姜曉君 蔣英

摘? ? 要：以黃瓜品種‘魯春32為試材，利用發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）光源，設(shè)置紅光、藍(lán)光、紅藍(lán)（4∶1）、紅藍(lán)（1∶1）4個(gè)處理，以白光作為對(duì)照，研究不同光質(zhì)照射對(duì)黃瓜幼苗葉片葉綠素?zé)晒?、光合參?shù)和SPAD（Soil and Plant Analyzer Development，土壤作物分析儀器開發(fā)）值的影響。結(jié)果表明：PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fo）、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、光合作用反應(yīng)中心Ⅱ（ФPSⅡ）和光化學(xué)淬滅（qP）在紅藍(lán)組合光下均高于紅、藍(lán)單質(zhì)光，且均以4R1B處理下值最大。凈光合速率以R4B1處理值最大，氣孔導(dǎo)度以藍(lán)光下值最大，胞間CO2濃度總體上表現(xiàn)出與光合速率負(fù)相關(guān)關(guān)系，在4R1B處理下值最低。SPAD值在藍(lán)光處理下值最大，較對(duì)照增加22.19%，紅藍(lán)組合光次之，紅光處理下值最小，較對(duì)照降低9.11%。總體上，4R1B處理下黃瓜電子傳遞效率最高、光合能力最強(qiáng)，最有利于光合產(chǎn)物的積累，有利于培育壯苗。

關(guān)鍵詞：黃瓜;葉綠素?zé)晒?光合參數(shù);SPAD;光質(zhì)

中圖分類號(hào)： S642.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.09.002

Abstract：? The chlorophyll fluorescence， photosynthetic parameters and SPAD （Soil and Plant Analyzer Development， Development of Soil Crop Analytical Instruments） of cucumber seedling leaves irradiated by different light qualities were studied by using light emitting diode （LED） light source and four treatments of red， blue， red and blue （4∶1） and red and blue （1∶1），white light as control materials.? The results showed that the maximum photochemistry efficiency （Fv/Fo）， maximum photochemistry quantum yield （Fv/Fm）， photosynthetic reaction center II （PS II） and photochemistry quenching （qP） of PS II were higher than those of red and blue light under the combination of red and blue light， and the values were the highest under the treatment of red and blue （4∶1）. The net photosynthetic rate was the highest under red and blue （4∶1）， stomatal conductance was the highest under blue light， and intercellular CO2 concentration was negatively correlated with photosynthetic rate on the whole， and the lowest under 4R1B. SPAD value was the highest under blue light treatment， increased by 22.19% compared with the control， followed by red and blue combined light， and the lowest under red light treatment， decreased by 9.11% compared with the control. In general， red and blue （4∶1） treatment had the highest electron transfer efficiency and the strongest photosynthetic capacity， which was most conducive to the accumulation of photosynthates and the cultivation of strong seedlings.

Key words： cucumber; chlorophyll fluorescence; photosynthetic parameters; SPAD; light quality

光強(qiáng)對(duì)植物生物量積累有重要影響，尤其是在生產(chǎn)上保護(hù)地重視光強(qiáng)對(duì)作物生長的影響，而忽視了光質(zhì)對(duì)植物生長、分化和品質(zhì)等方面的影響。研究表明，葉片生長和光合器官的形成受光質(zhì)調(diào)節(jié)，如紅藍(lán)組合光下萵苣葉面積最大[1];種子萌發(fā)因光質(zhì)不同而存在差異，如紅光促進(jìn)種子萌發(fā)，遠(yuǎn)紅光抑制其萌發(fā);光質(zhì)可通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的激素含量來影響植物的形態(tài)建成，植物光合機(jī)構(gòu)同樣受光質(zhì)的調(diào)控，如紅光能提高草莓葉片葉綠素含量[2]。此外，不同光質(zhì)還可影響光系統(tǒng)II（PS II）、光系統(tǒng)I（PS I）之間電子傳遞速率[3]和作物品質(zhì)等。

