全 文 ：光质对花生幼苗叶片光合色素含量及
光合特性的影响*
闫萌萌摇 王铭伦**摇 王洪波摇 王月福摇 赵长星
(青岛农业大学山东省旱作农业技术重点实验室, 山东青岛 266109)
摘摇 要摇 在单色 LED灯光照条件下,以青花 6 号花生品种为材料,研究了不同光质对花生幼
苗光合色素含量及光合特性的影响.结果表明:与自然光照相比,蓝光(445 ~ 470 nm)可显著
提高花生幼苗比叶面积、叶绿素 a / b 值和类胡萝卜素含量,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率
较高,胞间 CO2浓度较低,光合效率显著提高;红光(610 ~ 660 nm)显著提高了叶片叶绿素含
量,降低了比叶面积、叶绿素 a / b 值和类胡萝卜素含量,光合效率低于自然光照;绿光(515 ~
520 nm)和黄光(590 ~ 595 nm)不利于光合色素的积累,显著抑制了花生幼苗叶片的光合
作用.
关键词摇 花生摇 光质摇 光合色素摇 光合特性
文章编号摇 1001-9332(2014)02-0483-05摇 中图分类号摇 S565. 2摇 文献标识码摇 A
Effects of light quality on photosynthetic pigment contents and photosynthetic characteristics
of peanut seedling leaves. YAN Meng鄄meng, WANG Ming鄄lun, WANG Hong鄄bo, WANG Yue鄄
fu, ZHAO Chang鄄xing (Shandong Province Key Laboratory of Dryland Farming Technology, Qing鄄
dao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25
(2): 483-487.
Abstract: This study explored the effects of different light quality on photosynthetic pigment con鄄
tents and photosynthetic characteristics of peanut (Qinhua 6) seedling leaves. The results showed
that, compared with natural light, blue light (445-470 nm) could significantly improve the specific
leaf area (SLA), chlorophyll a / b value and carotenoid content of peanut seedlings. Meanwhile,
the net photosynthetic rate, stomatal conductance, and transpiration rate were higher, the intercel鄄
lular CO2 content was lower, and the photosynthetic efficiency was improved significantly under blue
light. Red light (610 -660 nm) could improve the chlorophyll content significantly, and reduce
SLA, chlorophyll a / b value and carotenoid content, with a lower photosynthetic efficiency than nat鄄
ural light. Green light (515-520 nm) and yellow light (590-595 nm) were not conducive to pho鄄
tosynthetic pigment accumulation of leaves, and significantly inhibited leaf photosynthesis of peanut
seedlings.
Key words: peanut; light quality; photosynthetic pigment; photosynthetic characteristics.
*国家科技支撑计划项目(2009BADA8B03)、国家花生产业技术体
系建设专项(CARS鄄14鄄东北区栽培)、山东省“泰山学者冶建设项目、
山东省农业重大应用技术创新项目和山东省花生产业技术体系建设
项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: mlwang@ qau. edu. cn
2013鄄06鄄04 收稿,2013鄄11鄄18 接受.
摇 摇 光质对植物的生长发育至关重要,它不仅作为
一种能源控制光合作用,还作为触发信号影响植物
的生长发育,不同光质触发不同的光受体,进而对植
物生长发育产生不同的影响. 光质不仅影响植物种
子萌发[1]、营养体生长[2]、器官衰老[3],而且影响植
物光周期[4]、光合特性[5]、基因表达[6]和抗逆性[7]
等.有关光质对植物光合特性的影响研究多见于草
莓[8]、烟草[9]、叶用莴苣[10]、风信子[11]等植物,而光
质对花生生长发育影响的研究较少,特别是光质对
花生幼苗叶片光合色素和光合特性的影响未见报
道.本研究采用 LED 光源,研究不同波长单色光源
对花生幼苗叶片光合色素含量及光合特性的影响,
旨在探明光质对花生幼苗光合作用的效应,为深入
研究相关机理提供依据.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 2 月摇 第 25 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2014, 25(2): 483-487
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
试验于 2012 年在青岛农业大学旱作实验室光
照培养室进行,光源为 LED 冷光源单色植物生长
灯,由扬州晨明智能化光电技术研究所提供.灯管规
格为 1200 mm伊26 mm,每个单色光培养室容积为
长伊宽伊高=130 cm伊50 cm伊40 cm,光照强度均为
144 滋mol·m-2·s-1 .供试花生品种为青花 6 号.
