全 文 ：南 方 农 业 学 报
收稿日期：2012-12-28
基金项目：云南省科技攻关项目（2009BB013）；云南农业大学农科专业基础实验教学中心大学生创新基金项目（NKZX2011CX031）
作者简介：*为通讯作者，李枝林（1955-），教授，主要从事野生花卉遗传资源利用研究工作，E-mail：lzl-yn@sohu.com。王亚沉
（1985-），主要从事生物技术及花卉栽培生理研究工作，E-mail：chenzhi247@163.com
0 引言
【研究意义】云南野生兰花资源极为丰富，其中兰
属植物碧玉兰花形奇特、花色艳丽、花姿优美，观赏价
值很高，属于国家二级濒危植物。为有效保护和开发
利用兰花资源，组织培养是碧玉兰高效繁育的一种有
效方法。目前，荧光灯是植物组织培养主要的电光源，
其光谱分布不符合植株生长需求，生物能效极低。
LED（Light emitting diode）作为新型半导体光源，具有
节能环保、体积小、寿命长、光谱纯、能耗低等优点，使
其成为植物组织培养研究的重要光源之一。因此，利
光质对碧玉兰组培苗生长及若干生理指标的影响
王亚沉1，包崇格1，彭少丹2，周慧恒1，王 丹1，石镇源1，李枝林1，3*
（1云南农业大学园林园艺学院；2云南农业大学农科专业基础实验教学中心；3云南农业大学协同创新中心：昆明 650201）
摘要：【目的】探讨LED不同光质对碧玉兰组培苗生长及生理特性的影响，以期为植物组织培养专用LED光源的
研发提供理论支持，也为碧玉兰的规模化生产提供参考。【方法】采用LED光源发射的单色光谱红、蓝、绿光等，进行不
同光质配比组合，以荧光灯为对照，对碧玉兰组培苗生长及生理指标进行差异比较分析。【结果】碧玉兰组培苗在单一
红、蓝光下均生长不良，复合LED光质下形态正常。红蓝绿复合光（RBG）处理的叶片色素含量最高。红光有利于可溶
性糖的合成，蓝光有利于游离氨基酸和可溶性蛋白的合成。红蓝复合光（2RB）处理碧玉兰组培苗的根长、根数、植株
干重、可溶性糖和能效指标最高。【结论】LED红蓝复合光（2RB）是碧玉兰组培苗生长的最佳光源，LED光照系统可替
代荧光灯成为碧玉兰幼苗组织培养的理想光源。
关键词：LED光质；碧玉兰；组织培养；生长；生理指标
中图分类号：S682.31 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2013）05-0740-05
Effects of light quality on growth and several physiological
indices of Cymbidium lowianum plantlets
WANGYa-chen1，BAOChong-ge1，PENGShao-dan2，ZHOUHui-heng1，WANGDan1，
SHIZhen-yuan1，LIZhi-lin1，3*
（1College of Horticulture and Landscape，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China；2Agricultural Basic
Experiment Teaching Center，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China；3Collaborative Innovation
Center，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China）
Abstract：【Objective】The present study was conducted to investigate the effects of LED different light qualities on growth
and physiological characteristics of Cymbidium lowianum plantlets so as to provide theoretical support for LED system research
and development and large-scale production of Cymbidium lowianum. 【Method】Different combinations were formed by arraying
the different light qualities at different proportions based on LED monochromatic spectrum including red， blue and green with
fluorescent lamp as the control. The effects of different light qualities generated by LED on growth and physiological character-
istic index of Cymbidium lowianum plantlets were studied. 【Result】The Cymbidium lowianum plantlets showed bad growth
status under only red and blue LED light， but normal growth in complex LED light. RBG treatment exhibited higher pigmeat
content than other treatments. Red light promoted the content of soluble sugar， and blue light promoted the contents of amino
acids and soluble protein. Plantlets under 2RB exhibited the highest root length， root number， plant dry weight， soluble sugar
content and energy efficiency. 【Conclusion】The results showed that the red-blue complex of LED （2RB） light was the opti-
mal for the growth of Cymbidium lowianum plantlet，accordingly LED illumination system could replace fluorescent as an ideal
light source in Cymbidium lowianum plantlets.
