基于紅藍(lán)光質(zhì)配比的小花型蝴蝶蘭組培苗生長調(diào)控

高曉芬, 吳小梅, 郝春磊, 嚴(yán) 瑞, 張 黎

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 銀川 750021; 2.寧夏盛旭昊春農(nóng)業(yè)科技有限公司, 銀川 750001)

蝴蝶蘭 (Phalaenopsisssp.)為蘭科蝴蝶蘭屬植物,原產(chǎn)于中國臺(tái)灣、菲律賓、印尼、泰國、馬來西亞等地。其株型美觀,花型奇特似蝶,花色鮮艷,花期持久,有“蘭花皇后”之美譽(yù),有較高的觀賞和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,深受國內(nèi)外花卉市場的歡迎[1]。

研究證明,LED單色光對組織培養(yǎng)苗的生長效應(yīng)低于不同LED組合光[2],這可能與單色光導(dǎo)致植物光合系統(tǒng)可見的光能分布不平衡有關(guān)。而紅光和藍(lán)光的光譜能量分布與葉綠素吸收光譜一致,紅、藍(lán)LED組合光可以增強(qiáng)植物光合作用以促進(jìn)植物的生長和發(fā)育[3]。陳星星等[4]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)單獨(dú)的紅光或藍(lán)光LED處理的白掌(Spathiphyllumkochii)組培苗長勢較差,而一定配比的紅藍(lán)LED復(fù)合光有利于促進(jìn)植物的生長。Kim等[5]發(fā)現(xiàn),紅藍(lán)LED組合光下菊花組織培養(yǎng)苗葉片凈光合速率明顯高于單色紅、藍(lán)光,且植物鮮重和干重均達(dá)到最大值,類似的結(jié)論也出現(xiàn)在Li等[6]對棉花組織培養(yǎng)苗的研究中。但是有關(guān)組織培養(yǎng)苗生長最適的紅藍(lán)LED配比,不同植物的研究結(jié)論并不一致。日本雙蝴蝶(Tripterospermumjaponicum)[7]和草莓(Fragaria×ananassaDuch.)[8]在70%紅光+30%藍(lán)光照條件下,組織培養(yǎng)苗長勢最好。而對花燭(AnthuriumandraeanumLinden)[9]的研究發(fā)現(xiàn),在50%紅光+50%藍(lán)光處理下紅掌組織培養(yǎng)苗各生長指標(biāo)顯著高于對照,是適宜紅掌組織培養(yǎng)苗生長的最佳紅藍(lán)光配比。綜上所述,不同植物對光質(zhì)配比的敏感性不同,表現(xiàn)出不同的適應(yīng)性,在實(shí)際的組織培養(yǎng)生產(chǎn)應(yīng)用中,調(diào)整最佳的紅藍(lán)配比是生產(chǎn)出良好品質(zhì)組織培養(yǎng)苗的關(guān)鍵。

蝴蝶蘭的種子極其微小,沒有胚乳,自然條件下萌發(fā)困難,因此生產(chǎn)上主要采用組織培養(yǎng)的方法進(jìn)行繁殖。組織培養(yǎng)是種苗快速繁殖的有效途徑,目前已在多種經(jīng)濟(jì)林木、花卉上得到了廣泛的應(yīng)用,如南洋楹(AlbiziafalcatariaFosberg)、歐美楊(Populus×canadensisMoench)、非洲菊(GerberajamesoniiBolus)等。雖然LED光源在蝴蝶蘭組培上的研究很多, 但LED在蝴蝶蘭壯苗培養(yǎng)上的研究尚未見報(bào)道。本研究以蝴蝶蘭“甜格格”“粉佳人”“夜光蘭”“綠熊”組培苗為培養(yǎng)材料,采用5種不同的LED作為光源,通過30,60,90 d的照射, 比較分析不同LED光源對蝴蝶蘭的生長指標(biāo)、增長倍數(shù)的影響,并篩選出各個(gè)蝴蝶蘭品種組培的適宜光源,旨在探究紅藍(lán)復(fù)合光處理對不同品種蝴蝶蘭組培苗的影響機(jī)制,為生產(chǎn)中降低能耗并提高試管苗質(zhì)量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用蝴蝶蘭小花型品種“甜格格”“夜光蘭”“粉佳人”“綠熊”組培苗為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

