光照環境對大花月季組織培養的影響

呂永平，陳 志，李坤峰 ，汪一婷，牟豪杰，陳劍平，*

(1.浙江省農業科學院 病毒學與生物技術研究所，浙江 杭州 310021； 2.浙江大學 農業試驗站，浙江 杭州 310058)

光照環境對大花月季組織培養的影響

呂永平1，陳 志1，李坤峰2，汪一婷1，牟豪杰1，陳劍平1，*

(1.浙江省農業科學院 病毒學與生物技術研究所，浙江 杭州 310021； 2.浙江大學 農業試驗站，浙江 杭州 310058)

不同色溫白光LED和不同LED紅、藍配比光質對大花月季組培苗影響測試結果表明，不同LED紅、藍配比光質下，叢生組培苗的苗高整齊度好于熒光燈和所測試白光LED下的培養材料，而不同色溫白光LED和熒光燈下培養材料在所有檢測項目中差異均不顯著。光周期對大花月季組培苗的影響結果顯示，光照時間不低于14 h·d-1時，所有白光LED下培養材料與熒光燈14和16 h·d-1下培養材料之間無顯著差異。生根試驗結果表明，所有處理中大花月季組培苗生根情況無顯著差異。綜合分析，從生產成本方面考慮，5 000 K白光LED能完全代替熒光燈作為大花月季組織培養的替代光源，光照時間14 h·d-1即可保證種苗質量。

光環境；大花月季；組織培養；發光二極管(LED)

月季為薔薇科薔薇屬植物，被譽為花中皇后，具有很高的觀賞價值和商業價值，深受人們喜愛，據Dutch Horticulture Industry(2008)報告，月季在2007和2008年均占鮮切花銷量首位，盆花第6位，年平均銷售額約8億歐元，約占拍賣總額的約30%。據農業部資料，我國2004年月季種植面積約為0.76萬hm2，至2013年，達1.43萬hm2，鮮切花銷售量約48.76億支，排在鮮切花銷量第1位。據西北苗木網資料，2012年我國月季切花種苗供應總量約為1.4億株，但由專業種苗生產企業生產的種苗占市場總量不到30%，優質月季種苗供不應求，因此，利用植物組織培養方法進行月季種苗商業化生產具有極大的市場。目前，月季組織培養研究報道以不同品種月季快繁體系的建立較多，如Hasegawa[1]對攀援月季Improved fire，Gerard等[2]對豐花月季Queen Elizabeth，閆海霞等[3]對卡羅拉，趙西蘭[4]對福神、香云等，張常青等[5]對地被月季Royal Bassino，閆春霞[6]對藤本月季多特蒙特，錢蕾[7]對豐花月季粉-A，李建平[8]對地被月季雪山嬌霞，馬雪等[9]對樹狀月季2004-4，趙倩[10]對微型月季金太陽，李坤峰等[11]對大花月季Vendela等成功建立了快繁體系。光環境對月季組織培養影響的報道卻很少見。眾所周知，光環境對植物生長發育和形態建成有著極大的影響，同時，鑒于LED燈具在植物組培中的應用可極大降低大規模植物組培過程中的能耗，從而降低生產成本，因而，本研究對不同光質LED光環境對大花月季組培的影響進行研究，旨在探索出適宜的大花月季光照環境，達到提升種苗品質和降低生產能耗的目的。

1 材料與方法

1.1 植物材料

本課題組培養的大花月季Vendela組培苗。

1.2 試驗光質

熒光燈(FL)：Philips，TLD 36W/840。LED紅、藍混合光燈具(RB)：LED red 630 nm，LED blue 465 nm。LED白光：3 000、5 000、5 700 K。

1.3 培養環境

所使用白光LED和熒光燈為管狀光源，LED紅、藍混合燈具為板狀光源，光照強度50±2 μmol·m-2·s-1，培養溫度為25±2 ℃。

3種白光LED共設置12、14、和16 h·d-13種光照周期，熒光燈設置14和16 h·d-12種光照周期，LED紅、藍混合光質光照周期設置為16 h·d-1。