1郾 2摇 试验设计
按培养室光源波长不同设深蓝光(445 ~ 455
nm,DB)、浅蓝光(460 ~ 470 nm,LB)、绿光(515 ~
520 nm,G)、黄光(590 ~ 595 nm,Y)、浅红光(610 ~
630 nm,LR)、深红光(650 ~ 660 nm,DR)和自然光
(2800 ~ 3200 K,W)7 个处理,每个培养室为 1 个处
理,重复 4 次.选取饱满且大小一致的花生种子,用
25 益清水浸泡 4 h,在 25 益条件下保湿催芽,选取
胚根长 1 mm 生长一致的种子,种植于长 30 cm、宽
20 cm、高 10 cm的塑料培养盆中,每盆播种 15 粒,
播深为 4 cm,分别置于不同波长的光照培养室中生
长,每室 8 盆,光照时间为 12 h·d-1,温度为 25 益 /
17 益(昼 /夜),湿度为(75% 依5% ).出苗后 5 d开始
取样和测定,每 5 d取样 1 次,每次取有代表性植株
10 株,共取样 6 次. 光合色素含量和光合特性指标
取主茎倒数第 2 个展开叶片测定.
1郾 3摇 测定项目与方法
测定指标为叶片鲜质量、叶面积、光合色素含量
(叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素)、净光合速率、胞
间 CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率. 叶片鲜质量用称
量法测定,叶面积用 AM100 型叶面积仪测定,叶绿
素含量用 80%丙酮浸提法测定,光合特性指标用美
国产 Li鄄6400 便携式光合测定仪测定. 比叶面积
(SLA)=单株鲜叶质量 /单株叶面积.
1郾 4摇 数据处理
采用 Excel 2003、DPS 7. 5 软件对试验数据进行
统计分析,用 Duncan新复极差法进行方差分析(琢=
0. 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 光质对花生苗期比叶面积的影响
比叶面积是反映叶片生长状况的指标. 由图 1
可见,随着花生幼苗的生长比叶面积逐渐增加,但不
同光质对比叶面积的影响不同.与自然光照(CK)相
比,深蓝光和浅蓝光处理显著提高花生幼苗比叶面
图 1摇 光质对花生幼苗比叶面积的影响
Fig. 1摇 Effects of light quality on specific leaf area ( SLA) of
peanut seedlings.
W:自然光 Natural light (2800-3200 K); DB:深蓝光 Deep blue light
(445-455 nm); LB:浅蓝光 Light blue light (460-470 nm); G:绿光
Green light (515-520 nm); Y:黄光 Yellow light (590-595 nm); LR:
Light red light 浅红光 (610 - 630 nm); DR:深红光 Deep red light
(650-660 nm). 下同 The same below.
积,而深红光、浅红光、绿光和黄光处理显著降低比
叶面积.出苗后 30 d,深蓝光和浅蓝光处理比叶面积
分别为 65. 1 和 55. 0 mg·cm-2,较自然光处理的
50. 1 mg·cm-2分别提高 30. 0%和 9. 7% ;深红光、
浅红光、绿光和黄光处理则降低 9. 8% ~ 32. 3% .可
见,短波光可增加花生幼苗的比叶面积,而长波光则
减小比叶面积.
2郾 2摇 光质对花生幼苗叶片光合色素含量的影响
2郾 2郾 1 叶绿素 a摇 随着花生幼苗的生长,主茎功能叶
片叶绿素 a含量逐渐增加. 不同光质处理叶片叶绿
素 a含量变化趋势相同,但处理间存在明显差异.与
自然光处理(CK)相比,长波光(610 ~ 660 nm)可显
著提高叶片叶绿素 a 含量,短波光(445 ~ 470 nm)
显著降低叶绿素 a 含量. 6 次测定深红光处理较自
然光处理分别提高 5. 3% 、1. 7% 、11. 1% 、18. 9% 、
16. 3%和 8. 5% ;出苗后 30 d,黄光、绿光、浅蓝光和
深蓝光处理较自然光处理分别降低 4. 6% 、20. 9% 、
31. 9%和 41. 1% (图 2). 随着波长的增加,花生幼
苗叶片叶绿素 a含量升高.
2郾 2郾 2 叶绿素 b摇 花生幼苗叶片叶绿素 b 含量变化
及光质对叶绿素 b 含量的影响趋势与叶绿素 a 相
似,但含量较低.自出苗后 15 d 开始,处理间表现出
明显差异.深红光和浅红光处理叶绿素 b 含量较自
然光处理明显提高,其余光质处理明显降低,黄光和
绿光处理间、浅蓝光和深蓝光处理间差异较小(图
2).不同光质对叶绿素 b 的影响与对叶绿素 a 的影
响相似,长波光有利于提高叶片叶绿素 b的含量.
