不同光质对茄子幼苗生理生化指标的影响

时间：2024-05-24

刘明飞顾佳羽廖莎莎王艳朋陈照阳张奕婷李铭

摘要：通过白、蓝、红3种光质对茄子幼苗进行同期处理，分别检测经不同光质处理后茄子幼苗叶绿素、可溶性糖、总SOD、Cu-Zn-SOD、CAT、可溶性蛋白的含量。结果表明，茄子幼苗在红光和蓝光处理下有利于叶绿素的合成，但是在红光或蓝光处理下均不利于茄子幼苗可溶性糖的积累，蓝、红2种色光对茄子幼苗总SOD、Cu-Zn-SOD的积累有促进作用，红光处理下有利于茄子幼苗CAT酶的积累，而蓝光处理下茄子幼苗CAT酶的合成受到抑制，红光或蓝光处理下有利于其可溶性蛋白的积累。可见，茄子幼苗对光质敏感，通过采用蓝、红2种光质处理茄子幼苗可以在一定程度上促进了茄子幼苗的生长。

关键词：光质；茄子幼苗；生理生化指标

中圖分类号 S641.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）21-0017-05

The Influence of Different Light Environment Eggplant Seedling Physiological and Biochemical Indexes

Liu Mingfei et al.

（College of Bioengineering，Daqing Normal University，Daqing 163712，China）

Abstract：Eggplant seedlings were treated with white，blue and red light and the content of chlorophyll，soluble sugar，total SOD，cu-zn-sod，CAT and soluble protein of eggplant seedlings after different light quality effects were measured，in order to provide a theoretical basis for the reasonable use of light technology in agricultural greenhouses brinjal-growing.The results showed that eggplant seedlings treated with red light and blue light was favorable for the synthesis of chlorophyll but the eggplant seedlings under the treatment of red or blue light was not good for the accumulation of soluble sugar.Both blue and red colors promoted the accumulation of total SOD and cu-zn-sod of eggplant seedlings，and red light was favorable for the accumulation of CAT enzyme in eggplant seedlings while blue light treatment prevented the synthesis of CAT enzyme in eggplant seedlings.Red or blue light treatment was good for the accumulation of soluble protein.It can be seen that eggplant seedlings are sensitive to light.The growth of eggplant seedlings can be promoted to some extent by the treatment of blue and red light quality in eggplant seedlings.

Key words：Optical quality；Eggplant seedlings；Physiological and biochemical index

1 引言

一切绿色植物的生长都离不开光，可以说，没有光就没有绿色植物[1]。光除了为植物光合作用提供能量外，还影响其几乎所有的发育阶段，如光调节发芽、茎的生长、向光性、叶绿素的合成、蛋白类物质的合成，淀粉糖类的积累等。光源对植物生长的影响主要包括光强、光周期、光质和光照等几个方面[2]，而光质作为光的重要组成部分，对植物的影响尤为明显。随着农业技术的快速发展，大棚类植物大都采用补光技术来提高作物的产量。目前，已有大量关于不同光质对植物影响的报道，按类别大致可分为粮食作物和经济作物等。

1.1 粮食作物目前，粮食作物中以水稻的研究最为详尽，例如，孙庆丽、陈志等研究了不同光质对水稻幼苗生长的影响[3]；郭银生、张晓燕等研究了光质对‘抗优63杂交水稻幼苗器官结构及光合特性的影响[4]；郭银生，谷艾素等研究了光质对水稻幼苗生长及生理特性的影响[5]。其中郭银生、谷艾素等的研究表明，光质对水稻幼苗生长有显著影响，其中蓝光显著抑制幼苗株高，并提高叶片的可溶性蛋白含量；红光显著提高3叶期幼苗的茎基直径、壮苗指数以及5叶期叶片的可溶性糖和淀粉含量；红蓝组合光显著提高3叶期幼苗的可溶性糖含量；黄光可在幼苗生长初期明显增加株高，提高叶片色素含量[5]。总体上红蓝组合光有利于培育水稻壮苗，其它关于光质对水稻的影响的文献中也都表明红、蓝光质对水稻的生长有促进作用。

