不同光质的光周期对青蒜苗生长、光合特性及蔗糖合酶活性的影响.pdf

第 卷第 期 年 月干 旱 地 区 农 业 研 究 .文章编号:():./.不同光质的光周期对青蒜苗生长、光合特性及蔗糖合酶活性的影响王晓琴郭小强何家暾年志娟郭婷婷曾秀存张芬琴(.河西学院生命科学与工程学院甘肃 张掖.陇东学院生命科学与技术学院甘肃 庆阳.甘肃省陇东生物资源保护利用与生态修复重点实验室甘肃 庆阳.甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室甘肃 张掖.河西走廊油菜玉米抗逆研究中心甘肃 张掖.河西生态研究所甘肃 张掖)摘 要:为寻找适宜青蒜苗生长的光环境以民乐紫皮大蒜为培养材料设置短光照(光照/黑暗)和长光照(光照/黑暗)种光周期每种光照期分别设置白光、白光红光、白光蓝光、白光红蓝混光 种光质共 个光周期组合:白光/黑暗(/)、白光 红光/黑暗(/)、白光 蓝光/黑暗(/)、白光(红光蓝光)/黑暗()/)和 白光/黑暗(/)、白光 红光/黑暗(/)、白光 蓝光/黑暗(/)、白光 红蓝混光/黑暗()/)测定其对青蒜苗生长和光合特性及蔗糖磷酸合酶()活性的影响 结果表明:()与短光照光周期相比长光照光周期处理的青蒜苗叶长、假茎长和 分别降低.、.和.(.)其中/处理降低最多降幅分别为.、.和.长光照光周期处理的叶宽增加.(.)长光照光周期处理的假茎叶鲜质量、叶绿素相对含量(值)、叶绿素最小荧光强度()、的最大量子产额(/)、潜在光化学效率(/)、净光合速率()和 活性分别显著增加.、.、.、.、.、.和.(.)其中()/处理增幅最大(.)分别增加.、.、.、.、.、.和.()与纯白光照光周期相比其他各光周期均显著提升叶片 和 活性(.)其中()/提升幅度最大分别较/提高.和.较/提高.和.()与/相比其他各光周期处理假茎粗显著增加(.)综上长光照会抑制青蒜苗假茎和叶伸长生长但促进假茎的加粗生长使蒜苗的鲜质量增加蓝光和红光对青蒜苗生长、叶片光合特性以及与光合产物形成和转运相关的 和 有显著促进作用蓝光和红光混合有增效作用较长时间混合光照增效作用更明显关键词:青蒜苗光周期光质生长特性光合生理中图分类号:.文献标志码:(.)收稿日期:修回日期:基金项目:国家级“大学生创新创业训练计划”项目()作者简介:王晓琴()女甘肃山丹人高级实验师主要从事特色资源利用研究:.郭小强()男甘肃甘谷人副教授主要从事植物生态生理研究:.通信作者:张芬琴()女甘肃民勤人教授主要从事植物生理生化研究:.郭小强()男甘肃甘谷人副教授主要从事植物生态生理研究:.:().:/(/)/(/)/(/)()/()/)/(/)/(/)/(/)()/()/).().(.)/.(.).()()(/)(/)()().(.).()/(.).()(.)()/./()/./()/.()/(.).:光不仅是绿色植物光合作用的能源也作为一种环境信号调控植物生长发育 不少学者借助不同光谱的发光二极管()发光技术从不同角度研究了光质及光周期对植物生长发育、生理生化特性、物质积累以及抗氧化性的影响 有研究发现蓝光可调节桉树叶片气孔开放和质膜 活性促进黄色甜椒幼苗的生长提高芹菜叶柄的花青素含量增大银耳的耳片和子实体直径红光可提高菜用大豆的株高和下胚轴长度 研究还发现在温室补充红光条件下添加适量蓝光有利于提升番茄产量红蓝组合光下番茄生长健壮干物质积累量大光合效率高红蓝光组合处理可促进青花菜花球中硫苷的积累红光、蓝光和黄光组合显著提高了西葫芦幼苗的净光合速率、叶绿素含量和壮苗指数将芥菜进行红蓝组合光和红绿蓝组合光的分段照射处理后其鲜质量显著增加 研究也证实 光期(红蓝混光)/暗期的光周期能促进番茄生长发育 光期(红光 蓝光 紫光 绿光)/暗期的光周期在促进香梓楠幼苗生长和光合作用方面潜力较大 白光/红光的光周期有利于提高西兰花芽苗菜产量和营养品质孙朝华等研究表明 光期(红光 蓝光)/暗期的光周期有助于奶油生菜生长和品质改善以上研究表明光质及其不同配比的光周期对植物生长发育等方面的影响因植物种类不同而有差异蒜(.)