不同LED光質對鐵皮石斛瓶內開花的影響

李茹 李枝林 商正蕊 趙麗瑩 白建昆 王玉英

摘要：【目的】分析不同LED光質對鐵皮石斛瓶內開花的影響，為石斛花期調控和試管花卉的開發利用提供參考依據。【方法】以無菌鐵皮石斛原球莖為試材，進行4種LED光質[紅藍綠復合光（RBG）、 紅光（R） 、藍光（B）和白光（W）]照射處理，以白色熒光燈照射為對照（CK），100 d后測定各處理組培苗的形態和生理指標。【結果】經4種LED光質處理鐵皮石斛組培苗的葉片數、葉長、葉寬、根粗和株高與CK差異不顯著（P>0.05，下同）;經R處理鐵皮石斛組培苗的根數、根長和鮮重均最大，分別為8.67條、3.20 cm和0.32 g，其中根數和鮮重顯著高于其他處理（P<0.05，下同）;不同光質處理鐵皮石斛組培苗瓶內開花率排序為RBG處理>W處理>CK>R處理>B處理，其中，B處理未開花，RBG處理鐵皮石斛組培苗瓶內開花率最高，為45.4%，顯著高于其他處理，平均每株開花3.33朵，始花期也最早，比CK提前14.67 d;RBG處理鐵皮石斛組培苗的可溶性糖和可溶性蛋白含量最高，分別為4.23%和4.67%，顯著高于其他處理;RBG和B處理植株的全氮含量最高，均為3.68%，顯著高于其他處理;RBG、R和W處理的C/N差異不顯著，但三者顯著小于CK，顯著大于B處理。【結論】以LED光質中的紅+藍+綠光復合照射鐵皮石斛組培苗有利于其在瓶內開花，且花期早，開花率高。

關鍵詞： 鐵皮石斛;LED光質;瓶內開花;生理指標

0 引言

【研究意義】鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）又名黑節草、鐵皮蘭，為蘭科石斛屬多年生附生型草本植物，在云南、四川和福建等地均有分布，是我國傳統的名貴中藥材（高劍平等，2014）。鐵皮石斛花期3～6個月，花淡黃色，但石斛屬植物營養生長期較長，需2～3年才形成商品（張新平等，2008）。已有研究證實，鐵皮石斛組培苗可在試管內開花，其花也具有藥用價值（Kumar et al.，2008;王愛華等，2014），因此可作為極具發展潛力的觀賞花卉給予開發利用。植物瓶內開花受許多因素控制，如溫度、光照強度及培養基的pH、植物激素含量、蔗糖含量和外植體大小等（Taylor et al.，2005;Lin et al.，2007）。LED為發光二極管，具有環保節能、安全可靠等特點，已廣泛應用于設施栽培植物的開花調控研究（劉全恩，2012），但尚未涉及對鐵皮石斛組培苗試管內開花的影響。因此，分析不同LED光質對鐵皮石斛瓶內開花的影響，對其花期調控和試管花卉的開發利用具有重要意義。【前人研究進展】陳肖英（2003）研究顯示，在1988年即有學者建立了建蘭大一白快速無性繁殖體系，并發現建蘭試管幼苗開花現象。黃淺等（2007）研究認為，可利用物理和化學方法使具有觀賞價值的花卉在組培瓶內提前開花，并將該技術直接應用于花卉生產。何靜茹等（2012）研究發現，在培養基中添加脫落酸（ABA）等可誘導石斛瓶內開花。Silva等（2014）研究表明，法國的Julien Costantin最早進行蘭科植物試管開花研究，并發現缺少菌根條件下可促進蘭科植物開花。任桂萍等（2014）研究認為，不同植物在生長發育的不同階段對光質、光照強度需求各異，對不同物種使用LED光源需要進行具體分析和研究，才能確定運用于生產實踐的有效LED配方。宋佳麗等（2017）、華智銳和李小玲（2018）研究認為，LED光質對植物形態建成的影響主要體現在光周期、光質和光照強度等方面。此外，已有研究表明，不同光質對郁金香（沈紅香等，2007）、菊花（王春昕，2012）、孔雀草（劉敏，2013）的開花均具有一定影響。【本研究切入點】目前，有關光照強度和光質對植物離體開花的研究很多，但光質對離體開花影響的作用機理尚未明確，而針對不同LED光質在鐵皮石斛瓶內開花中應用的研究也鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】在前人研究基礎上，分析不同LED光質對鐵皮石斛瓶內開花的影響，為鐵皮石斛及其他蘭科植物試管花卉的開發利用提供參考依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

