光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)、光合特性及碳水化合物含量的影響.pdf

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2024 29 4 164 172 Journal of China Agricultural University http 光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài) 光合特性及碳水化合物含量的影響 李 雪 1 趙士文 1 包星星 1 武永軍 2 楊振超 1 1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院 陜西 楊凌 712100 2 西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 陜西 楊凌 712100 摘 要 為探究光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài) 光合特性及碳水化合物含量的影響 在光強(qiáng)為250 mol m 2 s 的白光 下 設(shè)置光周期為8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h和20 h 4 h共4個(gè)處理 比較各處理對(duì)黃瓜幼苗的影響 結(jié)果表明 不同光周期處理后的黃瓜幼苗形態(tài)差異較大 其株高 莖粗 鮮重 干重與葉面積均發(fā)生顯著性差異 12 h 12 h處理 下株高 莖粗和總?cè)~面積均顯著優(yōu)于其余處理 隨著光周期的增加 葉片各組織厚度增加 Rubisco酶活性呈現(xiàn)下降 趨勢(shì) 8 h 16 h處理較16 h 8 h與20 h 4 h處理顯著增加66 23 和82 86 黃瓜幼苗總氮含量隨著光周期的增加 呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì) 12 h 12 h處理下總碳含量顯著高于8 h 16 h和20 h 4 h 12 h 12 h和16 h 8 h處理的淀粉含量 顯著高于其余處理 綜上 12 h 12 h處理為黃瓜幼苗生長(zhǎng)的最適宜光照周期 該研究結(jié)果可為植物工廠化育苗及 設(shè)施內(nèi)補(bǔ)光提供依據(jù)和參考 關(guān)鍵詞 黃瓜 光周期 光合 碳水化合物含量 中圖分類號(hào) S642 2 文章編號(hào) 1007 4333 2024 04 0164 09 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A Effects of photoperiods on morphology photosynthetic characters and carbohydrate of cucumber seedlings LI Xue 1 ZHAO Shiwen 1 BAO Xingxing 1 WU Yongjun 2 YANG Zhenchao 1 1 College of Horticulture Northwest A F University Yangling 712100 China 2 College of Life Science Northwest A F University Yangling 712100 China Abstract The study was to investigate the effect of photoperiod on morphology photosynthetic characteristics and carbohydrate content of cucumber seedlings Under a light intensity of 250 mol m 2 s four treatments of photoperiods of 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h and 20 h 4 h were set to compare the effects of each treatment on cucumber seedlings The results showed that The morphological differences of cucumber seedlings after different photoperiod treatments were significant Their plant height stem thickness fresh weight dry weight and leaf area were all significantly different and the plant height stem thickness and total leaf area under the 12 h 12 h treatment were significantly better than the other treatments As the photoperiod increases the thickness of various tissues in the leaves increased and