魚腥草幼苗生長發育和葉片顯微結構對不同光質的響應

鐘 軍，張 寒，熊興耀

（湖南農業大學 長沙 410128）

魚腥草（Houttuynia cordata Thunb.），學名蕺菜，蕺菜屬，是宿根性多年生草本植物，已被國家衛生部確定為“既是藥品又是食品”的藥食兩用植物，一是因為魚腥草含有蛋白質、維生素、多種氨基酸、粗纖維以及礦物質等多種豐富的營養成分，研究表明，在魚腥草的化學成分中：每100 g干品中含蛋白質5.26 g、脂肪2.41 g、碳水化合物67.5 g；二是因為中醫認為魚腥草具有“清熱解毒，利尿消腫”等功能，現代醫學研究表明，魚腥草還具有抗菌、抗病毒、抗炎利尿和增強機體免疫的功能。目前，魚腥草已作為天然菜、保健藥膳和美容食品而走進許多酒家飯店的餐桌[1-3]。魚腥草作為一種藥食兩用的植物，在人們日常生活中的應用十分廣泛，如果利用化學技術來調控其生長，有可能對食品安全具有很大影響。相比傳統的化學調控技術，利用光質來調控魚腥草的生長發育具有投入低、安全無污染等優點。光不僅是植物獲取能量的直接來源，同時還是調控植物生長和產物累積的重要調控因子。已有的大量研究結果表明，光質對植物的形態建成[4-5]、生長發育和產量品質[6-7]、光合特性[8]、生理代謝[9]、內源激素[10]及結構特征[11]都具有廣泛的影響。光質對魚腥草影響的研究甚少，尤其是對魚腥草幼苗影響的相關研究還是空白，因此筆者采用白光（對照）和紅光、藍光、黃光、綠光5種單色光譜為不同光質處理，研究其對魚腥草幼苗生長發育和葉片顯微結構的影響，以及魚腥草幼苗生長發育對不同光質調控的響應，以優化其培養條件。

1 材料與方法

1.1 材料

材料為湖南農業大學農學院提供的魚腥草品種‘紅玉’。

1.2 試驗設計

試驗于2015年10月至2016年3月在湖南農業大學進行。種植地pH 6.06，有機質含量（w，下同）1.685%，堿解氮含量 136.24 mg·kg-1，速效磷含量 36.94 mg·kg-1，速效鉀含量 114.21 mg·kg-1。試驗小區面積10 m2（5 m×2 m），人工燈源為市售直管型T5熒光燈（設4種不同光源處理：紅光、藍光、黃光、綠光，以白光作為對照），3次重復；光強為50 μmol·m-2·s-1，光照培養架為鋼架結構，光源設于頂部，高度可調，培養架內層用鍍鋁反光膜，外層為黑色遮光材料；在魚腥草出苗后的30～90 d選取材料進行各個項目測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生長特性指標的測定 用直尺分別測定地上莖和地下莖的長度；用游標卡尺測定莖粗，莖粗測定部位為莖基部；電子秤稱量地上莖和地下莖的鮮質量。測定時對于各品種幼苗植株的樣本，均采用隨機取樣，每次抽取10株。

1.3.2 葉片顯微結構的觀測 選取各處理生長正常的同一葉位的魚腥草葉片（1.0 cm×0.5 cm），材料固定于FAA試液內24 h，抽氣，按常規方法脫水，透明，包埋，切片，烤片，切片厚度11 μm，番紅—固綠雙重染色，中性樹脂封片，然后在BH51型Olympus光學顯微鏡觀察并照相，測量葉片厚度(μm)、上表皮厚度(μm)、下表皮厚度(μm)、柵欄組織厚度(μm)和海綿組織厚度(μm)。

1.4 數據處理

采用Excel 2010軟件處理數據，用DPS 9.50軟件對數據進行Duncan’s新復極差法差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同光質對‘紅玉’魚腥草幼苗生長發育的影響

