全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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收稿日期$
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&修改稿收到日期$
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基金项目$安徽省高校省级自然科学研究重点项目"
23!"#)4"$%
#&安徽省现代农业产业技术体系专项"
456789(#%
#&安徽科技学院重
点学科"
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#
作者简介$李慧敏"
#10#&
#!女!博士!讲师!主要从事作物栽培生理与设施环境调控的相关研究工作
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不同光质对甘蓝型油菜幼苗的
生长和生理特性的影响
李慧敏!陆晓民
"安徽科技学院 生命科学学院!安徽凤阳
!%%#""
#
摘
!
要$以甘蓝型油菜品种(宁油
#!
)为试材!采用单因素随机区组设计的盆栽试验!将直播后长至子叶展平时的油
菜幼苗转入荧光灯"
CD
!对照#*蓝光"
E
#*蓝红组合
#F#
"
EG
#F#
#*蓝红组合
#F0
"
EG
#F0
#和红光"
G
#下进行照射!考
察不同光质对甘蓝型油菜生长指标*根系活力*叶绿素含量和光合产物等的光效应!筛选适合甘蓝型油菜工厂化育
苗的人工光源!为油菜的工厂化育苗的光源合理利用提供理论指导和技术支持结果表明$"
#
#油菜幼苗的鲜质
量*干质量*根长*株高*茎粗和叶面积在
EG
#F0
处理下最大!并显著高于对照
CD
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!
#
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#F0
处理下的幼苗根系活力
最强!其次为
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处理!二者都显著高于对照
CD
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#幼苗叶片叶绿素
>
*叶绿素
H
*叶绿素总量和类胡萝卜素的含量在
各光质处理下变化趋势一致!即
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处理最大!其次是
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#F0
处理!二者均显著高于
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#F#
*
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和
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处理!但
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#F#
*
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和
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处理间均无显著差异&"
)
#
EG
#F0
处理幼苗叶片的可溶性糖*淀粉和游离氨基酸含量最高!且都显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处理&
E
处理幼苗叶片的蔗糖*可溶性蛋白和抗坏血酸含量最高!且显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处理&
EG
#F0
处理叶片的可溶性碳和氮含量最高!其次为
E
处理!并显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处理&而对照
CD
处理的碳氮
比最大!显著高于其他处理研究认为!蓝红组合光"
#F0
#能显著提高甘蓝型油菜叶片可溶性糖*可溶性淀粉*游离
氨基酸*可溶糖总碳和总氮的含量!而蓝光则能显著促进叶片光合色素*蔗糖*可溶性蛋白和抗坏血酸的积累!有效
促使幼苗快速*健壮生长!生产中可采用蓝红组合光"
#F0
#和蓝光作为甘蓝型油菜育苗的人工光源
关键词$光质&甘蓝型油菜&生长&生理特性
中图分类号$
I1)$*1
文献标志码$
4
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!!
油菜是世界范围内食用植物油和植物蛋白的主
要来源之一!中国油菜总产目前已居世界第一位!其
常年种植的面积和总产量已占世界的三分之一+#(!,
而甘蓝型油菜因其具有种子含油量高*抗性好*适应
性强*分布广和增产潜力大等特点!在中国油料作物
中占有非常重要的地位+%,目前!油菜种植多为育
苗移栽!工厂化基质育苗移栽不仅具有省工*节本*
轻简和高效的优势!这还缓解了油菜和前茬作物的
季节矛盾!能适时早播!培育壮苗!为高产打下基
础+),但是!由于季节更替或所处的气候带的原因!
农作物不可避免地会生长在弱光逆境中!而长期的
弱光逆境对植株尤其是幼苗的生长极为不利!造成
商品苗质量下降+$,随着科学技术的进步以及农业
与生物产业的快速发展!人工光源代替或补充自然
光源的不足已经成为环境控制农业的重要手段+,
补光灯可以在农业生产中有效延长和科学控制植物
所需要的光质和光照强度!甚至在设施内或植物工
厂可代替自然光!人为控制植物生长的季节并彻底
缩短植物生长的时间+$,
光在植物的生长发育*形态建成和物质代谢等
方面发挥着重要的作用+,但是不同的光质对植物
存在着明显迥异的生物学效应!利用不同波长的光
照射植物!发现植物的生长和发育对蓝光"
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"
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#*红光"
+!"
