司)分別測(cè)量番茄幼苗葉片、莖和根的鮮質(zhì)量，將鮮樣在105 ℃殺青15 min后，于電熱鼓風(fēng)干燥箱(101-2型，北京科偉永興儀器有限公司)中70 ℃烘干48 h 至恒量后，采用精度為0.000 1 g的電子天平(AL204，梅特勒-托利多儀器有限公司，上海)稱量各部分干質(zhì)量。

壯苗指數(shù)的計(jì)算[18]：壯苗指數(shù) = (莖粗 /株高+地下部干質(zhì)量 /地上部干質(zhì)量) ×全株干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及顯著性分析(α=0.05)，用OriginPro 8.0進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄植株生長(zhǎng)的影響

由圖2和表1可知,不同比例的紅藍(lán)光處理對(duì)番茄形態(tài)生長(zhǎng)影響顯著。R處理番茄株高和第1節(jié)間長(zhǎng)度顯著高于其他處理。R、2R1B和1R1B處理番茄的莖粗和真葉數(shù)間無(wú)顯著性差異，但均顯著高于對(duì)照及其他處理番茄的莖粗。R、2R1B、1R1B和1R2B處理下的番茄莖粗分別較對(duì)照增加47.84%、46.86%、46.08%和14.71%，而B(niǎo)處理和W處理無(wú)顯著性差異。

圖2 不同比例紅藍(lán)光處理下番茄植株幼苗的生長(zhǎng)

表1 不同紅藍(lán)光比例處理下番茄的幼苗形態(tài)指標(biāo)

注:同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters in the same column means significant difference (P<0.05), the same below.

2.2 不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄植株葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉面積及比葉重的影響

不同比例的紅藍(lán)光對(duì)番茄幼苗葉片的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉面積及比葉重具有顯著影響(圖3)。由圖3-A可知，R和B處理番茄幼苗葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨藍(lán)光比例的增加而增加。由圖3-B可知，1R1B處理番茄幼苗的葉綠素a/ b的比值最高，顯著高于R、B和W處理。由圖3-C可知2R1B和1R1B處理番茄幼苗的葉面積無(wú)顯著差異，且顯著高于W及其他處理，R與1R2B次之，且兩者無(wú)顯著差異，而W與B最低。由圖3-D可知，R處理下葉片比葉重最大，1R1B次之，并且顯著高于其他處理，W處理下比葉重最低。

不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同

2.3 不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄葉片結(jié)構(gòu)和葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響

由表2可知，不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄葉片結(jié)構(gòu)影響顯著。2R1B處理葉片最厚，W次之，1R2B與B無(wú)顯著差異，而R的葉片厚度最低，顯著低于其他處理。2R1B處理番茄葉片的柵欄組織最長(zhǎng)，1R2B和1R1B次之，且二者之間無(wú)顯著性差異； R和B處理番茄葉片的柵欄組織和海綿組織最短，顯著低于其他處理。由圖4可以看出，1R1B、 1R2B和W處理番茄葉片的柵欄組織排列整齊，并且和海綿組織有明顯的界線，而R處理番茄葉片的柵欄組織排列雜亂且和海綿組織之間無(wú)明顯界線。B、R和W處理的柵欄組織長(zhǎng)度顯著低于紅藍(lán)光處理。

由圖5可知，不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄葉綠體超微結(jié)構(gòu)影響顯著。R處理番茄葉片的淀粉粒體積膨大，占據(jù)葉綠體主要結(jié)構(gòu)空間，葉綠體基粒片層整齊，基粒類囊體垛疊較少； B 處理淀粉粒少，葉綠體基粒數(shù)少，基粒類囊體結(jié)構(gòu)不明顯。2R1B和1R1B 處理，淀粉粒體積相對(duì)R處理縮小，葉綠體基質(zhì)和基粒片層清晰，基粒類囊體垛疊較多且排列整齊致密，1R2B 處理，淀粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)少；CK 處理，淀粉粒體積較小基粒數(shù)較少，基質(zhì)片層清晰，片層較薄。

表2 不同比例紅藍(lán)光處理番茄幼苗葉片結(jié)構(gòu)

PT.柵欄組織細(xì)胞 Palisade tissue cells；ST.海綿組織細(xì)胞 Sponge tissue cells；UE.上表皮 Upper epidermis；LE.下表皮 Lower epidermis；S.氣孔 Stomata.下同 The same below

圖4不同比例紅藍(lán)光處理下番茄植株幼苗葉片結(jié)構(gòu)

