不同LED光譜對馬鈴薯組培苗生長和內(nèi)源激素變化的影響.pdf

EffectsofDifferentLEDLightSpectraonGrowthandAlterationsof EndogenousHormoneofPotatoPlantletsGrown invitro CHENLili 1 WANGHaoying 2 GONGXiaochen 2 XUEXuzhang 3 HUYuegao 2 1 CollegeofScienceandTechnology NingboUniversity Ningbo Zhejiang315300 China 2 CollegeofAgronomyandBiotechnology ChinaAgriculturalUniversity Beijing100193 China 3 BeijingResearchCenterforIntelligentEquipmentinAgriculture Beijing100097 China A Abstract bstract Single stem cuttings of Zhongshu 4 potato plantlets in vitro were used as the explants and white LED light was used as the control CK to explore the effects of the five LED spectra namely 100 red light RR 100 blue light BB 100 green light GG 75 red light 25 blue light RB and 45 red light 35 blue light 20 green light RBG on the growth and endogenous hormone content of potato plantlets cultured in vitro Potato plantlets in RR and GG treatments were slender with longer internodes Plantlets stems in BB treatment were shorter RB and RBG treatments induced healthy potato plantlets in vitro with higher growth parameters including stem length stem diameter leaf area and the total root length than those of CK BB promoted the growth development of leaves by increasing the contents of endogenous cytokinins IPA ZR and DHZR in the leaves of potato plantlets in vitro RR increased theABA 不同 LED 光譜對馬鈴薯組培苗生長和內(nèi)源激素變化的影響 陳麗麗 1 王浩瑛 2 宮曉晨 2 薛緒掌 3 胡 躍高 2 1 寧波大學科學技術(shù)學院 浙江 寧波 3 15300 2 中國農(nóng)業(yè)大 學農(nóng)學院 北京 10 0193 3 北京農(nóng)業(yè)智能裝備研究中心 北 京 10 00 97 收稿日期 2020 03 27 基 金 項 目 寧波大學科研基金 XYL20017 寧波大學科技學院學術(shù)骨干科研啟動基金 RC190006 863國家高技術(shù)研發(fā)項目 2013AA103005 作者簡介 陳麗麗 1988 女 博士 講師 研究方向為光源對植物生長發(fā)育調(diào)控 通信作 者 Correspondingauthor 胡躍高 博士 教授 從事有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和鄉(xiāng)村發(fā)展規(guī)劃研究 E mail huyuegao 中圖分類號 S532 文獻標識碼 A 文章編號 1672 3635 2020 05 0257 11 摘 要 為 研 究 不 同 光 質(zhì) 對 馬 鈴 薯 組 培 苗 形 態(tài) 生 長 及 內(nèi) 源 激 素 水 平 的 影 響 以 中 薯4 號 馬 鈴 薯 組 培 苗 單 節(jié) 莖 段 為 外 植 體 白 色LED 光 源 作 對 照 CK 探 究5 種 不 同 光 質(zhì) 的LED 光 源 處 理 即100 紅 光 RR 100 藍 光 BB 