不同紅藍(lán)LED光照時(shí)間對(duì)生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響.pdf

新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021 58 1 80 91 Xinjiang Agricultural Sciences doi 10 6048 j issn 1001 4330 2021 01 010 不同紅藍(lán)LED光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響 趙明偉1 呂新2 張澤2 劉慧英1 牛寧兒1 崔金霞1 1 石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 新疆石河子 832000 2 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 新疆石河子 832000 摘 要 目的 研究不同紅藍(lán)光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響 分析其生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律 方法 以冰菜為研究 對(duì)象 以紅藍(lán)光為人工光源 在植物工廠及水培條件下 采用可循環(huán)營(yíng)養(yǎng)液 EC2 8 dS m pH6 5 待冰菜幼 苗長(zhǎng)至4片葉后移植到水培立體培養(yǎng)系統(tǒng)中 設(shè)置紅光與藍(lán)光比例為 3 1 光強(qiáng)統(tǒng)一設(shè)定為300 mol m2 s 補(bǔ)光時(shí)間設(shè)定為8 h 16 h 光 暗 為A處理 10 h 14 h 光 暗 為B處理 12 h 12 h 光 暗 為C處理 14 h 10 h 光 暗 為D處理 16 h 8 h 光 暗 為E處理 結(jié)果 隨著光照時(shí)間的增加冰菜葉片凈光合速率 也增大 冰菜在14 h光照處理下 生長(zhǎng)形態(tài)最優(yōu) 光合色素含量最高 在14 h光照下 凈光合速率達(dá)到最大 但 達(dá)到16 h時(shí) 凈光合速率開(kāi)始降低 且Fv Fm值和 值最小 在14 h光照處理下抗氧化酶活性較高 在12 h 光照處理下有利于可溶性糖以及VC的積累 隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)達(dá)到16 h時(shí) 冰菜葉片中硝酸鹽含量最高 結(jié)論 冰菜在紅藍(lán)光比例為3 1時(shí) 光照時(shí)間為14 h能更有利于冰菜的生長(zhǎng)以及改善其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 關(guān)鍵詞 冰菜 紅藍(lán)光 光照時(shí)間 生長(zhǎng) 中圖分類號(hào) S649 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1001 4330 2021 01 0080 12 收稿日期 Received 2020 03 10 基金項(xiàng)目 新疆維吾爾自治區(qū)科技計(jì)劃 1715 兵團(tuán)重大科技攻關(guān)項(xiàng)目 2018AA004 作者簡(jiǎn)介 趙明偉 1994 男 新疆烏魯木齊人 碩士研究生 研究方向?yàn)樵O(shè)施園藝學(xué) E mail 497571044 qq com 通信作者 崔金霞 1977 女 新疆石河子人 副教授 碩士生導(dǎo)師 研究方向?yàn)槭卟丝鼓鏅C(jī)理與品質(zhì)調(diào)控 E mail jinxiacui77 163 com 0 引言 研究意義 植物接受的光譜 數(shù)量和持續(xù)時(shí) 間都會(huì)影響植物光合作用 植物生長(zhǎng)和發(fā)育 1 2 研究表明 不同補(bǔ)光時(shí)間既會(huì)影響植物生存 生長(zhǎng) 和繁殖 還會(huì)影響植物中化學(xué)物質(zhì)的代謝 特別是 波長(zhǎng)640 660 nm的紅光與波長(zhǎng)430 450 nm 的藍(lán)光是植物進(jìn)行光合作用和光形態(tài)建成的主要 光譜 3 其影響也最為重要 前人研究進(jìn)展 紅 藍(lán)復(fù)合光能夠明顯促進(jìn)辣椒 5 菊花 6 黃 瓜 7 8 和東方百合 9 等植物的生長(zhǎng) 夜間補(bǔ)光和 低光量子通量密度條件下延長(zhǎng)光照時(shí)間可以提高 生菜的生物量和品質(zhì) 10 11 紅藍(lán)光質(zhì)已經(jīng)日漸成 為設(shè)施栽培的主要光譜 12 冰菜 Mesembryan themum crystallinum L 又名冰葉日中花 是番杏 科 日中花屬1年生草本植物 其特點(diǎn)是在葉面和 莖上著生有大量大型泡狀細(xì)胞 里面填充有液體 在太陽(yáng)照射下反射光線 就像冰晶一樣 