Key words： LED light quality； Cymbidium lowianum； tissue culture； growth； physiological indices
DOI：10.3969/j：issn.2095-1191.2013.5.740
南方农业学报 JOURNAL OF SOUTHERN AGRICULTURE 2013，44（5）：740-744
ISSN 2095-1191；CODEN NNXAAB http：//www.nfnyxb.cn
用新型节能LED光源开展碧玉兰组织培养技术研究，
对于保护和利用野生兰花资源，变资源优势为经济优
势，促进兰花的产业化发展具有重要意义。【前人研究
进展】Nhut等（2002）发现80%红光+20%蓝光LED组
合对香蕉组培苗生长和驯化移栽有明显促进效果。
Nhut等（2003）研究又发现，在70%红光+30%蓝光LED
照射下，草莓组培苗的叶片数、根数、根长、鲜重最大，
移栽到土壤中长势也最好。Moon等（2006）研究表明，
一种双蝴蝶属组织培养植物在LED红蓝复合光照下，
植物的根数、鲜重和叶绿素含量综合指标明显好于
LED单色光和日光灯处理。唐大为等（2011）研究发
现，黄瓜幼苗在红、蓝单一光质下均生长不良，红蓝配
比光处理下幼苗的壮苗指数、生物量均高于单一光质
处理，其中以R∶B＝7∶3处理最佳。王婷等（2011）研究表
明，R∶B∶Y=7∶2∶l时显著提高了不结球白菜根长、根系
活力、可溶性糖含量，利于干物质的积累，且壮苗指数
大于对照及其他处理。【本研究切入点】随着LED技术
不断发展，各种波段及不同高亮度的LED纷纷被用于
植物组织培养，并取得了可观的成绩。但采用LED不
同光质对碧玉兰组培苗生长及生理特性影响的研究
未见报道。【拟解决的关键问题】采用LED光源发射的
单色光谱红、蓝、绿光等进行不同光质配比组合，研究
不同光质对碧玉兰组培苗生长及生理特性的影响，探
索碧玉兰组培苗生长的最适宜光源，为植物组织培养
专用新型节能LED光源的研发提供理论支持，也为碧
玉兰的规模化生产提供参考数据。
1 材料与方法
1. 1试验材料
供试材料为野生碧玉兰组培苗，由云南农业大学
花卉研究所提供。
1. 2试验方法
试验在云南农业大学花卉研究所LED光照培养
室中进行。选取长势基本一致的碧玉兰苗转接到生根
培养基1/2MS+NAA 1.5 mg/L+6-BA 0.3 mg/L+20 g/L
蔗糖+7.5 g/L琼脂，每瓶5株。预培养7 d后随机分8组，
分别置于7种LED光源区和1个荧光灯对照区，LED光
质控制系统由云南电子工业研究所提供，光质组合如
表1所示。调节电流、占空比以及光源与植株的距离，
使光强保持一致（800 lx）。培养室相对湿度（75±5）%，
温度（25±2）℃，14 h/d光照周期，处理120 d后测定
指标。
表 1 LED光质控制系统
Tab.1 Control system of LED light quality
序号 处理 光质 光量比例 峰值波长（nm） 波谱半宽（nm） 功率（W）
No. Treatment Light quality Light quantity proportion λp △λ Power
1 RBG 红+蓝+绿 4∶2∶1 625+475+530 20 11.2
2 R 红 1 625 20 18.0
3 1RB 红+蓝 1∶1 625+475 20 10.0
4 B 蓝 1 475 20 18.0
5 RBW 红+蓝+白 6∶1∶1 625+475+720 20 10.0
6 2RB 红+蓝 2∶1 625+475 20 10.0
7 W 白 1 720 20 11.2
8 CK 荧光灯 白光 40.0
CK为对照组
CK is the control group
1. 3测定指标和方法
株高和根长用卷尺直接测量。将材料置于120℃
烘箱中杀青20 min，然后降至80℃烘干24 h至恒重，用
分析天平称重；以全株干重与各光源所消耗功率的比
值作为能效指标。叶绿素、可溶性糖、游离氨基酸、可
溶性蛋白含量的测定分别采用比色法、蒽酮法、茚三
酮显色法、考马斯亮蓝法（王学奎，2006）。形态指标测
定重复5次，生理指标测定重复3次。
1. 4统计分析
利用Excel 2010进行数据整理，DPS进行方差分
