光強光質對紅掌組培不同階段的影響

潘曉韻，田丹青，周媛，朱強，葛亞英，潘剛敏

(浙江省園林植物與花卉研究所，浙江 杭州 311251)

紅掌(AnthuriumandraeamonLind)是天南星科花燭屬的一種重要觀賞植物，是目前我國的主要切花和盆栽花卉之一。大規模生產所需紅掌種苗一般通過組織培養獲得。光照作為影響植物生長的一個主要環境因素，對紅掌組培苗質量、組培效率等都有一定影響。由于光質效應理論的復雜性和采用的光調控措施的差異，使得國內外學者的研究結論往往相差很大。目前這方面研究集中在組織培養愈傷組織誘導、增殖和苗生長等階段，缺乏涉及組織培養防褐化、防玻璃化等方面的研究報道[1]，考慮光質和光強共同作用的組培研究也少見報道[2-3]。本試驗首先對組培材料不同放置位點和不同光質的光強進行測定，再以紅掌不同品系的愈傷組織和組培苗為試驗材料，通過對不同LED光強光質下愈傷組織增殖擴繁、愈傷誘導出芽、組培苗生長階段的觀察記載和形態指標測定，比較不同光強光質下紅掌愈傷增殖速度、褐化死亡比例、分化出苗情況、組培苗生長狀況，以期從中選出紅掌愈傷增殖分化、組培苗生長適宜的光照強度和光質配比，應用于紅掌組培苗規模化生產。

1 材料與方法

1.1 材料

11種不同光質配比的LED燈光源。紅掌自育品系36-06由同一愈傷團塊增殖獲得的大小相仿的愈傷團塊群，紅掌自育品系47-04、44-01、44-02生長狀況及規格一致的組培苗。

1.2 方法

1.2.1 不同數量LED光源下不同位置、不同受光面光照強度的測定

不同光強測定以同品牌規格的LED燈(白光)1、2、3、4支燈管為4個處理，每處理一層。測量培養框中心位置、燈管頂端(距中心55 cm)、邊框中點(距中心21 cm)、框外頂角(距中心60 cm)四點水平面(培養瓶蓋)和垂直面(培養瓶向光側面)的光照強度。照度計為TES1332A型。

1.2.2 不同光質LED光源同一位置不同受光面光照強度的測定

不同光質的光強測定共設10個處理，分別是T1(紅光)、T2(藍光)、T3(5紅∶1藍)、T4(1紅∶5藍)、T5(2紅∶1黃)、T6(1紅∶1藍∶1黃)、T7(1紅∶2藍∶1黃)、T8(1紅∶1白)、T9(全光譜-1)、T10(全光譜-2)，對照為LED白光。生產廠家有4家，其中T1、T2、T5、T6、T7和對照為同一家，T3、T4、T9為同一家，T8、T10各一家。每處理一層，安裝2支燈管。測量培養框中心位置水平面和垂直面的光照強度。

1.2.3 培養基和培養條件

愈傷增殖培養基為MS+1.0 mg·L-16-BA+30 g·L-1蔗糖，愈傷分化培養基為 MS+6-BA 0.5 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1，壯苗生根培養基為1/2 MS+AC 1 g·L-1+蔗糖20 g·L-1，瓊脂均為5 g·L-1，pH為5.8，培養溫度為25±2 ℃，光照時間14 h·d-1。

1.2.4 光強試驗

同光強測定處理。試驗設4個處理，分別安裝1、2、3、4支LED白光燈管。

愈傷增殖分化階段。取36-06品系體積相近的愈傷組織每處理4瓶，以愈傷增殖培養基培養120 d后，測量愈傷組織的總重量、褐化死亡愈傷重量。

苗生長階段。取47-04(中等株型)、44-01(小株型)2個品系各自大小一致的組培小苗，切去已長出的根，接入壯苗生根培養基，每瓶4株，每個品系每個光強處理8瓶，組培苗培養120 d后，測量株高、冠幅、葉數、最大葉葉長、葉寬、根數、根長。