the activity of Rubisco showed a decreasing trend The 8 h 16 h treatment significantly increased by 66 23 and 82 86 compared to the 20 h 4 h treatments The total nitrogen content of cucumber seedlings showed a significant decreasing trend with the increase of photoperiod The total carbon content under 12 h 李雪 趙士文 包星星 武永軍 楊振超 光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài) 光合特性及碳水化合物含量的影響 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2024 29 04 164 172 LI Xue ZHAO Shiwen BAO Xingxing WU Yongjun Yang Zhenchao Effects of photoperiods on morphology photosynthetic characters and carbohydrate of cucumber seedlings J Journal of China Agricultural University 2024 29 04 164 172 DOI 10 11841 j issn 1007 4333 2024 04 14 收稿日期 2023 06 25 基金項(xiàng)目 陜西省技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)專項(xiàng) 2021QFY08 02 西藏高原設(shè)施蔬菜關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與集成項(xiàng)目 XZ202202YD0002C 設(shè)施蔬菜瓜果名優(yōu)品種引進(jìn)與標(biāo)準(zhǔn)化示范 基地建設(shè)項(xiàng)目 QYXTZX AL2023 07 2021年陜西省千億級(jí)設(shè)施農(nóng)業(yè)專項(xiàng) K3030821094 第一作者 李雪 ORCID 0009 0003 4096 4605 碩士研究生 E mail lixue5891 foxmail com 通訊作者 楊振超 ORCID 0000 0002 0017 4348 副教授 主要從事設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程的研究 E mail yangzhenchao mail nwsuaf edu cn 第 4 期 李雪等 光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài) 光合特性及碳水化合物含量的影響 12 h treatment was significantly higher than that under 8 h 16 h and 20 h 4 h treatments The starch content in 12 h 12 h and 16 h 8 h treatments was significantly higher than the other treatments Taken together the 12 h 12 h treatment was the optimum photoperiod for cucumber seedling growth The study can provide a basis and reference for plant factory nursery and supplemental light in facilities Keywords cucumber photoperiod photosynthesis carbohydrate content 發(fā)光二極管 LED 由于對(duì)植物光合作用影響 效率顯著 1 且可優(yōu)化光質(zhì)以滿足作物特定光照要 求等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn) 廣泛用于植物生產(chǎn)中 光合作用是 植物積累生物量的主要過程 植物生長(zhǎng)發(fā)育與光合 密不可分 2 植物的形態(tài)和生理變化顯示出對(duì)光環(huán) 境的適應(yīng) 其中光質(zhì) 光強(qiáng)及光周期均為重要的環(huán) 境影響因子 植物對(duì)于不同波長(zhǎng)的光質(zhì)有著不同的形態(tài)及 生理反應(yīng) 多種植物對(duì)于紅光和藍(lán)光的反應(yīng)比其余 波長(zhǎng)的光更加敏感 3 4 主要因?yàn)槠涮禺惖墓飧惺芷?