全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 28(2)：251— 255 2008年 3月
不同波长光照对罗汉果光合及生长的影响
黄宁珍1，赵志国1，付传明1，唐凤鸾1，黄志民2
(1．； 篝 毳广西植物研究所，广西桂林541006；2．广西科学院，南宁53007)
摘 要：罗汉果试管苗在不同波长的LED(半导体)蓝(475±5 nm)、黄(585±5 nm)、红(660±5 nm)及普通日
光灯下培养，25 d后观测发现 ，其外观的优劣依次为 ：蓝光>白光>红光>黄光；植株重量 ：蓝光>红光>黄光
>白光；蓝光和白光下的植株叶大、色绿，植株矮壮，侧芽多；红光和黄光下的植株叶小、色黄绿，植株高、细、弯
曲、节间长。测定罗汉果成熟叶片的吸收光谱，发现在波长 380～500 nm及 660～680 nm处有较强吸收。不
同的光质下测定成熟叶片光合速率，大小依次为：红光>蓝光>白光>黄光。上述的各项试验表明，蓝光对罗
汉果幼苗生长发育最好；红光和蓝光为成熟叶片光合作用的最佳光源。
关键词：罗汉果；不同波长的光；光合作用 ；生长
中图分类号 ：Q945．1 文献标识码 ：A 文章编号：1000—3142(2008)02—0251-05
Effect of different wavelength lights on photosynthesis
and growth of Siraitia gro or Z
HUANG Ning-Zhen ，ZHAO Zhi-Guo ，FU Chuan-Ming ，
T NG Feng-Luan1，HUANG Zhi-Min2
(1．Guangxi Institute of Botany，Cmangxi Zhuang Autonomous Region and the Chinese Academy of
Sciences，Guilin 541006，China；2．Guangxi Academy of Sciences，Nanning 530007，China)
Abstract：The test—tube plantlets of Siraitia grosvenorii were cultivated under different wavelength lights
(blue light 475±5 nm；yellow light 585±5 nm；red light 660±5 nm and white light)．Growing condition was
observed after 25 days． The morphological characters were arranged：blue light> white light> red light>
yellow light．W eight of single plantlet was：blue light> red light> yelow light> white light．Under blue and
white lights，seedlings have large and deep green leaves，short and thick stems with more lateral buds．W hile
under red and yellow lights，the leaves were small and yellow green；the stems were long，crook and thin．
Based on the absorption spectrum of its ripe leaves．two strong absorption areas were found in 380～ 500 nm
and 660～ 680 nm．The ph。t。synthetic rates under different lights were in the order：red light> blue light>
white light~ yellow light．All these results indicated that blue light was best for growth and development of
young seedling of Siraitia grosvenorii．W hile the red and blue lights were suitable for ph。t。synthesis．
Key words：Siraitia grosvenorii；different wave length；ph。t。synthesis；growth
光是植物进行光合作用的原初动力，也是植物
发育和形态建成的调节因子。根据植物对光的吸收
和需求特性，利用人工光源调控植物的生长发育，以
达到增产、稳产以及缩短成熟期，是现代农业发展的
要求。我国研究人员已利用光生态农膜对大棚蔬菜
进行光控培养，莴苣产量提高 44．6 ，白菜产量提