100 綠 光 GG 75 紅 光 25 藍 光 RB 和45 紅 光 35 藍 光 20 綠 光 RBG 對 馬 鈴 薯 組 培 苗 生 長 和 內(nèi) 源 激 素 含 量 的 影 響 結(jié) 果 表 明 單 色 光 處 理 顯 著 改 變 組 培 苗 的 生 長 形 態(tài) RR 和GG 處 理 下 組 培 苗 莖 稈 纖 細 BB 處 理 下 的 組 培 苗 莖 稈 粗 矮 RB 和RBG 處 理 下 組 培 苗 在 莖 長 莖 粗 葉 面 積 和 根 系 總 長 度 等 形 態(tài) 指 標 方 面 均 高 于CK BB 通 過 增 加 各 生 長 期 組 培 苗 葉 片 內(nèi) 源 細 胞 分 裂 素 IPA ZR 和DHZR 含 量 促 進 葉 片 生 長 發(fā) 育 RR 通 過 提 高 組 培 苗 根 系 內(nèi) 源 ABA 含 量 增 加 根 系 抗 脅 迫 能 力 在 整 個 生 長 期 RR 和GG 處 理 的 馬 鈴 薯 組 培 苗 莖 中 高 濃 度 的 內(nèi) 源GAs 和IAA 協(xié) 同 作 用 刺 激 莖 細 胞 伸 長 和 節(jié) 間 伸 長 顯 著 增 加 了 組 培 苗 莖 長 和 節(jié) 間 長 總 之 不 同LED 光 譜 通 過 參 與 調(diào) 控 馬 鈴 薯 組 培 苗 各 器 官 內(nèi) 源 激 素 的 分 布 進 而 影 響 其 生 長 關鍵詞 LED 光譜 馬鈴薯組培苗 植物內(nèi)源激素 形態(tài) 不同LED光譜對馬鈴薯組培苗生長和內(nèi)源激素變化的影響 陳麗麗 王浩瑛 宮曉晨 等 遺傳育種 257中國馬鈴薯 第34卷 第5期 2020 content in the roots of plantlets giving rise to the enhancement of the root resistance to stress In RR and GG treatments the synergistic effect of high content of endogenous GAs and IAA in the whole growing stages stimulated elongation of stem cells and internodes which significantly increased the stem length and internode length In conclusion different LED spectra are involved in regulating the distribution of endogenous hormones in the organs of potatoplantlets in vitrowhichfurtheraffectstheirgrowth KeyWords KeyWords LEDlightspectrum invitropotatoplantlet plantendogenoushormones morphology 馬鈴薯是繼水稻 玉米 小麥之后的第四大糧 食作物 1 在保障糧食安全 改善膳食結(jié)構(gòu) 幫助農(nóng) 民致富方面起著重要作用 生產(chǎn)上 推廣使用合格 種薯是保障馬鈴薯增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施 2 馬鈴薯組 培苗是生產(chǎn)馬鈴薯種薯的基礎 3 光源是調(diào)控馬鈴薯 組培苗生長發(fā)育的重要環(huán)境因素之一 4 研究表明紅 光處理30d的馬鈴薯組培苗細長柔弱 葉片薄而 小 藍光處理下則表現(xiàn)出莖稈粗矮 葉色黑綠 葉 片大而肥厚 5 電鏡觀察表明紅光處理后組織細胞 大 而藍光處理后的則短小 6 單側(cè)藍光照射強烈引 起馬鈴薯組培苗單節(jié)莖段90 向光彎曲 7 紅光和遠 紅光照射促進馬鈴薯組培苗腋芽的長出 8 紅藍光3 1 組合光譜提高了馬鈴薯組培苗中碳水化合物和蛋白 質(zhì)等物質(zhì)積累 9 紅藍組合光譜中增加一定綠光 通 過改善生理指標和葉片解剖學結(jié)構(gòu)有利于培養(yǎng)健壯 的馬鈴薯組培苗 10 上述研究重點關注了不同光質(zhì) 處理結(jié)束后 馬鈴薯組培苗最終的形態(tài) 生理生化 等特性 而不同光質(zhì)對馬鈴薯組培苗不同時期生長 和內(nèi)源激素含量的影響尚未見報道 光是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因素之一 植 物通過調(diào)整其形態(tài)和生理生長以適應不同光環(huán)境 11 