光敏色素 PHYA 和 PHYB 和隱色素 CRY1 CRY2和CRY3 介導(dǎo) 5 光敏色素對(duì)紅光敏感 而 隱色素對(duì)藍(lán)光敏感 有研究表明適當(dāng)添加紅藍(lán)光 可提高黃瓜和生菜葉的葉綠素含量 凈光合速率 氣孔導(dǎo)度及光合能力 3 5 適宜的紅藍(lán)光處理能顯 著提高電子轉(zhuǎn)移速率 光化學(xué)效率系數(shù) PS 光 化學(xué)猝滅 QP 和捕獲能量效率 Fv Fm 并促進(jìn)光 系統(tǒng) PS 反應(yīng)中心的開放 6 光照強(qiáng)度影響植物光合反應(yīng)中心的結(jié)構(gòu)與系 統(tǒng)活性 7 在一定程度內(nèi)增加光強(qiáng)可以增加植物碳 水化合物積累并促進(jìn)光合作用 8 使得植物比葉面 積 9 及葉片厚度增加 10 而弱光下將會(huì)降低卡爾文 循環(huán)相關(guān)酶活性 11 使得作物光合速率降低 光周期是調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素之一 植物的形態(tài)和生理發(fā)育可通過改變光周期進(jìn)行調(diào) 整 12 14 故而當(dāng)植物光照時(shí)間較短時(shí) 人為延長(zhǎng)補(bǔ) 光時(shí)間可增加植物生物量 提高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)并促進(jìn)其 生長(zhǎng)發(fā)育 Soffe等 15 證明適當(dāng)延長(zhǎng)光周期可以增 加生菜 芹菜和菠菜的植株干重 Ali等 16 發(fā)現(xiàn) 5種蔬菜的葉綠素 抗氧化物質(zhì)和總多酚等多種營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)均在12 h 12 h光周期下達(dá)到最高 在24 h 0 h 下最低 且有研究表明 延長(zhǎng)光周期可以擴(kuò)大西葫 蘆幼苗子葉面積 17 李世棟 18 研究發(fā)現(xiàn)在光周期 為16 h 8 h的條件下 甜瓜幼苗的葉面積 干質(zhì)量和 鮮質(zhì)量達(dá)到最大值 在對(duì)厚皮甜瓜 18 生菜 19 和茄 子幼苗 20 的研究中均發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)光周期可以提高幼 苗的色素含量 因此可通過改變植物光周期以影 響其生長(zhǎng)發(fā)育 黃瓜 Cucumis sativus L 對(duì)于光環(huán)境敏感程度 高于其他溫室作物 其生長(zhǎng)發(fā)育受到光周期變化的 顯著影響 且目前光周期對(duì)植物光合特性的影響研 究較少 故本研究以黃瓜為試驗(yàn)材料 探究不同光 周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài) 光合性狀及碳水化合物含量 的影響 以期為植物工廠化育苗提供參考 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料 本試驗(yàn)于2022年10 12月在西北農(nóng)林科技大 學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)生物與環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行 供試材料為黃瓜 新津優(yōu)1號(hào) 種子購(gòu)置于山東泰 安華益種業(yè)有限責(zé)任公司 光源采用西安因變光 電科技有限公司生產(chǎn)的LED燈板和LED控制系統(tǒng) V1 0 可調(diào)節(jié)LED光質(zhì)配比及光照強(qiáng)度 將黃瓜種子催芽后播于10 cm 10 cm營(yíng)養(yǎng)缽中 在人工氣候箱內(nèi)生長(zhǎng) 設(shè)置光強(qiáng)150 mol m 2 s 晝 夜溫度28 25 光周期12 h 12 h 相對(duì)濕度 60 適量澆灌水分 在生長(zhǎng)至約3 d子葉完全展開 時(shí) 移植到裝有LED光源的栽培架中 澆灌1 4 Hoagland黃瓜營(yíng)養(yǎng)液 pH為6 5 0 1 EC值為 2 2 2 5 ms cm 其中晝夜溫度28 25 相對(duì) 濕度40 50 長(zhǎng)至25 d約4葉1心時(shí)測(cè)定相關(guān) 指標(biāo) 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 控制試驗(yàn)光合有效輻射強(qiáng)度 400 700 nm 為 250 mol m 2 s 光周期設(shè)置為8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h和20 h 4 h 各處理光譜圖如圖1所示 1 3 項(xiàng)目測(cè)定 1 3 1 形態(tài)指標(biāo) 在黃瓜幼苗生長(zhǎng)至4葉1心時(shí)隨機(jī)選取6株 使用刻度尺測(cè)定其地上部高度 使用游標(biāo)卡尺測(cè) 定莖粗 使用葉面積儀 AM350便攜式葉面積儀 英國(guó) 測(cè)定各葉片面積 用電子天平測(cè)定其地上部 鮮重 放置烘箱短暫殺青 60 烘至恒重后測(cè)其 干重 165 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2024 年 第 29 卷 1 3 2 氣孔特征 