为多年生百合科葱属植物是一种历史悠久的药食两用植物其鳞茎被称 干旱地区农业研究 第 卷为大蒜幼苗被称为青蒜苗 青蒜苗是我国大多数地区城乡居民喜爱的假茎叶用蔬菜 与大蒜不同青蒜苗生产周期短可提高土地利用率尤其适合设施种植 目前青蒜苗在我国多地享有“小蒜苗、大产业”美称在我国高原夏菜生产基地 河西走廊地区产业调整中也将青蒜苗作为戈壁设施农业重点发展的菜品之一 然而在青蒜苗设施生产实践中尚存在不少难题如冬季低温采用棉被等覆盖温室或拱棚保暖以及夏、秋两季为设施遮阴防高温而导致光照不足设施内四季种植时适宜的光周期不确定等 基于此本研究选择当地特色资源民乐紫皮大蒜作为试验材料探索不同光质和光周期组合下青蒜苗生长及生理生化特性的变化以寻找适宜的光周期为青蒜苗设施生产和经济效益提升提供理论依据为当地高原夏菜生产和戈壁农业产业发展提供技术支撑 材料与方法.供试材料试验材料为民乐紫皮大蒜 年 月底大蒜采收后置于室温下阴凉通风处使其度过休眠期 年 月初挑选大小基本一致的带皮蒜瓣经去离子水冲洗掉表面灰尘后用洁净的海绵轻轻包裹其中部并固定于干净的泡沫板上蒜瓣间隔约 将此泡沫板置于大小匹配的、盛满去离子水的培养盒上并保持蒜瓣基部与水面相接室温下待其出芽期间每天换水 次 蒜瓣出芽后将芽长较为一致的蒜瓣移栽到自制的水培装置(材质为口径.、杯底.、杯高.容积为 的塑料杯 只直径为 的泡沫板杯盖 块其中央有 孔以此孔为中心、为半径的圆周上有均匀分布的 个孔孔径以略大于蒜瓣周径最大处为宜)中每个装置移栽 株 共有 套装置分为 组分别置于可同时或分别提供 红光、蓝光和白光的 台同型号滴管式冷光源植物生长箱(宁波赛福实验仪器有限公司)中进行培养 培养条件为:温度()湿度()光照强度 培养 后采样测定相关指标 如上操作直到所设置的光质、光周期组合试验分批完成每个组合重复 次 以 个光周期为 为准设置 (短光照)和 (长光照)两种光照时长在两种光照时长下分别设置 种光质处理即白光、/白光/红光、/白光/蓝光、/白光/红蓝混光具体设置如表 所示.测定指标及方法.生理指标测定 培养 后(四叶一心期)从每个水培装置的 株幼苗中随机取 株共取 个样株每株选取基部向上数的第 片叶中部测定叶绿素相对含量及其相应的荧光和光合参数 叶绿素相对含量用 测定仪(浙江托普仪器有限公司)测定叶绿素荧光参数用 植物效率分析仪(公司英国)测定在暗适应 后从仪器上直接读取最小荧光强度()、最大荧光强度()、暗适应下 的最大量子产额(/)由此计算出可变荧光()、潜在光化学效率(/)光合参数包括净光合速率()、蒸腾速率()、气孔导度()和胞间 浓度()采用便携式光合测定系统(公司美国)测定测定时由开放式气路供应相对湿度约 叶温为()表 光质和光周期组合 光照时长 光质与光周期 组合简称短光照 白光/黑暗 /白光 红光/黑暗 /白光 蓝光/黑暗 /白光(红光蓝光)/黑暗 ()/()/长光照 白光/黑暗 /白光 红光/黑暗 /白光 蓝光/黑暗 /白光(红光蓝光)/黑暗 ()/()/.形态指标测定取测过生理指标的 个样株的第 片叶测量叶宽(叶片最宽处尺寸)、叶长(叶鞘上缘到叶尖的长度)、假茎粗(第 片叶的叶鞘上缘下 处的粗度)、假茎长(鳞茎顶到第 片叶的叶鞘上缘的长度)后将 个样株的鳞茎和根去掉分别称重即得假茎叶鲜质量.生化指标测定从每个水培装置剩余的 株幼苗中随机取 株共 个样株取各样株第 片第 期 王晓琴等:不同光质的光周期对青蒜苗生长、光合特性及蔗糖合酶活性的影响叶的中段剪碎混匀按样品 提取液为 的比例获取粗酶液参照高俊凤的方法测量核酮糖二磷酸羧化酶()和蔗糖磷酸合酶()活性.数据处理与分析采用 计算相关数据用.进行差异显著性分析用 软件作图 结果与分析.光周期对青蒜苗生长特征的影响由表 可知与短光照光周期处理相比长光照光周期处理使青蒜苗叶长和假茎长显著降低(.)但使叶宽、假茎叶鲜质量显著增加(.)与短光照下各光周期处理相比长光照处理的叶长和假茎长分别降低.