不同光質照射對絲瓜形態指標、光合特性及保護酶活性的影響

崔瑩瑩

（萊蕪職業技術學院，山東 濟南 271100）

光是高等植物唯一的能量來源，可通過光質和光強兩種光信號的作用對植物生長發育進行調控。光信號被植物體內的光敏素、隱花色素和紫外光受體等不同的光受體感知，進而對植物的生長發育、光合能力、抗逆脅迫和衰老等產生影響［1］。因此，通過改變光質可對植物的形態指標和生理指標產生調控作用，這種調控技術在蔬菜工廠化育苗過程中有重要作用，可有效縮短育苗時間并有利于蔬菜作物優質壯苗的培育。

早春絲瓜價格較高，如果能提早培育出優質的絲瓜壯苗，就可以提早栽培保護地絲瓜并提早收獲，獲取較高的經濟收入。但當前有關光質對絲瓜形態特征和生理特性等方面影響的研究報道較少。為此，本試驗以精量調制光源LED燈對絲瓜幼苗進行不同光質照射，設置紅光（R）、藍光（B）、兩種比例紅藍復合光（R5B3、R2B3）和對照白光（W）5種光源，研究不同LED光質照射對絲瓜幼苗形態特征、光合特性及保護酶活性的影響，探究絲瓜幼苗生長所需最佳光源，為絲瓜的光環境調控機制提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試絲瓜品種為“綠鉆88”。

1.2 試驗設計

試驗于2020年2月25日在萊蕪職業技術學院試驗站進行。試驗設置紅光（R）、藍光（B）、紅藍復合光（R5B3、R2B3）、白光（W，對照）5種光質處理。各處理的光量子通量密度均為320 μmol·m-2·s-1，其中紅藍復合光 R5B3由光量子通量密度為200μmol·m-2·s-1的紅光＋光量子通量密度為120μmol·m-2·s-1的藍光組成，紅藍復合光R2B3由光量子通量密度為128 μmol·m-2·s-1的紅光＋光量子通量密度為192 μmol·m-2·s-1的藍光組成。所用光源均為LED光源，安裝于光照培養架頂部，其高度可根據試驗需要進行調整，四周由遮光布包裹。試驗期間，使絲瓜幼苗高度與LED光源保持40～43 cm的距離。

將絲瓜種子播種于裝有無菌無蟲基質的32孔穴盤內，每穴播種1粒種子，共播種15盤，播后5～7 d即可出苗。出苗后將穴盤分別放置于不同LED光源下進行光照處理，每個處理均設置3次重復，即3盤。光照培養箱白天溫度控制在25～28℃，夜間17～20℃，每天補光12 h，空氣濕度保持在65%～75%，光照處理28 d后進行相關指標的測定。

1.3 測定指標及方法

采用隨機抽樣的方法測定絲瓜幼苗株高、莖粗、總葉面積，每次測定6株，取平均值，每處理進行3次重復。總葉面積采用葉面積儀C1-202測定。用MP200B電子天平稱量地上部和地下部鮮質量，然后105℃烘2 min，80℃烘干至恒重，稱干質量。壯苗指數＝（莖粗／株高＋地下部干質量／地上部干質量）／全株干質量。

用美國產LI-6400便攜式光合儀測定絲瓜幼苗第3片葉的光合參數，每個重復選3株，每株測定一次，取3株的平均值為1次重復，每處理3次重復取平均值。

取絲瓜幼苗鮮葉，稱取一定質量后用錫紙包裹，置于-70℃冰柜中保存，留待測定相關酶活性。參照王學奎［2］的方法對超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性進行測定。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2003對數據進行處理，利用SAS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同光質照射對絲瓜幼苗形態指標的影響

由表1可知，不同光質照射對絲瓜幼苗形態指標的影響差異顯著。株高、莖粗、總葉面積和壯苗指數均在R5B3處理下最大，較對照分別提高8.31%、8.57%、30.54%和 21.43%，差異達極顯著水平（P＜0.01）；R2B3處理次之，其中株高和壯苗指數與對照差異不顯著（P＞0.05），莖粗和總葉面積與對照差異達顯著水平（P＜0.05）。R處理下株高大于對照，而莖粗、總葉面積、壯苗指數均低于對照，但差異均不顯著（P＞0.05）；B處理下莖粗大于對照，而株高、總葉面積和壯苗指數均低于對照。可見，紅藍復合光質對絲瓜幼苗形態指標的影響大于紅、藍單質光。

表1 不同光質照射對絲瓜幼苗形態指標的影響

2.2 不同光質對絲瓜幼苗光合參數的影響

由表2可以得出，在復合光質R5B3處理下，絲瓜幼苗葉片凈光合速率最高，較對照和R、B、R2B3處理分別提高 60.36%、18.54%、23.11%、7.37%，差異均達極顯著水平（P＜0.01）；其次為R2B3處理，極顯著高于R、B處理和對照；R、B處理間差異不顯著，但均極顯著高于對照。蒸騰速率、氣孔導度也以R5B3處理最大，均極顯著高于其他處理；其次為R2B3處理；R、B處理的蒸騰速率與R2B3處理差異不顯著，極顯著高于對照W，但氣孔導度極顯著低于復合光質處理，而與對照W差異不顯著（P＞0.05）。胞間CO2濃度以B處理最大，對照最小，R、B單光質處理的胞間CO2濃度均極顯著高于復合光質處理。可見，紅藍復合光質更有利于絲瓜幼苗的光合作用，尤以R5B3處理最有利于絲瓜幼苗光合性能的提高。

