光譜能量分布對組培大豆和金線蓮再生體系的影響.pdf

1、光是植物生長發(fā)育的能量來源，參與并調(diào)控著植物生長發(fā)育的各種形態(tài)建成和生理反應(yīng)過程。隨著對植物組織培養(yǎng)研究的深入，光譜能量分布已經(jīng)作為重要的影響因子廣泛應(yīng)用于對組織培養(yǎng)中的植物的光形態(tài)建成和各種反應(yīng)機理的研究中。植物組織培養(yǎng)中主要采用鈉燈、白熾燈及日光燈等傳統(tǒng)人工光源對植物進行補光，但其光譜分布不可控，不能符合植株生長發(fā)育的需求，并且存在耗能大，費用高，對植物的生物能效低等缺點。發(fā)光二極管（Light emitting diodes，LE

2、D）作為一種新型的光源，可以發(fā)射出具有不同光譜能量的光源，并且可以進行可控調(diào)整，對研究組培植物的光形態(tài)建成和各種生理反應(yīng)具有重要作用。并且具有成本低，體積小、波長精確、散熱少、壽命長等優(yōu)點。因此，近年來采用LED作為光源研究光照對組培植物生長發(fā)育的影響的研究很多，但很少有系統(tǒng)性報道組培植株整個再生體系對不同光譜能量分布響應(yīng)的研究。
　　本文首先綜述了不同光譜能量分布對組培植物生長發(fā)育的影響，并且對大豆和金線蓮組織培養(yǎng)的研究進展以及

3、LED在組培中的應(yīng)用前景等做了介紹。并在此基礎(chǔ)上以大豆和金線蓮為試驗材料，研究了不同光譜能量分布對大豆和金線蓮組織培養(yǎng)再生體系的影響，篩選出適宜大豆再生體系建立以及金線蓮組培再生體系的LED光譜組合。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1.在大豆胚尖再生體系研究中，不同比例的紅藍組合光譜對大豆胚尖再生體系影響的研究表明，高比例的紅光促進了叢生芽的誘導(dǎo)，有利于根數(shù)的增加、根的增粗、提高了根系活力和干物質(zhì)積累，并且促進了氣孔的生長和張

4、開。而高比例的藍光具有相反的效應(yīng)，不利于大豆胚尖叢生芽的誘導(dǎo)和生根苗的生長。紅藍比例為4比1(RB41)處理是大豆胚尖再生體系的最適宜紅藍配比組合光譜。
　　不同的光譜能量分布對大豆胚尖再生體系影響的研究表明，含有660nm紅光的光譜組合有利于胚尖叢生芽芽數(shù)的誘導(dǎo)和芽的伸長，并且能促進生根苗的形態(tài)建成、于物質(zhì)積累、根系發(fā)育和氣孔的發(fā)育。含有630nm紅光的光譜組合能促進莖的增粗和根系的伸長，有利于葉綠素含量的積累和氣孔頻數(shù)的增加。

5、在紅藍組合光的基礎(chǔ)上添加黃光有利于胚尖叢生芽芽數(shù)的增加，有利于大豆生根苗莖粗的增加、干物質(zhì)的積累和根系發(fā)育，并且對氣孔的發(fā)育有促進作用。添加綠光促進生根苗植株和根的伸長，有利于葉綠素含量的增加。660nm的紅光與藍光黃光的組合(R660BY)可以作為最適宜的大豆胚尖再生體系的光譜組合。
　　2.光密度對大豆組培苗生長影響的試驗表明，在叢生芽的誘導(dǎo)中，40μmol·m-2·s-1處理組下平均芽數(shù)最高，平均芽長以60μmol·m-2·

6、s-1處理組最佳，但50μmol·m-2·s-1處理組下總芽數(shù)最多，并且50和60μmol·m-2·s-1處理組有利于叢生芽的伸長。50μmol·m-2·s-1可以作為最適宜的叢生芽誘導(dǎo)光密度。
　　光密度對大豆生根苗的研究中，40μmol·m-2·s-1處理組下的主根數(shù)最高。50μmol·m-2·s-1有利于株高的伸長、干物質(zhì)的積累、氣孔的生長。莖粗在以60和70μmol·m-2·s-1處理下最佳，并且60μmol·m-2·s-