而得名冰 菜 該植物還具有快速積累植物化學(xué)物質(zhì)和次生 代謝產(chǎn)物的能力 如 胡蘿卜素 松醇 花青 苷 酚類化合物等 此外冰菜還常被用于治療眼部 感染 13 16 本研究切入點(diǎn) 目前關(guān)于適宜冰菜 紅藍(lán)光配比以及補(bǔ)光時(shí)間的研究較少 研究不同 紅藍(lán)光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)發(fā)育以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影 響 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 以LED燈為人工可調(diào) 控 配置比例為3 1的紅藍(lán)光 研究不同補(bǔ)光時(shí)間 對(duì)冰菜生長(zhǎng) 光合和品質(zhì)的影響 優(yōu)化光質(zhì)條件調(diào) 控冰菜生長(zhǎng) 為植物工廠化下生產(chǎn)冰菜提供理論 指導(dǎo)和技術(shù)支持 1 材料與方法 1 1 材料 供試種子為非洲冰菜種子 購(gòu)于山東豐沛農(nóng) 業(yè)科技有限公司 供試LED燈管為 T8一體 1期趙明偉等 不同紅藍(lán)LED光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響 化 規(guī)格1 2M 18W 無(wú)土栽培種植機(jī) 購(gòu)于河 北乾元水培電子科技有限公司 土壤全價(jià)滴灌肥 購(gòu)于太倉(cāng)戈林農(nóng)業(yè)科技有限公司 RS XZJ 100 Y有線環(huán)境監(jiān)控主機(jī) 實(shí)時(shí)監(jiān)控光強(qiáng) 植物 工廠溫度濕度 二氧化碳濃度 購(gòu)于濟(jì)南仁碩電子 科技有限公司 1 2 方法 1 2 1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站進(jìn)行 光照 周期設(shè)定為A 8 h d B 10 h d C 12 h d D 14 h d和E 16 h d 通過(guò)電子定時(shí)器精確控時(shí) 進(jìn)行 溫湯浸種催芽 24 h后將露白的種子播種在穴盤(pán) 中育苗 待幼苗長(zhǎng)至4片真葉時(shí) 選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的 幼苗移栽 每個(gè)處理重復(fù)3次 常規(guī)管理45 d后 取樣測(cè)定 試驗(yàn)水培架中的水若低于最低水位線 時(shí)要及時(shí)對(duì)水 各光質(zhì)配比的總光量子通量密度 均為300 mol m2 s 人工氣候室各項(xiàng)環(huán)境 指標(biāo)為晝溫 25 1 夜溫 18 1 空氣 相對(duì)濕度60 70 圖1 圖1 光譜分布 Fig 1 Spectral distribution 1 2 2 測(cè)定指標(biāo) 光量子通量密度用特安斯數(shù)字照度計(jì)測(cè)定 特安斯公司 中國(guó) 各處理光譜用虹譜光OHSP 350S光譜照度分析儀測(cè)定 杭州虹譜光色科技 有限公司 用直尺測(cè)株高 根長(zhǎng) 葉長(zhǎng) 葉寬 數(shù) 顯游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗 數(shù)出葉片數(shù) 收集植株并將 水擦拭干凈用電子天平測(cè)量鮮質(zhì)量 將鮮樣置于 105 烘箱中殺青15 min 于80 烘干至恒質(zhì) 量 測(cè)定干質(zhì)量 用LI 3100C臺(tái)式葉面積儀測(cè)定 葉面積 采用丙酮乙醇混合液法提取葉綠素 可 溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法 可溶性蛋白含 量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G 250染色法 VC含量 測(cè)定采用2 6 二氯靛酚比色法 硝酸鹽含量測(cè) 定采用水楊酸比色法 17 超氧化物歧化酶 su peroxide dismutase SOD 活性采用氮藍(lán)四唑 NBT 法 18 測(cè)定 過(guò)氧化物酶 peroxidase POD 和過(guò)氧化氫酶 catalase CAT 活性采用愈創(chuàng)木 酚法 19 測(cè)定 參考Srivastava 20 和Schansker 等 21 的方法 利用M PEA多功能植物效率儀 Hansatesch 英國(guó) 進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù) 測(cè)定以及測(cè)定葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù) 采用Li 6400XT型光合儀 LI COR公司 美國(guó) 測(cè)定葉 片凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 胞間二氧化碳濃度 蒸 騰速率 葉綠素?zé)晒鈪?shù)采用飽和脈沖分析方法 用新型調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng) Imagine PAM Walz 德國(guó) 測(cè)定 用SPAD 502葉綠素儀 測(cè)定冰菜SPAD值 1 3 數(shù)據(jù)處理 用Excel 2013進(jìn)行處理數(shù)據(jù) SPSS 21軟件對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 Duncan s新復(fù)極差法用于差 異顯著性檢驗(yàn) P 0 05 ORIGIN PRO 8 5軟件 用于繪圖 數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 Mean SD 表示 表1 18 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)58卷 書(shū)書(shū)書(shū) 表 不 同 紅 藍(lán) 光 照 時(shí) 間 下 冰 菜 形 態(tài) 指 標(biāo) 變 化 處 理 株 高 莖 粗 根 長(zhǎng) 葉 長(zhǎng) 葉 寬 地 上 部 分 鮮 重 地 下 部 分 鮮 重 地 上 部 分 干 重 地 下 部 分 干 重 葉 面 積 注 圖 中 有 不 同 字 母 者 之 間 表 示 差 異 顯 著 下 同 圖 不 同 光 照 處 理 下 冰 菜 長(zhǎng) 勢(shì) 28 1期趙明偉等 不同紅藍(lán)LED光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響 2 結(jié)果與分析 2 1 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)形態(tài)的影響 研究表明 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)形態(tài)有 著不同程度的影響 隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng) 冰菜的 株高 莖粗 根長(zhǎng) 葉長(zhǎng) 葉寬 干鮮重以及葉面積 都有著不同程度的增加 都是呈現(xiàn)先升后降的趨 勢(shì) D處理 14 h 為拐點(diǎn) 形態(tài)指標(biāo)均高于其他處 理 C處理與E處理之間各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)無(wú)顯著性 差異 其中A處理下的各項(xiàng)指標(biāo)都較低 圖2 2 2 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜SPAD的影響 研究表明 不同光照時(shí)間處理下對(duì)冰菜的 SPAD值有不同程度的影響 隨著光照時(shí)間的延 長(zhǎng)SPAD值也有著不同程度的上升 D處理下 SPAD值最高 顯著高于A處理 相比A處理提高 了27 但與BCE處理之間差異不顯著 圖3 圖3 不同光照時(shí)間下冰菜葉片SPAD值變化 Fig 3 Changes of SPAD value of ice plant at different light time 2 3 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜光合色素的影響 研究表明 葉綠素a 葉綠素b 總?cè)~綠素以及 類胡蘿卜素含量在不同光照時(shí)間處理下略有差 異 葉綠素a在D處理下含量最高達(dá)到1 2 mg g 顯著高于C處理 但與其他處理無(wú)顯著性差 異 C處理下葉綠素a含量最低 僅為0 87 mg g 葉綠素b在B處理下含量最高達(dá)到0 48 mg g 顯著高于CDE處理 但與A處理無(wú)顯著性差異 同樣在C處理下葉綠素b含量最低為0 34 mg g 類胡蘿卜素在D處理下含量最高 達(dá)到0 63 mg g 顯著高于C處理 但與ABE處理無(wú)顯著性 差異 C處理下類胡蘿卜素含量最低為0 47 mg g 總?cè)~綠素含量在B處理下含量最高達(dá)到1 59 mg g 顯著高于C處理 但與ADE處理之間無(wú)顯 著性差異 C處理下總?cè)~綠素含量最低為1 22 mg g 圖4 2 4 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜葉片光合氣體交換參 數(shù)的影響 研究表明 不同光照時(shí)間處理對(duì)冰菜葉片光 合作用的影響有著不同程度的差異 隨著光照時(shí) 間的延長(zhǎng) 凈光合速率顯著上升 但是達(dá)到D處 理這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí) 將光合速率開(kāi)始下降 在D 處理下冰菜葉片的凈光合速率最快 顯著高于 ABC處理 但與E處理無(wú)顯著性差異 A處理下 凈光合速率最低為6 