高 77．1 (孟继武等，1997，1999)。国外特别是 t3
本，这方面的研究堪称世界领先，涉及到农作物的育
收稿日期：2006—04—02 修回日期 ：2006—12—29
基金项 目：广西科学研究与技术开发计划项 目(0330003—1)ESupported by the Foundation for Scientific Research and Technology Development of Science
and Technology Department of Guang)(i(O330OO3—1)]
作者简介：黄宁珍(1968一)，女 ，广西大化县人 ，副研究员，从事植物生理及植物生物技术研究。
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252 广 西 植 物 28卷
苗和栽培(Hiroshi，2003)，果实 的成熟和着色(Tet—
SUO等 ，2001，2002)，反季节蔬菜和水果的生产及次
生代谢产物的调控等方面(Yoshikazu，2001)。
光质对植物生长的影响在水稻(倪文，1980)、烟
草(史宏志等，2002)和番茄(蒲高斌等，2004)等植物
上己有报道；对光合作用的影响在银杏(冷平生等，
2002)、黄瓜(储钟稀等，1999)和草莓(徐凯等，2005)
上已做了相应研究。但多数只是在有色滤光膜下进
行 。目前为止 ，并未见有利用 LED光源研究光质对
植物生长及光合作用的影响。因此我们特制不同波
长 LED人工光源 (蓝光 ：475士5 nm，黄光：585±5
nm，红光 ：660±5 nm)，以普通 日光灯为对照，选取
广西特有经济植物罗汉果为实验材料，观测其幼苗
在不同光质下植株的外观特征及生长量，并测定其
成龄叶片的吸光波长及光合速率，以探讨不同波长
的光对植物生长发育和光合作用的影响。
1 材料与方法
1．1罗汉果试管苗在不同波长光照下的生长试验
将罗汉果青皮品种试管无菌材料接种于同一培
养基(MS+BA0．2+NAA0．02)上，分别置于蓝、
黄 、红及 日光灯下培养。通过调节按纽调整灯具的
照度，大小尽可能一致(为 14．4／~mol·171 ·S。左
右)后，每天照光 12 h。每个处理 2O瓶。培养一定
时间后取 5瓶观测小苗的生长情况，包括株高、叶
数、鲜重等。
据上述试验中幼苗的生长情况，将 LED光源的
照度调至最大，照度分别为蓝光 16．0 mol·171 ·
S～，黄光 20．0／~mol·I1 ·S。，红光 23．1／~mol·
171 ·S～；对照白光的照度则通过调节 日光灯管的盏
数和位置调至20．0(与黄光 接近 )o重复上述试验 。
1．2罗汉果叶吸收光谱的测定
选取罗汉果青皮品种成龄植株 的上中部叶片 ，
用杭州远方公司生产 PMS—TR80光谱测定系统测
试植物的透射光谱。具体的操作方法按仪器的使用
说明书进行。光源的波长范围在 380～800 nm之
间(模拟太阳光可见光部分的组成和波长范围)。直
接测出的数据为叶片的透射光谱 。通过透射光谱推
算出叶片吸收光谱的波长范围和强度。
1．3罗汉果叶片净光合速率的测定
用美国 LI—COR公司生产的 LI一6400型便携式
光合作用测定仪测定罗汉果叶在不同光质下的光合
速率，雌、雄各选 1株，每株测量 4次，取平均值。具
体方法如下 ：
在塑料大棚内种植罗汉果青皮品种，在花期选
择晴好的天气，从植株上剪下带有成熟叶的枝条，用
水养于玻璃杯中，带回室内将植物材料置于LED蓝
光、黄光、红光及普通日灯光下，周围蒙上黑布，以减
少自然光对测量结果的影响。相同功率的LED灯，
波长越长，照度越大 ，因此蓝灯的照度最小 ，红灯 的
照度最大。由于黄灯下的光合速率较小，为了便于
获取数据，黄灯调至最大照度(21．8~-mol·171-。·
s． )，因此测量须分两步进行 ：(1)将红灯的照度调到
与蓝灯的最大照度(16．0~．mol·171。·S )大致相
同，测量材料的光合速率；(2)将红灯、白灯的照度调
到与黄灯最大照度基本相同(约 21．6~-mol·171 ·
s )，再测量材料的光合速率。
1．4数据的获得与统计分析
材料的生长数据通过测量株高、叶数和鲜重体
现；光合速率可直接从仪器上读出；叶子吸收光谱则
通过透射光谱推算获得；最后通过差异显著性分析
判断各种光质对罗汉果生长及光合作用的影响。
2 结果与分损
2．1不同波长的光对罗汉果试管苗生长的影响
在波长不同，但照度大致相同(均为 14．4／~mol
·171。·S 左右)的条件下培养，罗汉果试管苗的生
长状况大不相同。蓝光下培养的植株外观最好，叶
片鲜绿色、较大、色泽均匀，植株高度适中，茎杆粗
壮，侧芽较多。白光下的植株外观介于蓝光和黄、红
两色光之间，看上去基本正常，叶的整体颜色为绿
色，但色泽不均匀，叶脉绿、脉间黄，侧芽也较多，但
株高及粗壮度均不如蓝光。黄、红两色光下的植株
整体外观不正常，其叶小、茎细长、弯曲等，类似于植
物由于缺光引起的表型；和黄光下的植株相比，红光
下的植株叶片稍大、叶色偏绿 。
