張 棟，劉永強(qiáng)，侯佑龍，馮瑜璇，周道文，陳建軍，4

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，湖北 武漢430070； 2.廣東超然光科技有限公司，廣東 江門529000；3.湖北省牧童藍(lán)莓科技有限公司，湖北 武漢430070； 4.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理研究所，湖北 武漢430070)

0 引言

藍(lán)莓是杜鵑花科越橘屬植物，原生于北美洲與東亞，分布于朝鮮、日本、蒙古、俄羅斯、歐洲、北美洲，以及中國的黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林長白山等。藍(lán)莓的果實(shí)有助于防止細(xì)胞早衰，使人體保持活力，對心血管有很好的保護(hù)作用[1]。藍(lán)莓分為兩種：一種是低灌木，矮腳野生，顆粒小，富含花青素；另一種是人工培育藍(lán)莓，能成長至240 cm高，果實(shí)較大，果肉飽滿，改善了野生藍(lán)莓的食用口感，增強(qiáng)了人體對花青素的吸收。在過去的幾十年中，藍(lán)莓通過葉片、莖的再生來實(shí)現(xiàn)繁殖。

光照是作物進(jìn)行光合作用的必備要素之一，光照條件的好壞直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。通常用于藍(lán)莓和其他植物的人造光源是熒光燈、高壓鈉燈、白熾燈和金屬鹵化物燈，這些光源的質(zhì)量低且波長短，無法改善植物的生長和發(fā)育[3]。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，各種發(fā)光二極管(LED)被開發(fā)出來，也應(yīng)用于植物栽培處理領(lǐng)域。作為第4代新型照明源，發(fā)光二極管(LED)具有體積小、壽命長、能耗低、波長固定和溫度低等優(yōu)點(diǎn)，而且可配置不同的光質(zhì)[4]。據(jù)報(bào)道，LED燈可用于農(nóng)作物的生長，并取得了良好的效果，如在羽衣甘藍(lán)、生菜、杉木上應(yīng)用不同比例的藍(lán)紅色光[5-8]。為了改善藍(lán)莓組培繁殖系統(tǒng)，本研究的目的是分析不同紅光(R)和藍(lán)光(B)比對藍(lán)莓組培苗生長和生理的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

植物材料為繼代培養(yǎng)的藍(lán)莓組培苗，藍(lán)莓品種是“珠寶”，由湖北牧童藍(lán)莓科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)處理及試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)處理

設(shè)置11種不同光質(zhì)的LED光源，以R∶B為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶10的處理為試驗(yàn)組，分別以T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9和T10表示；以白光CK為試驗(yàn)對照。

1.2.2試驗(yàn)方法

在無菌條件下，將藍(lán)莓組培苗剪切成1.5 cm的莖段，將其接種到WPM培養(yǎng)基上，每個(gè)瓶中10棵，然后放到光照培養(yǎng)室中培養(yǎng)。培養(yǎng)室光照強(qiáng)度50 μmol/(m2·s)，光照時(shí)間16 h/d，溫度25 ℃。

1.3 指標(biāo)測定

采用直尺測量幼苗的株高、葉片長度、寬度和莖長，游標(biāo)卡尺測量莖粗，電子天平稱量鮮質(zhì)量和干質(zhì)量。將幼苗洗凈、剪碎、混勻，采用分光光度法測量葉綠素和胡蘿卜素含量。采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定可溶性蛋白含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

采用WPS進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單向方差分析。通過S-N-K進(jìn)行處理的比較，試驗(yàn)數(shù)據(jù)是平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同光質(zhì)處理對藍(lán)莓植物生長狀況的影響

如表1所示，藍(lán)莓組培苗在不同光質(zhì)處理下葉長、葉寬、莖長差異顯著。對于葉長，T3處理的葉長達(dá)到最大，其次是T5、T10處理，T1處理的葉長最小。對于葉寬，T5處理的葉寬達(dá)到最大，其次是T4、T10處理，T1處理的葉寬最小。對于葉片數(shù)量，T10處理的葉片數(shù)量達(dá)到最多，其次是T4處理，T2處理的葉片數(shù)最少，各處理均無顯著差異。對于莖長，T10處理的莖長達(dá)到最大，其次是T4處理，T1處理的莖長最小。對于莖粗，T4處理的莖粗達(dá)到最大，其次是T6處理，T3處理的莖長最小，各處理均無顯著差異。對于鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，T4處理的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量達(dá)到最大，其次是T10處理，CK處理的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量最小，各處理均無顯著差異。

表1 不同光質(zhì)處理對藍(lán)莓植物生長狀況的影響

2.2 不同光質(zhì)處理對藍(lán)莓植物色素含量的影響

如圖1所示，藍(lán)莓組培苗在不同光質(zhì)處理下葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量差異顯著。對于葉綠素a，T4處理的葉綠素a含量達(dá)到最高，其次是T3處理，T1處理的葉綠素a含量最低。對于葉綠素b，T10處理的葉綠素b含量達(dá)到最高，其次是T4處理，T1處理的葉綠素b含量最低。對于葉綠素總量，T4處理的葉綠素總量達(dá)到最高，其次是T3處理，T1處理的葉綠素a含量最低。對于胡蘿卜素，T3處理的胡蘿卜素含量達(dá)到最高，其次是T4、T5處理，T1處理的胡蘿卜素含量最低，各處理均無顯著差異。

圖1 不同光質(zhì)處理對藍(lán)莓植物光合色素的影響

3 討論與結(jié)論

在藍(lán)莓組織培養(yǎng)中，葉長、葉寬、葉片數(shù)反映了植物可以光合作用的強(qiáng)弱；莖長、莖粗反映了藍(lán)莓苗的生長情況，影響著以后移栽成活率；干質(zhì)量和鮮質(zhì)量影響著藍(lán)莓苗的物質(zhì)積累。本研究中，針對不同的紅藍(lán)光比例，T10處理的莖長、葉片數(shù)量達(dá)到了最大值，說明該比例對植物的生長起著重要的作用。在物質(zhì)積累上，T4處理的干質(zhì)量和鮮質(zhì)量達(dá)到最大值。在有關(guān)報(bào)道中，藍(lán)光和紅光分別主要用于植物生長，因?yàn)樗鼈兎謩e約460和660 nm的波長對光合色素吸收非常有效，從而導(dǎo)致了最佳的光合作用效率。葉綠素是進(jìn)行光合作用的主要色素，包含很多種類，在植物生理生化過程中起核心作用。在本研究中，相比空白處理，紅藍(lán)光比例可以影響葉綠素的積累，這和有關(guān)菊花組培苗的研究相似。

對比白光處理，不同的紅藍(lán)光比促進(jìn)了藍(lán)莓苗的生長，促進(jìn)藍(lán)莓苗的光合色素合成。因此，一定的紅藍(lán)光質(zhì)有利于藍(lán)莓苗的生長和發(fā)育。