夜間弱光補(bǔ)光對(duì)番茄生長(zhǎng)和源庫(kù)間蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)及相關(guān)基因表達(dá)的影響.pdf

中 中 國(guó) 國(guó) 瓜 瓜 菜 菜 2024 37 11 19 26 試驗(yàn)研究 DOI 10 16861 ki zggc 2024 0545 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 番 茄 生 長(zhǎng) 和 源 庫(kù) 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 及 相 關(guān) 基 因 表 達(dá) 的 影 響 秦 艷 萍 國(guó) 志 信 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 鄭州 450046 摘 要 夜 間 補(bǔ) 光 已 成 為 設(shè) 施 蔬 菜 生 產(chǎn) 的 重 要 手 段 但 多 采 用 強(qiáng) 光 耗 能 大 成 本 高 而 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 蔬 菜 生 產(chǎn) 的 影 響 尚 不 清 楚 為 探 討 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 番 茄 生 長(zhǎng) 和 源 庫(kù) 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 的 影 響 以MicroTom 番 茄 為 材 料 從 植 株4 葉 1 心 時(shí) 期 到 果 實(shí) 綠 熟 期 以 不 補(bǔ) 光 為 對(duì) 照 CK 每 天 關(guān) 燈1h 后 進(jìn) 行4h15 SL15 和30 mol m 2 s 1 SL30 低 于 光 補(bǔ) 償 點(diǎn) 的 兩 種 補(bǔ) 光 處 理 結(jié) 果 表 明 與CK 相 比 SL15 和SL30 兩 個(gè) 處 理 均 顯 著 提 高 番 茄 株 高 莖 粗 和 鮮 質(zhì) 量 補(bǔ) 光 明 顯 改 善 了 根 系 形 態(tài) 顯 著 增 加 了 總 根 長(zhǎng) 總 表 面 積 和 根 尖 數(shù) 補(bǔ) 光 促 進(jìn) 開 花 表 現(xiàn) 為 開 花 株 數(shù) 和 總 開 花 數(shù) 顯 著 高 于 CK 以 上 生 理 指 標(biāo)SL15 和SL30 兩 個(gè) 處 理 之 間 沒 有 顯 著 差 異 與CK 相 比 SL15 處 理 顯 著 降 低 了 成 熟 葉 片 和 莖 源 的 蔗 糖 含 量 提 高 了 果 實(shí) 和 根 系 庫(kù) 的 蔗 糖 含 量 促 進(jìn) 了 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 基 因 SUT1 SUT4 SWEET10b SWEET11b 和 SWEET14 在 葉 片 莖 果 實(shí) 和 根 系 不 同 程 度 地 上 調(diào) 表 達(dá) 但 葉 片 莖 果 實(shí) 和 根 系4 個(gè) 器 官 總 體 的 蔗 糖 含 量 沒 有 顯 著 差 異 此 外 SL15 處 理 顯 著 提 高 了 葉 片 莖 果 實(shí) 和 根 系4 個(gè) 器 官 中 與 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 相 關(guān) 激 素 脫 落 酸 的 含 量 及 其 合 成 和 信 號(hào) 標(biāo) 志 基 因NCED1 AAO3 和ABI5 的 表 達(dá) 量 綜 上 所 述 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 可 促 進(jìn) 番 茄 生 長(zhǎng) 及 源 庫(kù) 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 研 究 結(jié)果為推廣夜間弱光補(bǔ)光 降低補(bǔ)光成本 促進(jìn)設(shè)施蔬菜高效綠色發(fā)展提供了新思路 關(guān)鍵詞 番茄 夜間弱光補(bǔ)光 生長(zhǎng) 蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn) 脫落酸 中圖分類號(hào) S641 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1673 2871 2024 11 019 08 收 稿 日 期 2024 08 29 修 回 日 期 2024 09 13 基 金 項(xiàng) 目 河 南 省 高 等 學(xué) 校 重 點(diǎn) 科 研 項(xiàng) 目 22A210008 作 者 簡(jiǎn) 介 秦 艷 萍 女 碩 士 研 究 方 向 為 蔬 菜 栽 培 生 理 與 生 態(tài) E mail qinyanping618 通 信 作 者 國(guó) 志 信 男 副 教 授 研 究 方 向 為 蔬 菜 栽 培 生 理 與 生 態(tài) E mail guozhixin666 Effects of low light supplemental light at night on tomato growth su crosetransportandrelatedgeneexpressionbetweensourceandsink QINYanping GUOZhixin CollegeofHorticulture