不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗生理生化指標(biāo)的影響

劉明飛 顧佳羽 廖莎莎 王艷朋 陳照陽 張奕婷 李銘

摘 要：通過白、藍(lán)、紅3種光質(zhì)對(duì)茄子幼苗進(jìn)行同期處理，分別檢測(cè)經(jīng)不同光質(zhì)處理后茄子幼苗葉綠素、可溶性糖、總SOD、Cu-Zn-SOD、CAT、可溶性蛋白的含量。結(jié)果表明，茄子幼苗在紅光和藍(lán)光處理下有利于葉綠素的合成，但是在紅光或藍(lán)光處理下均不利于茄子幼苗可溶性糖的積累，藍(lán)、紅2種色光對(duì)茄子幼苗總SOD、Cu-Zn-SOD的積累有促進(jìn)作用，紅光處理下有利于茄子幼苗CAT酶的積累，而藍(lán)光處理下茄子幼苗CAT酶的合成受到抑制，紅光或藍(lán)光處理下有利于其可溶性蛋白的積累。可見，茄子幼苗對(duì)光質(zhì)敏感，通過采用藍(lán)、紅2種光質(zhì)處理茄子幼苗可以在一定程度上促進(jìn)了茄子幼苗的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：光質(zhì)；茄子幼苗；生理生化指標(biāo)

中圖分類號(hào) S641.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）21-0017-05

The Influence of Different Light Environment Eggplant Seedling Physiological and Biochemical Indexes

Liu Mingfei et al.

（College of Bioengineering，Daqing Normal University，Daqing 163712，China）

Abstract：Eggplant seedlings were treated with white，blue and red light and the content of chlorophyll，soluble sugar，total SOD，cu-zn-sod，CAT and soluble protein of eggplant seedlings after different light quality effects were measured，in order to provide a theoretical basis for the reasonable use of light technology in agricultural greenhouses brinjal-growing.The results showed that eggplant seedlings treated with red light and blue light was favorable for the synthesis of chlorophyll but the eggplant seedlings under the treatment of red or blue light was not good for the accumulation of soluble sugar.Both blue and red colors promoted the accumulation of total SOD and cu-zn-sod of eggplant seedlings，and red light was favorable for the accumulation of CAT enzyme in eggplant seedlings while blue light treatment prevented the synthesis of CAT enzyme in eggplant seedlings.Red or blue light treatment was good for the accumulation of soluble protein.It can be seen that eggplant seedlings are sensitive to light.The growth of eggplant seedlings can be promoted to some extent by the treatment of blue and red light quality in eggplant seedlings.

Key words：Optical quality；Eggplant seedlings；Physiological and biochemical index

1 引言

一切綠色植物的生長(zhǎng)都離不開光，可以說，沒有光就沒有綠色植物[1]。光除了為植物光合作用提供能量外，還影響其幾乎所有的發(fā)育階段，如光調(diào)節(jié)發(fā)芽、莖的生長(zhǎng)、向光性、葉綠素的合成、蛋白類物質(zhì)的合成，淀粉糖類的積累等。光源對(duì)植物生長(zhǎng)的影響主要包括光強(qiáng)、光周期、光質(zhì)和光照等幾個(gè)方面[2]，而光質(zhì)作為光的重要組成部分，對(duì)植物的影響尤為明顯。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，大棚類植物大都采用補(bǔ)光技術(shù)來提高作物的產(chǎn)量。目前，已有大量關(guān)于不同光質(zhì)對(duì)植物影響的報(bào)道，按類別大致可分為糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物等。

1.1 糧食作物 目前，糧食作物中以水稻的研究最為詳盡，例如，孫慶麗、陳志等研究了不同光質(zhì)對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響[3]；郭銀生、張曉燕等研究了光質(zhì)對(duì)‘抗優(yōu)63雜交水稻幼苗器官結(jié)構(gòu)及光合特性的影響[4]；郭銀生，谷艾素等研究了光質(zhì)對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)及生理特性的影響[5]。其中郭銀生、谷艾素等的研究表明，光質(zhì)對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)有顯著影響，其中藍(lán)光顯著抑制幼苗株高，并提高葉片的可溶性蛋白含量；紅光顯著提高3葉期幼苗的莖基直徑、壯苗指數(shù)以及5葉期葉片的可溶性糖和淀粉含量；紅藍(lán)組合光顯著提高3葉期幼苗的可溶性糖含量；黃光可在幼苗生長(zhǎng)初期明顯增加株高，提高葉片色素含量[5]。總體上紅藍(lán)組合光有利于培育水稻壯苗，其它關(guān)于光質(zhì)對(duì)水稻的影響的文獻(xiàn)中也都表明紅、藍(lán)光質(zhì)對(duì)水稻的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