每個(gè)處理隨機(jī)選取3株黃瓜幼苗 取第3片葉 的相同葉位制作臨時(shí)裝片 將所取葉片放置于透 明膠帶上 輕壓使之結(jié)合緊密后用刀片輕刮去葉肉 組織 將裝片粘貼至載玻片 切片于顯微鏡下 奧林 巴斯BX63 日本 觀察 于20 觀察測(cè)定氣孔密度 于40 下觀察測(cè)定氣孔大小 每個(gè)裝片選取10個(gè) 視野 每個(gè)視野選取20個(gè)氣孔 通過ImageJ軟件測(cè) 量氣孔長(zhǎng) 氣孔寬 孔隙長(zhǎng)及孔隙寬 孔隙面積 孔隙長(zhǎng) 2 孔隙寬 2 每葉氣孔面積 孔隙面 積 氣孔密度 21 1 3 3 葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)定 選取各處理中的3株黃瓜幼苗的第3片真葉 在避開主葉脈的相同葉位取10 mm 10 mm的葉 片 放入甲醛 乙酸 乙醇 FAA 固定液中 再經(jīng)乙 醇脫水 二甲苯透明 番紅 固綠染色和石蠟包埋切 片等步驟 最終制成石蠟切片 置于顯微鏡下 奧林 巴斯BX63 日本 觀察 每個(gè)裝片選取10個(gè)視野 通過ImageJ軟件測(cè)量葉片厚度 上下表皮厚度 柵 欄組織厚度和海綿組織厚度 1 3 4 光合色素及光合特性測(cè)定 選取各處理中的3株黃瓜幼苗的第1片真葉 使 用植物光合測(cè)定儀6800 LI 6800 美國(guó) 測(cè)定光響應(yīng) 曲線 設(shè)置葉室溫度為24 CO 2 水平為400 mol mol 相對(duì)濕度為60 測(cè)定光源為R90B10 光強(qiáng)為 1 500 1 000 800 600 400 200 150 100 50和 0 mol m 2 s 測(cè)定其凈光合速率 胞間CO 2 濃度 及氣孔導(dǎo)度 1 3 5 Rubisco活性測(cè)定 使用植物1 5 二磷酸核酮糖羧化酶ELISA檢 測(cè)試劑盒 江蘇酶免實(shí)業(yè)有限公司 測(cè)定各處理植 株中的Rubisco活性 1 3 6 葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定 使用雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x DUAL PAM 100 德國(guó) 測(cè)定葉綠素?zé)晒庀嚓P(guān)參數(shù) 每個(gè)處理隨 機(jī)選3株黃瓜幼苗 選取第3片真葉測(cè)定 測(cè)量前 植株葉片需暗適應(yīng)30 min 然后打開測(cè)量光 記錄暗 適應(yīng)后的最小熒光Fo 緊接著打開1個(gè)持續(xù)時(shí)間 0 3 s的飽和脈沖光 測(cè)量并記錄暗適應(yīng)后的最大熒 光Fm 飽和脈沖光關(guān)閉后熒光迅速回到Fo附近 然后打開光化光 記錄葉綠素?zé)晒鈴暮诎缔D(zhuǎn)到光照 的響應(yīng)過程 待熒光曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)后關(guān)閉光化光 結(jié)束整個(gè)測(cè)量過程 記錄并保存熒光數(shù)據(jù) 1 3 7 總碳 總氮含量測(cè)定 將烘干后的植株整株打碎研磨 過0 15 mm篩 后 稱取0 2 g置于全自動(dòng)碳氮分析儀 Primacs SNC100 IC E 荷蘭 測(cè)定總碳和總氮含量 1 3 8 碳水化合物含量測(cè)定 選取各處理中的3株黃瓜幼苗的第2片真葉 取樣后充分研磨進(jìn)行測(cè)定 可溶性糖含量的測(cè)定 采用蒽酮比色法 22 淀粉含量的測(cè)定采用淀粉含量 檢測(cè)試劑盒 北京索萊寶生物科技有限公司 2 結(jié)果與分析 2 1 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響 不同光周期下黃瓜幼苗的株高 鮮重 干重及 總?cè)~面積測(cè)定數(shù)據(jù)如表1所示 12 h 12 h處理下株 高 莖粗 鮮重及總?cè)~面積均優(yōu)于其余3個(gè)處理 16 h 8 h處理下干重較8 h 16 h及12 h 12 h處理顯 著增加239 77 和40 31 2 2 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗氣孔特征的影響 觀察各處理下氣孔結(jié)構(gòu)并測(cè)定數(shù)據(jù) 表2 16 h 8 h處理下孔隙寬及氣孔寬顯著高于其他處 理 12 h 12 h處理下孔隙長(zhǎng) 氣孔長(zhǎng)及孔隙面積顯 著高于其余處理 孔隙面積分別高于8 h 16 h 16 h 8 h及20 h 4 h處理27 52 18 63 和27 21 2 3 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗葉片結(jié)構(gòu)的影響 對(duì)不同處理葉片石蠟切片進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn) 不同光 周期處理后的黃瓜幼苗葉片結(jié)構(gòu)差異較大 表3 8 h 16 h處理上表皮厚度較12 h 12 h 16 h 8 h和 20 h 4 h處理顯著下降18 50 28 48 和19 48 