1.2.5 光質試驗

設T1～T10共10個不同光質處理，同光強測定的光質處理，以LED白光為對照，黑暗為對照2。

愈傷增殖分化階段。取36-06品系體積相近的愈傷組織，每處理3瓶，以愈傷分化培養基培養，轉接3次，120 d后測量愈傷組織的總重量、轉綠(開始分化)愈傷重量。

苗生長階段。取47-04、44-02(小株型)品系切去已長出的根、大小一致的組培小苗，每瓶4株接入壯苗生根培養基，各品系每個光質處理6瓶，組培苗培養120 d后進行觀測，觀測項目同光強試驗。

2 結果與分析

2.1 光強試驗的光照強度

從表1可以看出，在同層組培架上，不同位置的光照強度差異很大，中心點光強是距中心最遠點的2～3倍。燈管兩端光強只有中央位置的50%～60%，不及中央外側邊框的光照強度，據此光照試驗各處理擺放位點必須統一。2支燈管(燈管間距16 cm)已能使整層組培架水平面光照強度基本達到2 000 lx。垂直面受光光強是水平面的約40%～80%，外側位置較燈管正下方側面受光占比更大。考慮到組培瓶蓋一般為塑料制品，本試驗測定較新瓶蓋透光率為80%～90%，因此，垂直面斜射、散射光是重要的受光途徑，組培瓶放置時應保留一定間距。

表1 不同數量LED光源下不同位置、不同受光面的光照強度

從圖1可以看出，中心點和中央外側邊框光照強度的增加隨著燈管數的增加趨緩，表明光能利用率下降，損耗增加，從1支燈管增加到2支時，光照強度增加最多。隨光源在培養架上方分布趨均，中心點和中央外側邊框光照強度趨同。燈管頂端的中間與邊緣兩點各處理光照強度都接近，這兩位點的各處理間光強增量基本沒有隨燈管數增加而下降，但增幅總體而言小于中間的兩位點，因此，燈管中間與兩端的光照強度始終存在較大差距。

圖1 各位點水平面和垂直面總和光照強度

2.2 光質試驗的光照強度

由表2可見，不同廠家生產的LED燈光照強度差異懸殊，如光質相近的T1與T3、T2與T4光強相差2～3倍，同為全光譜的T9與T10水平面光強相差也近1倍。藍光的光照強度明顯低于其他色光，如T2相比于T1、T4相比于T3，單色紅光比藍光光強高出1倍以上，含白光的光源其光照強度較大。

表2 不同光質LED光源下中心點正、側面光照強度

2.3 光強對紅掌愈傷組織增殖分化的影響

由表3可見，1支燈管下愈傷組織重量顯著高于其他處理，表明較弱光強適宜于愈傷增殖。褐化死亡率隨燈管數的增加而增加，也表明過高光強不利于紅掌愈傷組織增殖，此試驗結果愈傷增殖以1支白光LED燈的光照強度為宜。

表3 不同數量LED光源的紅掌愈傷增殖量和死亡率

2.4 光強對紅掌組培苗生長的影響

由表4可知，品系47-04光強試驗處理間株高、葉數、根數、根長差異顯著，其他不顯著。根數、根長3、4支燈管顯著高于1、2支燈管，表明增加光照強度有利于該品系根的生長。1支燈管時株高最高而冠幅最小、葉數最少，且株高、葉數與其他處理差異顯著，表現徒長，與平時觀察結果一致。

表4 品系47-04不同光強下形態指標

由表5可知，由于該品系葉柄偏橫向伸展導致冠幅大于株高，冠幅的增大也比株高明顯。隨處理光照強度的增大，冠幅、葉數、葉長×葉寬和根長呈增加趨勢，其中葉數、根長差異顯著，其他不顯著，但1支燈管例外，其株高、冠幅值為各處理最大值，且株高與其他處理間差異顯著。觀察發現，該處理葉柄長而葉數少且小，有徒長表現，這與47-04品系試驗結果一致。

表5 品系44-01不同光強下形態指標

2.5 光質對愈傷組織增殖分化的影響

從表6可以看出，T9、T10雖同為全光譜LED燈，但T9的愈傷增殖分化情況顯著優于T10，推斷差異由LED燈質量引起。下述以處理T9代表全光譜LED燈，T10不討論。