根据上述试验结果，将所有 LED灯具的光照度
调至最大，再培养 25 d后观测，结果见表 1及图 1。
从外观上看，各种光质下的植株的表型与上述实验
相同。生长量测定结果为：(1)株高：红光(12．2 cm)
>黄光(9．2 cm)>蓝光(6．3 cm)>白光(4．3 cm)；
(2)叶数：蓝光(7．0)>红光(6．5)>白光(6．2)>黄
光(3．3)；(3)鲜重：蓝光(0．72 g)>红光(0．45 g)=
黄光(O．45 g)>白光(0．35 g)。统计结果表明，红
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2期 黄宁珍等：不同波长光照对罗汉果光合及生长影响 253
光下小苗的株高显著最高，而蓝光下鲜重显著最大。
壮苗指数(鲜重／株高)依次为：蓝光(O．114)>白光
(O．081)>黄光(O．049)>红光(O．037)，可见，蓝光
下的植株最壮。
上述两次实验结果表明，红、黄光下植株出现的
类似缺光的症状主要原因是光质(波长)、而并非由
于照度过低引起；蓝光对罗汉果试管幼苗的生长发
育特别重要，是培育健壮幼苗的最佳光源。
表 1 罗汉果试管苗在蓝、红、黄、日光灯下生长状况 (每组的样本数 n一5)
Table 1 The growth condition of Siraitia grosvenorii seedlings under blue，red，yellow and white light
(++)：Extremely significantly different when compared to white light(P
图 1 罗汉果试管苗在蓝、白、红、黄光下的生长情况
Fig．1 The growth condition of Siraitia grosvenorii test—tube plantlet under blue，white，red and yellow light
2．2罗汉果叶片的吸收光谱
图2是380～8O0 am连续波长的光通过罗汉果
叶的透射光谱，图中有两处峰谷，分别是波长小于
500 am的蓝紫光区及波长为 660～680 am的红光
区，这两处区域即是吸收最强的区域。在蓝、紫区，
叶片对光吸收最为彻底，透射率几乎为零，而且吸收
范围较广；在红光区，最强吸收处为 680 am；黄、绿
光(550~580 nm)区透射率较高，表明植物对黄光
和绿光的吸收相对较少；远红光区(>700 nm)透射
率最高，植物吸收最少。由此可见，植物主要吸收自
然光中的红、蓝光。结合罗汉果在不同类型光下的
生长效应，可看出吸收率最大的红蓝光，对植物生长
效果最好。
2．3罗汉果成熟叶片在不同类型光下的光合速率
表 2为相同的罗汉果成熟叶片在不同波长光下
的光合速率。当照度 16．0 fmol·m- ·s- 时，红光
下叶片的光合速率稍比蓝光高，两者分别为 4．O5和
3．76 fmo1．m- ·s- ，统计分析结果显示，其间差异
一
褂
1．2
O．2
O．O
380．0 485．0 590．0 695．0 800．0
波长waveIength(nm)
图 2 罗汉果叶片在波长 380~800 nm光下的透射率
Fig．2 Transmissivity in leaves of Siraitia grosvenori
under the wavelength of 380~ 800 am
不显著。而当红、白、黄光的照度均为 21．6 fmol·
m- ·s 时，光合速率最高为红光，其次白光，最低黄
光，分别为 4．68、2．99和 2．75 fmo1．m-。·s- ，统计
结果表明，相同的照度下，红光下的光合速率显著高
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于黄光和白光。而低照度(16．0 mol·m ·s。)的
蓝光的光合速率也比高照度(21．6#tool·m- ·s。)
的黄、白光高。因此，可以认为，红、蓝光是罗汉果进
行光合作用的最佳光源。
表 2 罗汉 果叶在 蓝光 、黄光 、红光及 日光
灯下的光合速率 (雌、雄各 4片叶)
Table 2 The photosynthetic rate in ripe leaves of Siraitia
grosvenorii under blue，yelow，red and white light
光质 照度 PhQtosynthetic rate( mo1．m一2．s-1)
Light (／~mol·m一 ·s- )— —
quality Illumination 雄株 Male 雌株 Female 平均 Mean
蓝光 16．0 3．96 3．56 3．76
红光 16．0 4．32 3．78 4．O5
红光 21．7 5．72(+) 3．64(+) 4．68(+)
白光 21．6 3．26(一) 2．72(一) 2．99(一)
黄光 21．8 z．92 2．58 2．75