"
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#*紫外光
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"
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#*紫外光
L\(4
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"
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#和远红光"
""
"
0""/=
#特别敏感+,蓝光
D<;.
"发光二极管#在
叶绿体发育*叶绿素形成和气孔开放等方面发挥着
重要作用+0,蓝红组合
D<;.
则促进了幼苗的生长
和发育+1(#!,红光
D<;.
对光合产物的形成和积
累!以及光合器官的发育具有重要作用+#%,人工补
光不仅取决于光谱!还取决于光源的生理辐射特征!
即能够被植物光合作用吸收利用的那部分辐射!因
此!不同光源的生理辐射特征是不同的+$,工厂化
育苗光照条件完全是人工光源!建立植株培育的光
照标准对培育良好的壮苗是非常重要的+#",目前!
植物工厂化育苗中常用的人工光源是荧光灯!但是
其含有许多不必要的*对植物的生长促进作用较小
的波长+#),而新型光源
D<;.
具有寿命长*体积
小*波长具体和质量轻!并且含有与植物光合作用和
形态建成的光谱范围相吻合的波长等显著特征!适
合应用于可控环境中的植物栽培+!#$,应用于植物
设施育苗和栽培中的光环境调控技术是一项节能环
保的新方法!在工厂化育苗与设施栽培中具有重要
意义和广泛前景国外已有相关
D<;.
光质调控在
设施栽培可控环境中的应用报道!国内外学者的研
究结果已证实光对植物的生长和发育表现出明显的
效应+0(#),!但不同植物种类或品种对光的反应不同
因此!为了筛选和高效利用人工光源!优化设施油菜
人工育苗和栽培体系!有必要利用
D<;.
进行光源
调控技术方面的研究本试验采用红光
D<;.
"
G
#*
蓝光
D<;.
"
E
#*蓝红组合"
EG
#F#
!
#F0
#
D<;.
!以荧光
灯"
CD
#为对照!研究了不同光质对甘蓝型油菜幼苗
生长和生理特性的影响!筛选适合油菜幼苗生长的
人工光源及相关技术!以期为油菜工厂化育苗中光
源的选择提供理论依据和技术支持
#
!
材料和方法
>*>
!
材
!
料
挑选大小一致的甘蓝型油菜"
!"#$$%&##
(
)$
D*
#品种(宁油
#!
)种子"购于江苏省农业科学院#!
播入基质为蛭石
[
草炭
[
土"
\F\F\]#F#F#
#
的营养钵"高
#$A=^
宽
0A=
#中!
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后子叶展平!
然后置于不同光质下培养
>*?
!
试验设计
采用单因素随机区组设计将子叶展平后的油
菜幼苗根据保持光强相同的原则!随机放置在蓝光
!$!!
西
!
北
!
植
!
物
!
学
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卷
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#
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#
D<;.
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光"
G
#
D<;.
"光驰科技有限公司!中国上海#和荧光
灯"
CD
!
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!飞利浦照明工业有限公司!中国扬
州#下照射!并采用光谱光度计"
a`8(!"""
!上海双
旭电子有限公司!中国上海#测定各个光质光源的光
谱能量分布"图
#
#!以荧光灯为对照!其中光强均为
#!"
#
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-
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-
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!光周期为
#!@
-
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!处理
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!幼苗保持与各个光质光源的距离为
#!
"
#$
A=
环境温度为
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"
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!相对湿度
$"c
"
$$c

以浇灌
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N
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)
.
营养液进行常规管理!试验重
复
%
次!每次
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株!每个处理
+"
株
>*@
!
测定项目与方法
>*@*>
!
生长指标
!