1.2 經(jīng)濟(jì)作物 經(jīng)濟(jì)作物相對(duì)與糧食作物研究更加充分，石鎮(zhèn)源、唐敏等研究了LED不同光質(zhì)對(duì)虎雪蘭組培苗生理生化特性影響的研究[6]；蘇娜娜、鄔奇等研究了LED光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)和光合特性的影響[7]；徐凱、郭延平等，研究了不同光質(zhì)對(duì)草莓葉片光合作用和葉綠素?zé)晒獾挠绊慬8]；韋峰、祁娟霞等研究了不同光質(zhì)對(duì)辣椒種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及抗寒性的影響[9]；劉福霞，劉乃森研究了不同光質(zhì)對(duì)生菜幼苗生長(zhǎng)的影響[10]；許大全、高偉等研究了光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響[11]；張黎杰、田福發(fā)等研究了光質(zhì)對(duì)工廠化栽培杏鮑菇產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[12]。其中蒲高斌、劉世琦等通過研究不同光質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)紅光和藍(lán)光處理均可增加番茄幼苗的葉面積和干物質(zhì)積累，促進(jìn)番茄幼苗的生長(zhǎng)，顯著提高POD、SOD及APX活性，有利于培育壯苗。除綠光使CAT活性明顯降低外，紅光、藍(lán)光和黃光對(duì)CAT活性無明顯影響[13]。有關(guān)光質(zhì)對(duì)經(jīng)濟(jì)作物影響的研究都表明，紅、藍(lán)光質(zhì)有利于經(jīng)濟(jì)作物的生長(zhǎng)，但是不同的研究對(duì)于光質(zhì)對(duì)SOD、CAT等抗逆性酶的含量結(jié)果并不完全一致，在一定程度上也說明同植物對(duì)相同的光刺激具有不同的響應(yīng)方式或不同的耐受程度。

從已發(fā)表的文獻(xiàn)可知，不同光質(zhì)對(duì)經(jīng)濟(jì)作物的研究主要在虎雪蘭、黃瓜、草莓、辣椒、生菜、杏鮑菇、番茄等植物上，而對(duì)茄子的影響尚未見報(bào)道。近年來我國(guó)大力開展特色大棚種植，2016年茄子的種植面積已達(dá)到近3173萬t，每年茄子的國(guó)內(nèi)消費(fèi)量也都在2500萬t以上，并且，以每年大約5%的增長(zhǎng)率在增長(zhǎng)。因此，研究不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗生長(zhǎng)的影響具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)意義，可為大棚條件下應(yīng)用補(bǔ)光技術(shù)提高茄子的產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 供試材料 布特利茄子。

2.2 材料培養(yǎng)

2.2.1 種子消毒及萌發(fā) 用0.1%KMNO4溶液對(duì)茄子種子消毒，浸泡30min之后撈出反復(fù)搓洗，洗凈藥液后，用55℃熱水浸種30min，注意攪拌，清洗后，再用20℃水中浸泡24h，催芽前搓掉種皮上的粘液，提高通氣性。

2.2.2 播種育苗 在溫室內(nèi)用育苗盤鋪好10cm床土，拍平澆透水。將萌發(fā)好的種子均勻播到床面上，在種子上面覆蓋1層細(xì)土，覆蓋厚度為種子直徑的1～2倍，蓋上塑料拱棚。白天床溫保持在26～28℃，夜晚20℃左右，每隔24h澆1次水，5～8d即發(fā)芽。當(dāng)幼苗長(zhǎng)出2～3片真葉時(shí)，將茄子幼苗移栽至單獨(dú)的育苗盆里繼續(xù)培養(yǎng)。

2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將長(zhǎng)出5～6片葉且生長(zhǎng)情況基本相同的茄子幼苗分別用紅、藍(lán)、白3種光照進(jìn)行培養(yǎng)，每組茄子幼苗各30株，光照強(qiáng)度、溫度相同。實(shí)驗(yàn)過程中每24h澆1次水，每48h拍照、測(cè)量、記錄需檢測(cè)的指標(biāo)。

2.4 樣品處理與指標(biāo)檢測(cè)

2.4.1 樣品幼苗處理 取茄子幼苗葉片放入預(yù)冷的研缽中，可加入適量蒸餾水研磨成勻漿，轉(zhuǎn)移至離心管中，進(jìn)行離心，取上清液待測(cè)（注：測(cè)量不同的指標(biāo)需要加入不同的化學(xué)藥品進(jìn)行研磨，比如葉綠素需加入95%乙醇；可溶性糖需加入80%乙醇；總SOD、Cu-Zn-SOD需加入PBS緩沖液）。