2.1.1 地上莖長 由圖1可知，不同光質處理下的地上莖長與白光（CK）處理相比的增加率，30 d的幼苗處理表現為綠光（9.77，55.08%）＞紅光（7.6，20.63%）＞白光（6.3，0）＞黃光（5.5，-12.69%）＞藍光（4.17，-33.81%）；其中綠光與白光之間的差異達極顯著水平，紅光與白光之間差異達顯著水平，黃光、藍光與白光之間的差異達極顯著水平；不同光質60 d的處理表現為紅光（15.17，42.17%）＞綠光（14.42，35.14%）＞藍光（10.73，0.56%）＞白光（10.67，0）＞黃光（10.62，-0.47%），其中紅光和綠光與白光之間的差異達極顯著水平，藍光、黃光與白光之間的差異不顯著；不同光質90 d的處理表現為綠光（17.88，34.23%）＞紅光（17.24，29.43%）＞白光（13.32，0）＞藍光（12.70，-4.66%）＞黃光（12.23，-8.18%），其中綠光、紅光與白光之間的差異達極顯著水平，藍光、黃光與白光之間的差異不顯著。由圖2可知，‘紅玉’魚腥草地上莖長增長率在30～60 d時的表現為藍光（157.31%）＞紅光（99.60%）＞黃光（93.09%）＞白光（69.36%）＞綠光（47.59%）；在60～90 d時表現為白光（24.83%）＞綠光（23.99%）＞藍光（18.35%）＞黃光（15.16%）＞紅光（13.64%）；在30～90 d內表現為藍光（87.83%）＞紅光（56.62%）＞黃光（54.13%）＞白光（47.10%）＞綠光（35.79%）。

圖1 不同光質對魚腥草幼苗地上莖長的影響

圖2 不同光質對魚腥草幼苗地上莖長增長率的影響

2.1.2 地上莖粗 由圖3可知，不同光質處理下的地上莖粗且與對照處理相比的增加率，30 d的幼苗表現為藍光（3.09，14.44%）＞白光（2.70，0）＞黃光（2.69，-0.37%）＞紅光（2.65，-1.85%）＞綠 光（2.20，-18.52%），其中藍光和綠光與白光之間的差異達顯著水平，紅光和黃光與白光之間的差異不顯著；不同光質處理60 d的呈藍光（3.11，4.71%）＞白光（2.97，0）＞紅 光（2.85，-4.04% ）＞黃 光（2.70，-9.09%）＞綠光（2.56，-13.80%）；在藍光和紅光、黃光與白光之間的差異均不顯著，綠光與白光之間的差異均達顯著水平；不同光質處理90 d的呈藍光（3.7，23.33%）＞黃光（3.5，16.67%）＞白光=紅光（3.0，0）＞綠光（2.7，-10%），其中藍光和黃光與白光之間的差異達顯著水平，綠光與白光之間的差異不顯著。由圖4可知，紅玉品種地上莖粗增長率在30～60 d時的表現為綠光（16.36%）＞白光（10.11%）＞紅光（7.54%）＞藍光（0.64%）＞黃光（0.37%），在 60～90 d時表現為黃光（29.63%）＞藍光（19.02%）＞綠光（5.47%）＞紅光（5.26%）＞白光（1.01%），在 30～90 d內平均表現為黃光（15%）＞綠光（10.92%）＞藍光（9.83%）＞紅光（6.4%）＞白光（5.56%）。

圖3 不同光質對魚腥草幼苗地上莖粗的影響

圖4 不同光質對魚腥草幼苗地上莖粗增長率的影響

圖5 不同光質對魚腥草幼苗地上莖鮮質量的影響

2.1.3 地上莖鮮質量 由圖5可知，不同光質處理下的地上莖鮮質量與白光（CK）處理相比的增加率，30 d幼苗各處理的表現為紅光（3.3，11.86%）＞藍光（3.2，8.47%）＞白光（2.95，0%）＞黃光（2.7，-8.47%）＞綠光（2.62，-11.19%），各種光質處理與白光之間的差異均不顯著；不同光質處理60 d的呈紅光（4.49，13.96%）＞藍光（4.02，2.03%）＞白光（3.94，0）＞黃光（3.74，-5.08%）＞綠光（3.33，-15.48%）；在紅光和綠光與白光之間的差異達顯著水平，其他光質處理的與白光之間的差異不顯著；不同光質處理90 d的呈藍光（6.41，36.38%）＞黃光（6.26，33.19%）＞紅光（5.56，18.3%）＞白光（4.7，0%）＞綠光（3.95，-16%），其中藍光和黃光與白光之間的差異達極顯著水平，紅光和綠光與白光之間的差異達顯著水平。由圖6可知，‘紅玉’地上莖鮮質量增長率在30～60 d時各處理表現為黃光（38.52%）＞紅光（36.06%）＞白光（33.56%）＞綠光（27.11%）＞藍光（25.63%），在60～90 d時各處理表現為黃光（67.4%）＞藍光（59.5%）＞紅光（23.8%）＞白光（19.3%）＞綠光（18.6%），在 30～90 d內各處理平均表現為黃光（52.95%）＞藍光（42.54%）＞紅光（29.95%）＞白光（26.42%）＞綠光（22.86%）。