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗設置

光環境對月季組培苗增殖測試：將生長狀態良好的Vendela不定芽以株為1個單位接種在增殖培養基中，然后置于不同光照環境中培養。每瓶接種3株，每處理放置5～6瓶，3次重復。

光環境對月季組培苗生根測試：將株高2 cm以上的Vendela叢生芽從基部以單株為單位分開，接種在生根培養基中，然后置于不同光照環境中培養。每瓶接種10株，每處理下放置5～6瓶，3次重復。

1.4.2 形態指標的測量

試驗材料在各種光環境下培養1個月后進行相關指標的測試。

增殖芽數測量：不同光環境下培養的增殖材料，每次隨機挑取10叢不定芽，計錄每叢不定芽增殖數量，共測量30叢。

株高的測量：以不定芽增殖數量測定完成后的材料為對象，測量每叢植株中第2高的不定芽高作為該叢材料的最高高度，每叢中最低不定芽高度作為該叢的最低高度。

生根數測量：不同光環境下在生根培養基中培養的材料，每次隨機選取5株，3次重復，記錄每株月季苗不定根數目。

1.4.3 質量的測定

鮮質量的測定：以增殖培養材料為對象，在不定芽數量、株高測定完成后，隨機挑取3叢不定芽為1組，測量每組材料的鮮質量，3次重復，精度為0.1 mg。

干質量的測定：將稱完鮮質量的樣品放入底部放有稱量紙的培養皿，蓋上培養皿后將盛有材料的培養皿于60 ℃烘箱中烘72 h，然后測量樣品干質量，3次重復，稱量精度為0.1 mg。

1.4.4 色素含量的測量

色素測量包括葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素，測定方法參見陳志等[12]。

1.5 數據處理及分析

試驗數據記錄、作圖及數據統計利用Excel 2007完成，利用DPS(V 7.05)統計分析軟件對數據進行方差分析，不同處理間的效果差異性利用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結論與分析

2.1 增殖培養階段光質對Vendela組培苗的影響

本部分測試階段所有測試LED光質的光照時間均為16 h·d-1。

2.1.1 光質對不定芽增殖的影響

各光質下大花月季Vendela不定芽增殖情況如圖1所示，所有LED光質下培養的Vendela組培苗不定芽增殖數均不低于熒光燈2種不同光照時間下培養的材料。RB 3∶1組合光下材料不定芽增殖與RB 4∶1、RB 5∶1光質下培養材料之間的差異不顯著，但顯著高于其他LED光質及熒光燈下培養材料；其他LED光質下培養材料間不定芽增殖差異均不顯著。

2.1.2 光質對組培苗苗高的影響

不同光質下培養月季組培苗叢生芽株高情況如圖2所示，最高株高結果表明，不同LED光質下培養材料最高株高與熒光燈下培養材料無顯著性差異。但在叢生苗高度差方面，不同LED紅、藍混合光質下培養材料間高度差不存在顯著性差異，均顯著低于熒光燈及不同白光LED下培養材料。不同色溫白光LED下培養的叢生苗之間高度差也不存在顯著性差異，與熒光燈下培養材料間的差異也不顯著。此外，熒光燈不同光照時間培養材料苗高及苗高度差的差異不顯著。

2.1.3 光質對組培苗干、鮮質量的影響

不同光質下培養大花月季組培苗干、鮮質量如圖3所示。所有LED光質下培養材料與熒光燈下培養材料的鮮質量差異均不顯著。所測試光質中，僅在RB 4∶1下培養材料與LED白光 5 700 K下培養材料的鮮質量存在顯著性差異，不同比例的LED紅、藍混合光質下培養材料之間不存在顯著性差異； 3種白光LED下培養的組培苗鮮質量也不存在顯著性差異。

圖1 不同光質下Vendela組培苗的增殖情況Fig.1 Comparision of multiplication of Vendela under different light qualities

圖2 不同的光質條件下Vendela叢生苗株高比較Fig.2 Comparision of plant height of Vendela plantlets under different light qualities