86 mol m2 s D處理 相比A凈光合速率提高約26 氣孔導(dǎo)度在B處 理下最大 顯著高于C處理 但與ADE處理之間 無(wú)顯著性差異 并且過(guò)了B處理這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)之 后氣孔導(dǎo)度有著不同程度的降低 冰菜葉片的胞 間二氧化碳濃度隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)慢慢降低 A處理下胞間二氧化碳濃度最高 顯著高于CDE 處理 與B處理無(wú)顯著性差異 E處理下胞間二氧 化碳濃度最低 在B處理下冰菜的蒸騰速率最 高 顯著高于A處理 與CDE無(wú)顯著差異 A處理 下的冰菜蒸騰速率最慢 圖5 2 5 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù) 的影響 研究表明 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜葉片葉綠素 熒光參數(shù)有著不同程度的影響 暗適應(yīng)下PSII的 最大量子產(chǎn)額 Fv Fm 是指開(kāi)放的PSII反應(yīng)中 心捕獲激發(fā)能的效率 反映植物光能利用潛力 D 處理下最大量子產(chǎn)額最大 顯著高于E處理 但 與ABC處理無(wú)顯著性差異 E處理下最大量子產(chǎn) 額最小 PSII在C處理下最高 顯著高于E處 理 與ABD處理無(wú)顯著性差異 NO在E處理下 最高顯著高于ACD處理 與B處理無(wú)顯著性差 異 NPQ在E處理下最高顯著高于ABC處理 與D處理無(wú)顯著性差異 C處理 NPQ最低 在B 處理下qp值最高 顯著高于E處理 且與ACD處 理無(wú)顯著性差異 E處理qp值最低 表2 圖6 38 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)58卷 圖4 不同光照時(shí)間下冰菜葉片光合色素含量變化 Fig 4 Effects of different light time on photosynthetic pigments in ice plant leaves 圖5 不同光照時(shí)間下冰菜葉片光合參數(shù)變化 Fig 5 Effects of different light time on photosynthetic parameters of ice plant leaves 48 1期趙明偉等 不同紅藍(lán)LED光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響 表2 不同光照時(shí)間下冰菜葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化 Table 2 Effects of different light time on chlorophyll fluorescence parameters of ice plant leaves 處理 Treatment Fv Fm PSII NO NPQ qp A 0 808 0 005a 0 596 0 013a 0 249 0 011b 0 156 0 003b 0 879 0 017a B 0 810 0 007a 0 591 0 010a 0 315 0 008a 0 154 0 012b 0 928 0 048a C 0 788 0 023a 0 609 0 015a 0 240 0 014b 0 142 0 011b 0 869 0 010a D 0 816 0 005a 0 549 0 018a 0 250 0 020b 0 202 0 006a 0 876 0 012a E 0 740 0 052b 0 421 0 092b 0 363 0 060a 0 215 0 032a 0 786 0 058b A B C D E 圖6 不同光照時(shí)間下冰菜葉片葉綠素?zé)晒獬上?Fig 6 Chlorophyll fluorescence imaging analysis of ice plant leaves under different light time 2 6 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜葉片快速葉綠素?zé)晒?誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)特征的比較 研究表明 在整個(gè)處理期間 冰菜葉片快速葉 綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線在J I P各點(diǎn)均有較明 顯的拐點(diǎn) 各處理下熒光強(qiáng)度逐漸上升 且達(dá)到P 點(diǎn)時(shí)AB處理要高于CDE處理 AB處理下緩解 了冰菜葉片熒光產(chǎn)額下降趨勢(shì) 各處理下冰菜葉 片達(dá)到Fm的時(shí)間基本相似 在O J I段 ABC 處理逐漸升高 隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)冰菜受到的 