將繼代培養(yǎng)7 d的蝴蝶蘭組培苗放置在不同紅藍(lán)配比的光質(zhì)下進(jìn)行培養(yǎng)。設(shè)光質(zhì)配比為100%紅光、70%紅光+30%藍(lán)光、50%紅光+50%藍(lán)光、30%紅光+70%藍(lán)光、100%藍(lán)光,以白熾光(ck)為對照。每品種10瓶,試驗(yàn)采取完全隨機(jī)處理,分別于30,60,90 d觀測瓶苗的生長及增殖狀況。

1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

以Excel軟件記錄并整理數(shù)據(jù),SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析、采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。采用Origin軟件作圖,圖中數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的均值,誤差棒為平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)下小花型蝴蝶蘭組培苗生長調(diào)控

2.1.1對培養(yǎng)30 d蝴蝶蘭組培苗生長的影響

由圖1可知,不同紅藍(lán)復(fù)合光處理30 d后,植株高度較白熾光對照組高,葉片數(shù)不變,葉尖距明顯變大,葉寬增大,根數(shù)明顯增多、最長根長減小;同時(shí),在不同紅藍(lán)復(fù)合光處理下,不同品種生長指標(biāo)的穩(wěn)定性表現(xiàn)為:“綠熊”>“粉佳人”>“夜光蘭”>“甜格格”。100%紅光處理下“綠熊”的株高為1.1 cm、葉片數(shù)均值為7.5片、最長根長為3 cm;70%紅光+30%藍(lán)光處理下,“粉佳人”的株高為1.3 cm、葉片數(shù)均值為5.5片、根數(shù)為5根;50%紅光+50%藍(lán)光處理下,“綠熊”的葉片數(shù)均值為6.5片、葉尖距為6.9 cm、葉寬為2.5 cm、最長根長為4.3 cm;30%紅光+70%藍(lán)光處理下,“綠熊”的株高為2.3 cm、葉片數(shù)均值為7.5片、葉尖距為5.5 cm、根數(shù)為8根、最長根長為4.4 cm;100%藍(lán)光處理下,“綠熊”葉片數(shù)均值為7.5片、葉尖距為4.5 cm;白熾燈處理下,“綠熊”的葉尖距為4.6 cm、根數(shù)為6根、最長根長為4.7 cm。

圖1 不同光質(zhì)比對培養(yǎng)30 d蝴蝶蘭組培苗生長的影響Fig.1 Effect of different light quality ratio on growth of Phalaenopsis ssp. tissue culture seedlings for 30 days

2.1.2對培養(yǎng)60 d組培苗生長的影響

分別統(tǒng)計(jì)60 d組培苗在100%紅光、70%紅光+30%藍(lán)光、30%紅光+70%藍(lán)光、100%藍(lán)光、50%紅光+50%藍(lán)光及白熾光處理下的株高、葉片數(shù)、葉尖距、葉寬、根數(shù)及最長根長。由圖2可以看出,相對于白熾光,不同紅藍(lán)復(fù)合光處理60 d后,植株株高降低,葉片數(shù)增多,葉尖距增大,葉寬減小,根數(shù)不變、最長根長短縮;在不同紅藍(lán)復(fù)合光處理下,不同品種生長指標(biāo)的穩(wěn)定性表現(xiàn)為:“綠熊”>“夜光蘭”>“粉佳人”>“甜格格”。100%紅光處理下,“甜格格”的根數(shù)為8根;70%紅光+30%藍(lán)光處理下,“粉佳人”的株高為3 cm、葉寬為1.5 cm、根數(shù)為6.5根,其他各項(xiàng)生長指標(biāo)均趨于平穩(wěn);50%紅光+50%藍(lán)光處理下,“綠熊”的根數(shù)為6.5根、最長根長為4 cm;30%紅光+70%藍(lán)光處理下,“綠熊”的株高為2.5 cm、葉片數(shù)為6片、葉尖距為5.3 cm、根數(shù)為7.5根;100%藍(lán)光處理下,株高明顯變矮,葉片數(shù)增多;白熾燈下,“綠熊”的葉尖距為4.6 cm、根數(shù)為5.5根。