1.2 经济作物经济作物相对与粮食作物研究更加充分，石镇源、唐敏等研究了LED不同光质对虎雪兰组培苗生理生化特性影响的研究[6]；苏娜娜、邬奇等研究了LED光质补光对黄瓜幼苗生长和光合特性的影响[7]；徐凯、郭延平等，研究了不同光质对草莓叶片光合作用和叶绿素荧光的影响[8]；韦峰、祁娟霞等研究了不同光质对辣椒种子萌发、幼苗生长及抗寒性的影响[9]；刘福霞，刘乃森研究了不同光质对生菜幼苗生长的影响[10]；许大全、高伟等研究了光质对植物生长发育的影响[11]；张黎杰、田福发等研究了光质对工厂化栽培杏鲍菇产量和品质的影响[12]。其中蒲高斌、刘世琦等通过研究不同光质对番茄幼苗生长及抗氧化酶活性的影响，发现红光和蓝光处理均可增加番茄幼苗的叶面积和干物质积累，促进番茄幼苗的生长，显著提高POD、SOD及APX活性，有利于培育壮苗。除绿光使CAT活性明显降低外，红光、蓝光和黄光对CAT活性无明显影响[13]。有关光质对经济作物影响的研究都表明，红、蓝光质有利于经济作物的生长，但是不同的研究对于光质对SOD、CAT等抗逆性酶的含量结果并不完全一致，在一定程度上也说明同植物对相同的光刺激具有不同的响应方式或不同的耐受程度。

从已发表的文献可知，不同光质对经济作物的研究主要在虎雪兰、黄瓜、草莓、辣椒、生菜、杏鲍菇、番茄等植物上，而对茄子的影响尚未见报道。近年来我国大力开展特色大棚种植，2016年茄子的种植面积已达到近3173万t，每年茄子的国内消费量也都在2500万t以上，并且，以每年大约5%的增长率在增长。因此，研究不同光质对茄子幼苗生长的影响具有重大的生产实践指导意义，可为大棚条件下应用补光技术提高茄子的产量和品质提供理论依据。

2 材料与方法

2.1 供试材料布特利茄子。

2.2 材料培养

2.2.1 种子消毒及萌发用0.1%KMNO4溶液对茄子种子消毒，浸泡30min之后撈出反复搓洗，洗净药液后，用55℃热水浸种30min，注意搅拌，清洗后，再用20℃水中浸泡24h，催芽前搓掉种皮上的粘液，提高通气性。

2.2.2 播种育苗在温室内用育苗盘铺好10cm床土，拍平浇透水。将萌发好的种子均匀播到床面上，在种子上面覆盖1层细土，覆盖厚度为种子直径的1～2倍，盖上塑料拱棚。白天床温保持在26～28℃，夜晚20℃左右，每隔24h浇1次水，5～8d即发芽。当幼苗长出2～3片真叶时，将茄子幼苗移栽至单独的育苗盆里继续培养。

2.3 试验设计将长出5～6片叶且生长情况基本相同的茄子幼苗分别用红、蓝、白3种光照进行培养，每组茄子幼苗各30株，光照强度、温度相同。实验过程中每24h浇1次水，每48h拍照、测量、记录需检测的指标。

2.4 样品处理与指标检测

2.4.1 样品幼苗处理取茄子幼苗叶片放入预冷的研钵中，可加入适量蒸馏水研磨成匀浆，转移至离心管中，进行离心，取上清液待测（注：测量不同的指标需要加入不同的化学药品进行研磨，比如叶绿素需加入95%乙醇；可溶性糖需加入80%乙醇；总SOD、Cu-Zn-SOD需加入PBS缓冲液）。