傷害程度更大 圖7 圖7 不同光照處理對(duì)冰菜葉片快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線 Fig 7 Fast chlorophyll fluorescence induction kinetics of ice plant leaves by different light treatments 58 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)58卷 2 7 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜抗氧化酶活性的影響 研究表明 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜的抗氧化酶 活性有著不同的程度的影響 隨著光照時(shí)間的延 長(zhǎng) SOD酶活性先增后降 D處理下SOD酶活性 最大 顯著高于AE處理 與BC處理無(wú)顯著性差 異 A處理下SOD活性最低 D相比A處理提高 了約69 隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng) 冰菜葉片POD 活性逐漸增加 E處理下POD活性最高 顯著高 于A處理 約提高55 與BCD處理無(wú)顯著性差 異 在D處理下冰菜葉片的CAT活性最高 顯著 高于AE處理 與BC處理無(wú)顯著性差異 A處理 下CAT活性最低 D相比A處理提高約55 延 長(zhǎng)光照時(shí)間有利于提高冰菜抗氧化酶的活性 圖8 圖8 不同光照時(shí)間下冰菜抗氧化酶活性變化 Fig 8 Effects of different light time on antioxidant enzyme activities of ice plant 2 8 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響 研究表明 不同光照時(shí)間對(duì)冰菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 有著不同程度的影響 在E處理下冰菜葉片的可 溶性蛋白含量最高 顯著高于B處理 與ACD處 理無(wú)顯著性差異 在C處理下可溶性糖含量最 高 顯著高于ABDE處理 其余處理之間可溶性糖 含量無(wú)顯著性差異 A處理含量最低 同樣在C處 理下VC含量最高 顯著高于AE處理 與BD處 理無(wú)顯著性差異 A處理下VC含量最低 在E處 理下硝酸鹽含量最高 顯著高于BCD處理 與A 處理無(wú)顯著性差異 D處理下硝酸鹽含量最低 圖9 68 1期趙明偉等 不同紅藍(lán)LED光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響 圖9 不同光照時(shí)間下冰菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化 Fig 9 Effects of different light time on nutritional quality of ice plant 3 討論 光照是決定植物自身物質(zhì)積累和生長(zhǎng)速度快 慢的因子之一 光照是植物葉綠體發(fā)育和葉綠素 合成的必需條件 光合色素起著吸收 傳遞和轉(zhuǎn)換 光能的作用 延長(zhǎng)光照時(shí)間 不僅能增加植物光 合作用時(shí)間 還能刺激光敏色素傳導(dǎo)信號(hào) 誘導(dǎo)相 關(guān)基因表達(dá) 調(diào)節(jié)植物生理代謝反應(yīng) 使其干質(zhì)量 增大 22 23 在研究中 隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng) 冰 菜全株的生長(zhǎng)量顯著增大 其中包括全株干鮮重 等 當(dāng)光照時(shí)間超過(guò)14 h時(shí) 全株的生物量呈下 降趨勢(shì) 與王蒙蒙等 24 研究相似 增加光照時(shí)間 有利于冰菜生物量的積累 造成這一差異的原因 是冰菜的光合特性與日積累量有關(guān)系 在14 h光 照處理下 冰菜的凈光合速率最快 進(jìn)而有利于生 物量的積累 而16 h生物量開(kāi)始降低 是由于光 照達(dá)到了冰菜所需的總量時(shí) 可造成光能過(guò)剩 進(jìn) 而生物量積累變慢 從而造成了干鮮重等指標(biāo)的 降低 葉片的綠色程度與SPAD值顯著正相 關(guān) 25 研究中隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng) 冰菜葉片的 SPAD值呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì) 與劉成功等 26 研 究相似 造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于與植株 自身的抗氧化酶SOD活性有關(guān) 中SOD活性變 化趨勢(shì)與SPAD值相同 抗氧化酶活性降低能使 葉綠素降解 