8 h 16 h處理柵欄組織厚度較12 h 12 h和16 h 8 h處 理顯著上升11 06 和10 92 16 h 8 h處理海綿組 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 光照強(qiáng)度 mol m 2 s Light intensity 波長(zhǎng) nm Wavelength 圖1 不同光周期處理光譜圖 Fig 1 Different photoperiods treatment spectra 166 第 4 期 李雪等 光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài) 光合特性及碳水化合物含量的影響 織厚度較20 h 4 h處理顯著上升18 21 隨著光周 期的增加 下表皮厚度呈現(xiàn)上升趨勢(shì) 2 4 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗光合特性的影響 對(duì)不同光周期下幼苗光合相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定 結(jié)果如圖2所示 隨著光周期的增加 各處理下的 黃瓜幼苗在高光強(qiáng)下 光強(qiáng) 600 mol m 2 s 的 光合能力隨之下降 圖2 a 胞間CO 2 濃度無顯著 差異 但光周期較短的處理胞間CO 2 濃度高于長(zhǎng)光 周期處理 圖2 b 12 h 12 h處理的氣孔導(dǎo)度在 200 800 mol m 2 s 光合有效輻射下優(yōu)于其余處 理 圖2 c 2 5 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗Rubisco活性的影響 對(duì)于各處理下黃瓜幼苗Rubisco酶活性進(jìn)行測(cè) 定 圖3 隨著光周期的增加 Rubisco活性呈現(xiàn)下 降趨勢(shì) 8 h 16 h處理較16 h 8 h和20 h 4 h顯著增 加66 23 和82 86 12 h 12 h處理較其余2個(gè)處 理Rubisco酶活性顯著增加 2 6 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的 影響 對(duì)于各處理下黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行 表1 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響 Table 1 Effects of different photoperiod on morphological indices of cucumber seedlings 光周期 Photoperiod 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h 20 h 4 h 株高 cm Plant height 15 803 0 699 c 28 313 2 442 a 23 560 1 140 b 14 575 0 075 c 莖粗 mm Tem diameter 5 237 0 361 c 7 117 0 197 a 6 555 0 175 b 5 695 0 225 c 鮮重 g Fresh weight 10 670 0 920 b 27 274 2 522 a 21 737 1 055 a 19 484 0 579 a 干重 g Dry weight 0 797 0 092 c 1 930 0 518 b 2 708 0 266 a 2 229 0 093 ab 總?cè)~面積 cm 2 Total leaf area 327 620 17 425 c 727 790 34 366 a 509 415 30 485 b 432 435 30 615 bc 注 同列數(shù)據(jù)不同字母表示差異顯著 P 0 05 8 h 16 h代表光照8 h 黑暗16 h 以此類推 下同 Note Data in the same column with different letters indicate significant differences P 0 05 8 h 16 h represents 8 h of photoperiod and 16 h of darkness and so on The same below 表2 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗氣孔特性的影響 Table 2 Effects of different photoperiod on stomatal characteristics of cucumber seedlings 光周期 Photoperiod 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h 20 h 4 h 孔隙寬 m Pore width 3 635 0 686 b 3 694 0 685 b 3 860 0 630 a 3 466 0 525 c 孔隙長(zhǎng) m Pore length 7 877 1 418 c 9 933 1 859 a 8 015 1 289 c 8 343 1 266 b 氣孔寬 m Stomatal width 