HenanAgriculturalUniversity Zhengzhou450046 Henan China Abstract Nighttime supplemental light has become an important means of facility vegetable production but strong light ismostlyused whichconsumesalotofenergyandhasahighcost However theeffectoflow lightsupplementallightat night on vegetable production is still unclear To investigate the effect of low light supplemental light at night on the growth and sucrose transport between source and sink Micro Tom tomato was used as the material From the four leaf andone heartstagetothematuregreenstage twosupplementallighttreatmentsof15 SL15 and30 SL30 mol m 2 s 1 bellowing the light compensation point for 4 hours were carried out after turning off the light for 1 hour at night every day with no light supplementation as the control CK The results showed that both SL15 and SL30 treatments significantly increased plant height stem diameter and fresh mass of tomato seedlings compared with CK Supplemental light obviously improved root morphology and increased total root length total surface area as well as root tip number Supplemental light promoted flowering manifested by increased the number of flowering plants and the total number of flowering plants There was no significant difference in the above physiological indexes between SL15 and SL30 Com pared with CK SL15 treatment significantly reduced the sucrose content of mature leaves and stems source increased the sucrose content of fruits and roots sink and up regulated the expression of sucrose transport genes SUT1 SUT4 SWEET10b SWEET11bandSWEET14tovaryingdegreesinleaves stems fruitsandroots However therewasnosignificant difference in the overall sucrose content of leaves stems fruits and roots between CK and SL15 treatment In addition SL15 treatment significantly increased the content of abscisic acid that was related to sucrose transport and improved the 19中 國(guó) 瓜 菜 第37 卷 試驗(yàn)研究 光 不 僅 影 響 植 物 光 合 作 用 而 且 是 調(diào) 控 植 物 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 和 逆 境 響 應(yīng) 的 重 要 環(huán) 境 信 號(hào) 因 子 1 為 解 決 設(shè) 施 生 產(chǎn) 中 光 照 不 足 的 問 題 采 用 補(bǔ) 光 技 術(shù) 是 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 的 重 要 手 段 2 對(duì) 蔬 菜 幼 苗 進(jìn) 行 夜 間 補(bǔ) 光 能 改 善 其 長(zhǎng) 勢(shì) 提 高 壯 苗 指 數(shù) 3 4 冬 季 溫 室 黃 瓜 幼 苗 補(bǔ) 光 時(shí) 揭 苫 前 3 h 補(bǔ) 光 有 利 于 黃 瓜 幼 苗 總 葉 面 積 增 加 壯 苗 指 數(shù) 增 大 5 劉 志 強(qiáng) 等 6 研 究 表 明 白 天 正 常 照 射 4 5 h 后 進(jìn) 行 3 h 暗 期 補(bǔ) 光 是 設(shè) 施 番 茄 幼 苗 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 最 為 有 利 的 夜 間 補(bǔ) 光 時(shí) 間 段 最 能 提 高 植 株 光 合 能 力 有 利 于 干 物 質(zhì) 的 積 累 和 培 育 健 壯 的 幼 