2.4.2 生理生化指標(biāo)檢測(cè)方法 葉綠素a，葉綠素b含量的測(cè)定：采用丙酮和乙醇浸提法；可溶性糖的含量測(cè)定：采用蒽酮比色法[14]。總SOD、Cu-Zn-SOD含量的測(cè)定：參見南京建成生物工程研究所編寫的超氧化物歧化酶（SOD）分型測(cè)試盒說明書；CAT含量的測(cè)定：參見南京建成生物工程研究所編寫的過氧化氫酶（CAT）測(cè)試盒說明書；可溶性蛋白的含量測(cè)定：采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[15]。

2.5 方差分析 應(yīng)用GraphPad Prism（5.01版本）軟件對(duì)全部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一維方差統(tǒng)計(jì)分析，組間比較采用LSD法。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。不同小寫字母角標(biāo)表示兩兩相比差異顯著（P<0.05）。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同光質(zhì)對(duì)茄子幼苗葉綠素a，b的影響 光是葉綠體合成葉綠素的必要條件，葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的色素，其含量和組成通過直接影響葉片的光合速率來影響植株的生長(zhǎng)。（葉綠素含量=葉綠素a含量+葉綠素b含量）。如圖1所示，經(jīng)白光、藍(lán)光和紅光處理后的葉綠素a含量依次為（1.75±0.02）mg/g、（1.68±0.015）mg/g和（1.94±0.003）mg/g，與白光對(duì)照組相比經(jīng)藍(lán)光處理后茄子幼苗的葉綠素a含量減少了4.00%（P<0.05）。紅光處理后的茄子幼苗葉綠素a含量與白光對(duì)照組相比升高了10.90%（P<0.05）。如圖2所示，經(jīng)白光、藍(lán)光和紅光處理后茄子幼苗葉綠素b含量依次為（0.67±0.02）mg/g、（1.04±0.08）mg/g和（0.80±0.01）mg/g，經(jīng)藍(lán)光處理后的茄子幼苗比白光對(duì)照組增加了55.20%（P<0.05）。經(jīng)紅光處理后的茄子幼苗葉綠素b含量比白光對(duì)照組增加了19.40%（P<0.05）。從以上數(shù)據(jù)分析得出，藍(lán)光和紅光能夠明顯的促進(jìn)葉綠素的合成，其中藍(lán)光的促進(jìn)作用大于紅光。并且由圖1與圖2兩圖對(duì)比得藍(lán)光主要是促進(jìn)葉綠素b的合成進(jìn)而來促進(jìn)葉綠素含量的升高。由此可知，紅光和藍(lán)光有利于茄子幼苗葉綠素的合成，這一觀點(diǎn)與李慧敏，陸曉民在不同光質(zhì)對(duì)甘藍(lán)型油菜幼苗的生長(zhǎng)和生理特性的影響研究中的觀點(diǎn)一致[16]。劉振業(yè)等[5]指出，在光飽和點(diǎn)以下，葉片葉綠素含量和光合速率呈正相關(guān)，而葉綠素a/b比值和光合速率呈負(fù)相關(guān)。據(jù)此，藍(lán)光條件下較低的葉綠素a/b比值說明該光質(zhì)處理后，與白光和紅光相比，植株具有更高的光合速率，對(duì)后續(xù)子實(shí)的品質(zhì)可能存在潛在影響。

3.2 不同光質(zhì)對(duì)可溶性糖含量的影響 可溶性糖不僅為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量和代謝的中間產(chǎn)物，而且具有信號(hào)功能，它也是植物生長(zhǎng)發(fā)育和基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，因此它在植物的生命周期中具有重要作用。如圖3所示，經(jīng)白光、藍(lán)光和紅光處理后茄子幼苗的可溶性糖含量依次為（1.61±0.03）g/100g、（0.71±0.03）g/100g和（1.25±0.03）g/100g，其中經(jīng)藍(lán)光處理后茄子幼苗可溶性糖含量較白光對(duì)照組降低了55.90%（P<0.05），經(jīng)紅光處理后其可溶性糖含量較白光對(duì)照組降低了22.30%（P<0.05）。總體來看，茄子幼苗其可溶性糖含量依次為白光>紅光>藍(lán)光。結(jié)果表明，與白光相比，紅光或藍(lán)光均不利于茄子幼苗可溶性糖的積累，這一結(jié)論與李慧敏，陸曉民等應(yīng)用不同LED光質(zhì)對(duì)秋葵幼苗生長(zhǎng)、生理特性和氣孔特征的影響研究結(jié)果正好相反，這可能是光質(zhì)對(duì)不同植物可溶性糖的積累有這不同的影響，具體原因有待進(jìn)一步探索[17]。