幼苗光处理
%"Q
后!从每小区
随机取
$
株!每处理取
#$
株进行生长分析先记录
根长*茎粗和株高同时!采用
DJ(%"""
叶面积仪
"
DJ(6` G
!
LP4
#测定叶面积最后!测定鲜样质
量!并在烘干后测定干样质量
>*@*?
!
生理指标
!
在幼苗经光处理
%"Q
后!从每
小区随机取
)
株!每处理取
#!
株进行生理指标分
析其中!根系活力采用氯化三苯基四氮唑"
886
#
还原法进行测定&光合色素含量采用
0"c
丙酮提取
法测定&可溶性糖含量测定用蒽酮法&游离氨基酸含
图
#
!
不同光质下的光谱能量分布参数
CD*
荧光灯&
E*
蓝光
D<;.
&
G*
红光
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N
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N
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量采用水合茚三酮法&蔗糖含量采用间苯二酚法&可
溶性淀粉含量测定采用蒽酮法&可溶性蛋白含量采
用考马斯亮蓝法测定&抗坏血酸含量的测定参照
!
!
+(
二氯靛酚滴定法测定+#+,&可溶性总碳用可溶性
糖*蔗糖和淀粉含量的总和表示&可溶性总氮用可溶
性蛋白和游离氨基酸的总和表示&碳氮比为可溶性
总碳与可溶性总氮的比值
>*A
!
数据整理与分析
采用
d-ATB.BOU和
Pa4PP#+*"
系
统进行单因素方差分析和显著性差异检测"
8KeM
R
法!
*
"
"*"$
#
!
!
结果与分析
?*>
!
不同光质对甘蓝型油菜幼苗生长的影响
表
#
显示!蓝光"
E
#*红光"
G
#和红蓝组合光
"
EG
#处理油菜幼苗的鲜质量*干质量*根长*株高*
茎粗和叶面积比对照荧光"
CD
#不同程度增加!并均
以
EG
#F0
处理最高!其增幅分别为
$0*1c
*
#""c
*
0$*$c
*
%*$c
*
1!*$c
和
#)1*#c
!且均达到显著
水平"
*
"
"*"$
#&
E
处理仅次于
EG
#F0
处理!各指标
值分别比对照显著增加
)!*#c
*
"c
*
+#*0c
*
!#*1c
*
0$*0c
和
#)!*0c
!且干鲜质量和株高显著
低于
EG
#F0
处理&
EG
#F#
处理仅根长和茎粗分别比对
照显著增加
%"*%c
和
)#*c
!但显著低于
EG
#F0
处
理&
G
处理仅株高和叶面积分别比对照显著增加
!+*!c
和
##1*c
!其株高与
E
处理相近!叶面积与
EG
#F0
*
E
处理无显著差异可见!蓝光*红光和蓝红
组合光处理相比于荧光对照都能不同程度促进油菜
幼苗的生长!尤其以蓝红组合光"
#F0
#和蓝光处理
表现更为突出&指标间相比较而言!叶面积*茎粗和
干质量对光质反应更为敏感
?*?
!
不同光质对甘蓝型油菜根系活力的影响
根系活力一定程度上可反映幼苗的生长状况
表
>
!
不同光源下甘蓝型油菜幼苗生长情况
8>H?M#
!
8@M
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M.MMQ.MMQ?-/
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K/QMTQ-OOMTM/U?-
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光质处理
D-
N
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鲜质量
CTM.@XM-
N
@U
%
N
干质量
;T
R
XM-
N
@U
%
N
根长
GBBU?M/
N
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%
A=
株高
a?>/U?M/
N
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%
A=
茎粗
PUM=X-QU@
%
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叶面积
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注$
CD*
荧光灯&
E*
蓝光&
EG
#F#
*
蓝红组合光"
#F#
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EG
#F0
*
蓝红组合光"
#F0
#&
G*
红光&同列不同字母表示处理间"
/]%
#在
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水平存在显著性差异
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$
CD*C?KBTM.AM/U?>=
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#
*
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##
期
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李慧敏!等$不同光质对甘蓝型油菜幼苗的生长和生理特性的影响
蓝光"
E
#*红光"
G
#和蓝红组合光"
EG
#处理油菜幼苗
的根系活力都显著高于
CD
对照"图
!