苗 王 舒 亞 等 7 研 究 指 出 與 不 補(bǔ) 光 的 對(duì) 照 相 比 補(bǔ) 光 3 h 能 明 顯 提 高 番 茄 的 株 高 莖 粗 葉 面 積 單 果 質(zhì) 量 單 株 結(jié) 果 數(shù) 和 產(chǎn) 量 于 鵬 澎 等 8 研 究 表 明 選 擇 補(bǔ) 光 光 照 度 為 200 mol m 2 s 1 補(bǔ) 光 時(shí) 間 為 2 h 的LED 補(bǔ)光參數(shù) 進(jìn)行番茄 育苗期間 的補(bǔ)光處 理 能 提 高 番 茄 幼 苗 的 莖 粗 葉 片 數(shù) 葉 面 積 總 葉 綠 素 含 量 凈 光 合 速 率 生 物 量 和 壯 苗 指 數(shù) 且 該 處 理 的 番 茄 育 苗 電 能 利 用 效 率 和 光 能 利 用 效 率 最 高 但 是 目 前 的 夜 間 補(bǔ) 光 研 究 多 是 為 解 決 弱 光 寡 照 問 題 應(yīng) 用 高 于 光 補(bǔ) 償 點(diǎn) 的 光 強(qiáng) 進(jìn) 行 夜 間 補(bǔ) 光 而 利 用 低 于 作 物 光 補(bǔ) 償 點(diǎn) 的 弱 光 夜 間 補(bǔ) 光 對(duì) 蔬 菜 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 影 響 的 研 究 較 少 高 光 強(qiáng) 補(bǔ) 光 燈 的 使 用 將 消 耗 大 量 的 電 力 增 加 了 溫 室 的 生 產(chǎn) 成 本 限 制 了 設(shè) 施 補(bǔ) 光 技 術(shù) 的 推 廣 和 應(yīng) 用 成 為 設(shè) 施 蔬 菜 節(jié) 能 高 效 生 產(chǎn) 的 瓶 頸 9 10 此 外 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 作 物 源 庫(kù) 之 間 蔗 糖 轉(zhuǎn)運(yùn)的影響尚未見報(bào)道 番 茄 Solanum lycopersicum L 既 是 重 要 的 果 菜 也 是 研 究 植 物 源 庫(kù) 間 光 合 產(chǎn) 物 轉(zhuǎn) 運(yùn) 的 模 式 作 物 蔗 糖 是 高 等 植 物 光 合 產(chǎn) 物 運(yùn) 輸 的 主 要 形 式 對(duì) 作 物 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 形 成 至 關(guān) 重 要 白 天 成 熟 葉 片 源 器 官 合 成 的 碳 源 除 供 給 源 器 官 以 及 轉(zhuǎn) 運(yùn) 至 庫(kù) 器 官 外 大 部 分 以 淀 粉 的 形 式 暫 時(shí) 儲(chǔ) 存 夜 間 淀 粉 被 分 解 為 可 溶 性 糖 以 蔗 糖 的 形 式 運(yùn) 輸 到 果 實(shí) 幼 葉 和 根 等 庫(kù) 器 官 中 加 以 利 用 如 果 光 合 產(chǎn) 物 的 運(yùn) 輸 受 阻 葉 片 會(huì) 過 多 積 累 光 合 產(chǎn) 物 進(jìn) 而 造 成 光 合 反 饋 抑 制 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 導(dǎo) 致 作 物 生 長(zhǎng) 矮 小 抗 逆 性 減 弱 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 降 低 11 蔗 糖 由 源 到 庫(kù) 的 運(yùn) 輸 不 僅 與 植 物 的 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 相 關(guān) 還 受 到 植 物 激 素 水 平 以 及 外 界 環(huán) 境 條 件 變 化 等 因 素 的 影 響 12 蔗 糖 不 能 獨(dú) 立 跨 植 物 生 物 膜 系 統(tǒng) 來 進(jìn) 行 運(yùn) 輸 需 要 相 應(yīng) 的 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 蛋 白 的 協(xié) 助 13 近 年 來 研 究 發(fā) 現(xiàn) 兩 類 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 蛋 白 家 族 是 蔗 糖 質(zhì) 外 體 轉(zhuǎn) 運(yùn) 的 關(guān) 鍵 蛋 白 包 括 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 蛋 白 sucrose transporter 或 sucrose carrier SUT 或SUC 和糖外 排轉(zhuǎn)運(yùn) 蛋白 sugarswilleventu ally be exported transporters SWEETs 14 16 其 中 SWEETs 由 于 能 夠 選 擇 性 地 吸 收 不 同 糖 底 物 在 植 物 生 理 活 動(dòng) 與 發(fā) 育 過 程 中 發(fā) 揮 重 要 功 能 14 擬 南 芥 SWEET 可 分 為 4 個(gè) 不 同 的 亞 類 屬 于 不 同 亞 類 的 各 種 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 蛋 白 優(yōu) 先 轉(zhuǎn) 運(yùn) 不 同 的 糖 組 分 其 中 分 支 3 SWEET9 15 成 員 主 要 以 蔗 糖 作 為 底 物 14 番 茄 中 SlSWEET10b SlSWEET11b 和 SlSWEET14 等 在 不 同 器 官 中 均 有 不 同 程 度 的 表 達(dá) 