植物激素是調(diào)控植物生命活動的重要信號分子 光 依賴的植物形態(tài)改變是受植物激素調(diào)節(jié)的 12 遠紅 光通過影響生長素和赤霉素的比例 調(diào)控大豆的生 長形態(tài)及生物量分配 13 紅光通過協(xié)同調(diào)控西瓜苗 內(nèi)源水楊酸和茉莉酸激素信號 增強了植株的抗病 性 14 不同光質(zhì)通過改變內(nèi)源細胞分裂素 生長素 和赤霉素含量進而影響夏玉米籽粒的形態(tài)特征 15 紫外光譜通過調(diào)節(jié)內(nèi)源赤霉素代謝及其信號傳導途 徑抑制豌豆莖節(jié)伸長和葉片擴展 16 在水稻幼苗上 蔭蔽現(xiàn)象引起的莖稈伸長也受內(nèi)源激素調(diào)控 17 本 試驗通過設置不同波長LED光源及其組合 對馬鈴 薯組培苗生產(chǎn)中的照明光源進行調(diào)控 在組培苗生 長關鍵時期進行取樣 分別測定各器官內(nèi)源細胞分 裂素 生長素 脫落酸和赤霉素的含量 分析不同 LED光源對馬鈴薯組培苗內(nèi)源激素含量的影響 從 激素調(diào)控水平闡明LED光源對馬鈴薯組培苗形態(tài)生 長的影響機制 以期為馬鈴薯組培苗擴繁中人工光 源選擇提供理論指導 1 材 料 與 方 法 1 1 試 驗 材 料 供試馬鈴薯品種為早熟品種 中薯4號 脫毒 馬鈴薯組培苗由中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所馬 鈴薯良種繁育中心提供 試驗前繼代培養(yǎng)足夠的馬 鈴薯組培苗用于光處理 1 2 試 驗 條 件 與 光 處 理 裝 置 試驗在中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院南平房組培室內(nèi)進 行 溫度控制在 23 3 光照時間為16h光照 6 00 22 00 8h黑暗 濕度為 75 5 總光合 有效輻射強度為100 mol m 2 s 由Li CO250A光 照計測定 美國LI COR公司 試驗采用無任何激 素添加的MS培養(yǎng)基 pH5 8 每組培瓶 350mL 北京易生組培公司 分裝50mL培養(yǎng)基在121 下于 高壓鍋內(nèi)滅菌15min 在超凈工作臺內(nèi) 用組培剪 剪下具有一葉的馬鈴薯組培苗單節(jié)莖段 長15mm 作為外植體 垂直接種至滅菌凝固后的組培瓶內(nèi) 每瓶均勻接種12 15個外植體 每個處理接種15 瓶 置于光處理下培養(yǎng)4周 試驗以白光作為對照 CK 設5個光質(zhì)處理 100 紅光 RR 100 藍光 BB 100 綠光 GG 65 紅光 35 藍光 RB 45 紅光 35 藍 光 20 綠光 RBG 試驗所用均為LED燈管 惠州 可道有限公司 試驗LED光譜特征如表1所示 1 3 測 定 項 目 與 方 法 馬鈴薯單節(jié)莖段在上述光處理裝置內(nèi)培養(yǎng)28d 258 每7d測定1次生長和激素含量指標 共測定4次 每次分別測定根 莖和葉3個器官的指標 生長指標測定 各處理隨機選取15株苗 即各 處理隨機選取5瓶 每瓶中隨機選取長勢一致的3株 苗 用來測定莖長 自莖基部至莖節(jié)生長點的長度 莖粗 測幼苗中間部位的莖粗 株鮮重 將幼苗放 在75 下進行烘干至恒重稱量其干重 用Epson Scanner 日本愛普生公司 掃描儀掃描洗干凈的根 系 用WinRHIZO 加拿大Regent公司 軟件對掃描 圖片進行分析獲得根系總長度 體積和直徑指標 用相同的方法獲得葉片的投影面積作為葉片面積 激素含量測定 各處理每次分別選取15株苗 即各處理隨機選取5瓶 每瓶中隨機選取長勢一致 的3株苗 將根部培養(yǎng)基清洗干凈 從中取0 5g左 右根 莖和葉鮮樣 用錫箔紙包好 立即放入液氮 中速凍 隨后置于 80 冰箱中備用 待樣品全部收 集完 用酶聯(lián)免疫法 18 測定赤霉素 Gibberellins GAs 吲哚乙酸 Indoleaceticacid IAA 脫落酸 Abscisicacid ABA 細胞分裂素異戊烯基腺苷 Isopentenyladenosine IPA 玉米素核苷 Zeatin Riboside ZR 和雙氫玉米素核苷 Dihydrozeatin riboside DHZR 的含量 1 4 數(shù) 據(jù) 分 析 試驗數(shù)據(jù)用SPSS23 0統(tǒng)計軟件進行方差分析 Student sttest P 0 05 用SigmaPlot12 5軟件作 圖 圖表中數(shù)據(jù)均為平均值 標準差 2 結(jié) 果 與 分 析 2 1 LED 光 譜 對 馬 鈴 薯 組 培 苗 生 長 的 影 響 由表2可知 與CK相比 