#其中!
EG
#F0
处理幼苗的根系活力最大!其次为
E
处理!再次为
EG
#F#
和
G
处理!但前两者显著高于后两者&
EG
#F0
*
E
*
EG
#F#
和
G
处理分别显著高于
CD#"%*!0c
*
+0*!!c
*
))*"%c
和
)"*!+c
可见!蓝光*红光和蓝
红组合光均显著提高了甘蓝型油菜幼苗的根系活力!
并以
#F0
蓝红组合光处理效果最佳
?*@
!
不同光质对甘蓝型油菜叶片光合色素含量的
影响
植物叶片中的光合色素是进行光合作用的物质
基础!其含量和组成通过直接影响叶片的光合速率
来影响植株的生长图
%
显示!甘蓝型油菜叶片叶
绿素
>
*叶绿素
H
*叶绿素总量和类胡萝卜素的含量
在各光质处理间表现趋势一致!即在
E
处理和
EG
#F0
处理下均最大!且两者间无显著差异!但二者
均显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处理!而
EG
#F#
*
G
和
CD
处理间无显著差别可见!蓝光及
#F0
蓝红组
合光处理显著提高了甘蓝型油菜幼苗叶片光合色素
的含量!为提高其光合速率奠定了基础
?*A
!
不同光质对甘蓝型油菜幼苗叶片光合产物代
谢的影响
光质可以调控植物光合产物的代谢首先!甘
蓝型油菜幼苗叶片可溶性糖含量以
EG
#F0
处理最
高!其次为
E
处理!两者都显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处理!而后三者间无显著差异&叶片可溶性淀粉含量
图
!
!
不同光质下甘蓝型油菜幼苗根系活力的变化
CD*
荧光灯&
E*
蓝光&
EG
#F#
*
蓝红组合光&
EG
#F0
*
蓝红组合光&
G*
红光&不同字母表示处理间"
/]%
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EG
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*
G
和
CD
处理
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*
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*
!%*1)c
和
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"
*
"
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#!而
E
*
EG
#F#
处理又显著高于
G
和
CD
处理&叶片游离氨基酸含量仍以
EG
#F0
处理的
最大!分 别 显 著 高 于
E
*
EG
#F#
*
G
和
CD
处 理
#$*c
*
#+*$$c
*
#+*1"c
和
#!$*"c
!而
E
*
EG
#F#
*
G
处理又显著
CD
处理"
*
"
"*"$
#&叶片蔗糖
含量和可溶性蛋白含量均以
E
处理最高!其蔗糖含
量分别显著 高于
EG
#F0
*
EG
#F#
*
G
和
CD
处理
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*
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*
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和
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含量分别显著高于
CD
*
EG
#F#
和
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处理
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*
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和
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*
"
"*"$
#!而除
E
处理以外的
处理间均显著差别"图
)
!
4
#其次!甘蓝型油菜幼
苗叶片可溶性碳含量以
EG
#F0
和
E
处理的最高!且
二者均显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处理!基本为其
#*!
倍左右!后三者间无显著差异&其可溶性氮含量仍以
EG
#F0
和
E
处理的最高!二者都显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处理!而
EG
#F#
和
G
处理又显著高于
CD
处
理!
CD
处理最低"图
)
!
E
#另外!甘蓝型油菜幼苗
叶片碳氮比值以
CD
处理最大!显著高于
EG
#F0
*
E
*
EG
#F#
和
G
处理!增幅分别为
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*
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*
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和
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*
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#!而这
)
个处理之间
无显著差异"图
)
!
6
#以上结果说明!
EG
#F0
和
E
处
理都显著促进了甘蓝型油菜叶片中可溶性糖*淀粉
和游离氨基酸的积累!而
E
处理则显著提高了油菜
叶片中可溶性蛋白和蔗糖的含量&
EG
#F0
和
E
处理
能显著提高油菜叶片中可溶性碳和氮的含量&而
CD
处理先提高了油菜幼苗叶片的碳氮比
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西
!