且 在 這 些 基 因 的 啟 動(dòng) 子 區(qū) 均 存 在 能 夠 響 應(yīng) 植 物 激 素 脫 落 酸 abscisic acid ABA 的 順 式 作 用 元 件 15 在 蔗 糖 的 源 器 官 裝 載 韌 皮 部 的 長(zhǎng) 距 離 運(yùn) 輸 和 庫(kù) 器 官 卸 載 等 過 程 中 SUT 發(fā) 揮 著 重 要 作 用 番 茄 中 包 含3 個(gè) 亞 族 的 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 體 蛋 白 分 別 為 SlSUT1 SlSUT2 和 Sl SUT4 Hackel 等 16 研 究 證 明 番 茄 SlSUT1 影 響 蔗 糖 在 韌 皮 部 的 裝 載 SlSUT2 主 要 定 位 在 篩 管 細(xì) 胞 質(zhì) 膜 上 影 響 番 茄 果 實(shí) 及 種 子 的 發(fā) 育 SlSUT4 主 要 定 位 在 液 泡 膜 上 負(fù) 責(zé) 把 蔗 糖 從 液 泡 運(yùn) 輸 到 細(xì) 胞 質(zhì) 中 17 筆 者 以 發(fā) 光 二 極 管 LED 白 燈 作 為 補(bǔ) 光 光 源 以 番 茄MicroTom 幼 苗 為 材 料 旨 在 研 究 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 番 茄 植 株 生 長(zhǎng) 和 源 庫(kù) 之 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 的 調(diào) 控 作 用 研 究 結(jié) 果 可 為 工 廠 化 育 苗 和 設(shè) 施 栽 培 中 采 用 低耗能LED 夜間補(bǔ)光 提供參考 以節(jié)能增 效的方 式 為培育壯苗 提高產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 材料 以 模 式 番 茄 MicroTom 為 試 驗(yàn) 材 料 番 茄 幼 苗 在 河 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 園 藝 設(shè) 施 結(jié) 構(gòu) 與 環(huán) 境 實(shí) 驗(yàn) 室 人 工 氣 候 箱 DRON 1000C 中 培 養(yǎng) 環(huán) 境 條 件 為 相 對(duì) 濕 度 65 晝 夜 溫 度 25 20 光 周 期 為 12 h d 1 光照度為300 mol m 2 s 1 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 番 茄 種 子 消 毒 后 置 于 轉(zhuǎn) 速 200 r min 1 溫 度 expression levels of its synthetic and signaling marker genes including NCED1 AAO3 and ABI5 in the leaves stems fruits and roots In conclusion nighttime low light supplementation promotes tomato growth and sucrose transport be tween source and sink which provides a new idea for promoting low light supplementation to reduce the cost of supple mentallight andpromotestheefficientandgreendevelopmentoffacilityvegetables Keywords Tomato Low lightsupplementallightatnight Growth Sucrosetransport Abscisicacid 20第11 期 等 蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)及相關(guān)基因表達(dá)的影響 試驗(yàn)研究 28 的 搖 床 中 催 芽2d 70 以 上 的 種 子 露 白 后 進(jìn) 行 穴 盤 育 苗 采 用 草 炭 蛭 石 體 積 比 為 1 1 的 育 苗 基 質(zhì) 選 擇 3 葉 1 心 形 態(tài) 長(zhǎng) 勢(shì) 一 致 的 幼 苗 移 栽 至 高 9 cm 直 徑 10 cm 的 營(yíng) 養(yǎng) 缽 中 在 智 能 人 工 氣 候 箱 內(nèi) 進(jìn) 行 培 養(yǎng) 補(bǔ) 光 試 驗(yàn) 于 2024 年 4 月 1 日 到 2024 年 5 月 20 日 進(jìn) 行 即 在 幼 苗 4 葉 1 心 時(shí) 期 到 果 實(shí) 綠 熟 期 每 天 關(guān) 燈 1 h 后 進(jìn) 行 4 h 分 別 為 15 SL15 和30 mol m 2 s 1 SL30 低 于 光 補(bǔ) 償 點(diǎn) 的 兩 種 補(bǔ) 光 處 理 以 不 補(bǔ) 光 為 對(duì) 照 CK 每 個(gè) 處 理 45 株 3 次 重 復(fù) 隨 機(jī) 排 列 果 實(shí) 綠 熟 期 時(shí) 對(duì) 番 茄 的 根 莖 葉片 果實(shí)進(jìn)行取樣 用于后續(xù)試驗(yàn) 1 3 試驗(yàn)方法 1 3 1 植 株 形 態(tài) 指 標(biāo) 測(cè) 定 在 番 茄 果 實(shí) 開 花 期 各 處 理 隨 機(jī) 標(biāo) 記3 株 生 長(zhǎng) 一 致 的 植 株 采 用 直 尺 測(cè) 量 