圖3 不同光質下Vendela叢生苗干、鮮質量比較Fig.3 Comparision of dry and fresh weight of Vendela shoot under different light qualities

除RB 4∶1處理外，所有LED光質下培養材料的干質量均與熒光燈下培養材料無顯著差異。對于不同比例LED紅、藍混合光質下的培養材料，僅RB 4∶1與RB 5∶1處理的干質量存在顯著差異，其他的LED紅、藍混合光質處理的干質量不存在顯著差異。3種白光LED處理的培養材料干質量不存在顯著差異。對比紅藍混合光和白光處理，僅RB 4∶1和5 700 K白光處理的干質量差異達到顯著水平，其余LED光質下干質量差異不顯著。

2.1.4 光質對月季不定芽色素含量的影響

不同光質對增殖階段月季不定芽色素含量的影響如表1所示，所有LED光質處理培養材料的葉綠素a和葉綠素b含量都高于熒光燈下培養材料。對于不同的色溫白光LED，5 000 K色溫下培養材料的葉綠素a和葉綠素b含量顯著高于3 000和5 700 K處理，而3 000和5 700 K處理的材料間2種色素含量差異不顯著；RB 5∶1處理的培養材料葉綠素a含量顯著低于其他紅藍混合光處理，葉綠素b含量顯著低于RB 2∶1處理；總體上，除白光LED 5 000 K處理外，白光LED下培養材料葉綠素a含量低于LED紅、藍混合光質處理，葉綠素b含量差異不顯著。

對不同光質下培養材料類胡蘿卜素含量的比較發現，3種不同色溫的白光LED處理的培養材料類胡蘿卜素含量與葉綠素a和葉綠素b含量變化趨勢一致，5 000 K處理的類胡蘿卜素含量顯著高于3 000 和5 700 K處理，同時也高于熒光燈處理，而3 000、5 700 K和熒光燈下培養材料間類胡蘿卜素含量差異不顯著；不同LED紅、藍混合光質處理的培養材料間類胡蘿卜素含量差異不顯著。除白光LED 5 000 K處理的培養材料類胡蘿卜素含量顯著高于熒光燈處理外，所有LED光質處理的培養材料類胡蘿卜素含量均不低于熒光燈處理。

2.2 光周期對Vendela增殖培養的影響

2.2.1 光周期對不定芽增殖芽數的影響

光周期對Vendela增殖的影響如圖4所示，所有測試LED處理培養材料的不定芽增殖數均與熒光燈處理差異不顯著。光照時間為12 h·d-1時，白光LED 5 700 K處理的培養材料不定芽增殖數顯著高于3 000 K處理；其他處理的培養材料間不定芽增殖數差異不顯著。LED光質相同時，僅有白光LED 3 000 K、12 h·d-1處理的材料不定芽增殖數顯著低于14 h·d-1處理，其余處理的培養材料間不定芽增殖數差異均不顯著。

表1 不同光質下培養Vendela組培苗色素含量分析

Table 1 Pigments analysis of Vendela shoots under different light qualities

光質Lightqualities色素含量Pigmentsconcentration/(mg·L-1)葉綠素a/Chla葉綠素b/Chlb類胡蘿卜素CarotenoidsFL(14h·d-1)4.832±0.979e1.517±0.330c0.934±0.203bcFL(16h·d-1)4.612±0.381e1.578±0.161bc0.874±0.073c3000K4.668±0.410e1.613±0.271bc0.882±0.100c5000K7.017±0.758a2.319±0.250a1.328±0.141a5700K4.931±0.459cde1.659±0.160bc0.979±0.080bcRB2∶16.670±0.769ab2.137±0.687a1.131±0.387bRB3∶15.523±0.646bcd1.929±0.241abc1.071±0.119bcRB4∶15.820±0.428bc1.970±0.204ab1.112±0.088bRB5∶14.752±0.953de1.560±0.329bc0.922±0.170bc

圖4 不同光環境下Vendela組培苗的增殖情況Fig.4 Multiplication of Vendela under different light environments