(+ )：Significantly different when compared to yellow light(P<
0．05)；(一 )：Not significantly different when compared to yellow
light(P>O．05)．
3 讨论
3．1光的波长和植物幼苗生长发育的关系
蓝光下，罗汉果试管苗的表型最好，植株高而粗
壮，叶片大，叶数和侧芽较多；生长量测试结果表明，
与白光相比，蓝光极显著提高植株的鲜重；这一结果
与蒲高斌(2004)对番茄幼苗的实验结果相同；而我
们在研究不同光质下水稻幼苗的生长效果时也发
现，14．4 mo1．m ·s 的蓝光可相当于 180 mol
·m ·s 自然光的效果；根据我们的试验，相同照
度的红、蓝光下，罗汉果叶片的光合速率大致相 同，
但蓝光下幼苗的生长却远远优于红光。这一系列的
实验证明，蓝光对罗汉果的促生长和壮苗作用与光
合速率大小关系不大，应该与蓝光调控的发育进程
有关 。
对于幼嫩的植株而言，叶片内质体等光合器官
未发育成熟，与光合作用相关的色素、酶等尚未形成
或数量较少。因此，幼苗的健壮生长在很大程度上
与发育进程特别是光合器官的发育密切相关。蓝光
调节某些核基因和质体基因的表达(Richter，1984；
Richter& Driks，1978；Warpeha等，1989)，黑暗中
培养的烟草细胞转入连续蓝光下才能分化出具有光
合功能的叶绿体，而红光不能使培养细胞转绿，连续
蓝光下转绿的烟草培养细胞中 Rubisco大亚基和
32kD蛋白随着其 mRNA水平的提高而出现并积累
(Richter& Driks，1984)。蓝光还能促进叶绿素 a／
b结合蛋白基因的转录(Marrs＆ Kaufman，1991)。
因此，对于多数植物而言，蓝光的壮苗和促生长效应
主要是通过加速质体的发育进程，最终提高植株的
光合作用能力来实现的。
黄光 和红光对植物幼苗生长 的影响与蓝光不
同。对罗汉果而言，单纯的黄光或红光处理，鲜重虽
然有所增加，但植株过高过细，表型类似缺光症状。
因此，这两种光不能单独作为罗汉果幼苗的生长光
源。试验还发现，单纯红光下罗汉果幼苗株高最大；
杜建芳等(2004)的实验也证实，红光能明显提高油
菜幼苗的株高。红光刺激植株长高，可能涉及到与
发育有关的一系列生理生化调节过程，如：调节GA
的生物合成等(潘瑞炽，2001)。
不同的植物幼苗对不同波长的光的偏好和反应
不尽相同。对罗汉果言，红光对植株增高效果最好；
黄光其次，但黄光对增加叶数的效果很差，明显比
白、红、蓝光低。而蒲高斌等(2004)在研究红光对番
茄株高的影响时却得出：红光抑制植株增高。我们
在另外的研究中也发现，促进水稻、马蹄莲植株增高
和叶数增加的最有效的光不是红光或蓝光，而是黄
光(付传明等，2007；唐凤鸾等，2007)。这些不同的
实验结果说明，光质对植物生长的影响方式与植物
种类有关 。
3．2光的波长和植物光合作用的关系
比较相同照度的红、黄、白光下罗汉果的光合速
率，红光明显高于黄、白光；相同照度下蓝、红光的光
合速率大致相同。吸收光谱分析结果表明，罗汉果
叶对红、蓝光几乎 100 吸收。可见红 、蓝光为罗汉
果最偏爱、同时也是进行光合作用最有效的光源。
但单波红光下罗汉果幼苗的生长并不理想，我们在
水稻上的试验也得到同样结果(付传明等，2007)，因
此认为，尽管红光下光合速率较高，但决不是植物幼
苗正常生长的唯一光源。早期的实验证明，植物的
生长与光合功能的形成和正常维持需要蓝光和红光
的共 同作用，两者相辅相成。Voskresenskaya等
(1968)用红光处理离体大麦叶片后发现，叶绿素和
蛋白质含量有所下降，而蓝光处理的叶绿素含量较
稳定。Voskresenskaya(1977，1979)的系列实验也
证实，红光下叶绿体结构的异常和活性的下降可被
转移到蓝光下逆转。蓝光比红光、白光更能保持离
体水稻幼苗叶绿素的稳定性(倪文，1980)。蓝光下
生长的植物叶片或种子中蛋白质含量比红光下高，
红光下生长的植物，体内有较多的碳水化合物积累
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2期 黄宁珍等：不同波长光照对罗汉果光合及生长影响 255
(Voskresenskaya等 ，1 968；Voskresenskaya，1 979；
Howel等，1957)。蓝光下培养的小球藻碳水化合
物含量是红光处理的 1／2，而蛋白质含量增加一倍，
作用光谱显示促进蛋白质增加的最有效波长在 460
和 370 nlTl附近(Howel等，1957)。蓝光下生长的
C3植物的 RuBP羧化酶和 C4植物的 PEP羧化酶
活性显著增高(Poyarkova等，1973)。这些研究表
明，不同光质对光合碳代谢有重要的调节作用，红光
促进碳水化合物的积累，而蓝光则促进新合成有机
物中蛋白质的积累，特别是与光合作用有关的蛋白
和色素的合成和积累。因此红光和蓝光对植物的生
长都十分重要，蓝光是光合作用相关酶蛋白合成所
必须的，而红光则是光合作用的最佳光源，前者是基