壯苗是作物獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，秧苗素質(zhì)的高低對(duì)作物總體產(chǎn)量的影響在30%～50%[4]。黃瓜反季節(jié)栽培正直冬季，此時(shí)育苗如遇陰雨雪天氣，極易出現(xiàn)莖細(xì)長的弱苗。若使用生長調(diào)節(jié)劑進(jìn)行調(diào)控則存在一定的副作用，若采用晝夜溫差法又需要較大的能耗，而采用光形態(tài)調(diào)控法即簡便易行又經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在設(shè)施蔬菜育苗環(huán)境有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，本試驗(yàn)借助發(fā)光二極管（Light Emitting Diode， LED）光源，研究不同光質(zhì)對(duì)黃瓜光合色素合成及光合能力的影響，探究有利于培育壯苗黃瓜的最佳光質(zhì)配比，為進(jìn)一步探索光質(zhì)對(duì)黃瓜葉片光合機(jī)構(gòu)建成的影響機(jī)制提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為‘魯春32。 試驗(yàn)設(shè)4個(gè)光質(zhì)處理：紅光（630 nm， R）、藍(lán)光（460 nm， B）、紅藍(lán)光（4∶1， 4R1B）、紅藍(lán)光（1∶1， 1R1B），以白光作為對(duì)照，記為CK。每個(gè)處理20株黃瓜幼苗，3次重復(fù)。將黃瓜種子播種在營養(yǎng)缽中，每缽一粒。當(dāng)黃瓜苗2葉1心時(shí)，進(jìn)行光照處理。光照培養(yǎng)架采用頂部LED光源照明，黃瓜幼苗和LED光源保持50 cm距離，光強(qiáng)290 μmol·m-2·s-1，光周期12 h·d-1，晝夜溫度分別為25～28 ℃和14～16 ℃，空氣濕度70%～75%。光照培養(yǎng)20 d后，選取完全伸展的倒3葉片進(jìn)行葉綠素?zé)晒?、光合參?shù)和SPAD （Soil and Plant Analyzer Development，土壤作物分析儀器開發(fā)）值測定。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

2018年5月20日9：00—10：30，使用FMS-2型葉綠素?zé)晒鈨x測定黃瓜葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fo）、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、光合作用反應(yīng)中心Ⅱ（ФPSⅡ）和光化學(xué)淬滅（qP），每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取3株進(jìn)行測定。隨后用CI-RAS-3光合儀對(duì)同一葉片測定光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度，測定光強(qiáng)300 μmol·m-2·s-1，氣溫25～28 ℃，CO2濃度400 μmol·mol-1。再用SPAD-502型葉綠素計(jì)測定葉片SPAD值。

試驗(yàn)采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，使用DPS7.02軟件采用Tukey法進(jìn)行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對(duì)黃瓜光合特性的影響

由表1可知， Fv/Fo 、Fv/Fm、ФPSⅡ和qP均以紅藍(lán)組合光4R1B處理下值最大，顯著高于其他處理（P<0.05），紅藍(lán)組合光1R1B次之，R第三、CK第四、B處理值最低，說明在4R1B處理下ΦPSⅡ反應(yīng)中心開放程度較大，光合電子傳遞效率較高。其中，紅藍(lán)組合光4R1B的熒光參數(shù)值顯著高于R、B單色光（P<0.05），這說明光質(zhì)對(duì)葉片光合參數(shù)值的影響不僅僅是光質(zhì)的疊加效應(yīng)，還應(yīng)有光質(zhì)間的互作效應(yīng)。

2.2 不同光質(zhì)對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響

由表2可知，4R1B處理下凈光合速率最大，1R1B次之，二者與單色光R、B處理和CK間差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01），較對(duì)照分別提高62.84%和49.78%，說明兩種波長的復(fù)合光質(zhì)較單色光更有利于葉片凈光合速率的提高。蒸騰速率表現(xiàn)出與凈光合速率一致的變化規(guī)律，且在4R1B處理下值最大，與其他處理差異顯著（P<0.05）。氣孔導(dǎo)度以B處理下值最大且與其他處理差異顯著（P<0.05），說明藍(lán)光促進(jìn)氣孔導(dǎo)度的增大。胞間CO2濃度總體上表現(xiàn)出與光合速率負(fù)相關(guān)，在4R1B處理下值最低，與對(duì)照差異極顯著（P<0.01）。