和.其中/处理降幅最大分别达.和.叶宽增加.假茎叶鲜质量增加.其中()/处理增加最多增幅达.与/相比所有其他光周期处理均使假茎粗显著增加(.)与这两个处理相比其他光周期处理均显著提升了 和(.)其中()/提升幅度最大 与/相比()/分别使 和 提升.和.与短光照光周期处理相比长光照光周期处理均使 显著提高、显著降低(.)其中()/处理效果最显著 与短光照下光周期处理相比长光照处理 增加.其中()/提高.(.)而 降低.()/降低.各光合指标变化不仅与光照时长有关还与光质及其组合有关.光周期对青蒜苗叶片叶绿素含量及其荧光参数的影响 由表 可知与短光照光周期处理相比长光照光周期处理显著提高了青蒜苗叶片 和荧光参表 光周期对青蒜苗生长的影响 光照时长 光周期叶长/假茎长/叶宽/假茎粗/假茎叶鲜质量 /()短光照/././.()/.长光照/././.()/.注:表中数值为 次重复的平均值同列不同小写字母代表处理间差异显著(.)下同:.(.).表 光周期对青蒜苗叶片光合特性的影响 光照时长 光周期/()/()/()/()短光照/././.()/.长光照/././.()/.干旱地区农业研究 第 卷数(.)与这两个处理相比其他光周期处理均显著提升了 活性(.)其中()/提升幅度最大较/提升.较/提升.与短光照光周期处理相比长光照光周期处理显著提升了 活性(.)较短光照光周期处理增加.其中()/处理提升幅度最大增幅为.和 活性增加既与光质有关又与光照长短有关且 活性受红光影响较大表 光周期对青蒜苗叶片叶绿素含量()及其荧光参数的影响 ()光照时长 光周期叶绿素相对含量/短光照/././.()/.长光照/././.()/.注:图中数值是 次重复的平均值不同字母代表处理间差异显著(.):.(.).图 光周期对青蒜苗叶片 和 活性的影响.讨 论植物种类不同其营养生长期所需的适宜光周期也不同 有研究发现 红蓝紫绿混光()/暗期的光周期能促进香梓楠幼苗生长 红蓝混光()/暗期处理有利于山白兰苗木生长发育及生物量积累桔梗在 红蓝混光()/暗期处理条件下植株质量达到最大 白光/红光的光周期可提高西兰花芽苗菜产量和营养品质 的红蓝混光(第 期 王晓琴等:不同光质的光周期对青蒜苗生长、光合特性及蔗糖合酶活性的影响)/暗期的光周期有助于奶油生菜生长及其品质改善 本研究结果表明长光照光周期有利于青蒜苗叶片加宽生长和假茎叶鲜质量增加而短光照光周期有利于青蒜苗叶和假茎伸长生长 在长光照光周期内 白光 红蓝混光()/暗期即()/光周期处理下假茎叶鲜质量增加最为显著在短光照周期内/、/和()/处理对青蒜苗叶伸长生长有显著促进作用(.)(表)这些结果与前人研究结果相似即无论长短光周期红、蓝及其混合光均对植物生长均有积极影响光是影响叶绿素合成的主要因素叶绿素荧光参数是体现光合作用光反应过程中光系统对光能吸收、传递、耗散及分配等情况的指标其中 反映光系统反应中心处于完全开放时的荧光产量高低与叶绿素浓度有关/反映 最大光化学效率其不仅可衡量光抑制程度还能表征 原初光能转换效率的高低/反映 潜在活性本研究中 种长光照光周期处理显著提高了青蒜苗叶片叶绿素含量及其、/和/值(.)其中()/提升幅度最大(表)说明叶绿素合成不仅与光照时间有关还与光周期内的光质及其照射时间有关光照时间适宜的光质及其光周期可促使叶绿素合成且长光照光周期可提高 内电子传递速率和光量子利用效率以及 潜在活性这种效应与 光期/暗期的光周期内红蓝混光的照射时间延长密切相关这可能与叶绿素在红光区()和蓝紫光区()有较强吸收峰有关 本研究中长光照光周期处理显著提高了青蒜苗叶片叶绿素/值这与刘杰等在研究水培生菜时得到的结果相似和 分别是衡量植物光合作用和蒸腾作用强弱的重要参数是影响 和 的主要因素之一 表示气孔的张开程度红光和蓝光对其均有促进作用红光通过光合作用诱导气孔开放而蓝光则作为一种信号通过激活细胞膜上的 泵诱导气孔打开蓝光作为信号诱导气孔开放需要背景红光红光对保卫细胞的蓝光响应具有协