組合光譜RB和RBG 處理并未顯著 P 0 05 改變不同苗齡馬鈴薯組培苗 的生長指標 但RB和RBG處理4周后的馬鈴薯組培 苗在植株鮮重 莖粗 根直徑 葉面積 莖長和根 表面積上均高于對照CK 在第1周光處理結(jié)束后 單色紅光 RR 和單色綠光 GG 處理較CK RB和 RBG處理顯著 P 0 05 提高馬鈴薯組培苗的單株鮮 重 葉片數(shù) 莖長和節(jié)間數(shù) 光處理持續(xù)至第2周 結(jié)束時 RR和GG處理在單株鮮重和葉片數(shù)上與 CK RB和RBG無顯著 P 0 05 差異 在葉面積上 開始表現(xiàn)出顯著 P 0 05 低于CK和BB處理 在莖 長上RR和GG處理始終顯著 P 0 05 高于CK RB 和RBG處理 在莖長和節(jié)間數(shù)方面 RR和GG處理 下的馬鈴薯組培苗高于同一生長時期的CK RB和 RBG處理的組培苗 在整個培養(yǎng)過程中 單色藍光 BB 處理下 馬鈴薯組培苗的莖長 節(jié)間數(shù)始終顯 著 P 0 05 低于CK RB和RBG處理 但BB處理 下組培苗的莖粗始終保持最大值 且顯著 P 0 05 高于RR和GG處理 在整個培養(yǎng)過程中BB處理下 根直徑始終最高 除第1周外 相反GG處理下的根 直徑和根表面積始終顯著 P 0 05 低于CK RB和 RBG處理下根系的生長指標與CK無顯著 P 0 05 差異 紅光處理下的根系生長指標在根直徑上與 光處理 Lighttreatment RR BB GG RB RBG CK 波長 nm Wavelength 紅光 RedLED 660 660 660 白光WhiteLED 藍光 BlueLED 460 460 460 綠光 GreenLED 520 520 100 0 0 75 45 100 光強 mol m 2 s Lightintensity 紅光 RedLED 0 100 0 25 35 藍光 BlueLED 0 0 100 0 20 綠光 GreenLED 表1 LED 光譜特征 Table 1 Characteristics of LED light spectrum 不同LED光譜對馬鈴薯組培苗生長和內(nèi)源激素變化的影響 陳麗麗 王浩瑛 宮曉晨 等 259中國馬鈴薯 第34卷 第5期 2020 CK RB和RBG處理在各生長階段均未表現(xiàn)出顯著 差異 P 0 05 但第4周處理結(jié)束后其根系總面積 要顯著 P 0 05 高于CK 與白光相比 單色光顯著 改變馬鈴薯組培苗的形態(tài)生長 藍光下馬鈴薯組培苗 葉片大且葉色濃綠 莖干粗矮壯實 紅綠光下則葉片 小莖稈柔弱細長 紅藍和紅藍綠組合光譜均較對照提 高馬鈴薯組培苗莖長和莖粗等生長指標 雖未達到顯 著水平 但一定程度上利于培養(yǎng)壯苗 2 2 LED 光 譜 對 馬 鈴 薯 組 培 苗 各 器 官 內(nèi) 源 激 素 含 量的影響 2 2 1 LED 光 譜 對 馬 鈴 薯 組 培 苗 根 系 內(nèi) 源 激 素 含 量 的 影 響 如圖1a所示 各處理下 馬鈴薯組培苗根系內(nèi) 源ABA含量呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢 RR處理下 注 對于同一苗齡的指標 每列數(shù)字后不同字母表示在0 05水平上存在顯著差異 Note Treatmentmeansfollowedbydifferentletter s inthesamecolumnatthesameplantletageindicatesignificantdifferenceat 0 05level 苗齡 周 Plantletage week 1 2 3 4 光處理 Light treatment RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 單株鮮重 mg Freshweight perplantlet 101 21a 68 23c 99 23a 70 35b 72 39b 72 01b 259 28a 198 00b 232 17a 256 49a 279 27a 265 84a 301 82ab 287 64b 296 37b 317 23a 324 16a 336 16a 396 50b 314 91b 355 42b 414 00a 430 20a 400 41a 葉片數(shù) Leaf number 2 98a 1 00b 2 87a 1 34b 1 24b 1 25b 4 32a 4 35a 4 34a 4 38a 4 56a 4 37a 6 92a 6 56a 6 32a 6 15a 6 25a 6 75a 7 25a 7 56a 7 55a 7 