光譜能量分布對(duì)組培大豆和金線蓮再生體系的影響.pdf

1、光是植物生長(zhǎng)發(fā)育的能量來(lái)源，參與并調(diào)控著植物生長(zhǎng)發(fā)育的各種形態(tài)建成和生理反應(yīng)過(guò)程。隨著對(duì)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(duì)組織培養(yǎng)中的植物的光形態(tài)建成和各種反應(yīng)機(jī)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(duì)植物進(jìn)行補(bǔ)光，但其光譜分布不可控，不能符合植株生長(zhǎng)發(fā)育的需求，并且存在耗能大，費(fèi)用高，對(duì)植物的生物能效低等缺點(diǎn)。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(jìn)行可控調(diào)整，對(duì)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(zhǎng)精確、散熱少、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來(lái)采用LED作為光源研究光照對(duì)組培植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響的研究很多，但很少有系統(tǒng)性報(bào)道組培植株整個(gè)再生體系對(duì)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(duì)組培植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，并且對(duì)大豆和金線蓮組織培養(yǎng)的研究進(jìn)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(yàn)材料，研究了不同光譜能量分布對(duì)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(lán)組合光譜對(duì)大豆胚尖再生體系影響的研究表明，高比例的紅光促進(jìn)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(jìn)了氣孔的生長(zhǎng)和張

4、開(kāi)。而高比例的藍(lán)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(zhǎng)。紅藍(lán)比例為4比1(RB41)處理是大豆胚尖再生體系的最適宜紅藍(lán)配比組合光譜。
　　不同的光譜能量分布對(duì)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(zhǎng)，并且能促進(jìn)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(jìn)莖的增粗和根系的伸長(zhǎng)，有利于葉綠素含量的積累和氣孔頻數(shù)的增加。

5、在紅藍(lán)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(duì)氣孔的發(fā)育有促進(jìn)作用。添加綠光促進(jìn)生根苗植株和根的伸長(zhǎng)，有利于葉綠素含量的增加。660nm的紅光與藍(lán)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(duì)大豆組培苗生長(zhǎng)影響的試驗(yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)。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(duì)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(zhǎng)、干物質(zhì)的積累、氣孔的生長(zhǎng)。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(zhǎng)、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(huì)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(lán)和遠(yuǎn)紅光光譜能量分布對(duì)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(yuǎn)紅光或藍(lán)光有利于叢生芽的誘導(dǎo)和生長(zhǎng)，但低比率的R/B會(huì)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(zhǎng)度和芽粗，而高比率的R/Fr能顯著促進(jìn)叢生芽芽數(shù)的增加，并且添加遠(yuǎn)紅光能夠促進(jìn)可溶性糖、蔗糖、淀粉和游離氨基酸的積累。在紅光中添加遠(yuǎn)紅光與在紅光中添加藍(lán)光更有利于金線蓮叢生芽的誘導(dǎo)。紅光與遠(yuǎn)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(lán)組合光譜對(duì)金線蓮壯苗生根影響的研究表明，紅光促進(jìn)葉面積的增大、莖的

9、伸長(zhǎng)、促進(jìn)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(jìn)葉綠素的積累。而藍(lán)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(zhǎng)寬比較大數(shù)量多。較高的紅光或藍(lán)光都會(huì)降低根的數(shù)量。
　　不同的光譜能量分布對(duì)金線蓮壯苗生根影響的研究表明，660nm的紅光與藍(lán)光和3000K白光的組合(R660BW3000)更有利于葉片的生長(zhǎng)、莖的伸長(zhǎng)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(zhǎng)

10、，但630nm的紅光與藍(lán)光和3000K白光的組合(R630BW3000)具有相反效果，不利于金線蓮的生長(zhǎng)。莖粗則以630nm的紅光與藍(lán)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(lán)組合光上添加黃光或綠光促進(jìn)了可溶性糖、蔗糖和游離氨基酸的合成，添加白光促進(jìn)了淀粉的合成。葉綠素含量以660nm的紅光與藍(lán)光和3000K白光(R660BW3000)和630nm的紅光與藍(lán)光和6000K白光(R630B

11、W6000)處理組最佳。氣孔長(zhǎng)以R660BW3000最大，氣孔寬以660nm的紅光與藍(lán)光和6000K白光(R660BW6000)和660nm的紅光與藍(lán)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?，R660BW3000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(duì)金線蓮壯苗生根影響的試驗(yàn)中表明，低光密度不利于

12、葉片的生長(zhǎng)、降低了根系活力、抑制了淀粉的合成，但促進(jìn)了莖和根的伸長(zhǎng)、有利于游離氨基酸和葉綠素含量的積累。高光密度則促進(jìn)了葉片的增多、增加了莖粗、提高了根系活力、促進(jìn)了淀粉的合成，但過(guò)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(guò)高或過(guò)低的光密度都會(huì)抑制可溶性蛋白、可溶性糖和蔗糖的積累。試驗(yàn)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(zhǎng)率，促進(jìn)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(zhǎng)，R660BW3000有利于金線蓮的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)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(duì)大豆和金線蓮的再生體系具有顯著的影響。可以廣泛應(yīng)