15 541 1 504 b 15 800 1 309 b 15 870 1 106 a 15 193 1 093 c 氣孔長(zhǎng) m Stomatal length 18 272 1 859 c 21 089 2 416 a 18 633 1 709 c 19 027 1 716 b 氣孔密度 N mm 2 Stomatal density 156 808 27 454 a 133 964 18 087 bc 139 749 15 741 b 122 835 15 237 c 孔隙面積 m 2 Pore area 22 860 5 463 c 29 151 8 959 a 24 573 6 919 b 22 916 6 013 c 表3 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗葉片結(jié)構(gòu)的影響 Table 3 Effects of different photoperiod on structural parameters of cucumber seedling leaves 光周期 Photoperiod 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h 20 h 4 h 上表皮厚度 m Upper epidermis thickness 11 727 3 193 b 13 897 2 181 a 15 067 3 086 a 14 011 1 710 a 柵欄組織厚度 m Palisade tissue thickness 58 765 5 211 a 52 915 3 819 b 52 978 6 659 b 54 929 3 819 ab 海綿組織厚度 m Spongy tissue thickness 96 741 19 193 a 88 148 16 98 ab 101 00 14 462 a 85 441 9 803 b 下表皮厚度 m Inferior epidermis thickness 7 143 2 179 b 7 946 1 959 ab 8 044 2 553 ab 9 511 2 093 a 167 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2024 年 第 29 卷 測(cè)定 表4 隨著光周期的增加 Fv Fm NO及 NPQ均呈下降趨勢(shì) 8 h 16 h處理下 NO較 12 h 12 h 16 h 8 h及 20 h 4 h處理顯著上升 48 71 60 56 和76 75 2 7 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗總碳和總氮含量的影響 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗總碳和總氮含量的影 響如表5所示 12 h 12 h和16 h 8 h處理總碳含量 顯著高于其他處理 隨著光周期的增加 總氮含量 碳氮比均呈下降趨勢(shì) 8 h 16 h處理下總氮含量較12 h 12 h 16 h 8 h和20 h 4 h處理顯著上升48 24 134 95 和158 84 8 h 16 h處理下碳氮比較12 h 12 h 16 h 8 h和20 h 4 h處理顯著上升56 36 145 71 和164 62 2 8 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗碳水化合物含量的 影響 不同處理對(duì)黃瓜幼苗碳水化合物含量的影響 如表6所示 各處理間可溶性糖含量無顯著性差 異 12 h 12 h和16 h 8 h處理淀粉含量顯著優(yōu)于其 余處理 8 h 16 h表示光照8 h 黑暗16 h 以此類推 下同 8 h 16 h represents 8 h of photoperiod and 16 h of darkness The same below 圖2 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗光合特性的影響 Fig 2 Effects of different photoperiod on photosynthetic characteristics of cucumber seedlings a a b b 0 20 40 60 80 100 120 140 160 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h 20 h 4 h Rubisco 酶活 U L Rubisco enzyme activity 光周期 Photoperiod 圖3 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗Rubisco活性的影響 Fig 3 Effects of different photoperiod on the activity of Rubisco enzyme in cucumber seedlings 168 第 4 期 李雪等 光周期對(duì)黃瓜幼苗形態(tài) 光合特性及碳水化合物含量的影響 3 討 論 光是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育過程的重要因素 不 同植物對(duì)光周期的反應(yīng)不同 毛金柱等 