60a 7 47a 7 37a 葉面積 cm 2 Leafarea 10 75a 5 32b 10 12a 9 67a 10 24a 10 09a 22 82c 68 35a 24 31c 52 57b 50 11b 53 45b 66 26c 98 64a 63 45c 77 21b 72 48b 74 37b 99 51c 154 32a 101 67c 137 56b 141 77b 122 41b 莖長 cm Stem length 2 27a 0 59c 2 47a 1 58b 1 65b 1 63b 5 30a 1 84c 5 67a 2 76b 2 12b 2 43b 9 83a 2 15c 9 48a 5 15b 5 87b 5 62b 11 20a 3 03c 11 13a 8 77b 7 27b 6 42b 節(jié)間數(shù) Node number 2 00a 0 00c 2 00a 1 12b 1 53b 1 26b 5 12a 2 12c 5 12a 3 15b 3 27b 3 47b 6 33a 3 92c 6 01a 5 49b 5 23b 5 16b 7 93a 4 53b 7 93a 7 55a 7 87a 7 01a 莖粗 mm Stem diameter 0 13b 0 26a 0 12b 0 21a 0 24a 0 24a 0 23c 0 60a 0 20c 0 41b 0 44b 0 44b 0 73c 1 12a 0 64c 0 92b 0 99b 0 97b 1 04c 1 37a 1 01c 1 21ab 1 27ab 1 12b 根直徑 mm Root diameter 0 49a 0 32ab 0 22b 0 41a 0 40a 0 39a 0 42b 0 50a 0 33c 0 46b 0 47b 0 48b 0 58b 0 62a 0 37c 0 54b 0 52b 0 55b 0 67a 0 69a 0 51b 0 62a 0 64a 0 61a 根總長 cm Totalroot length 96 58a 68 28b 82 01ab 84 61ab 89 06a 88 59a 327 15a 200 35b 274 19b 300 28a 311 59a 321 16a 840 37a 687 83c 799 04b 800 14ab 812 15ab 820 25ab 859 51a 717 22c 800 32b 823 19ab 816 64ab 831 48ab 根表面積 cm 2 Rootsurface 31 09a 22 14b 15 23c 30 03ab 31 19ab 29 99ab 77 43a 55 14b 44 17c 62 37ab 66 14ab 69 25ab 120 23a 96 93ab 74 25c 88 77b 84 23b 99 95ab 171 59a 159 94ab 123 11c 168 52ab 166 91ab 154 27b 表2 LED 光譜對馬鈴薯組培苗生長的影響 Table2 EffectofLEDlightspectrumongrowthofpotatoplantletsculturedinvitro 260 ABA含量始終最高 GG處理下始終最低 RB RBG和CK處理居中 各處理下 馬鈴薯組培苗根 系內(nèi)源IAA含量在整個生長周期內(nèi)大體呈下降趨 勢 在各生長時期 GG處理的組培苗根系內(nèi)源IAA 含量下降不明顯且始終最高 圖1b 在馬鈴薯組培 苗生長過程中 第2周時組培苗根系內(nèi)源GAs含量 有增加 之后降低且基本保持不變 且各處理下組 培苗根系內(nèi)源GAs與ABA變化相似 即RR處理 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 脫落酸含量 ng g ABAcontent 60 50 40 30 20 10 0 RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 1 2 3 4 1 2 3 4 RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 8 7 6 5 4 3 2 1 0 12 10 8 6 4 2 0 RR BB GG RB RBG CK 1 2 3 4 1 2 3 4 取樣時間 周 Time week 不同字母表示在0 05水平上存在顯著差異 下同 Treatmentmeansfollowedbydifferentletter s atthesameplantletageindicatesignificantdifferenceat0 05level Thesamebelow 圖1 不同LED 