础 ，后者是结果 。
参考文献 ：
潘瑞炽．2001．植物生理学(第 4版)[M]．北京：高等教育 出版
社 ：206—216
Chu ZX(储钟稀)，Tong z(童哲)，Feng LJ(冯丽洁)，et a1．1999．
Efect of different light quality on photosynthetic characteristics
of cucumber leaves(不 同光质 对黄瓜 叶片光 合特性 的影 响)
[J]．Acta Bot Sin(植物学报)，41：867—870
Du JF(杜建芳)，Lj，d0XR(廖祥儒)，YeBQ(叶步青)，cta1．2002．
Efect of light quality on the growth and antioxidant enzyme ac—
tivities of rape seedlings(光质对油菜幼苗生长及抗氧化酶活性
的影响)EJ]．Chin Bull Bot(植物学通报)，19(6)：743—745
FuCM(付传明)，Huang NZ(黄宁珍)，Zhao ZG(赵志 国)，et a1．
2007．Effects of different light quanlities and ilumination sup—
plement on growth and photosynthetic rate of rice seedling(光质
与补光对水稻幼苗生长及光合速率的影响)EJ]．Guihaia(广
西植物)，27(2)：255—259
Hiroshi S．2003．Light for plant growth[J]．Illum Engng Inst
Jpn，87(4)：268—270
Howel R，Krober O，Colins F，1957．The efect of light quality on
growth and composition of soybean[J]．Plant Physiol，32
(Supp．)：8
Leng PS(冷平生)，Su SC(苏 淑钗)，Wang TH(王天华 )，et a1．
2002．Efects of light intensity and light quality on photosynthe—
sis，flavonol glycoside and terpene lactone contents of Ginkgo bi—
loba seedlings(光强与光质对银杏光合作用及黄酮苷与萜类 内
酯含量的影响)[J]．J Plant Res Environ(植物资源与环境学
报)，11(1)：1-4
M arrs KA，Kaufman LS．1991．Rapid transcriptional regulation of
the Cab and pEA207 gene fami lies in peas by blue light in the
absence of cytoplasmic protein synthesis[J]．Planta，183：327
Meng JW(盂继武)，Ren XG(任新 光)，Cao BQ(曹柏 青)，et a1．
1999．Study on photo-ecology of the lettuce(莴苣的光生态研
究)[J]．ActaLaser Biol Sin(激光生物学报)，18(4)：279—283
Meng JW(盂继武)，RenXG(任新光)，Peng LQ(彭连群)，et a1．
2002．Studies on the high yield and culture of the little Chinese
cabbage by simulating method of function spectrum(作用光谱模
拟法小白菜高产栽培研究 )[J]．Chin J Luminescence(发光学
报)，18(3)：265—269
Ni w(倪 文)．1980．The effect of different light quality on the
growth of rice(不同光质对水稻苗生长的效应)[J]．Acta Bot
Yunnan(云南植物研究)，2(2)：194
Poyarkova NM。Drozdova IS。Voskresenskaya NP．1973．Effeet of
blue light on the activity of carboxylating enzymes and NADP+一
dependent glyceraldehydes-3一phosphate dehydrogenase in bean
and maiz plantsl,J]．Photosynthetica，7：58
Pu GB(蒲高斌)，Liu SQ(刘世琦)，Zhang Z(张珍)．2004．Effect
of light quality on the growt h and antioxidant enzym e activities