Fig.4Anatomicalstructureoftomatoleavesunderdifferentredandbluelightratios

2.4 不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄植株光合特性的影響

番茄幼苗處理15 d后，不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)各光合特性指標(biāo)產(chǎn)生了不同程度的影響(圖6)。2R1B處理Pn與1R1B及W無(wú)顯著性差異，且均顯著高于其他處理(比R、B和1R2B分別高22.30%、21.11%和10.95%)。番茄幼苗Gs隨藍(lán)光比例的增加，先升后降，B處理幼苗Gs顯著低于1R2B(11.64%)，2R1B、1R1B、1R2B和B處理番茄幼苗顯著高于W(P<0.05)，R處理番茄幼苗和W無(wú)顯著性差異。處理組的Ci顯著高于CK，1R2B和B處理的Ci顯著高于其他處理(W除外)。Ls的變化趨勢(shì)與Ci的變化趨勢(shì)恰好相反。

MC.葉肉細(xì)胞 Mesophyll cells；CW.細(xì)胞壁 Cell wall；CP.葉綠體 Chloroplast；SG.淀粉顆粒 Starch grain；G.基粒類囊體 Granathylakoid; ST.基質(zhì)類囊體 Stromathylakoid; P.質(zhì)體小球 Plastoglobulus

圖5不同比例紅藍(lán)光處理下葉綠體超微結(jié)構(gòu)

Fig.5Structureofchloroplastsunderdifferentredandbluelightratios

2.5 不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄植株Fv′/Fm′ 和ΦPSⅡ的影響

番茄幼苗處理15 d后，不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)Fv′/Fm′和ΦPSⅡ產(chǎn)生了不同程度的影響(表3)。1R1B處理下番茄幼苗的Fv′/Fm′最高，顯著高于其他處理，但和B處理下的幼苗無(wú)顯著差異，R處理下的Fv′/Fm′最低。2R1B、1R1B和1R2B處理下幼苗的ΦPSⅡ無(wú)顯著性差異，但顯著高于其他處理，B處理下的ΦPSⅡ最低。

2.6 不同比例紅藍(lán)光處理對(duì)番茄植株干、鮮質(zhì)量的影響

由表4可以看出，不同比例的紅藍(lán)光處理對(duì)番茄植株地上部和地下部干、鮮質(zhì)量影響顯著。2R1B和1R1B處理植株地下部的鮮質(zhì)量顯著高于其他處理，R、2R1B和1R1B處理間的番茄幼苗地上部鮮質(zhì)量和總干質(zhì)量無(wú)顯著差異，但顯著高于其他處理。R、2R1B和1R1B處理番茄不同光質(zhì)對(duì)地上部干質(zhì)量與總干質(zhì)量影響趨勢(shì)一致，2R1B處理地下部干質(zhì)量和1R1B處理無(wú)顯著差異，但顯著高于其他處理。

由表4和圖2可知，2R1B和1R1B處理番茄幼苗植株的壯苗指數(shù)無(wú)顯著差異，但顯著高于其他處理。

圖6 不同比例紅藍(lán)光處理下番茄植株的光合特性

表3 不同比例紅藍(lán)光質(zhì)處理下番茄幼苗葉片葉綠素的熒光參數(shù)

表4 不同比例紅藍(lán)光處理下番茄植株地上部和地下部干、鮮質(zhì)量

3 討 論

光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要作用，既可作為能量供植物生長(zhǎng)，也可作為光信號(hào)調(diào)控其形態(tài)建成[25]。大量研究表明，植物的生長(zhǎng)發(fā)育、葉片形態(tài)及干物質(zhì)積累受光質(zhì)尤其是紅藍(lán)光[9,26]的顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn)R處理下的番茄幼苗株高最高，B處理下最矮，2R1B和1R1B處理下幼苗壯苗指數(shù)顯著高于其他處理，這與徐文棟等[27]在黃瓜上的研究一致。說(shuō)明藍(lán)光可以抑制莖的生長(zhǎng)，而紅光促進(jìn)莖的伸長(zhǎng)。徐文棟等[27]研究發(fā)現(xiàn)紅光下黃瓜的葉面積最大，而本試驗(yàn)2R1B處理下幼苗的葉面積最大，可能是因?yàn)椴煌N類的蔬菜對(duì)光質(zhì)的響應(yīng)具有差異性[28]，選擇合適的光質(zhì)可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。葉片中的葉綠素是衡量植物生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)重要指標(biāo)。Nhutd等[29]發(fā)現(xiàn)紅光促進(jìn)草莓試管苗的生長(zhǎng)但是降低了葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，30%藍(lán)光顯著提高了草莓試管苗的葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這與本試驗(yàn)在紅光處理下葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高不一致，可能是由不同作物之間的差異性導(dǎo)致。Sander 等[30]報(bào)道了50%的藍(lán)光可以提高黃瓜葉片的葉綠素a/b，這與本研究結(jié)果相一致。Chla/Chlb反映捕光色素復(fù)合體II (LHCII)在所有含葉綠素的結(jié)構(gòu)中所占比例，該比值與植物光能利用率呈正相關(guān)[31]。