圖6 不同光質對魚腥草幼苗地上莖鮮質量增長率的影響

圖7 不同光質對魚腥草幼苗地下莖長的影響

2.1.4 地下莖長 由圖7可知，不同光質處理下的地下莖長與白光（CK）處理相比的增加率，30 d幼苗各處理表現為藍光（24.51，27.26%）＞黃光（24.46，26.99%）＞紅光（20.67，7.32%）＞白光（19.26，0）＞綠光（16.59，-13.86%）；其中藍光、黃光和綠光與白光間的差異達顯著水平，紅光與白光間的差異不顯著；不同光質60 d和90 d各處理的表現為黃光（31.4，16.33%；39.09，9.86%）＞藍光（30.56，13.22%；38.2，7.36%）＞紅光（29.57，9.56%；38.17，7.28%）＞白光（26.99，27.26%；35.58，0）＞綠光（21.96，-18.64%；31.23，-12.23%），各種光質與白光處理間的差異均呈顯著水平。由圖8可知，‘紅玉’地下莖長增長率在 30～60 d時表現為紅光（43.06%）＞白光（40.13%）＞綠光（32.37%）＞黃光（28.37%）＞藍光（24.68%），在 60～90 d時表現為綠光（42.21%）＞白光（31.83%）＞紅光（29.08%）＞藍光（27.91%）＞黃光（21.66%），在 30～90 d內平均表現為綠光（37.29%）＞紅光（36.07%）＞白光（35.98%）＞藍光（26.31%）＞黃光（25.01%）。

圖8 不同光質對魚腥草幼苗地下莖長增長率的影響

2.1.5 地下莖粗 由圖9可知，不同光質處理下地下莖粗與白光（CK）處理相比的增加率，30 d幼苗各處理表現為黃光（2.15，10.26%）＞藍光（2.11，8.20%）＞紅光（2.01，3.08%）＞白光（1.95，0）＞綠光（1.56，-20%），除紅光與白光之間差異不顯著外，其他光質與白光處理間的差異達顯著水平；不同光質60 d處理的表現為黃光（2.56，27.36%）＞藍光（2.42，20.40%）＞紅光（2.12，5.47%）＞白光（2.01，0）＞綠光（1.97，-1.99%）；不同光質90 d處理的表現為黃光（3.01，19.44%）＞藍光（2.92，15.87%）＞白光（2.52，0）＞紅光（2.50，-0.79%）＞綠光（2.23，-11.51%），其中黃光、藍光和綠光與白光間差異達顯著水平，紅光與白光之間的差異不顯著。由圖10可知，‘紅玉’地下莖粗增長率在 30～60 d時的表現為綠光（26.28%）＞黃光（19.07%）＞藍光（14.69%）＞紅光（5.47%）＞白光（3.08%），在 60～90 d時表現為白光（25.37%）＞藍光（20.66%）＞紅光（17.92%）＞黃光（17.58%）＞綠光（13.2%）；在 30～90 d內的平均表現為綠光（19.74%）＞黃光（18.32%）＞藍光（17.68%）＞白光（14.23%）＞紅光（11.7%）。