植 株 從 子 葉 處 至 生 長(zhǎng) 點(diǎn) 的 長(zhǎng) 度 即 為 植 株 高 度 采 用 游 標(biāo) 卡 尺 測(cè) 量 植 株 基 部 第1 葉 位 下1cm 處 的 直 徑 即 為 莖 粗 采 用 千 分 之 一 的 電 子 天 平 測(cè) 定 植 株 鮮 質(zhì) 量 使 用 根 系 掃 描 儀 Expression 4990 Epson Long Beach CA 結(jié) 合 Win RHIZO 軟 件 Regent In strumentsInc Canada 分 析 根 系 構(gòu) 型 指 標(biāo) 總 長(zhǎng) 度 總表面積和根尖數(shù) 1 3 2 開 花 統(tǒng) 計(jì) 在 補(bǔ) 光 處 理 后 當(dāng) 番 茄 第 1 朵 花 的 花 瓣 與 柱 頭 呈 45 角 時(shí) 對(duì) 花 進(jìn) 行 標(biāo) 記 并 記 錄 開 花 日 期 在 試 驗(yàn) 過 程 中 每 天 統(tǒng) 計(jì) 總 開 花 株 數(shù) 及 總 開花個(gè)數(shù) 開花以花瓣展開45 為標(biāo)準(zhǔn) 18 1 3 3 蔗 糖 含 量 檢 測(cè) 利 用 蘇 州 夢(mèng) 犀 生 物 醫(yī) 藥 科 技有限公司的試劑盒測(cè)定蔗糖含量 1 3 4 脫落酸含 量檢測(cè) 參 照Chen 等 19 的方法 采 用 酶 聯(lián) 免 疫 吸 附 檢 測(cè) 法 ELISA 對(duì) 根 部 莖 葉 片 果實(shí)中脫落酸的含量進(jìn)行測(cè)定 1 3 5 植 物 總 RNA 提 取 和 qRT PCR 利 用 植 物 RNA 提 取 試 劑 盒 北 京 華 越 洋 生 物 科 技 有 限 公 司 對(duì) 番 茄 果 實(shí) 葉 片 莖 和 根 部RNA 進(jìn) 行 提 取 使 用 Superscript 逆 轉(zhuǎn) 錄 酶 試 劑 盒 Thermo Fisher USA 將 RNA 逆 轉(zhuǎn) 錄 為 cDNA 40 保 存 備 用 在 實(shí) 時(shí) 熒 光 定 量 PCR 儀 ABI7500 CFX96TM Re al Time 系 統(tǒng) Bio Rad USA 上 利 用 Power Up SYBR Green Master Mix Thermo Fisher USA 對(duì) 相 關(guān) 基 因 進(jìn) 行 qRT PCR 分 析 以 番 茄 Actin 基 因 作 為 內(nèi) 參 檢 測(cè) 番 茄 各 器 官 在 補(bǔ) 光 處 理 下 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 基 因 SWEET10b SWEET11b SWEET14 SUT1 和 SUT4 和 脫 落 酸 合 成 和 信 號(hào) 標(biāo) 志 基 因 NCED1 AAO3 和 ABI5 的 相 對(duì) 表 達(dá) 量 相 對(duì) 表 達(dá) 量 采 用 2 Ct 方法計(jì)算 20 具體的引物列表見表1 表 1 基 因 和 引 物 序 列 Table 1 Genes and primes used in real time qRT PCR analysis 基因名稱 Genename SWEET10b SWEET11b SWEET14 SUT1 SUT4 NCED1 AAO3 ABI5 Actin 正向引物 5 3 Forwardprimer 5 3 AGCGAGCCCTGGATTAACAG CCTAATTAATGGCTAATGATATATG TGAGTGCAATTGTGTGTTCAGA TTCCATAGCTGCTGGTGTTC AGCGACGGTGCAACTAAGAA CTGCTTCTTCCCAAGCATTC GGAGGCAAGGCAGTGAAA GGGAGTACCAGAATCAGAGATGGT CTCAGTCAGGAGAACAGGGT 反向引物 5 3 Reverseprimer 5 3 CTAGCTATCTTAGAACAAGG CGGACCAGCCGTTTTATGCAT GGCCTCTATGATTGCCTTTGG TACCAGAAATGGGTCCACAA GAACTTGGGAGGAGGTGAGC ACCTGTTCCACCACAAGGAC CAAGATGTAAGGCGGTGA AAGCGTGAGCGAGTAAATCGA TGGTCGGAATGGGACAGAAG 1 4 數(shù)據(jù)分析 利 用 Excel 2019 整 理 數(shù) 據(jù) 采 用 IBM SPSS Statistics20 進(jìn) 行 方 差 分 析 用Tukey 檢 驗(yàn) 確 定 處 理 間 的 顯 著 性 差 異 p 0 05 使 用 Origin 8 5 作 圖 2 結(jié)果與分析 2 1 夜間弱光補(bǔ)光促進(jìn)番茄生長(zhǎng) 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 處 理 明 顯 影 響 番 茄 生 長(zhǎng) 圖 1 A 與 CK 相 比 SL15 補(bǔ) 光 處 理 的 株 高 莖 粗 和 整 株 鮮 質(zhì) 量 分 別 顯 著 提 高 了 28 72 12 05 和 44 09 SL30 補(bǔ) 光 處 理 的 株 高 莖 粗 和 整 株 鮮 質(zhì) 量 分 別 顯 著 提 高 了 31 38 11 86 和 48 71 圖 1 B D 補(bǔ) 光 處 理 SL15 和 SL30 之 間 的 株 高 莖 粗 和 整 株 鮮 質(zhì) 量 沒 有 顯 著 差 異 以 上 結(jié) 果 表 明 夜 間弱光補(bǔ)光顯著促進(jìn)番茄幼苗生長(zhǎng) 