圖2 不同光質(zhì)比對培養(yǎng)60 d蝴蝶蘭組培苗生長的影響Fig.2 Effect of different light quality ratio on growth of Phalaenopsis ssp. tissue culture seedlings for 60 days

2.1.3對培養(yǎng)90 d蝴蝶蘭組培苗生長的影響

不同處理下,不同品種生長指標(biāo)的穩(wěn)定性表現(xiàn)為“綠熊”>“夜光蘭”>“粉佳人”>“甜格格”。100%紅光處理下夜光蘭的葉寬為2.5 cm、根數(shù)為8根、根長最長為4.8 cm;70%紅光+30%藍(lán)光處理下,“綠熊”的株高為2.2 cm、葉尖距為5.1 cm、葉寬為2.5 cm;50%紅光+50%藍(lán)光處理下,“甜格格”的葉片數(shù)均值為4.5片、葉寬為1.7 cm、根數(shù)為6根;30%紅光+70%藍(lán)光處理下,“綠熊”的株高為1.2 cm、葉尖距為5.8 cm、根數(shù)為5根、最長根長為4.9 cm;100%藍(lán)光處理下,“甜格格”的葉片數(shù)均值為6.5片、根數(shù)為7根、葉寬為1.5 cm;白熾燈處理下,“粉佳人”的株高為2.1 cm、葉寬為1.5 cm、根數(shù)為5.5根、最長根長為4 cm(圖3)。

圖3 不同光質(zhì)比對培養(yǎng)90 d蝴蝶蘭組培苗生長的影響Fig.3 Effect of different light quality ratio on growth of Phalaenopsis ssp. tissue culture seedlings for 90 days

2.2 對小花型蝴蝶蘭組培苗增殖的影響

光照處理30,60,90 d后,分別統(tǒng)計(jì)100%紅光、70%紅光+30%藍(lán)光、50%紅光+50%藍(lán)光、30%紅光+70%藍(lán)光、100%藍(lán)光及白熾燈處理下的增殖倍數(shù)。比較發(fā)現(xiàn),不同品種的蝴蝶蘭組培苗經(jīng)不同紅藍(lán)復(fù)合光處理90 d后,50%紅光+50%藍(lán)光處理,相對白熾光對照增殖倍數(shù)最大;同時(shí)“綠熊”的增長倍數(shù)較其他品種蝴蝶蘭組培苗穩(wěn)定(圖4)。

圖4 不同光質(zhì)比對小花型蝴蝶蘭組培苗增殖的影響Fig.4 Effect of different light quality ratio on small-flower Phalaenopsis ssp. proliferation tissue culture seedlings

處理30 d,50%紅光+50%藍(lán)光處理下的“甜格格”增長倍數(shù)為2.5,100%紅光、70%紅光+30%藍(lán)光、30%紅光+70%藍(lán)光、100%藍(lán)光處理分別較對照增長了0.4%,0.5%,0.5%和1%;100%藍(lán)光和50%紅光+50%藍(lán)光處理下,對“綠熊”和“夜光蘭”的增殖倍數(shù)影響顯著高于其他光質(zhì)下的處理。處理60 d,30%紅光+70%藍(lán)光處理下,“甜格格”的增長倍數(shù)高于其他光質(zhì)的處理;70%紅光+30%藍(lán)光處理對“粉佳人”的生長指標(biāo)影響較為顯著;100%藍(lán)光對“綠熊”的增殖倍數(shù)最為顯著;每一種復(fù)合光對“夜光蘭”的生長指標(biāo)的增長倍數(shù)影響不大。處理90 d,“甜格格”中其他復(fù)合光的增長倍數(shù)都小于白熾光的增長倍數(shù);30%紅光+70%藍(lán)光和100%藍(lán)光對“粉佳人”的增長倍數(shù)影響最小;100%藍(lán)光和50%紅光+50%藍(lán)光影響高于白熾光處理;“夜光蘭”中70%紅光+30%藍(lán)光、50%紅光+50%藍(lán)光、30%紅光+70%藍(lán)光、100%藍(lán)光都顯著高于白熾燈。