光質(zhì)對不同苗齡的馬鈴薯組培苗根系內(nèi)源激素含量的影響 Figure 1 Effects of different LED light qualities on endogenous hormone contents in roots of potato plantlets cultured in vitro at different ages 異戊烯腺苷含量 ng g IPAcontent 赤霉素含量 ng g GAscontent 1 2 3 4 1 2 3 4 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 玉米素含量 ng g ZRcontent 雙氫玉米素含量 ng g DHZRcontent a b c d e f a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b bb b b b b b a a a a aa a a a a a a a aa a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a aa a a a aa a a a a aa a a a a aa a a a a a a a a c c c c c c d ab c c c c c a a a a a c c c c c 吲哚乙酸含量 ng g IAAcontent 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week a a a a 不同LED光譜對馬鈴薯組培苗生長和內(nèi)源激素變化的影響 陳麗麗 王浩瑛 宮曉晨 等 261中國馬鈴薯 第34卷 第5期 2020 GAs和ABA含量始終最高 GG處理始終最低 RB RBG和CK處理居中 圖1c 馬鈴薯組培苗根 系中細胞分裂素ZR DHZR和IPA的含量均在第2 周處理結(jié)束時達到最高值 第3和4周處理結(jié)束后的 含量與第1周處理結(jié)束后基本持平 圖1d 1e和 1f 同一苗齡時期 CK與各處理的ZR和DHZR含 量均無顯著 P 0 05 差異 圖1e和1f RB RBG 和CK處理下的IPA含量在各生長時期無顯著差異 P 0 05 但均顯著 P 0 05 高于單色光處理 RR 和BB處理下的IPA含量無顯著差異 P 0 05 但均 顯著 P 0 05 高于GG處理 圖1d 總之 LED光 譜改變馬鈴薯組培苗根系中內(nèi)源激素的含量 同一 激素在不同苗齡生長時期的含量不盡相同 整體來 看以光處理結(jié)束第2周各激素含量變化最大 2 2 2 LED 光 譜 對 馬 鈴 薯 組 培 苗 莖 內(nèi) 源 激 素 含 量 的 影 響 如圖2a所示 各處理下 馬鈴薯組培苗莖內(nèi)源 ABA含量在第2周光處理后出現(xiàn)最低值 隨后逐漸 升高 至第4周光處理結(jié)束后基本達到第1周光處理 結(jié)束時期水平 馬鈴薯組培苗整個生長周期內(nèi) BB 處理的ABA含量始終高于CK和其他處理 RR和 GG處理的ABA含量始終最低 RB RBG處理和對 照CK的ABA含量基本一致 但是 各處理不同生 長時期馬鈴薯組培苗莖內(nèi)源GAs與內(nèi)源ABA含量呈 現(xiàn)相反的變化趨勢 圖2b 各處理下 馬鈴薯組培 苗莖內(nèi)源IAA含量也在處理第2周結(jié)束時達到最高 隨后基本不變 但均高于光處理第1周結(jié)束時 RR 和GG處理下組培苗莖內(nèi)源IAA含量始終最高 RB RBG處理和CK下IAA含量居中 BB處理下 IAA含量始終最低 圖2c 各處理下 馬鈴薯組培 苗莖稈中的細胞分裂素 IPA ZR和DHZR 均在光 處理第2周結(jié)束時出現(xiàn)最高值 圖2d 2e和2f 除 BB處理下莖內(nèi)源細胞分裂素IPA含量顯著 P 0 05 低于CK和其他處理外 其他處理與CK并無顯著 P 0 05 差異 圖2d 在光處理第1 3和4周后 各處理下 莖內(nèi)源細胞分裂素IPA和ZR含量基本相 同 除第2周外 在同一生長時期 各處理的莖內(nèi) 源細胞分裂素ZR和DHZR含量并無顯著 P 0 05 差異 不同LED光譜顯著影響各生長時期馬鈴薯組 培苗莖稈中ABA IAA和GAs的含量 2 2 3 LED 光 譜 對 馬 鈴 薯 組 培 苗 葉 片 內(nèi) 源 激 素 含 量 的 影 響 在整個光處理期間 RR和GG處理下馬鈴薯組 培苗葉片內(nèi)源ABA含量始終最高 平均高出CK和 其他處理20ng g 且呈遞減趨勢 有趣的是BB處理 下ABA的變化趨勢與RB RBG處理和CK基本一 致 均表現(xiàn)為在光處理第2周后略微升高 隨后降 低并基本保持不變 