23 研究顯 示 當(dāng)光周期為20 h d時(shí) 生菜的株高 地上部分干 鮮重和根部鮮重最高 Soffe等 15 證明適當(dāng)延長(zhǎng)光 周期可以增加生菜 芹菜和菠菜的植株干重 何 蔚 24 研究結(jié)果顯示 紅藍(lán)光下光周期為14 h 10 h 時(shí) 可以提高番茄苗的生長(zhǎng)發(fā)育 因此 延長(zhǎng)適宜 的光照時(shí)間能促進(jìn)植物生長(zhǎng) 本試驗(yàn)中各光周期 處理后對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)影響顯著 其中12 h 12 h 處理下株高 莖粗和總?cè)~面積顯著優(yōu)于其余3個(gè)處 理 這與李海云等 17 的結(jié)果一致 過短及過長(zhǎng)日照 均不利于黃瓜幼苗生長(zhǎng) 本試驗(yàn)結(jié)果表明16 h 8 h 處理干重較8 h 16 h 12 h 12 h和20 h 4 h處理顯 著增加 這與李海云等 17 結(jié)果不一致 推測(cè)由于黃 表5 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗總碳和總氮的影響 Table 5 Effects of different photoperiod on total carbon and nitrogen of cucumber seedlings 光周期 Photoperiod 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h 20 h 4 h 總碳含量 Total carbon content 35 695 0 209 c 37 570 0 217 a 37 280 0 061 a 36 396 0 209 b 總氮含量 Total nitrogen content 12 274 0 158 a 8 280 0 318 b 5 224 0 175 c 4 742 0 108 d 碳氮比 C N 0 344 0 006 a 0 220 0 007 b 0 140 0 004 c 0 130 0 004 c 表6 不同光周期對(duì)黃瓜幼苗碳水化合物含量的影響 Table 6 Effects of different photoperiod on carbohydrate of cucumber seedlings 光周期 Photoperiod 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h 20 h 4 h 可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg 100 g Soluble sugar mass fraction 7 048 0 116 a 7 055 0 887 a 7 306 0 587 a 7 601 0 431 a 淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg g Starch mass fraction 3 094 0 882 c 9 431 2 344 a 10 601 2 385 a 8 898 1 311 b 表4 不同光周期對(duì)黃瓜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響 Table 4 Effects of different photoperiod on chlorophyll fluorescence parameters of cucumber 光周期 Photoperiod 8 h 16 h 12 h 12 h 16 h 8 h 20 h 4 h Fv Fm 0 859 0 012 a 0 858 0 001 a 0 844 0 030 a 0 811 0 013 b PS 0 314 0 037 a 0 294 0 006 a 0 294 0 055 a 0 252 0 056 a ETR 114 200 14 100 a 110 800 2 300 a 102 650 8 600 a 97 900 7 750 a NO 0 403 0 003 a 0 271 0 031 b 0 251 0 065 b 0 228 0 037 b NPQ 0 478 0 003 a 0 454 0 031 a 0 415 0 065 a 0 345 0 037 b qL 0 222 0 001 a 0 199 0 008 a 0 146 0 071 a 0 141 0 057 a NPQ 2 093 0 117 a 1 830 0 159 ab 1 590 0 395 b 0 869 0 210 c 注 Fv Fm為PS 最大光量子效率 PS 為PS 實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)額 ETR為PS 光合電子傳遞速率 NO為PS 非調(diào)節(jié)性能量耗散的 量子產(chǎn)額 NPQ為PS 調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額 NPQ為非光化學(xué)淬滅 qL為光化學(xué)淬滅 Note Fv Fm is the maximum photometric quantum efficiency of