鐵皮石斛原球莖由云南農業大學園林園藝學院花卉研究所提供。LED光源控制系統由云南電子工業研究所提供。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 鐵皮石斛試管幼苗無菌系建立 試驗于2018年6—11月在云南農業大學花卉研究所LED組培室進行。鐵皮石斛原球莖接種于分化培養基（1/2MS+0.5 mg/L 6-BA+1.0 mg/L NAA+60.0 g/L土豆泥+7.0 g/L瓊脂+30.0 g/L蔗糖+0.5 g/L活性碳，pH 5.8）上，獲取大量無菌苗。

1. 2. 2 不同LED光質下鐵皮石斛試管苗開花試驗 參考問濤（2015）的試驗方法，選擇生長健壯、株高1.0～1.5 cm的鐵皮石斛無根幼苗，接種于1/2MS+6.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+60.0 g/L土豆泥+7.0 g/L瓊脂+30.0 g/L蔗糖+0.5 g/L活性碳的培養基上，每瓶接種6苗，兩兩一叢。每處理接種5瓶，重復3次。在普通熒光燈下預培養5 d后轉入LED光照室內，分別置于不同光質下照射（不同光質配比組合見表1）。光照強度為64.8 μmol/（m2·s），光照周期為14 h/d，以白色熒光燈（40 W普通照明燈）照射為對照（CK）。LED燈照射處理期間每天觀察記錄開花情況，照射100 d后測定各處理組培苗的形態和生理指標。培養條件：pH 5.8，濕度（75.0±5.0）%，溫度（22.0±2.0）℃。

1. 2. 3 測定指標及方法 開花指標：主要測定花朵大小（花直徑）、花梗長、開花株數、始花期、花期和單株花量，并計算開花率[開花率（%）=開花株數（株）/接種有效株數（株）×100];生長指標：主要測定葉片數、葉長、葉寬、根數、根粗、根長、株高和植株鮮重;生理指標：主要測定可溶性糖含量[采用蒽酮比色法測定（李合生，2000）]、可溶性蛋白含量[采用考馬斯亮藍G-250染色法測定（李合生，2000）]和植株全氮含量[采用硫酸—高氯酸消煮法測定（宋立奕，2004）]，并計算C/N（可溶性糖含量/植株全氮含量）。

1. 3 統計分析

試驗數據采用WPS 2016進行統計和繪圖，以SPSS 23.0進行方差分析，采用Duncan’s新復極差法進行多重比較，以Pearson相關系數進行相關性分析。

2 結果與分析

2. 1 不同LED光質對鐵皮石斛瓶內開花的影響

由表2可知，鐵皮石斛瓶內開花的先后順序為RBG處理→R處理→CK→W處理，B處理未開花;RBG和R處理的開花時間分別提前14.67和10.00 d，其中RBG處理較CK顯著提前（P<0.05，下同）;各LED處理的花期均顯著短于CK（39.67 d），其中RBG處理的花期最短（20.33 d），其次是W處理和R處理，分別為22.67和27.00 d;RBG處理的開花率達45.41%，顯著高于其他處理，分別較R處理、W處理和CK提高27.82%、12.08%和19.3%，R處理、B處理、W處理和CK間的開花率差異顯著。由圖1可看出，RBG處理的瓶內開花數最多，R和W處理的瓶內開花數較少，其中RBG處理的每株開花數達3.33朵/株，R處理、W處理和CK均為1.00朵/株（表2）。從表2還可看出，RBG處理、R處理和W處理的花梗長和花朵大小均較CK短小，其中花朵大小排序為CK>W處理>R處理>RBG處理，花梗長度排序為CK>R處理>W處理>RBG處理。說明RBG光質有利于鐵皮石斛瓶內開花，且以白色熒光燈照射的鐵皮石斛花朵品質較佳。由表1和表2可知，CK的光質功率最大，且維持的花期最長、花朵品質最佳，說明花期和花朵品質可能與光質的功率有關。