of tomato seedlings(不同光质对番茄幼苗生长及抗氧化酶活
性的影响)I-j]．J Anhui Agric Sci(安徽 农业科学)，32(5)：
971～ 972，975
Richter G．1984．Blue light control of two plastid mRNA，s in cul—
tured plant cels[J]．Plant Mol Biol，3：271
Richter G．Driks w．1978．B1He light induced development of chloro—
plasts in isolated seedling roots．Preferential synthesis of chloro—
plast ribosomal RNA speciesl,J]．Photochem Photobiol，27：155
Shi HZ(史宏志)，HaD JF(韩锦峰)，Yuan T(远彤)，et a1．1999．
Effects of red and blue light proportion on leaf growt h，carbon-
nitrogen metabolism and quality in tobacco(红光和蓝光对烟叶
生长、碳氮代谢和品质的影响)[-33．ActaAgron Sin(作物学
报)，25(2)：215—220
Tang FL(唐凤鸾)，Huang NZ(黄宁珍)，Huang zM(黄志民)，et
a1．2007．Efleets of additional light with different qualities on
photosynthetic rate and growth of Zantedeschia aethiopica
spreng udder natural light condition(自然光照下增照不同波长
光对马蹄莲光合速率及生长的影响)[J]．Plant Physiol Corn一
?nun(植物生理学通讯)，43(5)：879—881
Tetsuo K，Shinichi K，Hitoshi Y．2002．Experimental study of the
effects of artificial lighting on the maturing figs[J]．Illurn En—
gng Inst Jpn，86(11)：813—818
Tetsuo K，Shinichi K，Hitoshi Y． 2001． Experimental study of
light sources on the coloring of fig fruits[J]．Illurn Engng Inst
Jpn，85(11)：881—886
Voskresenskaya N P．1977．Blue light and carbon metabolism[J]．
Annu Rev Plant Physiol，59：151
Voskresenskaya N P．1979．Effect of light quality on carbon me—
tabolism[M]／／Gibbs M，Latzko E(eds)．Photosynthesis II pho-
tosynthetic carbon metabolism and related processes． Berlin：
Springer-Verlag 11 74
Voskresenskaya N P，Nechayeva E P，VIasova M P，et a1．1968．The
significance of blue light an d kinetin for restoration of the photo—
synthetic apparatus in aging barley leaves[J]．Fiziol Rast，15：890
W arpeha K M F，Marrs K A，Kaufman L S．1989．Blue light reg—
ulation of specific transcript levels in Pisum sativum[J]．Plant
Physiol，91：1 030
Yoshikazu M 2001．Utilization of artificial lighting for bioindustry-
now and future[J]．Illum Engng Inst Jtm，85(3)：194-200
XuK(徐凯)，Guo YP(郭延平)，Zhang SL(张上隆)．2005．
Efect of light quality on photosynthesis and chlorophyl fluores—
cence in strawberry leaves(不同光质对草莓叶片光合作用和叶
绿素荧光的影响)[J]．SciAgric Sin(中国农业科学)，38(2)：
369～ 375
维普资讯 http://www.cqvip.com