3.3 不同光質(zhì)對(duì)總SOD含量的影響 SOD等活性氧清除劑具有維持活性氧代謝平衡、保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的功能，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用。其中，Zn-Cu-SOD是總SOD的重要組成成分，在一定程度上能夠反映出植物總SOD的含量。如圖4所示，經(jīng)白光、藍(lán)光和紅光處理后的茄子幼苗，其總SOD活力大小依次為（25.96±4.13）U/mg prot、（46.45±0.89）U/mg prot和（30.20±2.63）U/mg prot，其經(jīng)藍(lán)光處理后的茄子幼苗總SOD活力較白光對(duì)照組升高了78.90%（P<0.05），經(jīng)紅光處理后的茄子幼苗總SOD含量較白光對(duì)照組升高了16.30%（P<0.05）。如圖5所示，經(jīng)白光、藍(lán)光和紅光處理后茄子幼苗Cu-Zn-SOD活力依次為（0.56±0.10）U/mg prot、（0.72±0.02）U/mg prot和（0.59±0.05）U/mg prot，其經(jīng)藍(lán)光處理后的茄子幼苗Cu-Zn-SOD活力較白光對(duì)照組升高了28.60%（P<0.05），經(jīng)紅光處理后的茄子幼苗總Cu-Zn-SOD含量較白光對(duì)照組升高了5.40%（P<0.05）。總體上看，2種酶活力大小依次為藍(lán)光>紅光>白光。由此得出，藍(lán)、紅2種色光對(duì)茄子幼苗總SOD和Cu-Zn-SOD的積累均有促進(jìn)作用，上述2種光質(zhì)均具有提高植株抗逆性的作用，其中藍(lán)光的促進(jìn)作用尤為顯著。

3.4 不同光質(zhì)對(duì)CAT含量的影響 CAT大量分布于植物細(xì)胞內(nèi)，屬活性氧清除劑，可分解機(jī)體代謝過程中產(chǎn)生的活性氧如過氧化氫、超陽陰離子等，這些物質(zhì)可對(duì)植物質(zhì)膜產(chǎn)生毒害作用，通過測(cè)定這種酶的活力可以評(píng)價(jià)機(jī)體受活性氧毒害程度。可以根據(jù)這種酶的活性水平判斷植物是否受到氧化損傷。如圖6所示白光、藍(lán)光和紅光CAT的含量依次為（14.70±0.29）U/mgprot、（12.39±0.09）U/mgprot和（17.59±0.11）U/mgprot，其經(jīng)藍(lán)光處理后茄子幼苗CAT含量較白光對(duì)照組減少15.70%（P<0.05），經(jīng)紅光處理后的茄子幼苗CAT含量較白光對(duì)照組升高了19.70%（P<0.05）。因此，紅光有利于茄子幼苗CAT酶的積累，而藍(lán)光下茄子幼苗CAT酶的合成受到抑制。總體來看，茄子幼苗CAT含量從高到低依次為紅光>白光>藍(lán)光。表明紅光條件下更有利于茄子幼苗的生長(zhǎng)。

3.5 不同光質(zhì)對(duì)可溶性蛋白的影響 蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)占干重比例最大的分子，是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者，植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類，可溶性蛋白質(zhì)含量是1個(gè)重要的生理生化指標(biāo)，通過測(cè)其含量可以直接體現(xiàn)植物體內(nèi)總代謝的高低。如圖7所示，經(jīng)白光，藍(lán)光和紅光處理后茄子幼苗可溶性蛋白含量依次為（6.23±0.02）mg/g，（8.04±0.02）mg/g和（11.44±0.04）mg/g。藍(lán)光和紅光含量均顯著高于白光對(duì)照組。其經(jīng)藍(lán)光和紅光處理后的茄子幼苗可溶性蛋白的含量分別比白光對(duì)照組升高了29.05%（P<0.05）和83.63%（P<0.05）。由此可以得出，茄子幼苗在紅光或藍(lán)光下有利于其可溶性蛋白的積累。總體上看，可溶性蛋白含量多少依次為紅光>藍(lán)光>白光，這一結(jié)論與李慧敏，陸曉民研究不同光質(zhì)對(duì)甘藍(lán)型油菜幼苗的生長(zhǎng)和生理特性的影響中的結(jié)果大致相同[16]，說明藍(lán)光和紅光處理均有利于茄子幼苗可溶性蛋白的積累，對(duì)提高茄子的品質(zhì)可能存在潛在影響。

4 結(jié)論

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：紅光或藍(lán)光有利于茄子幼苗葉綠素的合成，并且能促進(jìn)可溶性蛋白的積累。紅光或藍(lán)光對(duì)茄子幼苗總SOD、Cu-Zn-SOD的積累均有促進(jìn)作用，其中藍(lán)光的促進(jìn)作用尤為顯著，并且紅光有利于茄子幼苗CAT酶的積累，而藍(lán)光能抑制茄子幼苗CAT酶的合成。紅光或藍(lán)光均不利于茄子幼苗可溶性糖的積累。

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（責(zé)編：張宏民）