2郾 2郾 3叶绿素a+b摇 由于长波光处理(深红光和浅
484 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 2摇 光质对花生幼苗叶片光合色素含量的影响
Fig. 2 摇 Effects of light quality on leaf photosynthetic pigment
contents of peanut seedlings.
红光)增加了花生幼苗叶片叶绿素 a 和叶绿素 b 含
量,短波光处理降低了叶绿素 a和叶绿素 b含量,因
此不同光质处理叶绿素总量的变化趋势与对叶绿素
总量的影响程度相似.出苗后 30 d,与自然光照处理
叶绿素总量(3. 5 mg·g-1 FM)相比,深红光和浅红
光处理的叶绿素总量分别提高 13. 1%和 5. 2% ;黄
光、绿光、浅蓝光和深蓝光处理分别降低 6. 5% 、
18郾 8% 、30. 3%和 36. 4% (图 2).
2郾 2郾 4 类胡萝卜素摇 类胡萝卜素含量反映了叶片进
行光呼吸作用的能力.由图 2 可见,光质对花生幼苗
叶片类胡萝卜素含量的影响与对叶绿素含量的影响
不同.随花生幼苗的生长,除黄光和自然光处理类胡
萝卜素含量增加幅度较小、变化较平稳外,其他处理
均迅速增加.出苗后 30 d,深蓝光、浅蓝光、绿光、深
红光和浅红光处理的类胡萝卜素含量较自然光处理
分别提高 142郾 1%、99郾 6%、91郾 8%、63郾 7%和 54郾 3%,
而黄光处理降低 43郾 9% .
2郾 2郾 5 叶绿素 a / b 值摇 叶绿素 a / b 值可反映植物叶
片对光能利用的能力,一般情况下阳生植物>阴生
植物.由图 2 可知,花生出苗后叶绿素 a / b值迅速上
升,10 d后缓慢上升,各处理变化趋势一致.深蓝光
处理的叶绿素 a / b 值自出苗 10 d 后一直保持较高
水平,5 次测定较自然光处理分别提高 15. 2% 、
31郾 6% 、25. 2% 、23. 9%和 12. 8% ;黄光处理 20 d 以
后表现出较高水平;浅红光和深红光处理与自然光
处理相当;浅蓝光和绿光处理叶绿素 a / b值较低.可
见,深蓝光处理的花生幼苗呈现阳生植物的特征,对
光照利用能力较强.
2郾 3摇 光质对花生幼苗叶片光合特性的影响
2郾 3郾 1 净光合速率 摇 由图 3 可知,不同光质处理的
花生幼苗叶片净光合速率变化趋势基本一致. 随幼
苗的生长,叶片的净光合速率逐渐提高,且处理间的
差异逐渐增大.深蓝光处理叶片净光合速率一直保
持较高水平, 6 次测定较自然光处理分别提高
4郾 2% 、3. 8% 、13. 3% 、9. 4% 、12. 1%和 5. 4% ;其他
光质处理叶片净光合速率均低于自然光处理. 出苗
后 30 d,浅蓝光、深红光、浅红光、黄光和绿光处理
叶片净光合速率分别较自然光处理降低 5郾 4% 、
10郾 8% 、16郾 2% 、27郾 0%和 29郾 7% ;黄光和绿光处理
叶片净光合速率较低,而且随幼苗生长变化较小,与
其他处理的差异越来越大.
2郾 3郾 2 气孔导度 摇 花生出苗后,幼苗叶片气孔导度
随植株的生长不断升高,不同处理变化趋势一致.深
蓝光和浅蓝光处理一直保持较高的气孔导度,较高
的气孔导度有利于 CO2快速同化、蒸腾作用加强和
光合速率提高[12];绿光、黄光、浅红光和深红光处理
气孔导度均低于自然光处理(图 3).
2郾 3郾 3 胞间 CO2浓度 摇 随着花生幼苗的生长,胞间
CO2浓度先短时间下降而后快速升高,各光质处理
变化趋势一致,但处理间差异增大.深红光、浅红光、
绿光、黄光和浅蓝光处理的胞间 CO2浓度均高于自
然光处理;深蓝光处理一直保持较低的胞间CO2浓
5842 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 闫萌萌等: 光质对花生幼苗叶片光合色素含量及光合特性的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 光质对花生幼苗叶片净光合速率、气孔导度、胞间 CO2浓度和蒸腾速率的影响
Fig. 3摇 Effects of light quality on leaf net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), intercellular CO2 concentration (Ci)
and transpiration rate (Tr) of peanut seedlings.