2 2 夜間弱光補(bǔ)光明顯改善番茄根系構(gòu)型 夜 間 不 同 弱 光 補(bǔ) 光 處 理 明 顯 改 善 了 番 茄 幼 苗 的 根 系 構(gòu) 型 圖 2 A 與 CK 相 比 SL15 補(bǔ) 光 處 理 的 總 根 長(zhǎng) 總 表 面 積 和 根 尖 數(shù) 分 別 顯 著 增 加 了 22 79 33 01 和 48 02 SL30 補(bǔ) 光 處 理 的 總 根 秦艷萍 等 夜間弱光補(bǔ)光對(duì)番茄生長(zhǎng)和源庫(kù)間蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)及相關(guān)基因表達(dá)的影響 21中 國(guó) 瓜 菜 第37 卷 試驗(yàn)研究 長(zhǎng) 總 表 面 積 和 根 尖 數(shù) 分 別 顯 著 增 加 了 25 28 38 42 和 54 56 圖 2 B D 補(bǔ) 光 處 理 SL15 和 SL30 之 間 的 總 根 長(zhǎng) 總 表 面 積 和 根 尖 數(shù) 沒 有 顯 著 差 異 以 上 結(jié) 果 表 明 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 顯 著 促 進(jìn) 番 茄 幼 苗 根 系 生 長(zhǎng) 有 助 于 構(gòu) 建 理 想 的 根 系 構(gòu) 型 注 A 植株表型 B 株高 C 莖粗 D 鮮質(zhì)量 不同小寫字母表示不同處理間差異顯著 p 0 05 下同 Note A Plantphenotype B Plantheight C Stemthickness D Freshmass Differentlowercaselettersindicatesignificantdifferencebetween differenttreatments p 0 05 Thesamebelow 圖 1 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 番 茄 生 長(zhǎng) 的 影 響 Fig 1 Effects of low light supplemental light at night on tomato growth 注 A 根系形態(tài) B 總根長(zhǎng) C 總表面積 D 根尖數(shù) Note A Rootmorphology B Totalrootlength C Totalsurfacearea D Numberoftips 圖 2 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 番 茄 根 系 構(gòu) 型 的 影 響 Fig 2 Effects of low light supplemental light at night on morphological parameters of tomato root A B D C CK SL15 SL30 株 高Plantheight cm 10 8 6 4 2 0 CK SL15 SL30 處 理Treatment CK SL15 SL30 處 理Treatment CK SL15 SL30 處 理Treatment 莖 粗Stemthickness mm 6 5 4 3 2 1 0 鮮 質(zhì) 量Freshmass g plant 1 8 6 4 2 0 b a a a a b a a b A B C D CK SL15 SL30 總 根 長(zhǎng) Totalrootlength cm 500 400 300 200 100 0 CK SL15 SL30 處 理Trentment CK SL15 SL30 處 理Trentment 1500 1200 900 600 300 0 根 尖 數(shù)Numberoftips b a a b a a b a a CK SL15 SL30 處 理Trentment 總 表 面 積 Totalsurfacearea cm 2 100 80 60 40 20 0 22第11 期 等 蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)及相關(guān)基因表達(dá)的影響 試驗(yàn)研究 2 3 夜間弱光補(bǔ)光促進(jìn)番茄開花 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 處 理 3 周 后 統(tǒng) 計(jì) 番 茄 苗 開 花 情 況 發(fā) 現(xiàn) 補(bǔ) 光 處 理 促 進(jìn) 番 茄 開 花 與 CK 相 比 SL15 和 SL30 補(bǔ) 光 處 理 的 開 花 株 數(shù) 和 開 花 數(shù) 分 別 顯 著 增 加 了 38 20 40 45 和 31 78 33 18 圖 3 補(bǔ) 光 處 理 SL15 和 SL30 之 間 的 開 花 株 數(shù) 和 開 圖 3 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 番 茄 開 花 的 影 響 Fig 3 Effects of low light supplemental light at night on flowering of tomato plants 花數(shù)沒有顯著差異 2 4 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 促 進(jìn) 番 茄 源 庫(kù) 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 及 相 關(guān)基因的表達(dá) 與CK 相 比 SL15 補(bǔ) 光 處 理 顯 著 降 