圖3a 各處理下 馬鈴薯組培 苗葉片內(nèi)源GAs含量的變化趨勢基本相同 即光處 理第2周升高 隨后降低并基本保持不變 但RR和 GG處理的組培苗葉片內(nèi)源GAs含量始終最低 BB 處理則最高 圖3b 所有光處理下馬鈴薯組培苗葉 片內(nèi)源IAA含量均在第2周后呈持續(xù)下降趨勢 RR 和BB處理下在前三周葉片的IAA激素含量幾乎相同 且始終最高 GG處理葉片IAA含量在整個生長期均 最低 RB RBG和CK處理居中 圖3c BB處理下 前三周組培苗葉片內(nèi)源細胞分裂素 IPA ZR和 DHZR 含量始終顯著 P 0 05 高于CK和其他處 理 RB和RBG處理的細胞分裂素含量與CK無顯著 差異 P 0 05 但均顯著 P 0 05 高于RR和GG處 理 圖3d 3e和3f LED光質(zhì)顯著改變馬鈴薯組培 苗葉片中植物激素的含量 BB處理顯著增加組培苗 葉片內(nèi)源細胞分裂素的含量 3 討 論 馬鈴薯組培苗通常用于溫室移栽生產(chǎn)微型薯和 單節(jié)莖段剪切用于擴繁培養(yǎng) 前者要求壯苗以利于成 活 后者要求節(jié)間數(shù)多且節(jié)間較長利于剪切 本研究 中紅藍組合RB與紅藍綠組合RBG光譜下的馬鈴薯組 培苗在株鮮重 葉面積 莖長 莖粗 根直徑和根表 面積上均高于對照CK 表明上述組合光譜在培養(yǎng)健 壯馬鈴薯組培苗方面優(yōu)于白光光譜 類似的結(jié)果在葡 萄 棉花 蘭花等多種組培苗 19 21 和黃瓜 22 番茄 23 幼 苗上均有報道 單色紅光和綠光下馬鈴薯組培苗表 現(xiàn)出葉片面積小 莖稈細長 植株鮮重低的特 點 表明該光處理引起了馬鈴薯組培苗的蔭蔽反 應 即莖稈細長 葉片部分投入減少 植株重量 下降 單色紅和綠光下培養(yǎng)的葡萄組培苗也表 262 現(xiàn)出類似的現(xiàn)象 24 此外 節(jié)間長的馬鈴薯組培 苗有利于莖段剪切進行繼代培養(yǎng) 試驗中 RR 和GG處理2和3周苗齡的組培苗分別與對照CK 和RB RBG處理下3和4周苗齡的組培苗莖長和節(jié) 間長相當 表明這2種光處理的組培苗用于莖段剪 切繼代培養(yǎng)較有優(yōu)勢 相反 單色藍光導致馬鈴薯 組培苗葉色濃綠 葉面積大 莖稈較粗但極度矮 化 說明藍光引起馬鈴薯組培苗的形態(tài)生長與上述 2種單色光截然不同 這可能與不同光源介導的激 素調(diào)控有關 RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 50 40 30 20 10 0 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 1 2 3 4 脫落酸含量 ng g ABAcontent RR BB GG RB RBG CK 50 40 30 20 10 0 異戊烯腺苷含量 ng g IPAcontent RR BB GG RB RBG CK 1 2 3 4 1 2 3 4 14 12 10 8 6 4 2 0 RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 10 8 6 4 2 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 1 2 3 4 圖2 不同LED 光質(zhì)對不同苗齡的馬鈴薯組培苗莖稈內(nèi)源激素的影響 Figure 2 EffectsofdifferentLEDlightqualityonendogenoushormonecontentsinstemsof potatoplantletsculturedinvitroatdifferentages a b c d e f a a a a a a a a a a a a aa a ab a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a aa a a a a a a a a a a a a a a aa a aa a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a bbb bb b bb b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b c d c c c c c c c c c c c b bb b b b b b b c c c c 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 吲哚乙酸含量 ng g IAAcontent 玉米素含量 ng g ZRcontent 赤霉素含量 ng g GAscontent 