度,而且前期降低幅度也较大,6 次测定分别较自然
光处理降低 7. 1% 、4. 7% 、3. 5% 、4. 8% 、4. 0% 和
4郾 6% (图 3),较低的胞间 CO2浓度与较高的净光合
速率相吻合.
2郾 3郾 4 蒸腾速率摇 花生出苗后叶片蒸腾速率迅速升
高,出苗后 15 d达到峰值,而后缓慢下降,各处理变
化趋势一致.短波光处理(深蓝光和浅蓝光)蒸腾速
率较高,长波光处理(浅红光和深红光)蒸腾速率较
低.峰值时(出苗后 15 d)测定,深蓝光、浅蓝光和绿
光处理较自然光处理分别提高 5. 6% 、3. 2% 和
6郾 5% ,深红光和浅红光处理分别降低 12. 9% 和
4郾 8% (图 3).
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 光质对花生幼苗叶片光合色素合成的影响
光合色素是光合作用的基础,光质直接影响光
合色素的合成,从而影响植物的光合作用[13-14] . 光
合作用受诸多因素影响,叶绿素含量的高低并不能
完全反映叶片光合能力的强弱,但叶绿素含量的减
少会导致叶片衰老和光合速率的不可逆降低[15];叶
绿素 a / b值反映了植物对光能利用的程度,其中阳
生植物>阴生植物[16-17];类胡萝卜素为光吸收的辅
助色素,能够吸收和传递电子[18] .徐凯等[8]、江明艳
和潘远智[19]、Anna和 Alicja[11]研究认为,红光可促
进叶绿素合成,降低叶绿素 a / b值;蓝光降低叶绿素
含量,而提高叶绿素 a / b 值.研究表明,在蓝光下生
长的植物一般具有阳生植物的特性,而在红光下生
长的植物与阴生植物相似[10,20] .光质同样影响类胡
萝卜素的合成,不同光质的影响程度差异较大,表现
为蓝光 >红光 >自然光照[21] . 本研究表明,红光
(610 ~ 660 nm)可显著提高花生幼苗叶片叶绿素 a
和叶绿素 b含量,叶绿素 a / b值低于自然光照,虽然
较高的叶绿素含量为光合作用提供了场所和物质条
件,但表现为利用光能的能力较低、净光合速率下
降,呈现阴生植物的生长特点;蓝光(445 ~ 470 nm)
可显著提高类胡萝卜素含量和叶绿素 a / b 值,从而
增强了花生幼苗叶片对光能的吸收和传递电子的能
力,光能利用效率较高,与较高的净光合速率相吻
合,呈现阳生植物的生长特点,与蒲高斌等[20]在番
茄幼苗上的研究结果一致.
3郾 2摇 光质对花生幼苗叶片光合特性的影响
光质能够通过影响不同类型叶绿体蛋白的形成
以及光系统间电子传递来调节光合作用[22] .净光合
速率反映了植物在进行光合作用过程中,固定 CO2
和产生光合产物的量[23] .李承志等[24]发现,增加蓝
光成分可提高白菜、萝卜叶片的净光合速率;在相同
光强、不同光质条件下生长 12 d 的水稻幼苗,净光
合速率依次为蓝光>白光>红光.蓝光有利于叶绿体
的发育,促进叶绿素的合成,从而提高净光合速
率[25] .本研究中,蓝光(445 ~ 470 nm)显著提高花生
684 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
幼苗叶片净光合速率,是蓝光促进了气孔导度和蒸
腾速率的增加所致,与蒲高斌等[20]在番茄幼苗上的
研究结果一致;红光(610 ~ 660 nm)处理胞间 CO2浓
度显著提高,表明叶肉细胞对 CO2的利用效率较低,
从而使净光合速率下降,与柯学等[9]在烟草上的研
究结果一致;绿光(515 ~ 520 nm)处理气孔导度和
蒸腾速率较大,而净光合速率较低的原因可能是其
固定 CO2的能力较差;黄光(590 ~ 595 nm)处理净光
合速率较低的原因与较低的气孔传导特性有关.
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(in Chinese)
作者简介摇 闫萌萌,女,1988 年生,硕士.主要从事花生生理
生态研究. E鄄mail: yanmengmeng. happy@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
7842 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 闫萌萌等: 光质对花生幼苗叶片光合色素含量及光合特性的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