2.3 不同光質(zhì)對(duì)葉片SPAD值的影響

由圖1可以看出，葉片SPAD值在B處理下值最大，較對(duì)照增加22.19%且差異極顯著（P<0.01）;R處理下值最小，較對(duì)照降低9.11%且差異極顯著（P<0.01），說明藍(lán)光照射有利于細(xì)胞葉綠素含量的增加，而紅光不利于葉綠素含量的增加。2個(gè)組合光處理間差異不顯著，但均高于對(duì)照，且與對(duì)照差異極顯著（P<0.01）。

3 討 論

葉綠素?zé)晒饪梢栽诓粚?duì)葉片造成損傷的前提下靈敏、快速的分析外界環(huán)境因子對(duì)植物光合作用產(chǎn)量的各種影響。張曦文等[5]研究指出，苗期玉米葉片在紅藍(lán)組合光下ΦPSII值較藍(lán)光、紅光等單色光大。Ramalho等[6]研究認(rèn)為，不同光質(zhì)處理對(duì)咖啡葉片的Fv/Fm影響顯著。本試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)v/Fo、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP在4R1B處理下值最大，說明該處理下黃瓜葉片PSⅡ的潛在活性和原初光能轉(zhuǎn)化效率較高，光合電子傳遞速率較快， PSⅡ反應(yīng)中心開放程度較高。另外，F(xiàn)v/Fo、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP在單色光處理下值均低于紅藍(lán)復(fù)合光質(zhì)，這與楊玉凱等[7]在茄子上的研究結(jié)果類似。

光作為植物生長的能量來源，可以通過光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)植物的光合特性、基因表達(dá)和次生代謝等進(jìn)行調(diào)控。有研究報(bào)道，紅光處理下青蒜苗凈光合速率最大[8]，紅藍(lán)組合光下韭菜凈光合速率最大[9]。本試驗(yàn)條件下，4R1B處理下凈光合速率最大，可見不同植物對(duì)光質(zhì)的響應(yīng)機(jī)理存在差異。另外，兩種紅藍(lán)組合光4R1B和1R1B處理下的凈光合速率均高于R、B單色光，試驗(yàn)結(jié)果遵從了愛默生效應(yīng)，這可能與PSⅠ和PSⅡ兩個(gè)光系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)，也可能與綠色植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)受光質(zhì)調(diào)控有關(guān)[10]。藍(lán)光照射下，氣孔導(dǎo)度較紅光、紅藍(lán)組合光等光質(zhì)大，這可能是因?yàn)樗{(lán)光能夠活化質(zhì)膜上H-ATP酶泵，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)鉀離子的吸收，細(xì)胞滲透勢的降低促進(jìn)細(xì)胞吸水膨脹，保衛(wèi)細(xì)胞吸水后氣孔張開，氣孔導(dǎo)度增大[11]。

葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，但不同類型的葉綠體蛋白的形成受光質(zhì)調(diào)控。余讓才和潘瑞熾[12]研究得出，藍(lán)光使水稻葉片葉綠素含量降低，紅光反之。王鐵生等[13]研究認(rèn)為，藍(lán)光下人參葉片葉綠素含量最高，紅光和白光次之。而本試驗(yàn)結(jié)果表明，黃瓜幼苗在藍(lán)光照射下，SPAD值最大，即葉綠素含量最高，可見，光質(zhì)對(duì)葉綠素含量的影響因植物不同而存在差異。另外，藍(lán)光照射下葉綠素含量最高，而光合速率卻不是最高，這說明光合速率高低與葉綠素含量高低并不存在正相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)楣夂纤俾实母叩统苋~綠素影響外，還受肥料、溫度、水分等多種因素的綜合影響[14]。

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