PS PS is the actual photochemical quantum yield of PS ETR is the photosynthetic electron transfer rate of PS NO is the quantum yield of unregulated energy dissipation of PS NPQ is the quantum yield of regulated energy dissipation of PS NPQ is non photochemical quenching qL is photochemical quenching 169 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2024 年 第 29 卷 瓜幼苗品種及處理時(shí)光強(qiáng)不同 故而所得結(jié)果不 一致 隨著光周期的改變 黃瓜幼苗葉片的孔隙面積 和每葉孔隙面積均發(fā)生變化 薛歡等 25 研究表明 隨著光照時(shí)間的縮短 金銀花葉片氣孔導(dǎo)度降低 可見光照周期將會(huì)影響植物葉片氣孔開閉 早期 研究表明 葉片結(jié)構(gòu)受到環(huán)境因素的影響 較高的 光強(qiáng)度主要會(huì)增加葉片厚度 柵欄組織厚度和海綿 組織厚度 26 本試驗(yàn)結(jié)果表明 不同光周期處理后 黃瓜幼苗葉片結(jié)構(gòu)差異較大 隨著光照周期的增 加 其下表皮厚度呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì) 適宜光周期 會(huì)增大葉片上表皮 柵欄組織及海綿組織厚度 過 長(zhǎng)光周期將會(huì)導(dǎo)致其厚度下降 這與劉奇華等 27 對(duì) 于煙葉 生菜及水稻的研究結(jié)果一致 隨著光周期的增加 黃瓜幼苗的光飽和點(diǎn)隨之 降低 光合能力也隨之下降 故而推測(cè)過長(zhǎng)光周期 會(huì)降低黃瓜幼苗的光合能力 PS 最大光量子效率 Fv Fm 可評(píng)價(jià)植物受到非生物脅迫的水平 28 當(dāng) Fv Fm低于0 83時(shí) 表示植物受到脅迫而使得光 合能力下降 29 本研究表明 隨著光照周期的增 加 Fv Fm呈下降趨勢(shì) 且20 h 4 h處理下Fv Fm 值小于0 83 說明過高光周期對(duì)于黃瓜光合造成一 定脅迫 隨著光照周期的增加 NO NPQ和 NPQ呈現(xiàn)下降趨勢(shì) 其中8 h 16 h處理下的各值均 顯著高于20 h 4 h處理 這與Matsuda等 30 31 研究結(jié) 果一致 過長(zhǎng)光照時(shí)間降低了葉片的光捕獲和電子 傳輸能力 故而過高光周期將會(huì)降低電子傳遞鏈效 率 NPQ表示通過調(diào)節(jié)性的光保護(hù)機(jī)制耗散為 熱的能量 32 33 本試驗(yàn)結(jié)果表明隨著光周期的增加 NPQ和NPQ隨之降低即能量耗散的效率隨之 降低 隨著光周期的增加 黃瓜幼苗葉片的Rubisco 活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì) 8 h 16 h處理較16 h 8 h和 20 h 4 h顯著增加66 23 和82 86 隨著光周 期的增加 各處理間可溶性糖含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)但 各組間無顯著性差異 淀粉含量在16 h 8 h處理下 達(dá)到最大后下降 這與張歡等 34 對(duì)油葵芽苗菜的 研究結(jié)果一致 本試驗(yàn)結(jié)果顯示 20 h 4 h處理下 的淀粉含量顯著低于8 h 16 h和16 h 8 h處理 這 與Liu等 35 對(duì)于萵苣的研究結(jié)果一致 過長(zhǎng)光周期 將會(huì)導(dǎo)致晝夜節(jié)律紊亂從而致使葉片損傷 不利于 碳水化合物的積累 4 結(jié) 論 不同光周期處理后的黃瓜幼苗形態(tài)差異較大 12 h 12 h處理下植物的株高 莖粗 鮮重及葉面積 均優(yōu)于其余3個(gè)處理 隨著光周期的增加葉片各組 織厚度逐漸增厚 12 h 12 h處理下Rubisco酶活性 顯著高于16 h 8 h及20 h 4 h處理 與8 h 16 h處理 無顯著差異 適宜的光周期培養(yǎng)有利于氣孔開放 在12 h 12 h處理下葉片孔隙面積顯著高于其余處 理 過長(zhǎng)光周期對(duì)于黃瓜光合影響不利 故以12 h 12 h光照為佳 參考文獻(xiàn) References 1 van Iersel M W Bugbee B A multiple chamber semicontinuous crop carbon dioxide exchange system Design calibration and data interpretation J Journal of the American Society for Horticultural Science 2000 125 1 86 92 2 Zelitch I The close relationship between 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