從而導(dǎo)致SPAD值的降低 鮑順淑 等 27 發(fā)現(xiàn)隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng) 鐵皮石斛葉綠素 a 葉綠素b及葉綠素a b含量先升后降 光照為 12 h d時(shí)達(dá)到最高 與研究結(jié)果不一致 在研究 中總?cè)~綠素含量與類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先降后升 的趨勢(shì) 在10 h以及14 h處理下總?cè)~綠素含量以 及類胡蘿卜素含量最高 反而在12 h的光照下含 量較低 這可能是因?yàn)槿~綠體內(nèi)光合中間產(chǎn)物濃 度超過(guò)一定的水平或沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的水平 造成 葉綠素的合成受阻 從而造成了含量的降低 27 在研究中 隨著光照時(shí)間的增加 冰菜的凈光 合速率也呈增大趨勢(shì) 葉片的凈光合速率不受葉綠 素含量的影響 與劉杰等 28 研究相似 研究表明 增加光照時(shí)間 胞間二氧化碳濃度減低 表明增加 光照時(shí)間可以顯著刺激對(duì)二氧化碳的吸收 隨著光 照的延長(zhǎng) 二氧化碳在細(xì)胞間隙中的富集量減小 CO2進(jìn)入氣孔之后 葉肉細(xì)胞等阻力受到光照時(shí)間 與光強(qiáng)的影響 29 研究可知 當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定值 時(shí) 凈光合速率開(kāi)始下降 胞間二氧化碳濃度開(kāi)始 上升 凈光合速率與植物生長(zhǎng)量是成正比的 是否 當(dāng)光強(qiáng)與光照時(shí)間達(dá)到某一特定值時(shí) 植物生長(zhǎng)量 也跟隨趨勢(shì)呈現(xiàn)上升趨勢(shì) 植物的光響應(yīng)曲線特 78 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)58卷 征參數(shù)是進(jìn)行植物環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)的基本指 標(biāo) 30 研究發(fā)現(xiàn)葉片的Pmax隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增 大 這與趙海亮等 31 研究相似 延長(zhǎng)光照時(shí)間有利 于冰菜同化物的積累 植物的光響應(yīng)曲線對(duì)了解 光化學(xué)過(guò)程中的光化學(xué)效率具有重要意義 提高植 株的凈光合速率 有利于有機(jī)物的積累 研究表明 14與16 h的光飽和點(diǎn)接近 并且又要使得植株減 緩生理傷害 即14 h更有利于冰菜的生長(zhǎng) 與光 合參數(shù)相比 葉綠素?zé)晒鈪?shù)能更直接的反映出植 物葉片PSII對(duì)光能吸收和利用情況 更好地分析 光合機(jī)構(gòu)受逆境脅迫損傷的部位和程度 32 33 Fv Fm反映了PSII反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率 若Fv Fm大幅降低則說(shuō)明葉片受到了光抑制 朱婷婷等 34 認(rèn)為植物在無(wú)光呼吸狀態(tài)下 Fv Fm 通常為0 75 0 85 其值會(huì)因光呼吸及外界環(huán)境 脅迫的變大而減小 研究中冰菜在16 h光照處理 下Fv Fm最低 與呂兵兵等 35 研究不一致 造成 這一現(xiàn)象的原因是PSII系統(tǒng)捕光色素蛋白復(fù)合體 受到影響 PSII光合中心受到損害 36 研究中在16 h光照時(shí)間下PSII值也最低 表明超過(guò)16 h光照 時(shí)促使PSII重新氧化的量減小 不利于PSII的開(kāi) 放度 減緩電子傳遞 37 并且在16 h光照時(shí)間的處 理下更高的NPQ與NO表明 雖然冰菜葉片能激發(fā) 光保護(hù)反應(yīng) 但仍不足保護(hù)光合作用系統(tǒng)受損 這 可能會(huì)產(chǎn)生多余能量導(dǎo)致產(chǎn)生ROS 例如H2 O2 38 過(guò)量的ROS抑制了Y 光損傷的修復(fù)并 增加了受損傷的程度 這就是導(dǎo)致了光合速率開(kāi)始 緩慢降低的原因 快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲 線不僅與PSII中的氧化還原反應(yīng)直接相關(guān) 而且 與整個(gè)光合電子傳遞鏈中的氧化還原反應(yīng)直接相 關(guān) JIP的應(yīng)用能夠分析PSII的重要能量特征的變 化以及植物體在脅迫誘導(dǎo)下的光合作用 39 葉綠 素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線的K點(diǎn) J點(diǎn) I點(diǎn)和IP相 分別與OEC QA 質(zhì)體醌 plastoquinone PQ 和PSI 電子受體側(cè)末端接受體的還原狀態(tài) 慢還原性PQ 庫(kù)的還原狀態(tài) 有關(guān) 40 O點(diǎn)和P點(diǎn)則分別代表 植物PSII反應(yīng)中心全部開(kāi)放時(shí)的初始熒光Fo和 PSII反應(yīng)中心全部關(guān)閉時(shí)的Fm Fo反映PSII的 能量捕獲效率情況 其升高說(shuō)明PSII反應(yīng)中心破 環(huán)或可逆失活 而Fm是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的參數(shù) 取 決于植物葉片的組織特征 包括葉綠體的受損情 況 由葉片葉綠素?zé)晒獾墓饣?