2.4.2 生理生化指标检测方法叶绿素a，叶绿素b含量的测定：采用丙酮和乙醇浸提法；可溶性糖的含量测定：采用蒽酮比色法[14]。总SOD、Cu-Zn-SOD含量的测定：参见南京建成生物工程研究所编写的超氧化物歧化酶（SOD）分型测试盒说明书；CAT含量的测定：参见南京建成生物工程研究所编写的过氧化氢酶（CAT）测试盒说明书；可溶性蛋白的含量测定：采用考马斯亮蓝G-250染色法[15]。

2.5 方差分析应用GraphPad Prism（5.01版本）软件对全部的实验数据进行一维方差统计分析，组间比较采用LSD法。数据以平均值±标准误表示。不同小写字母角标表示两两相比差异显著（P<0.05）。

3 结果与分析

3.1 不同光质对茄子幼苗叶绿素a，b的影响光是叶绿体合成叶绿素的必要条件，叶绿素是植物进行光合作用的色素，其含量和组成通过直接影响叶片的光合速率来影响植株的生长。（叶绿素含量=叶绿素a含量+叶绿素b含量）。如图1所示，经白光、蓝光和红光处理后的叶绿素a含量依次为（1.75±0.02）mg/g、（1.68±0.015）mg/g和（1.94±0.003）mg/g，与白光对照组相比经蓝光处理后茄子幼苗的叶绿素a含量减少了4.00%（P<0.05）。红光处理后的茄子幼苗叶绿素a含量与白光对照组相比升高了10.90%（P<0.05）。如图2所示，经白光、蓝光和红光处理后茄子幼苗叶绿素b含量依次为（0.67±0.02）mg/g、（1.04±0.08）mg/g和（0.80±0.01）mg/g，经蓝光处理后的茄子幼苗比白光对照组增加了55.20%（P<0.05）。经红光处理后的茄子幼苗叶绿素b含量比白光对照组增加了19.40%（P<0.05）。从以上数据分析得出，蓝光和红光能够明显的促进叶绿素的合成，其中蓝光的促进作用大于红光。并且由图1与图2两图对比得蓝光主要是促进叶绿素b的合成进而来促进叶绿素含量的升高。由此可知，红光和蓝光有利于茄子幼苗叶绿素的合成，这一观点与李慧敏，陆晓民在不同光质对甘蓝型油菜幼苗的生长和生理特性的影响研究中的观点一致[16]。刘振业等[5]指出，在光饱和点以下，叶片叶绿素含量和光合速率呈正相关，而叶绿素a/b比值和光合速率呈负相关。据此，蓝光条件下较低的叶绿素a/b比值说明该光质处理后，与白光和红光相比，植株具有更高的光合速率，对后续子实的品质可能存在潜在影响。

3.2 不同光质对可溶性糖含量的影响可溶性糖不仅为植物的生长发育提供能量和代谢的中间产物，而且具有信号功能，它也是植物生长发育和基因表达的重要调节因子，因此它在植物的生命周期中具有重要作用。如图3所示，经白光、蓝光和红光处理后茄子幼苗的可溶性糖含量依次为（1.61±0.03）g/100g、（0.71±0.03）g/100g和（1.25±0.03）g/100g，其中经蓝光处理后茄子幼苗可溶性糖含量较白光对照组降低了55.90%（P<0.05），经红光处理后其可溶性糖含量较白光对照组降低了22.30%（P<0.05）。总体来看，茄子幼苗其可溶性糖含量依次为白光>红光>蓝光。结果表明，与白光相比，红光或蓝光均不利于茄子幼苗可溶性糖的积累，这一结论与李慧敏，陆晓民等应用不同LED光质对秋葵幼苗生长、生理特性和气孔特征的影响研究结果正好相反，这可能是光质对不同植物可溶性糖的积累有这不同的影响，具体原因有待进一步探索[17]。