7、1下主根長、主根粗和根系活力最佳，葉綠素含量和氣孔面積最大。70μmol·m-2·s-1處理組下葉片氣孔受到光抑制。低光密度會顯著增加葉片氣孔的數(shù)量。50和60μmol·m-2·s-1可以作為最適宜的生根苗光密度。
　　3.在不同紅、藍和遠紅光光譜能量分布對金線蓮叢生芽誘導(dǎo)影響的研究中，在紅光的基礎(chǔ)上添加遠紅光或藍光有利于叢生芽的誘導(dǎo)和生長，但低比率的R/B會降低叢生芽的芽數(shù)、芽粗、干重和壯苗指數(shù)，抑制可溶性蛋白和淀粉的合成，但能

8、夠提高游離氨基酸的含量。低比率的R/Fr能顯著提高叢生芽的長度和芽粗，而高比率的R/Fr能顯著促進叢生芽芽數(shù)的增加，并且添加遠紅光能夠促進可溶性糖、蔗糖、淀粉和游離氨基酸的積累。在紅光中添加遠紅光與在紅光中添加藍光更有利于金線蓮叢生芽的誘導(dǎo)。紅光與遠紅光比例為2比1(RFr21)可以作為最適宜的金線蓮叢生芽誘導(dǎo)光質(zhì)。
　　4.在金線蓮壯苗生根的研究中，不同比例的紅藍組合光譜對金線蓮壯苗生根影響的研究表明，紅光促進葉面積的增大、莖的

9、伸長、促進干鮮重的積累、有利于可溶性糖、蔗糖和淀粉的合成，并且促進葉綠素的積累。而藍光則增加了莖粗、有利于可溶性蛋白和游離氨基酸的積累，并且增大了葉綠素a和b的比值，氣孔小但長寬比較大數(shù)量多。較高的紅光或藍光都會降低根的數(shù)量。
　　不同的光譜能量分布對金線蓮壯苗生根影響的研究表明，660nm的紅光與藍光和3000K白光的組合(R660BW3000)更有利于葉片的生長、莖的伸長和干鮮重的積累，并且提高了根系的活力，有利于金線蓮的生長

10、，但630nm的紅光與藍光和3000K白光的組合(R630BW3000)具有相反效果，不利于金線蓮的生長。莖粗則以630nm的紅光與藍光和黃光的組合(R630BY)處理最大。黃光和630nm的紅光有利于可溶性蛋白的積累，在紅藍組合光上添加黃光或綠光促進了可溶性糖、蔗糖和游離氨基酸的合成，添加白光促進了淀粉的合成。葉綠素含量以660nm的紅光與藍光和3000K白光(R660BW3000)和630nm的紅光與藍光和6000K白光(R630B

11、W6000)處理組最佳。氣孔長以R660BW3000最大，氣孔寬以660nm的紅光與藍光和6000K白光(R660BW6000)和660nm的紅光與藍光和黃光(R660BY)處理最佳，氣孔面積以R660BW6000處理最佳，660nm的紅光更有利于氣孔的增大。而綠光和630nm的紅光能夠增加氣孔數(shù)量?？傊琑660BW3000可以作為較適宜的金線蓮壯苗生根光譜組合。
　　5.在光密度對金線蓮壯苗生根影響的試驗中表明，低光密度不利于

12、葉片的生長、降低了根系活力、抑制了淀粉的合成，但促進了莖和根的伸長、有利于游離氨基酸和葉綠素含量的積累。高光密度則促進了葉片的增多、增加了莖粗、提高了根系活力、促進了淀粉的合成，但過高的光密度則減少了根的數(shù)量、降低了葉綠素a、b的比值。并且過高或過低的光密度都會抑制可溶性蛋白、可溶性糖和蔗糖的積累。試驗表明50μmol·m-2·s-1處理組可以作為金線蓮壯苗生根較適宜的光密度。
　　6.綜上所述，6(R660BY)可以作為大豆胚尖

13、叢生芽再生體系的最適宜光源，有利于提高叢生芽伸長率，促進壯苗生根;50μmol·m-2·s-1可以作為最適宜的大豆叢生芽誘導(dǎo)光密度，50和60μmol·m-2·s-1可以作為最適宜的大豆生根苗光密度;RFr21有利于金線蓮叢生芽的誘導(dǎo)和生長，R660BW3000有利于金線蓮的營養(yǎng)生長及移栽成活;光密度為50μmol·m-2·s-1的復(fù)合光譜可用于金線蓮的組織培養(yǎng)。因此，LED光譜能量分布對大豆和金線蓮的再生體系具有顯著的影響?？梢詮V泛應(yīng)