反射和重吸 收決定 41 典型的快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲 線有O J I和P等相 但當(dāng)PSII的供體側(cè)反應(yīng)中心 放氧復(fù)合物OEC受到傷害時(shí) 經(jīng)過(guò)極短的時(shí)間 葉 綠素?zé)晒鈴?qiáng)度會(huì)迅速上升 在J點(diǎn)之前出現(xiàn)K點(diǎn) 照光后大約300 s處的特征位點(diǎn) 研究表明 隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng) 冰菜葉片收到了不同程度的 傷害 研究中 隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng) 冰菜可溶性蛋 白含量先降后升 在16 h光照時(shí)間可溶性蛋白含 量最高 與毛金柱等 42 研究不一致 造成這一現(xiàn)象 的原因可能是不同光照時(shí)間導(dǎo)致光合速率的不同 從而促進(jìn)線粒體呼吸和初級(jí)氮代謝酶的活性 為蛋 白質(zhì)合成提供了充足的碳架和氮源 從而促進(jìn)了可 溶性蛋白含量 43 可溶性糖含量與VC含量都是 先升后降 并且都是在光照時(shí)間為12 h時(shí)含量最 高 研究與王蒙蒙等 24 研究相似 這是因?yàn)殡S著光 合作用的增加 光合產(chǎn)物也增多 隨著光照時(shí)間的 延長(zhǎng) 反而降低植株光合代謝 從而致使光合產(chǎn)物 的降低 蔬菜中的硝酸鹽含量過(guò)高對(duì)人體可能造成 傷害 更為嚴(yán)重的是硝酸鹽在微生物的作用下極易 還原成亞硝酸鹽 亞硝酸鹽與食物中的胺類物質(zhì)可 形成亞硝胺 亞硝胺可能誘發(fā)癌癥 研究中光照時(shí) 間16 h處理下冰菜葉片硝酸鹽含量最高 可能是 由于延長(zhǎng)光照時(shí)間造成了微量元素的過(guò)度積累 從 而造成了硝酸鹽含量的增加 4 結(jié)論 從冰菜的個(gè)體生長(zhǎng)形態(tài)以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)參考 14 h光照時(shí)間較適宜冰菜生長(zhǎng) 光照時(shí)間是冰菜 有效進(jìn)行光能吸收 傳遞和轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ) 其在不同 光照時(shí)間下以及延長(zhǎng)光照時(shí)間進(jìn)而改變自身的光 合特性和同化產(chǎn)物的配置以維持生命活動(dòng) 參考文獻(xiàn) References 1 Folta K M and K S Childers Light as a growth regulator Controlling plant biology with narrow band width solid state lighting systems J Hort Science 2008 43 1957 1964 2 Samuoliene G R Sirtautas A Brazaityte J Sakalauskaite S Sakalauskiene and P Duchovskis The impact of red and blue light emitting diode illumination on radish physiological in dices J Cent Eur J Biol 2011 6 5 821 828 3 Massa G D Kim H H Wheeler R M et al Plant productivity in response to LED lighting J Hort Science 2008 43 1951 1956 88 1期趙明偉等 不同紅藍(lán)LED光照時(shí)間對(duì)冰菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響 4 徐凱 郭延平 張上隆 不同光質(zhì)對(duì)草莓葉片光合作用和葉綠 素?zé)晒獾挠绊?J 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 2005 2 369 375 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