2.2.2 光周期對組培苗長勢的影響

光周期對Vendela叢生苗生長情況的影響如圖5所示，在同種光質、不同光周期環境中培養的月季組培苗之間苗高無顯著性差異；當光照時間相同時，不同色溫白光LED處理的培養材料之間苗高差異也不顯著；熒光燈光照16 h·d-1處理的培養材料苗高與其他處理培養材料差異均不顯著，而熒光燈光照14 h·d-1處理的培養材料苗高僅與5 000(12、14 h·d-1)和3 000 K(16 h·d-1)處理差異不顯著，顯著高于其他LED處理。

叢生苗高度差比較結果顯示，本研究所有測試光環境下，增殖培養Vendela叢生苗整齊度差異不顯著。

2.3 光環境對Vendela不定芽生根的影響

不同光環境下組培苗生根情況如圖6所示。本研究中，不同光質、不同光照時間下培養的Vendela不定芽均能夠正常誘導生根，生根數量和根長度測量數據顯示，不同光環境下組培苗生根情況差異不顯著。

圖5 不同光環境條件下Vendela叢生苗株高比較Fig.5 Comparision of plant height of Vendela plantlets under different light conditions

A， LED燈下生根情況；B， 熒光燈下生根情況A， Root induction under LEDs; B， Root induction under Fluorescent圖6 不同光質下Vendela生根情況Fig.6 Root induction of Vendela plantlets under different light conditions

3 結論與討論

3.1 不同光質對月季增殖的影響

培養材料增殖是新光質引入植物組織培養體系的重要考察因素，一般均以熒光燈下培養材料為對照。LED光質對洋桔梗組培快繁體系增殖影響結果表明，LED紅藍混合光RB 2∶1處理培養的洋桔梗組培苗不定芽增殖數量最高，其次是LED紅藍混合光RB 4∶1處理，均優于對照光源[13]；鄧艷[14]研究LED光質應用于兔眼藍莓組培體系增殖的結果顯示，與熒光燈處理相比，不同比例的LED紅藍混合光處理的兔眼藍莓不定芽誘導率和莖段增殖系數均顯著升高。本研究結果表明，僅在LED RB 3∶1處理下月季不定芽增殖數顯著高于熒光燈、LED白光及LED RB 2∶1處理，其余處理的培養材料增殖數無顯著差異。本研究所用的不同色溫LED白光對植物組培的影響尚未見相關報道。

3.2 不同光質對月季生長形態及生物量積累的影響

本研究從生產實際出發，組培體系在一定增殖率的基礎上更注意組培苗的生長一致性，方便后期培養過程，這在已有研究中尚未見到。本研究結果顯示，雖然不同光環境下月季組培苗株高差異不顯著，但在組培苗整齊度方面，在LED紅藍混合光質下培養材料整齊度顯著優于熒光燈及不同白光LED處理，熒光燈及不同白光LED處理的培養材料在整齊度方面差異不顯著。

已有LED光質應用與植物組織培養結果表明，與熒光燈相比，LED紅藍混合光質在生物量積累方面更具優勢。曹剛[15]研究結果顯示，LED紅光可顯著提高黃瓜和結球甘藍的生物量，并有利于促進結球甘藍幼苗的伸長生長和葉片擴展；LED藍光促進黃瓜和結球甘藍幼苗的加粗生長、干物質積累和壯苗指數；閆新房[16]研究表明，LED RB 4∶1光質下培養的牡丹試管苗干、鮮物質積累明顯優于熒光燈處理。本研究所測試的LED光質下培養材料的干質量、鮮質量與熒光燈處理差異均不顯著。