表6 不同光質LED光源的紅掌愈傷增殖分化

試驗愈傷增殖以T6、T8、T9較多，其次是T5、T7和CK，均是各色光配比較均衡的組合光。愈傷增殖顯著較少的是單色光T1、T2及單色占比較大的T3、T4和暗處理，這些處理中，除T1紅光光強達2 480 lx外，其他光強都低于600 lx。

單色紅光T1轉綠愈傷占比最高，且與8個處理差異顯著，說明紅光促進愈傷分化。其次是各組合光源，以T5、T8、T9綠色愈傷較多，這些組合光源的光強在1 400～5 000 lx。單一藍光T2對愈傷轉綠未表現出明顯的促進作用，T4的綠色愈傷比例甚至低于暗處理，但無顯著差異。占比最低的處理中，1個是光強高達7 160 lx的CK，另外幾個光強在600 lx以下。

2.6 光質對組培苗生長的影響

由表7可知，47-04品系光質試驗的株高、葉長×葉寬、根數、根長差異顯著。綜合各項性狀表現最好的處理為T6、T9，都是多色組合光源且光質配比均衡；表現最差的是T10，全光譜燈不同品牌差別明顯。T2藍光的株高、葉數和根長均居處理首位，但冠幅和葉長×葉寬、根數都僅為各處理平均水平，考慮有徒長。

表7 品系47-04不同光質下形態指標

由表8可知，44-02品系光質試驗只有根長差異顯著，其他性狀均不顯著，表明光質影響對44-02不明顯，可能與該品系為小株型、生長緩慢有關。綜合各項性狀表現較好的處理為T6～T8，均為多色組合光源，且光照強度為3 700 lx。T2根長最長，且顯著長于處理T7以外的其他處理，這與品系47-04表現一致。T4表現較差。

表8 品系44-02不同光質下形態指標

3 小結與討論

通過對供試光源的光強測定表明，不同生產商的同光質類型LED燈間光照強度差異明顯；同一生產商不同光質配比的LED燈光照強度差異很大，組合光、白光光照強度高于單色紅光，而藍光最低。對不同位點、不同燈管數(排列密度)進行光強測定，明確了不同位點光強差異大，培養瓶側面受光是直射光重要補充，燈管中間位置隨燈管數增加，光強增加趨緩。相應要求紅掌組培試材安放位置固定且處理間保持一致，包括瓶間距穩定。安裝燈管數越多，光能利用率則越低。

試驗結果表明，紅掌愈傷組織的增殖分化適宜的光強為1 000～4 000 lx(1支燈管)，與凌雷[4]的研究結果一致，過強的光照可能導致愈傷組織增殖速度放緩，褐化死亡率增加。單色紅光促進紅掌愈傷分化，暗環境下紅掌愈傷分化很少，此結果與覃婕等[5]研究結果一致。組培苗生長所需光強從生長狀況和光能利用率兩方面考慮，以燈管間距16 cm(2支燈管)為最優選擇，1支燈管易造成徒長。

試驗各光質處理的紅掌愈傷增殖和分化趨勢基本一致，以光質配比較均衡的組合光源為好，單一色光或一種色占比較大的光源表現差。愈傷增殖較好的光質處理為T6、T8、T9，愈傷分化誘導效果好的是T9、T8、T5。另一方面，表現較好的光質處理光強在1 400～5 000 lx，表現差的處理同時也是光強過高和過低的處理，與不同光強對紅掌愈傷增殖分化的效果也相一致。因此，LED光源對紅掌愈傷增殖和分化的影響可能是光質、光強的共同作用。

光質對紅掌組培苗生長影響的研究結果與對愈傷增殖相似，多色組合且光質配比均衡的光源比單色光更利于組培苗生長，這與陳穎等[6-8]對LED光質在紅掌、甘蔗、白掌組培苗上的影響研究結果一致。本試驗中以1R∶1B∶1Y組合光源為最優。

光質對紅掌組培苗的影響因品種而異，對生長緩慢的小株型品種的影響要在形態指標上體現出來可能需要更長的時間。