表2 不同光質照射對絲瓜幼苗光合參數的影響

2.3 不同光質對絲瓜幼苗保護酶活性的影響

由表3可以看出，不同光質處理對絲瓜幼苗葉片SOD、POD、CAT和APX活性的影響存在差異。R、B、R5B3和R2B3處理的SOD活性均與對照差異顯著（P＜0.05），其中，R處理顯著低于對照，其余三個處理均顯著高于對照，且以R2B3處理的SOD活性最大。除B處理外，R、R5B3和R2B3處理的POD活性均極顯著高于對照（P＜0.01），且以R5B3處理的最大，較對照提高41.78%。CAT活性在B處理下最大，R2B3、R5B3處理次之，R處理下最小，極顯著低于其他處理。APX活性在R5B3處理下最大，R2B3處理次之，B處理下最小，四種光質處理間差異達極顯著水平；W處理的APX活性與R處理相當。絲瓜幼苗葉片保護酶活性除CAT活性以B處理最大外，SOD、POD、APX活性均以復合光質R5B3或R2B3處理下最大，可見，紅藍復合光質更有利于絲瓜幼苗葉片保護酶活性的提高。

表3 不同光質照射對絲瓜幼苗保護酶活性的影響

3 討論與結論

光是植物生長發育的重要環境因子，在影響植物生理代謝和生長發育的同時，還對植物的形態建成起著重要的調控作用［3］。陳祥偉等［4］研究指出，紅光促進烏塌菜莖的加粗，而藍光對其起抑制作用。陳嫻等［5］研究認為，不同比例紅藍混合光及單質紅光均促進韭菜莖粗和株高的增加，而藍光作用與之相反。Tadayoshi等［6］研究認為，紅光促進植株株高的增加，而藍光抑制生菜葉面積的增大。本試驗條件下，絲瓜幼苗株高、莖粗、總葉面積、壯苗指數均在R5B3處理下最大，株高、總葉面積、壯苗指數均在藍光下最低，與前人研究結果一致，這可能是因為紅光通過降低赤霉素的含量來促進細胞的伸長，而藍光促進了吲哚乙酸（IAA）氧化酶活性的提高，降低植株體內IAA含量，致使植株的縱向伸長受到抑制［7］，表明R5B3的紅藍復合光質更有利于培育絲瓜壯苗。有研究認為，藍光促進了葡萄莖的加粗［8］，與本試驗結果一致，但紅光處理的絲瓜幼苗莖粗最低，與前人［4，5］研究結果不同，說明不同植物對光的反應存在差異。

凈光合速率的高低是表征植株葉片光合能力強弱的重要指標，波長在400～700 nm范圍的光輻射對植物光合特性的影響最為顯著［9］。崔慧茹［10］研究認為，彩椒葉片光合速率在紅光處理下最大，胞間CO2濃度以白光對照最大。謝景等［11］研究得出，黃瓜幼苗葉片凈光合速率在單質藍光下最大，顯著高于其它處理。楊曉健等［12］研究指出，青蒜苗在單質紅光下凈光合速率最大。而本研究結果表明，絲瓜幼苗葉片凈光合速率在復合光質R5B3處理下最大，與前人［10-12］研究結果并不一致，說明不同植物葉片的凈光合速率對光質的響應機理并不完全相同，這可能是因為一方面紅藍組合光可以促進葉片柵欄組織細胞與葉綠體結構的發育，從而提高了葉綠體的光合能力［13］；另一方面可能是因為與葉綠素對光波吸收最強的兩個波段主要是640～660 nm的紅光區和430～450 nm的藍紫光區。B處理的波長能量最大，而其凈光合速率卻不是最大，這是因為光反應效率高低與光能量的大小沒有直接關系，而是與光合器官接收的光量子數的多少具有相關性。復合光質R5B3和R2B3處理下的絲瓜幼苗葉片凈光合速率均高于單質光R、B處理，表明不同光質對凈光合速率的影響應存在一定的互作效應，而不是簡單的疊加效應。

植物在有氧代謝過程中產生的超氧陰離子會對植物的生長發育產生毒害作用，如造成細胞膜結構的損傷、蛋白質結構的改變等［14］。SOD、POD、CAT、APX都是植株體內參與活性氧清除的重要保護酶，其活性高低常用來表征植株的生理活性狀況［15］。王虹等［16］研究認為，藍光誘導CAT、POD、APX等抗氧化酶活性的提高，而紅光對其有抑制作用。郝俊江等［17］研究指出，紅色光質、藍色光質均能提高CAT、POD活性，而綠色光質及黃色光質對抗氧化酶活性有抑制作用。本試驗結果表明，SOD在復合光質R2B3處理下最大，在R處理下最小；POD活性在R5B3處理下最大，B處理下最小；CAT活性在B處理下最大，R處理下最小；APX在R5B3處理下最大，B處理下最小，與前人研究結果存在差異，這可能與供試材料及試驗波長區間不同有關。CAT在藍光下最高，這可能是因為藍光誘導了CAT在mRNA水平上表達［18］，從而使其在藍光處理下保持了較高水平。