雙氫玉米素含量 ng g DHZRcontent b b 不同LED光譜對馬鈴薯組培苗生長和內(nèi)源激素變化的影響 陳麗麗 王浩瑛 宮曉晨 等 263中國馬鈴薯 第34卷 第5期 2020 GAs的主要作用是促進莖節(jié)伸長 調(diào)控株高 的基因主要通過調(diào)節(jié)活性赤霉素GA1的含量來控 制株高 且在一定范圍內(nèi)植株高度與其含量呈正相 關 25 26 各處理下 馬鈴薯組培苗莖內(nèi)源GAs變化趨 勢與對照CK相同 RR和GG處理始終最高 組合光 譜RB和RBG及CK次之 BB始終最低 圖2b 表 明單色紅光和單色綠光處理下組培苗莖稈積累較高 的GAs含量 可能活性赤霉素GA1含量也較高 進 而促進了莖稈和節(jié)間的伸長 單色藍光處理下組培 苗莖內(nèi)源GAs含量最低 推測GA1含量亦較低 抑 RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 1 2 3 4 脫落酸含量 ng g ABAcontent 赤霉素含量 ng g GAscontent RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 1 2 3 4 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 吲哚乙酸含量 ng g IAAcontent 異戊烯腺苷含量 ng g IPAcontent c c c c c c c c c c c c a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b bbb 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week a b d a c c c c c c c a a a a a ab a a a a b b b b a a b bb b b b bb b b b b b bb b a b b bb bb b 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week RR BB GG RB RBG CK RR BB GG RB RBG CK 14 12 10 8 6 4 2 0 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 1 2 3 4 玉米素含量 ng g ZRcontent 雙氫玉米素含量 ng g DHZRcontent e f c c c c c c c c c c c c a a a aa a a a a bb b b b a b b b b b b b a b b b b bb bb b b b b a 取樣時間 周 Time week 取樣時間 周 Time week 圖3 不同LED 光質(zhì)對不同苗齡的馬鈴薯組培苗葉片內(nèi)源激素含量的影響 Figure 3 Effects of different LED light qualities on endogenous hormone contents in leaves of potato plantlets cultured in vitro at different ages 264 制了組培苗節(jié)間伸長 從而造成藍光處理的莖稈極 度矮化 IAA具有促進細胞伸長的作用 值得注意 的是 各處理下不同生長時期組培苗莖內(nèi)源IAA含 量變化與GAs基本一致 圖2c 研究表明紅色熒光 燈下培養(yǎng)的馬鈴薯組培苗莖稈表現(xiàn)出明顯的伸長生 長 同時伴隨著較高的內(nèi)源IAA和GAs含量 單色 藍光下莖稈伸長被強烈抑制 同時伴隨著低濃度的 內(nèi)源IAA和GAs含量 這些研究均表明單色紅光可 能通過提高CAs和IAA的含量 促進組培苗莖細胞 伸長生長 也可能組培苗莖內(nèi)源GAs和IAA協(xié)調(diào)作 用強烈刺激莖稈伸長導致馬鈴薯組培苗株高顯著 P 0 05 增加 此外 由表2可知任一生長時期RR 和GG處理的馬鈴薯組培苗莖長均顯著 P 0 05 高 于BB處理 與此同時 在同一生長時期下 RR和 GG處理的莖內(nèi)源GAs和IAA含量也均顯著高于BB 處理 這說明RR和GG處理下GAs和IAA含量并未 達到這2種激素促進莖稈伸長生長的最大臨界值 因此 單色藍光下的莖生長可能是因為上述2種激 素含量低而被強烈抑制 導致藍光下馬鈴薯組培苗 株高顯著 P 0 05 降低 此外 顯微結(jié)構(gòu)觀察亦表 明紅光處理下的馬鈴薯組培苗莖細胞狹長而藍光下 則短小 6 細胞分裂素可以刺激細胞體積增大 單色 藍光下莖稈內(nèi)源細胞分裂素IPA含量