低 了 番 茄 成 熟 葉 片 和 莖 的 蔗 糖 含 量 顯 著 提 高 了 果 實(shí) 和 根 中 的 蔗 糖 含 量 而 成 熟 葉 片 莖 果 實(shí) 和 根4 個(gè) 器 官 的 總 蔗 糖 含 量 在 CK 和 SL15 處 理 之 間 沒 有 顯 著 差 異 說 明 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 處 理 促 進(jìn) 番 茄 源 庫(kù) 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 圖 4 A 進(jìn) 一 步 利 用 qRT PCR 分 析 番 茄 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 基 因 在 源 庫(kù) 間 不 同 器 官 中 的 表 達(dá) 量 結(jié) 果 表 明 SL15 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 莖 和 果 實(shí) 中 SUT1 表 達(dá) 量 分 別 較CK 顯 著 提 高 了165 132 和111 圖 4 B 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 果 實(shí) 和 根 中 SUT4 表 達(dá) 量 較 CK 分 別 顯 著 提 高 了 609 67 和 276 圖 4 C 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 莖 和 根 中 SWEET10b 表 達(dá) 量 較 CK 分 別 顯 著 提 高 了 213 48 和171 圖4 D 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 和 果 實(shí) 中SWEET11b 表 達(dá) 量 較CK 分 別 顯 著 提 高 了 578 和 126 圖 4 E 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 和 根 中 SWEET14 表 達(dá) 量 較 CK 分 別 顯 著 提 高 了 457 和 114 圖 4 F 以 上 結(jié) 果 表 明 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 促 進(jìn) 果 實(shí) 綠 熟 期 番 茄 源 庫(kù) 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 及 相 關(guān)基因的表達(dá) 2 5 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 促 進(jìn) 番 茄 內(nèi) 源 脫 落 酸 積 累 及 合 成和信號(hào)基因表達(dá) 與 CK 相 比 夜 間 補(bǔ) 光 處 理 SL15 顯 著 提 高 了 番 茄 成 熟 葉 片 莖 果 實(shí) 和 根 的 ABA 含 量 圖 5 A 進(jìn) 一 步 利 用 qRT PCR 分 析 ABA 合 成 標(biāo) 志 基 因NCED1 AAO3 及 信 號(hào) 標(biāo) 志 基 因ABI5 在 番 茄 源 庫(kù) 間 不 同 器 官 中 的 表 達(dá) 量 結(jié) 果 表 明 SL15 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 果 實(shí) 和 根 中 NCED1 表 達(dá) 量 分 別 較 CK 顯 著 提 高 了 106 115 和 128 圖 5 B 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 莖 和 果 實(shí) 中 AAO3 表 達(dá) 量 較 CK 分 別 顯 著 提 高 了 164 96 和 156 圖 4 C 補(bǔ) 光 處 理 植 株 的 成 熟 葉 片 果 實(shí) 和 根 中 ABI5 表 達(dá) 量 較 CK 分 別 顯 著 提 高 了 281 95 和 115 圖5 D 以 上 結(jié) 果 表 明 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 促 進(jìn) 果 實(shí) 綠 熟 期 番 茄 源 庫(kù) 間ABA 積 累 及 其 合 成 和 信 號(hào) 相關(guān)基因的表達(dá) 3 討論與結(jié)論 采 用 高 光 強(qiáng) 補(bǔ) 光 導(dǎo) 致 設(shè) 施 園 藝 生 產(chǎn) 成 本 提 高 的 問 題 限 制 補(bǔ) 光 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 和 推 廣 于 鵬 澎 等 8 指 出 番 茄 育 苗 過 程 中 的 用 電 消 耗 量 占 整 個(gè) 育 苗 成 本 的80 左 右 因 此 如 何 降 低 設(shè) 施 補(bǔ) 光 的 能 耗 是 當(dāng) 前 研 究 的 重 點(diǎn) 番 茄 的 光 補(bǔ) 償 點(diǎn) 在35 mol m 2 s 1 以 上 21 22 筆 者 在 本 研 究 中 針 對(duì) 目 前 補(bǔ) 光 能 耗 較 高 的 問 題 發(fā) 現(xiàn) 與 夜 間 不 補(bǔ) 光 相 比 夜 間 進(jìn) 行 15 和 30 mol m 2 s 1 低 于 光 補(bǔ) 償 點(diǎn) 的 兩 種 補(bǔ) 光 處 理 均 顯 著 促 進(jìn) 番 茄 植 株 生 長(zhǎng) 改 善 根 系 構(gòu) 型 促 進(jìn) 