LED不同光質對碧玉蘭組培苗增殖的影響

LED不同光質對碧玉蘭組培苗增殖的影響

王亞沉1，王玉英2，徐詩濤1，李枝林2*

(1.海南大學應用科技學院，海南儋州 571737；2.云南農業大學花卉研究所，云南昆明 650201)

摘要[目的]研究不同光質對碧玉蘭組培苗增殖的影響，探索碧玉蘭組培苗增殖階段的最適宜光源。[方法]以野生碧玉蘭組培苗為試材，采用LED光源單色紅光、藍光、綠光及白光不同光質配比7種組合處理，以熒光燈為對照，對碧玉蘭組培苗的增殖指標進行差異比較研究。[結果]LED白光(W)處理的組培苗增殖量最高，為21.4株/瓶，顯著高于其他處理。LED復合光處理的組培苗增殖量較高。對照熒光燈處理的組培苗增殖量較低，為14.1株/瓶，其次為單色紅光(R)，增殖量為12.8株/瓶。單色藍光(B)處理的組培苗增殖量最低，為 11.9株/瓶 。LED白光(W)處理的組培苗增殖率是單色藍光(B)處理的組培苗增殖率的1.798倍，是單色紅光(R)處理組培苗增殖率的1.672倍,是對照熒光燈(CK)處理組培苗增殖率的1.518倍。[結論] LED白光(W)是碧玉蘭組培苗增殖階段的最佳光源。

關鍵詞LED；光質；碧玉蘭；組織培養

中圖分類號S604+.3

基金項目海南大學應用科技學院(儋州校區)

作者簡介王亞沉(1985- )，女，海南海口人，助教，碩士，從事生物技術及觀賞植物資源利用研究。*

收稿日期2015-06-05

Effects of Different LED Light Quality on Proliferation ofCymbidiumlowianumPlantletsinvitro

WANG Ya-chen1, WANG Yu-ying2, XU Shi-tao1, LI Zhi-lin2*(1. College of Applied Science and technology of Hainan University, Danzhou, Hainan 571737；2.Floral Research Institute, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201)

Abstract[Objective] The aim was to study effects of different LED light quality on proliferation of Cymbidium lowianum plantlets in vitro, in order to explore the optimum light source of Cymbidium lowianum somaclone proliferation stage. [Method] With wild Cymbidium lowianum plantlets as materials, seven kinds of light qualities were designed with red LED , blue LED , green LED and white LED . The comparative study on proliferation index of C. lowianum plantlets under the seven treatments was conducted, compared to fluorescent lamp . [Result]The proliferation of C. lowianum plantlets was the highest under LED white light (W) , which was 21.4 strains each bottle, significantly higher than other processing. Proliferation of C. lowianum plantlets was higher under LED composite light. Proliferation of C. lowianum plantlets was lower under control fluorescent lamp, which was 14.1 strains each bottle, followed by monochromatic red light, which was 12.8 strains each bottle. Proliferation of C. lowianum plantlets was lowest under monochromatic blue light, which was 11.9 strains each bottle. The multiplication rate of C. lowianum plantlets under LED white light (W) was 1.798 times higher than under monochromatic blue light, being 1.672 times higher than monochromatic red light, being 1.518 times higher under control fluorescent lamp. [Conclusion]The LED white light (W) was the best illuminant in proliferation stage of C. lowianum plantlets.

Key wordsLight-Emitting Diode； Light qualities；Cymbidiumlowianum；Tissue culture

碧玉蘭(Cymbidiumlowianum)為蘭屬(Cymbidium)虎頭蘭亞屬(SubgenusCyperorchis(Br)seth etcribb)植物，附生與地生中間類型[1]，為國家二級瀕危植物。碧玉蘭具有極高的觀賞價值，是不可多得的珍貴野生蘭花資源，可作大型盆栽或切花花卉材料。隨著人們生活水平和碧玉蘭知名度的提高，碧玉蘭深受人們的喜愛，每年銷量迅速增加，發展前景廣闊[2]。為有效地保護和開發利用野生蘭花資源，利用植物組織培養技術對碧玉蘭進行高頻再生是加快優良品種繁殖速度、培育大量優質種苗、實現其種苗工廠化生產較為理想的方法。

碧玉蘭種子極小，且種子內的胚多半不成熟或發育不完全，沒有胚乳，自然條件下難以萌發，傳統的分株繁殖十分緩慢，繁殖系數低。組織培養是碧玉蘭一種較理想的繁殖方式，但碧玉蘭的最佳生長條件目前還在探索中，光源是影響碧玉蘭的重要因子之一，組織培養中采用的傳統燈光系統存在很多弊端，如光效低、產熱量大、壽命短等，這些制約因素都間接地增加了培養成本。

LED(1ight-emitting diodes)，即發光二極管，是一種可以有效地把電能轉變成電磁輻射的裝置口[3]。LED 在植物組織培養中的應用依賴于LED技術的完善和植物組織培養過程中環境調控技術的發展。世界上最早將LED用于植物栽培的是日本的三菱公司[4]，后來LED也被應用于植物組織培養中的環境調控，并對LED在節能方面的作用加以探討[5]。

光質是影響植物生長發育的一個重要因子，植物對光具有選擇性吸收的特性，采用特定波長光源來照射作物，可提高植物的光合作用效率，使其光形態建成加快，從而促進植物的生長發育。LED光源能區分出不同的光質，不同的光質對植物生長的影響顯著不同[6-8]。國內外已有一些科學家嘗試用LED光源作為組織培養光源來提高培養效果[9-11]。近年來，新型LED光源的研究與開發為植物規模化應用提供了良好的契機，使植物組織培養的普及和規模化應用成為可能。隨著LED技術不斷發展，各種波段及不同高亮度的LED被用于植物組織培養并取得了可觀的成績。但采用LED不同光質對碧玉蘭組培苗增殖的影響研究尚未見報道。