北
!
植
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物
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学
!
报
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卷
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!
不同光质对甘蓝型油菜叶片抗坏血酸的影响
如图
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所示!甘蓝型油菜幼苗叶片抗坏血酸的
含量在
E
和
EG
#F0
处理下的最高!并显著高于
EG
#F#
*
G
和
CD
处 理!
E
处 理 分 别 显 著 提 高
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和
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#F0
处理分别显著
提高
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*
G
处理
图
)
!
不同光质下甘蓝型油菜叶片光合产物"
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#
和可溶性碳*氮含量"
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#及其比值"
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处理"
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#可见!蓝光*红光和蓝红组合光均能显著提
高油菜叶片抗坏血酸的含量!并以
E
处理和
EG
#F0
提高的幅度更大!效果更明显
%
!
讨
!
论
@*>
!
光质对植物生长的调控作用
植物培养过程中通常使用的光源有荧光灯*高
压钠灯和金属卤化灯等!但是这些光源具有高耗能
和低效率的缺点!并且含有一些不利于植物生长的
波长+#,太阳光谱中
%1"
"
+"/=
的可见光部分!
是太阳光光谱中的光合有效辐射范围!其中的蓝紫
光和红橙光是光合最有效的部分植物体中的光受
体通过感知环境中光谱的变化!从而引起生理上或
形态建成上相应的改变但是不同植物所需的最适
光谱却不尽相同!例如前人研究发现!生菜在
EFG
为
#F#
下!水稻在
EFG
为
)F
和
F)
下!不结
球白菜在
EFG
为
#F0
下!棉花组培苗在
EFG
为
#F#
下植株生长较健壮+1(#!!#0,而本研究结果表
明!甘蓝型油菜在
EFG
为
#F0
下生长较好!根系
活力最大可见!适宜比例的蓝红组合光能有效促
进植物的生长!这可能主要是因为叶绿素吸收光谱
的峰值区域与蓝光和红光的光谱分布相一致!进而
对植物的生长产生了积极影响+,隐花色素和向光
素是高等植物感受光照的主要蓝光受体!光敏色素
是主要的红光受体!光受体之间通过相互作用调节
着植物的光形态建成蓝光可能是通过与光敏色素
的相互作用或者通过蓝光受体引起了植物的一系列
反应并且一定的蓝红组合光源可能会综合单色红
光和单色蓝光的优势!从而促进了幼苗的生长!但是
具体适合的光源比例可能因植物的种属而异+#0,
D<;.
是新型的植物生长光源!但是要想使植物的
生长潜力充分发挥!只有采用适宜的光比例才
行+#1,因此!在具体培养的过程中!可能还要依据
植物的种属来确定其最优方案本研究发现
#F0
的蓝红组合光可作为甘蓝型油菜育苗的首选光源
@*?
!
光质调控植物光合色素的合成效应
光质可能影响着叶绿素吸收光的方式+!",叶
绿素含量是衡量植株质量的重要指标之一柯
学+!#,和苏俊+!!,发现!蓝光降低了烟草的叶绿素含
量但是有些研究者却发现!蓝光有利于不结球白
菜*陆 地棉 组培苗和水 稻幼 苗叶片 叶 绿 素 积
累+#!!#0!%,而童哲等+!),的研究却表明!蓝光中混杂
其他光质后却促进了欧白芥*高粱和黄瓜的叶片叶
$$!!
##
期
!!!!!!!!!!!
李慧敏!等$不同光质对甘蓝型油菜幼苗的生长和生理特性的影响
绿素的合成刘晓英等+!$,也认为!在蓝红光的基础
上添加单色的绿光和黄光可以提高樱桃番茄幼苗叶
绿素的含量而本研究结果表明!甘蓝型油菜幼苗
叶片的叶绿素含量在蓝光和蓝红组合光"
#F0
#处理
下都较高!而且显著高于其他光处理可见!不同植
物对不同光质或同种光质产生了不同的生理反应!