開 花 而 兩 種 補(bǔ) 光 處 理 的 相 關(guān) 生 理 指 標(biāo) 沒 有 顯 著 差 異 有 趣 的 是 與 筆 者 的 研 究 類 似 Yu 等 23 在 番 茄 夜 間 補(bǔ) 光 試 驗(yàn) 中 使 用 的 光 照 度 也 為 30 mol m 2 s 1 該 光 照 度 被 證 明 不 能 為 番 茄 的 光 合 作 用 提 供 足 夠 的 能 量 值 得 注 意 的 是 研 究 還 指 出 夜 間 補(bǔ) 充 30 mol m 2 s 1 光 照 可 以 顯 著 提 高 番 茄 白 天 的 光 合 速 率 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 此 外 李 海 云 等 24 研 究 表 明 夜 間 采 用 1 4 mol m 2 s 1 的 弱 光 補(bǔ) 光 能 顯 著 促 進(jìn) 黃 A B 開 花 株 數(shù) Numberoffloweringplants 50 40 30 20 10 0 b a a b a a CK SL15 SL30 CK SL15 SL30 開 花 個(gè) 數(shù) Numberofflowering 120 100 80 60 40 20 0 處 理Treatment 處 理Treatment 秦艷萍 等 夜間弱光補(bǔ)光對(duì)番茄生長(zhǎng)和源庫(kù)間蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)及相關(guān)基因表達(dá)的影響 23中 國(guó) 瓜 菜 第37 卷 試驗(yàn)研究 注 代表差異顯著性 p 0 05 下同 Note indicatessignificantdifferenceatp 0 05 Thesamebelow 圖 4 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 對(duì) 番 茄 源 庫(kù) 間 蔗 糖 轉(zhuǎn) 運(yùn) 及 相 關(guān) 基 因 表 達(dá) 的 影 響 Fig 4 Effects of low light supplemental light at night on sucrose transport and related gene expression between sources and sinks of tomato plants 瓜 幼 苗 生 長(zhǎng) 但 需 要 的 補(bǔ) 光 時(shí) 間 較 長(zhǎng) 與 不 補(bǔ) 光 的 對(duì) 照 相 比 9 12h 補(bǔ) 光 處 理 的 株 高 莖 粗 干 質(zhì) 量 才 達(dá) 到 顯 著 差 異 因 此 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 可 能 通 過 光 信 號(hào) 的 形 式 促 進(jìn) 作 物 生 長(zhǎng) 導(dǎo) 致 本 研 究 中 15 和 30 mol m 2 s 1 低 于 光 補(bǔ) 償 點(diǎn) 的 兩 種 補(bǔ) 光 處 理 對(duì) 番 茄生長(zhǎng)指標(biāo)的促進(jìn)效果沒有顯著差異 根 系 在 固 定 植 物 吸 收 水 分 和 養(yǎng) 分 方 面 發(fā) 揮 重 要 作 用 25 植 物 的 根 系 構(gòu) 型 是 指 根 系 在 空 間 上 的 分 布 結(jié) 構(gòu) 以 及 側(cè) 根 的 數(shù) 量 和 長(zhǎng) 度 等 26 楊 俊 剛 等 27 提 出 了 番 茄 的 理 想 根 系 構(gòu) 型 為 主 根 深 入 表 層 密 集 本 研 究 結(jié) 果 表 明 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 顯 著 改 善 了 番 茄 根 系 構(gòu) 型 提 高 了 番 茄 幼 苗 根 系 的 總 根 長(zhǎng) 總 表 面 積 和 根 尖 數(shù) 可 見 夜 間 弱 光 補(bǔ) 光 有 助 于 番 茄 構(gòu) 建 理 想 的 根 系 構(gòu) 型 文 蓮 蓮 等 3 研 究 表 明 補(bǔ) 光 處 理 較 不 補(bǔ) 光 對(duì) 照 顯 著 促 進(jìn) 根 系 發(fā) 育 根 系 構(gòu) 型 參 數(shù) 隨 補(bǔ) 光 時(shí) 間 的 延 長(zhǎng) 顯 著 提 高 以 補(bǔ) 光 4 h 效 果 最 顯 著 韓 文 等 28 研 究 表 明 采 用8h 延 長(zhǎng) 早 晚 補(bǔ) 光 時(shí) 長(zhǎng) 打 破 黑 暗 的 非 連 續(xù) 補(bǔ) 光 方 式 明 顯 改 善 日 光 溫 室 番 茄 根 w 蔗 糖 Sucroseconcent mg g 1 CK SL15 成 熟 葉 片 Matureleaf 莖 Stem 果 實(shí) Fruit 根 Root 總 和 Total A B CK SL15 成 熟 葉 片 Matureleaf 莖 Stem 果 實(shí) Fruit 根 Root 5 4 3 2 1 0 相 對(duì) 表 達(dá) 量 Relativeexpression SUT1 CK SL15 CK SL15 C D SUT4 SWEET10b 相 對(duì) 表 達(dá) 量 Relativeexpression 12 10 8 6 4 2 0 CK SL15 SWEET11b SWEET14 CK SL15 相 對(duì) 表 達(dá) 量 Relativeexpression 8 6 4 2 0 成 熟 葉 片 Matureleaf 莖 Stem 果 實(shí) Fruit 根 R