析；采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。
2 结果与分析
2. 1不同光质对碧玉兰组培苗形态及生根的影响
株高是碧玉兰生长发育的一项基本指标。LED白
光光源（W）处理的碧玉兰组培苗株高最高，达12.18
cm；红蓝复合光（2RB）处理的碧玉兰组培苗株高较
高，为12.00 cm，二者间差异不显著。单色蓝光（B）处
理的碧玉兰组培苗株高最低，仅为9.70 cm，显著低于
单色红光（R）处理（表2）。
不同光质对碧玉兰组培苗根系特性有显著影响。
2RB处理的碧玉兰组培苗根长最长，达6.06 cm，R处理
的碧玉兰组培苗根长次之，为5.55 cm，二者间差异不
显著。B处理的碧玉兰组培苗根长最短，仅4.23 cm，显
著低于其他处理。2RB处理下的碧玉兰组培苗根数最
多，为7.2条，显著高于其他处理。R和B处理下碧玉兰
组培苗根数较少，分别为4.2和4.8条，与荧光灯（CK）
王亚沉等：光质对碧玉兰组培苗生长及若干生理指标的影响 741· ·
南 方 农 业 学 报
差异均不显著。W处理下碧玉兰组培苗根数最少，为
3.6条，但与CK差异不显著。
根系活力是反应植物根系吸收功能的综合指标。
红蓝复合光（1RB）处理的碧玉兰组培苗根系活力最
高，达46.2745 μg/g·h；2RB处理下碧玉兰组培苗的根
系活力次之，为46.0784 μg/g·h，二者间差异不显著，
但显著高于其他处理。R处理的碧玉兰组培苗根系活
力最低，仅为10.7843 μg/g·h；CK处理下碧玉兰根系
活力较低，为21.5686 μg/g·h，与W处理差异不显著，
但与其他处理差异显著。
总之，R处理碧玉兰组培苗植株徒长，形态异常，
根系活力最低；B处理碧玉兰组培苗低矮且根长最短；
R和B处理的碧玉兰组培苗根数都较少。表明单一光
质不利于碧玉兰组培苗的形态建成、生长发育。2RB
处理的碧玉兰组培苗植株生根情况最好，根的数量最
多，根长最长，根系活力也较高。CK处理的苗根数较
少，根系活力较低。因此，2RB处理比CK处理更有利于
碧玉兰组培苗生根。
2. 2不同光质对碧玉兰组培苗干重及能效的影响
由表3可知，2RB处理的碧玉兰组培苗植株各部
位的干重均最重，整株干重高达0.2806 g；整株干重最
轻的是B处理下的碧玉兰组培苗，仅0.1355 g；红蓝绿
复合光（RBG）照射下的碧玉兰组培苗植株各部位的
干重也相对较高，显著高于2RB处理外的其他处理
组；CK处理的碧玉兰组培苗植株各部位干重指标均
较低。LED复合光处理下碧玉兰组培苗整株干重均显
著高于LED单色光和荧光灯处理。总干重变化规律
为：LED复合光＞单色红光＞LED白光＞荧光灯＞单色蓝
光。表明LED复合光处理有利于碧玉兰组培苗干物质
的积累及生根，利于壮苗。
能效是光源单位发光功率所合成的植株干物质
量，能在一定程度上反映光源的节能效果。CK处理的
碧玉兰组培苗能效最低，仅3.920 g/kW；2RB处理的碧
玉兰组培苗能效最高，达28.056 g/kW；所有LED光源
处理下的碧玉兰组培苗能效均显著高于荧光灯，说明
LED光源比荧光灯省电。
2. 3不同光质对碧玉兰组培苗色素含量的影响
由表4可知，RBG处理的叶片叶绿素a、b和类胡萝
卜素含量均最高，分别为0.7459、0.2540和0.1595 mg/g，
最低的是R处理，次低为B处理，三者之间差异显著。
各光源处理下叶片总叶绿素含量的变化规律与叶绿
素a、b含量的变化呈相同变化趋势。RBG和2RB处理
下叶片叶绿素a、b及总叶绿素、类胡萝卜素含量均显
著高于CK处理。
2. 4不同光质对碧玉兰组培苗叶片碳氮代谢的影响
由表5可知，2RB处理碧玉兰组培苗叶片可溶性
糖含量最高，达27.8508 mg/g；R处理碧玉兰组培苗叶
片可溶性糖含量较高，为17.4222 mg/g，显著高于CK
和B处理，表明红光可促进碳代谢。与CK处理相比，W
处理碧玉兰组培苗叶片可溶性糖含量较高，两者间差
异不显著，但其他LED处理均与CK处理差异显著。
游离氨基酸是蛋白质等含氮化合物合成与分解
过程的中间物质，可反映植物体内氮素代谢变化及植
物对氮素的吸收、运输、同化等状况，因此可用游离氨
基酸反映植株体内氮代谢状况。如表5所示，B处理下
碧玉兰组培苗叶片游离氨基酸含量最高，达0.9960
mg/g，显著高于CK和R处理，表明蓝光可促进氮代谢。