3.3 不同光质对总SOD含量的影响 SOD等活性氧清除剂具有维持活性氧代谢平衡、保护膜结构的功能，对植物的生长发育具有重要的作用。其中，Zn-Cu-SOD是总SOD的重要组成成分，在一定程度上能够反映出植物总SOD的含量。如图4所示，经白光、蓝光和红光处理后的茄子幼苗，其总SOD活力大小依次为（25.96±4.13）U/mg prot、（46.45±0.89）U/mg prot和（30.20±2.63）U/mg prot，其经蓝光处理后的茄子幼苗总SOD活力较白光对照组升高了78.90%（P<0.05），经红光处理后的茄子幼苗总SOD含量较白光对照组升高了16.30%（P<0.05）。如图5所示，经白光、蓝光和红光处理后茄子幼苗Cu-Zn-SOD活力依次为（0.56±0.10）U/mg prot、（0.72±0.02）U/mg prot和（0.59±0.05）U/mg prot，其经蓝光处理后的茄子幼苗Cu-Zn-SOD活力较白光对照组升高了28.60%（P<0.05），经红光处理后的茄子幼苗总Cu-Zn-SOD含量较白光对照组升高了5.40%（P<0.05）。总体上看，2种酶活力大小依次为蓝光>红光>白光。由此得出，蓝、红2种色光对茄子幼苗总SOD和Cu-Zn-SOD的积累均有促进作用，上述2种光质均具有提高植株抗逆性的作用，其中蓝光的促进作用尤为显著。

3.4 不同光质对CAT含量的影响 CAT大量分布于植物细胞内，属活性氧清除剂，可分解机体代谢过程中产生的活性氧如过氧化氢、超阳阴离子等，这些物质可对植物质膜产生毒害作用，通过测定这种酶的活力可以评价机体受活性氧毒害程度。可以根据这种酶的活性水平判断植物是否受到氧化损伤。如图6所示白光、蓝光和红光CAT的含量依次为（14.70±0.29）U/mgprot、（12.39±0.09）U/mgprot和（17.59±0.11）U/mgprot，其经蓝光处理后茄子幼苗CAT含量较白光对照組减少15.70%（P<0.05），经红光处理后的茄子幼苗CAT含量较白光对照组升高了19.70%（P<0.05）。因此，红光有利于茄子幼苗CAT酶的积累，而蓝光下茄子幼苗CAT酶的合成受到抑制。总体来看，茄子幼苗CAT含量从高到低依次为红光>白光>蓝光。表明红光条件下更有利于茄子幼苗的生长。

3.5 不同光质对可溶性蛋白的影响蛋白质是生物体内占干重比例最大的分子，是生命活动的体现者，植物体内的可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，可溶性蛋白质含量是1个重要的生理生化指标，通过测其含量可以直接体现植物体内总代谢的高低。如图7所示，经白光，蓝光和红光处理后茄子幼苗可溶性蛋白含量依次为（6.23±0.02）mg/g，（8.04±0.02）mg/g和（11.44±0.04）mg/g。蓝光和红光含量均显著高于白光对照组。其经蓝光和红光处理后的茄子幼苗可溶性蛋白的含量分别比白光对照组升高了29.05%（P<0.05）和83.63%（P<0.05）。由此可以得出，茄子幼苗在红光或蓝光下有利于其可溶性蛋白的积累。总体上看，可溶性蛋白含量多少依次为红光>蓝光>白光，这一结论与李慧敏，陆晓民研究不同光质对甘蓝型油菜幼苗的生长和生理特性的影响中的结果大致相同[16]，说明蓝光和红光处理均有利于茄子幼苗可溶性蛋白的积累，对提高茄子的品质可能存在潜在影响。

4 结论

由实验结果得出：红光或蓝光有利于茄子幼苗叶绿素的合成，并且能促进可溶性蛋白的积累。红光或蓝光对茄子幼苗总SOD、Cu-Zn-SOD的积累均有促进作用，其中蓝光的促进作用尤为显著，并且红光有利于茄子幼苗CAT酶的积累，而蓝光能抑制茄子幼苗CAT酶的合成。红光或蓝光均不利于茄子幼苗可溶性糖的积累。

参考文献

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