2. 2 不同LED光質對鐵皮石斛組培苗形態指標的影響

由表3可知，不同LED光質處理鐵皮石斛組培苗的葉片數、葉長、葉寬、根粗和株高與CK均無顯著差異;R處理鐵皮石斛組培苗的根數、根長和鮮重均最高，分別為8.67條、3.20 cm和0.32 g，其中根數和鮮重顯著高于其他處理，而根長與RBG處理差異不顯著（P>0.05，下同），但均顯著高于其他處理;RBG處理、B處理和W處理的根數、根長和鮮重與CK差異不顯著。說明4種LED光質對鐵皮石斛組培苗地上部生長的影響不明顯，而LED紅光可促進鐵皮石斛組培苗地下部生長。

2. 3 不同LED光質對鐵皮石斛組培苗碳氮化合物含量的影響

從圖2可看出，各處理鐵皮石斛組培苗的可溶性糖含量排序為RBG處理>W處理>CK處理>R處理>B處理，其中RBG處理的可溶性糖含量最高，為4.23%，顯著高于其他處理，W處理和CK次之，二者差異不顯著，但顯著高于R處理，B處理的可溶性糖含量最低，顯著低于其他處理;可溶性蛋白含量排序為RBG處理>R處理>B處理>W處理>CK，其中RBG處理的可溶性蛋白含量最高，為4.67%，顯著高于其他處理，R處理和B處理次之，二者差異顯著且顯著高于CK，CK的可溶性蛋白含量最低，但與W處理差異不顯著;RBG處理和B處理鐵皮石斛的全氮含量最高，均為3.68%，顯著高于R處理和W處理及CK，CK的全氮含量最低，顯著低于W處理，但與R處理差異不顯著;CK的C/N最大，顯著大于其他處理，RBG處理、R處理和W處理的C/N差異不顯著，但三者顯著大于B處理。說明RBG光質有利于鐵皮石斛組培苗碳氮化合物的積累。

2. 4 鐵皮石斛組培苗碳氮化合物含量與開花的相關性

由表4可知，鐵皮石斛植株的全氮含量與花朵大小和始花期呈負相關，但相關不顯著，與花期呈顯著負相關，與開花率呈正相關，但相關不顯著;可溶性蛋白含量與花朵大小、始花期、花期和開花率均呈負相關，但相關不顯著;可溶性糖含量和C/N與花朵大小、始花期、花期和開花率均呈極顯著正相關（P<0.01）。說明可溶性糖含量的積累有利于鐵皮石斛組培苗瓶內開花。

3 討論

光照是觀賞植物栽培中重要的環境調控因子及影響植物開花的因素之一，對植物的花期和觀賞品質均具有顯著影響，其中光質在植物的離體開花中發揮重要作用（趙梁軍，2011）。本研究結果表明，在培養基成分相同的前提下，不同LED光質處理鐵皮石斛組培苗的瓶內開花率、始花期和花期存在明顯差異，說明光質對鐵皮石斛的成花具有重要影響。