R处理下碧玉兰组培苗叶片游离氨基酸含量显著低于
CK处理，但其他LED处理均显著高于CK处理。
植物组织汁液中含有一定数量的可溶性蛋白，不
同生育期植物的不同器官可溶性蛋白含量差异较大。
因此，测定植物组织可溶性蛋白含量对于了解植物代
谢状况有一定的意义。如表5所示，1RB处理的组培苗
叶片可溶性蛋白含量最高，达54.0208 mg/g，其次为B
处理，但两者差异不显著。B处理碧玉兰组培苗叶片可
溶性蛋白含量均显著高于CK和R处理，表明单色蓝光
有利于可溶性蛋白质的合成。
表 2 不同光质对碧玉兰组培苗形态及生根的影响
Tab.2 Effect of different light quality on the morphology and
rooting of C. lowianum plantlet
RBG 10.86ab 5.16b 5.4b 36.5686b
R 11.80a 5.55ab 4.2cd 10.7843e
1RB 10.00b 5.39ab 5.2b 46.2745a
B 9.70b 4.23c 4.8bc 38.9216b
RBW 11.08ab 5.49ab 5.6b 27.7451c
2RB 12.00a 6.06a 7.2a 46.0784a
W 12.18a 4.98b 3.6d 24.5098cd
CK 11.04ab 5.46ab 4.0cd 21.5686d
处理
Treatment
株高
（cm）
Height
根长（cm）
Root
length
根数（条）
Root
number
根系活力
（μg/g·h）
Root vigor
同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。下同
Different lower-case letters in the same column represent significant dif-
ference（P<0.05），the same applies below
表 3 不同光质对碧玉兰组培苗干重及能效的影响
Tab.3 Effect of different light quality on dry mass and energy
efficiency of C. lowianum plantlet
处理 干重（g）Dry weight 能效（g/kW）
Treatment 地上部 根部 整株 Energy
Stem Root Total plantlet efficiency
RBG 0.1174b 0.1399b 0.2573b 22.974b
R 0.0772d 0.0964d 0.1736d 9.648e
1RB 0.0752de 0.1379b 0.2131c 21.308c
B 0.0680e 0.0675f 0.1355f 7.530f
RBW 0.1018c 0.1170c 0.2188c 21.880c
2RB 0.1270a 0.1535a 0.2806a 28.056a
W 0.0942c 0.0793e 0.1735d 15.490d
CK 0.0734de 0.0834e 0.1568e 3.920g
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表 4 不同光质对碧玉兰组培苗色素含量的影响
Tab.4 Effect of different light quality on pigment content of C. lowianum plantlet
序号 处理 色素含量（mg/g）Pigment content 叶绿素a/b
No. Treatment 叶绿素a 叶绿素b 总叶绿素 类胡萝卜素 Chlorophyll a/b
Chlorophyll a Chlorophyll b Chlorophyll Carotenoid
1 RBG 0.7459a 0.2540a 0.9999a 0.1595a 2.9374bc
2 R 0.2779f 0.0839g 0.3618f 0.0625e 3.3105a
2 1RB 0.4560d 0.1513d 0.6073d 0.1082c 3.0153b
4 B 0.368e 0.1121f 0.4801e 0.0865d 3.2864a