可能是由于植物体内的不同色素系统对不同波长范
围的光具有吸收特异性!从而引起各种不同的生物
学效应+!),因此!本研究认为!单色蓝光和蓝红组
合光"
#F0
#可以有效促进甘蓝型油菜叶片积累较多
的叶绿素!所以可能就有更多的叶绿素参与光合作
用!从而促进了幼苗的生长
@*@
!
光质调控植物光合产物代谢的效应
光质是可以调控高等植物的碳水化合物的代
谢+!+,光合产物的代谢是与作物产量的高低和品
质的优劣相关的!并且影响其发育进程可溶性糖
是碳水化合物代谢和暂时贮藏的主要形式!可溶性
糖含量的变化可以反映植株的碳素代谢状况+!,
郭银生等+!%,发现!蓝红组合光下的水稻幼苗可溶性
糖含量较高但是一些研究者却发现!红光可以提
高不结球白菜*棉花*番茄*生菜和黄瓜的可溶性糖
含量+#%!#0(#1!0(!1,以及萝卜芽苗菜可溶性糖和淀粉的
含量+%",同时!史宏志等+%#,认为!组合光中较高的
红光比例可增强烟叶碳代谢!并表现为叶片总碳*还
原糖含量提高和
6
%
Z
明显增加而苏俊等+!!,认
为!组合光中较高的红光比例能够促进烟草幼苗碳
代谢本研究发现!蓝红组合光"
#F0
#处理的甘蓝
型油菜幼苗叶片可溶性糖*可溶性淀粉和游离氨基
酸含量最高!而蓝光处理下的蔗糖含量最高!蓝红组
合光"
#F0
#和蓝光处理下的总可溶性碳含量最高
因此!本研究认为!蓝红组合光和蓝光有效促进了甘
蓝型油菜叶片的碳代谢另外!光质也可以调控高
等植物的氮代谢游离氨基酸可以反映植物对氮素
的吸收*运转*同化和植物体内的氮素代谢变化等状
况+!,常涛涛等+%!,发现!蓝红组合光下的番茄叶片
可溶性蛋白含量最高然而!一些研究者却发现!蓝
光对生菜+#1,和黄瓜+!1,幼苗中可溶性蛋白的合成和
积累有促进效应!蓝光下往往可溶性蛋白含量较高&
增加蓝光比例可以促进烟叶的氮代谢!表现为叶片
总氮*蛋白质和氨基酸含量提高+%#,&蓝光下豌豆苗
的可溶性蛋白和抗坏血酸的含量最高+%%,&蓝光下萝
卜芽苗菜抗坏血酸"
\6
#含量最高+%",苏俊等+!!,认
为!增加蓝光比例可以促进烟叶幼苗氮代谢!同时组
合光中增加绿光可以提高氨基酸含量本研究发
现!蓝光下甘蓝型油菜叶片中可溶性蛋白和抗坏血
酸的含量最高!而蓝红组合光"
#F0
#处理下的游离
氨基酸含量最高!蓝红组合和蓝光下可溶性总氮含
量最高因此!蓝光可能有利于甘蓝型油菜幼苗的
可溶性蛋白和抗坏血酸"
\6
#积累!总体上证实蓝红
组合光和蓝光促进了油菜叶片的氮代谢
综上所述!蓝光*红光和蓝红组合光处理后!甘
蓝型油菜幼苗的生长*叶片叶绿素含量和光合产物
等生理指标产生了不同的生理响应特征!蓝红组合
光"
#F0
#能有效促使幼苗快速*健壮生长!并且显著
提高了叶片中可溶性糖*可溶性淀粉*游离氨基酸*
可溶糖总碳和总氮的含量!而蓝光则显著促进了叶
片中光合色素*蔗糖*可溶性蛋白和抗坏血酸的积
累因此!在甘蓝型油菜育苗时!可以采用蓝红组合
光"
#F0
#和蓝光作为育苗的人工光源本研究结果
为今后油菜工厂化育苗*栽培技术的光调控措施提
供了理论依据和技术支撑
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