筆者采用LED光源發射的單色光譜紅光、藍光、綠光等，進行不同光質配比組合，以熒光燈為對照，研究不同光質對碧玉蘭組培苗增殖的影響，探索碧玉蘭組培苗增殖階段的最適宜光源，以期為植物組培專用新型LED光源的研發提供理論支持，也為碧玉蘭組培苗的商業化和規模化生產提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料供試材料為野生碧玉蘭無菌苗。

1.2試驗方法選取長勢基本一致的碧玉蘭苗轉接到增殖培養基中，增殖培養基配方為1/2MS+6-BA 2.0 mg/L+KT 0.5 mg/L+NAA 0.2 mg/L+20 g/L蔗糖+7.5 g/L瓊脂(經前期試驗篩選出較好的增殖配方)。每瓶5株。預培養7 d后隨機分8組，分別置于7種LED光源區和1個熒光燈對照區，LED光質控制系統見表1。調節電流、占空比以及光源與植株的距離，使光強保持一致(800 lx)。培養室相對濕度(75±5)%，溫度(25±2)℃，光照周期14 h/d，處理70 d后，隨機選取10瓶材料統計增殖量和和增殖率。

1.3數據分析采用Excel 2010進行數據整理，DPS進行方差分析，Duncan新復極差法進行多重比較。

表1　LED光質控制系統

2結果與分析

由表2可知，LED白光(W)處理下碧玉蘭組培苗的增殖量最高，為21.4株/瓶，顯著高于其他處理。紅藍白(RBW)和紅藍復合光(2RB)處理的組培苗增殖量都較高，分別為19.1、16.8株/瓶，與LED白光(W)處理的組培苗增殖量相比，差異顯著。紅藍復合光(1RB)和紅藍綠復合光(RBG)處理的組培苗增殖量為15.9、15.0株/瓶，均顯著高于單色紅光(R)和單色藍光(B)。單色藍光(B)處理的組培苗增殖量最低，為11.9株/瓶。

表2　不同光質對碧玉蘭組培苗增殖的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

LED白光(W)處理的組培苗增殖率是單色藍光(B)處理的組培苗增殖率的1.798倍，是單色紅光(R)處理的組培苗增殖率的1.672倍，是對照熒光燈(CK)處理的組培苗增殖率的1.518倍。紅藍白復合光(RBW)和紅藍復合光(2RB、1RB)處理的組培苗增殖率都較高，分別為382%、336%和318%。對照熒光燈(CK)處理的組培苗增殖率為282%。單色紅光(R)和單色藍光(B)處理的組培苗增殖率都較低，分別為256%和238%。

增殖量變化規律和增殖率變化規律：W>RBW>2RB>1RB>RBG>CK>R>B。綜上可知，LED白光(W)是碧玉蘭組織培養增殖階段的最佳光源。

3結論與討論

該研究結果表明，LED白光(W)處理的組培苗增殖量最高，為21.4株/瓶，顯著高于其他處理。LED復合光處理的組培苗增殖量較高。對照熒光燈處理的組培苗增殖量較低，為14.1株/瓶，其次為單色紅光(R)，增殖量為12.8株/瓶。單色藍光(B)處理的組培苗增殖量最低，為11.9株/瓶。LED白光(W)處理的組培苗增殖率是單色藍光(B)處理的組培苗增殖率的1.798倍，是單色紅光(R)處理的組培苗增殖率的1.672倍，是對照熒光燈(CK)處理的組培苗增殖率的1.518倍。增殖量變化規律和增殖率變化規律：LED白光(W)>LED復合光>對照熒光燈(CK)>單色紅光(R)>單色藍光(B)。因此，LED白光(W)是碧玉蘭組織培養增殖階段的最佳光源。

光質對植物組織培養的影響主要表現在3個方面：光質、光強、光周期。光質即不同波長的光譜成分，對于植物細胞的分裂和分化作用不同[12]。該試驗培養基的激素成分及濃度比例均為碧玉蘭離體培養中合適的配比組合，在相同的培養基中，經過不同光質處理，芽的增殖率有明顯差異，說明光質在碧玉蘭組織培養中具有重要作用。

大量試驗表明，LED復色光對試管苗增殖具有促進作用，這可能是因為不同光質影響植物器官分化的方式和程度不同；相比于單色光，復色光包含不同的光質成分，彼此相補，從而提高增殖率。因此，LED不同光質組合照射較使用單色光更有利于試管苗的生長[13]。該試驗結果發現，與單色紅、藍光和熒光燈相比，LED復色光更適合應用于碧玉蘭組織培養。這與前人研究結果一致。

LED白光在碧玉蘭離體培養的增殖階段具有明顯優勢。該研究認為，可能是不同光質的作用差異和不同植物對不同因素處理產生的差異所致。LED白光(W)比其他LED復色光的增殖率更高，這部分機理尚未明確，有待進一步研究。

針對不同的培養目的，LED燈較傳統光源更有針對性，更有效地提高了光的利用率和組培苗的增殖效率。隨著LED性能的不斷提高、價格的逐漸下降以及各類特定波長產品的開發，LED在植物組培領域的應用范圍將會更加廣闊，勢必將在植物生產和組織培養研究中發揮越來越重要的作用。

參考文獻

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