3 結(jié)論與討論

光源在組織培養(yǎng)中是必不可少的,但光源、光質(zhì)不同對植物生長的影響也不同。如紅光有利于結(jié)球甘藍(lán)[10]和吊石苣苔[11]的不定芽增殖,單色紅光能使蝴蝶蘭生根培養(yǎng)中的植株徒長,而單色藍(lán)光能使蝴蝶蘭生根培養(yǎng)中的根系活力最高[1]。除了單一光色處理對植株有顯著影響外,紅藍(lán)復(fù)合光對植物組培中植株的生長也有影響:紅藍(lán)光比為3∶1時(shí)高山杜鵑的芽再生率最高[12];紅藍(lán)光比為4∶1時(shí)甘蔗的不定芽數(shù)量最多[13];壯苗培養(yǎng)中,毛地黃在LED紅藍(lán)復(fù)合光下生長健壯[14];一種雙蝴蝶屬組培植物在LED紅藍(lán)復(fù)合光照下,植物的根系明顯好于單色LED和熒光燈處理[15];草莓組培苗[16]或白掌組培苗[17]的葉片數(shù)、根數(shù)在紅藍(lán)光比為7∶3時(shí)最多,這與本研究結(jié)果相似。本研究表明,用不同光質(zhì)配比對不同品種的蝴蝶蘭組培苗進(jìn)行光照,能很好地增加蝴蝶蘭的根數(shù)、葉片數(shù)和株高,提高蝴蝶蘭的產(chǎn)量。但不同品種之間反應(yīng)有差異,“綠熊”在生長上對不同的光質(zhì)反應(yīng)更加明顯,提高紅藍(lán)組合燈中藍(lán)光的比例,能促進(jìn)根數(shù)與葉片數(shù)量的增加。

據(jù)報(bào)道,紅藍(lán)光比例為2∶1對洋桔梗、菊花和玉簪(Hostaplantaginea)組培苗增殖率的提升最具促進(jìn)作用;紅藍(lán)光比例為3∶1時(shí)對金線蓮(Anorctochilusroxburghii)組培苗增殖效果最好[18],高山杜鵑的芽再生率也最高[12];紅藍(lán)光比例為4∶1光質(zhì)條件下甘蔗(Saccharumofficinarum)的芽數(shù)最多[13];在紅藍(lán)黃光比為5∶3∶2處理?xiàng)l件下,最有利于菊花叢生苗分化和增殖[19];LED暖白光是蝴蝶蘭組培苗增殖擴(kuò)繁階段的最適光質(zhì)[20]。因此,針對不同物種組培苗進(jìn)行增殖培養(yǎng)階段最適光質(zhì)的篩選十分必要。本研究發(fā)現(xiàn),與對照相比,70%紅光+30%藍(lán)光、50%紅光+50%藍(lán)光、30%紅光+70%藍(lán)光三種光質(zhì)均在加強(qiáng)蝴蝶蘭組培苗增殖方面有明顯效果,但綠熊在50%紅光+50%藍(lán)光、30%紅光+70%藍(lán)光下增殖倍數(shù)最高(2.50),而“粉佳人”在70%紅光+30%藍(lán)光條件下增殖系數(shù)最大(2.00),說明即使同一物種的不同品種對光質(zhì)配比的需求也不完全一致。

綜上,蝴蝶蘭組織培養(yǎng)過程中的不同品種所需的光質(zhì)配比是不同的。本試驗(yàn)選用小花型蝴蝶蘭“甜格格”“夜光蘭”“粉佳人”“綠熊”作為供試材料,不同紅藍(lán)光復(fù)合處理后,小花型蝴蝶蘭不同品種均表現(xiàn)為植株矮化,葉片數(shù)不變,葉尖距明顯變大,葉寬增加,根數(shù)增多、最長根長減小等。在進(jìn)行增殖倍數(shù)分析時(shí)發(fā)現(xiàn),50%紅光+50%藍(lán)光處理下,相對白熾光(對照)增殖倍數(shù)最大;同時(shí)“綠熊”的增長倍數(shù)較其他品種蝴蝶蘭組培苗較為穩(wěn)定。