葉片是植物進(jìn)行光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的重要組織器官[32]。葉片結(jié)構(gòu)與光合作用存在緊密聯(lián)系[33]。不同光質(zhì)處理通過(guò)改變植物葉面積、葉片數(shù)量、傾斜角度、葉片厚度和葉片結(jié)構(gòu)[33-35]，從而最大程度利用光能。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，1R1B和1R2B處理下番茄葉片的柵欄組織排列整齊、致密。Macedo等[36]研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)光處理可以顯著增加蓮子草葉片的上表皮和柵欄組織的厚度，這與本研究發(fā)現(xiàn)2R1B處理下可以顯著增加?xùn)艡诮M織、海綿組織和葉片厚度不太一致，這可能與作物的品種有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。此外，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2R1B處理下葉片柵欄組織厚度顯著高于W處理， 這與Liu等[37]報(bào)道的紅藍(lán)光處理顯著增加了番茄葉片的厚度和柵欄組織細(xì)胞的長(zhǎng)度相一致。以往研究表明，紅藍(lán)光處理下的葉肉細(xì)胞中含有更多的淀粉粒，基質(zhì)類囊體和基粒類囊體之間的界線更清晰[38]，這與本研究發(fā)現(xiàn)的2R1B和1R1B處理下基質(zhì)、基粒片層清晰，基粒類囊體垛疊較多且排列整齊致密，葉綠體中適當(dāng)比例的淀粉粒結(jié)果相一致；表明適宜比例的紅藍(lán)光處理有利于促進(jìn)葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)整齊，從而促進(jìn)光合速率的提高。

葉片的光合和熒光特性是衡量作物對(duì)光能的吸收、利用與分配的兩個(gè)重要指標(biāo)。其中Fv′/Fm′是PSII有效光化學(xué)量子產(chǎn)量，反映開(kāi)放的PSII反應(yīng)中心原初光能捕獲效率，可以表示光合功能的相對(duì)限制。本試驗(yàn)中，W和2R1B下葉片Pn均較高，這可能是由于該處理下Chla/b較高、柵欄組織排列更加緊密和葉綠體中類囊體垛疊較多且排列整齊致密，從而增加了葉片對(duì)光能的利用率，但是W處理下番茄幼苗的干物質(zhì)積累和壯苗指數(shù)較低，這與王麗偉等[18]研究相似，白光處理下淀粉顆粒體積較小不利于干物質(zhì)的積累。總之，植物光合作用受到很多因素的影響，而干物質(zhì)積累和壯苗指數(shù)的高低并不能完全反映光合作用的強(qiáng)弱。本試驗(yàn)表明，1R1B處理下Fv′/Fm′和ΦPSⅡ最高，這與蘇娜娜等[10]在黃瓜上發(fā)現(xiàn)的50%的藍(lán)光可以顯著提高光合速率和ΦPSⅡ結(jié)果相一致。周成波等[39]發(fā)現(xiàn)以白光為背景，紅光∶藍(lán)光=1∶1處理下的小白菜的光合作用、Fv′/Fm′和ΦPSⅡ最高，這與本研究結(jié)果相一致，表明1R1B處理在一定程度上可以提高植株P(guān)S II反應(yīng)中心活性、原初光能轉(zhuǎn)換效率及光能利用率。

健康強(qiáng)壯的幼苗有利于增加作物的產(chǎn)量和提高蔬菜的品質(zhì)。Kai等[40]發(fā)現(xiàn)增加夜間紅光打斷次數(shù)可以使番茄幼苗更健壯，并增加早期產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)R、2R1B和1R1B處理可以顯著增加番茄幼苗的地上部和全株的干鮮質(zhì)量，2R1B和1R1B處理顯著增加地下部干鮮質(zhì)量，可能是該配比可以顯著提高碳水化合物的積累，這與Nhutd等[29]發(fā)現(xiàn)的30%藍(lán)光+70%紅光可以明顯提高草莓幼苗地下部和地上部的干質(zhì)量相符，表明不同光質(zhì)配比可以顯著影響光合同化產(chǎn)物的運(yùn)輸與積累。綜上，2R1B和1R1B處理可以明顯促進(jìn)番茄幼苗的干物質(zhì)積累，為植株后期的生殖生長(zhǎng)奠定良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，合適的紅藍(lán)光比例有利于改善葉肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)與葉綠體超微結(jié)構(gòu)，提高植株葉片的光合色素及光合速率，從而促進(jìn)植株的干物質(zhì)積累、分配與植株健壯成長(zhǎng)。本試驗(yàn)中，2R1B和1R1B下葉綠體基粒、基質(zhì)片層發(fā)育更良好，葉片柵欄組織和海綿組織的厚度較厚，柵欄組織排列比其他處理更整齊、致密，且其葉面積、Pn、Fv′/Fm′和ΦPSⅡ較高，幼苗的壯苗指數(shù)最高，株型更緊湊。R、2R1B和1R1B處理下番茄幼苗的干質(zhì)量顯著高于其他處理。綜上所述，2R1B和1R1B處理植株生長(zhǎng)最好，可做為番茄育苗的合適光質(zhì)比例。

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