5 RBW 0.5036c 0.1744c 0.6780c 0.1092c 2.8896cd
6 2RB 0.6419b 0.2210b 0.8628b 0.1376b 2.9086bcd
7 W 0.4764cd 0.1666cd 0.6430cd 0.1069c 2.8596cd
8 CK 0.3755e 0.1339e 0.5093e 0.1173c 2.8059d
表 5 不同光质对碧玉兰组培苗叶片碳氮代谢的影响（mg/g）
Tab.5 Effect of different light quality on leaf carbon-nitrogen
metabolism of C. lowianum plantlet（mg/g）
处理 可溶性糖 游离氨基酸 可溶性蛋白
Treatment Soluble sugar Amino acid Soluble protein
RBG 20.2317b 0.6665c 40.9479b
R 17.4222c 0.4258e 14.7500e
1RB 19.7079b 0.6776c 54.0208a
B 13.0730e 0.9960a 52.9792a
RBW 17.1682c 0.7783b 32.7396c
2RB 27.8508a 0.7210bc 41.1563b
W 16.6286cd 0.7121bc 29.9583d
CK 15.0351d 0.5859d 33.7500c
3 讨论
3. 1不同光质对碧玉兰组培苗生长的影响
Kim等（2004）、刘媛等（2009）、唐大为等（2011）研
究认为红光有利于植物根、茎的伸长生长和干物质的
积累，蓝光抑制幼苗生根（李胜等，2005）。杜洪涛等
（2005）研究表明，不同光质处理对彩色甜椒幼苗生长
的影响存在明显差异，红光下幼苗株高较高，蓝光下
较矮，说明红光对茎的伸长有促进作用。本研究在单
一红、蓝光处理下碧玉兰组培苗的形态变化再次印证
了此结论。
本研究表明，红蓝复合光较单一光质更有利于植
株的生长，与Kim等（2004）、邸秀茹等（2008）、唐大为
等（2011）在菊花、冬青、黄瓜等植物上的研究结果一
致。本研究还发现，2RB处理的碧玉兰组培苗株高较
高，生根情况最好，根的数量最多，根长最长，根系活
力也较大，植株各部位的干重均最重，表明一定的红
蓝光比例有助于碧玉兰组培苗生长。
3. 2不同光质对碧玉兰组培苗叶片色素含量的影响
LED发射的单色红光光谱和蓝光光谱，与光合色
素，尤其是叶绿素a，b的吸收波长相匹配（吴沿友等，
2007）。RBG处理的碧玉兰组培苗叶片色素含量最高，
与魏星等（2008）在研究不同光质对菊花组培苗生长
的影响中得到的结论有相似之处，尽管绿光不是光合
作用的高效吸收光谱，但补充绿光可以与红蓝光协同
增益色素的合成。2RB处理的碧玉兰组培苗叶片色素
含量也较高，仅次于RBG处理。单一红、蓝光处理的碧
玉兰组培苗叶片色素含量均较低，与李雯琳等（2010）
对莴苣幼苗叶片的研究中所得结论不一致，可能是
不同植物对光质的敏感性和响应不同所致。
3. 3不同光质对碧玉兰组培苗叶片碳氮代谢的影响
光质对高等植物的碳水化合物和蛋白质代谢有
调节作用，在蓝光下生长的植物蛋白质含量较高，而
在红光下生长的植物碳水化合物含量通常较高（李承
志等，2001）。本研究中，碧玉兰组培苗的叶片可溶性
糖含量在单色红光下显著高于单色蓝光和荧光灯处
理；单色蓝光处理的叶片游离氨基酸含量最高，显著
高于单色红光和荧光灯处理。说明红光利于可溶性糖
的合成，蓝光利于游离氨基酸的合成。
4 结论
本研究结果表明，单一光质红、蓝光不利于试管
苗的形态建成、生长发育，复合LED光质下碧玉兰组
培苗形态正常；红光有利于碧玉兰组培苗可溶性糖的
积累，蓝光有利于碧玉兰组培苗游离氨基酸和可溶性
蛋白积累；红蓝复合光（2RB）或红蓝绿复合光（RBG）
可更好地促进碧玉兰组培苗的生理代谢，对碧玉兰组
培苗生长的效果优于荧光灯，其中红蓝复合光（2RB）
处理最有利于碧玉兰组培苗的生长。LED光照系统可
替代荧光灯成为碧玉兰幼苗组织培养的理想光源。
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（责任编辑 孔令孜）
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