3.3 不同光質對月季色素含量的影響

尚文倩等[17]研究結果顯示，鐵皮石斛組培苗在LED RB 1∶1處理下的葉綠素a含量顯著高于LED RB 7∶3、LED RB 8∶2及LED紅光處理，而與熒光燈及LED藍光處理差異不顯著；LED RB 1∶1光質下培養材料葉綠素b含量顯著高于LED RB 8∶2、LED藍光和LED紅光處理，但與熒光燈及LED RB 7∶3處理差異不顯著，這表明過高比例的紅光對葉綠素含量有一定的抑制效果，本研究結果與此一致。邸秀茹等[18]研究表明，不同比例LED紅藍混合光下菊花組培苗葉綠素含量與熒光燈處理差異不顯著，但均顯著優于單色LED紅光處理，本研究結果也與此一致。

白光LED在植物組織培養中應用的報道極少，而且均處于數據比較、補充地位。據孫啟文[19]報道，在白光LED及熒光燈下培養的紫皮石斛葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量均高于不同LED紅藍光配比處理，而白光LED下培養材料與熒光燈下培養材料間色素含量差異不顯著，本研究結果與此不一致。本研究中所有測試LED光環境下色素含量均不低于熒光燈處理，推測一方面是不同的植物對各種光質的響應不一樣，另一方面可能是燈具使用差異引起。孫啟文[19]研究中使用的LED白光主波長為720 nm，光照強度及光照時間不明，本研究所用5 000 K白光主波長為510 nm，而波長更長的5 700 K (585 nm)下色素含量反而有所降低。孫慶麗等[20]研究表明，LEDs白光下油菜葉片色素含量明顯高于紅光處理，部分支持了本研究結果。

3.4 不同光周期對月季增殖的影響

本研究中LED白光不同光周期環境下培養材料不定芽增殖數與熒光燈14和16 h·d-1處理差異不顯著。總體上，當LED白光光照時間不低于14 h·d-1時，不定芽增殖數和長勢均與熒光燈下培養材料差異不顯著。

本研究利用不同LED紅、藍比例燈具、熒光燈及不同色溫LED白光對月季Vendela組培苗生長狀況進行了比較。結果顯示，所有測試LED燈具均可代替熒光燈用于Vendela組織培養，但在實際生產應用過程中，LED紅、藍混合光質燈具價格遠高于LED白光燈具，因此，從降低生產企業前期投入角度出發，本研究認為，5 000 K色溫LED可完全代替熒光燈作為月季Vendela組培照明光源，光照時間不低于14 h·d-1，月季組培苗質量有保障。

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(責任編輯 侯春曉)

Influence of light on tissue culture of rose

LYU Yongping1， CHEN Zhi1， LI Kunfeng2， WANG Yiting1， MOU Haojie1， CHEN Jianping1，*

(1.InstituteofVirologyandBiotechnology，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China; 2.AgriculturalExperimentStation，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China)

The effect of different color temperature white LEDs (Light-emitting diodes) and different combinations of red and blue LEDs on the tissue culture of rose were studied. Results showed that growth of plant materials cultured under the red and blue combination light qualities were significantly better than growth of those cultured under fluorescent and white LEDs in plant height uniform， while the growth of plant cultured under different color temperature white LEDs showed no significant difference from the growth of those cultured under fluorescent lamp. The results of photoperiod on tissue culture of rose indicated that when the LEDs illumination time was not shorter than 14 h·d-1， there was no significant difference in the plant material cultured under the white LEDs and the fluorescent material at 14 and 16 h·d-1. The results of rooting induction showed that plant cultured in different light circusmantance had no significant difference in rose rooting indutcion. All the results indicated that 5 000 K white LEDs could completely replace the fluorescent lamp as a rose tissue culture alternative light source， and 14 h·d-1photoperiod was enough.

light; rose; tissue culture; light-emitting diodes (LED)

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.08.10

2017-06-05

農業部“引進國際先進農業技術”項目(2011-G31，2016-X23)

呂永平(1977—)，男，浙江磐安人，助理研究員，主要從事植物組織培養相關研究。E-mail: lvyongp@163.com

*通信作者，陳劍平，E-mail: jpchen2001@126.com

S685.12

A

1004-1524(2017)08-1297-08

呂永平， 陳志， 李坤峰， 等. 光照環境對大花月季組織培養的影響[J]. 浙江農業學報， 2017， 29(8): 1297-1304.