本研究中，R處理鐵皮石斛組培苗在瓶內的始花期最早，維持花期時間最長，W處理的始花期最晚，而B處理未見開花;RBG處理鐵皮石斛組培苗的瓶內開花率最高，單株花量最多，始花期最短。說明在紅光中添加一定比例的藍光和綠光比單獨使用純紅光或純藍光對鐵皮石斛離體開花的促進效果更佳，能使鐵皮石斛在瓶內提前開花，與岳靜等（2013）的研究結果一致，但與江明艷和潘遠智（2006）的研究結果相反，可能與試驗所用材料種類、光照強度和復合光質不同有關。

魏勝林等（1998）研究發現，藍光有利于提高菊花單株總葉面積和總莖長。劉敏玲（2013）研究表明，紅光、黃光、藍光、綠光和白光處理金線蓮的生根數均少于對照，紅光雖有助于株高生長但鮮重較低，而藍光處理與之相反。Fukuda等（2015）研究顯示，低光照強度光處理的矮牽牛未能分化花芽，且高光照強度紅光處理矮牽牛的花期明顯長于低光照強度紅光處理，單株花量和葉片數明顯多于低光照強度紅光處理，表明紅光對矮牽牛花芽形成和花朵品質的影響取決于其光照強度。張宇歡等（2016）研究表明，紅光可促進墨蘭×大花蕙蘭F1代組培苗地上部增長，藍光則抑制其組培苗生長，其中株高、根長和根數出現最低值。Li等（2017）研究表明，相對于白光，紅藍混合光和單色紅光可顯著提高番茄幼苗的株高。本研究結果與上述研究結果存在差異，RBG處理、R處理、B處理和W處理對鐵皮石斛組培苗地上部生長的影響不明顯，而R處理鐵皮石斛組培苗的根數、根長和鮮重均最高，可促進其地下部生長。任桂萍等（2014）研究表明，CK和5種不同LED光（純紅光、純藍光、紅∶藍=7∶3、紅：藍=5∶5、紅∶藍=3∶7）處理蝴蝶蘭小飛象的花期差異不顯著，但CK的花期最長，本研究結果與其一致，CK維持的花期顯著長于RBG處理、R處理、B處理和W處理。

唐大為等（2011）研究表明，藍光處理黃瓜幼苗的可溶性蛋白含量一直維持在較高水平，紅光處理有利于黃瓜幼苗可溶性糖積累。李玲等（2014）研究發現，紅光和藍光均有利于霍山石斛植株積累多糖，二者的多糖含量差異不明顯。本研究結果表明，紅光較藍光更有利于鐵皮石斛組培苗的可溶性糖和可溶性蛋白合成;紅+藍+綠光復合光可促進鐵皮石斛組培苗的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和開花率提高;相關性分析結果表明，可溶性糖含量與開花率呈極顯著正相關，可溶性糖的積累有利于鐵皮石斛組培苗瓶內開花。

許偉東等（2009）、龐鈺潔等（2018）研究顯示，C/N較高可促進楊梅、桃樹花芽分化。毛自朝（2013）研究發現，植物體內C/N較高時植株即開花，C/N較低時植株未見開花。本研究結果與上述研究結果相似，藍光處理鐵皮石斛組培苗的全氮含量最高，C/N最低，植株未開花;紅+藍+綠光復合光處理鐵皮石斛組培苗的全氮含量稍低于藍光處理（差異不顯著），但其C/N顯著高于藍光處理，能在瓶內開花且始花期較CK提前14.67 d;CK的C/N最高，花期最長，花朵品質最優，與孫嬋娟（2009）的研究結果一致。本研究還發現，鐵皮石斛組培苗較高的C/N能促進其花芽分化，但并非C/N越高花芽分化率越高，與毛自朝（2013）的研究結果不一致，可能與試驗所用植物種類和光照強度不同有關，具體原因有待進一步探究。

4 結論

在光照強度64.8 μmol/（m2·s）、光照周期14 h/d的條件下，LED光質中的紅∶藍∶綠=4∶2∶1照射有利于鐵皮石斛組培苗碳氮化合物積累，促進其瓶內開花，且花期早，開花率高。

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（責任編輯 思利華）