圖9 不同光質對魚腥草幼苗地下莖粗的影響

圖10 不同光質對魚腥草幼苗地下莖粗增長率的影響

2.1.6 地下莖鮮質量 由圖11可知，不同光質處理下的地下莖鮮質量與白光（CK）處理相比的增加率，30 d的幼苗表現為藍光（2.65，35.90%）＞黃光（2.6，33.33%）＞紅光（2.53，39.74%）＞白光（1.95，0）＞綠光（1.85，-5.13%），除綠光與白光之間的差異不顯著外，其他各種光質與白光之間的差異均達顯著水平；不同光質 60 d處理的表現為藍光（4.71，30.11%）＞黃光（4.67，29.01%）＞紅光（4.03，11.33%）＞白光（3.62，0）＞綠光（2.89，-20.16%），除紅光與白光之間的差異不顯著外，其他各種光質與白光間差異均達顯著水平；不同光質90 d處理的表現為藍光（8.14，26.40%）＞黃光（7.81，21.27%）＞紅光（7.52，16.77%）＞白光（6.44，0）＞綠光（5.87，-8.8%），除綠光與白光間的差異不顯著外，其他光質與白光間的差異均達顯著水平。由圖12可知，‘紅玉’地下莖鮮質量增長率在30～60 d時各處理的表現為白光（85.64%）＞黃光（79.62%）＞紅光（79.62%）＞藍光（77.74%）＞綠光（56.22%），在 60～90 d時表現為綠光（103.1%）＞紅光（86.6%）＞白光（77.9%）＞藍光（72.82%）＞黃光（67.24%）；在 30～90 d內各處理平均表現為白光（81.77%）＞綠光（79.67%）＞藍光（75.28%）＞黃光（73.43%）＞紅光（72.94%）。

圖11 不同光質對魚腥草幼苗地下莖鮮質量的影響

圖12 不同光質對魚腥草幼苗地下莖鮮質量增長率的影響

2.2 魚腥草葉片顯微結構對不同光質的響應

2.2.1 葉片厚度 由圖13和圖15可知，不同光質處理下葉片厚度與對照處理相比的增加率，30 d幼苗各處理表現為紅光（0.106 μm，12.77%）＞藍光（0.103 μm，9.57%）＞黃光（0.101 μm，7.44%）＞白光（0.094 μm，0）＞綠光（0.092 μm，-2.13%），所有光質處理間的差異均不顯著；60 d幼苗各處理表現為藍光（0.116 μm，11.53%）＞黃光（0.110 μm，5.77%）＞紅光（0.108 μm，3.85%）＞白光（0.104 μm，0）＞綠光（0.096 μm，-7.69%），除藍光與白光處理間差異達顯著水平外，其他光質間差異均不顯著；90 d幼苗各處理的表現為紅光（0.129 μm，4.03%）＞藍光（0.127 μm，2.42%）＞黃光（0.125 μm，0.81%）＞白光（0.124 μm，0）＞綠光（0.090 μm，-27.42%），除綠光與白光處理間達顯著水平外，其他光質間差異均不顯著。

圖13 魚腥草葉片厚度對不同光質的響應

2.2.2 上表皮厚度 由圖14和圖15可知，不同光質處理下的上表皮厚度與對照處理相比的增加率，30 d幼苗各處理的表現為黃光（0.037 μm，12.12%）＞紅光（0.036 μm，9.09%）＞藍光（0.035 μm，6.06%）＞白光（0.033μm，0）＞綠光（0.032μm，-3.03%），不同光質處理間的差異均不顯著；60 d幼苗各處理的表現為藍光（0.043 μm，10.25%）＞黃光（0.040 μm，2.56%）＞白光（0.039 μm，0）＞紅光（0.032 μm，-17.95%）＞綠光（0.031 μm，-20.51%），藍光、黃光與白光處理間的差異不顯著，紅光、綠光與白光處理間的差異達顯著水平；90 d 的幼苗表現為白光（0.053 μm，0）＞黃光（0.048 μm，-9.43%）＞藍光（0.045 μm，-15.09%）＞紅光（0.038μm，-28.30%）=綠光（0.038μm，-28.30%），所有處理與白光處理間的差異均達顯著水平。

圖14 魚腥草上表皮厚度對不同光質的響應

圖15 魚腥草葉片顯微結構對不同光質的響應

2.2.3 下表皮厚度 由圖15和圖16可知，不同光質處理下的下表皮厚度與白光（CK）處理相比的增加率，30 d幼苗各處理的表現為紅光（0.039 μm，34.48%）＞黃光（0.035 μm，20.68%）＞藍光（0.031 μm，6.90%）＞白光（0.029μm，0）＞綠光（0.028μm，-3.44%），其中紅光、黃光與白光處理間的差異達顯著水平；60 d的幼苗表現為紅光（0.036 μm，20.00%）＞黃光（0.034 μm，13.33%）藍光（0.033 μm，10.00%）＞＞白光（0.03 μm，0）＞綠光（0.026 μm，-13.33%），所有光質與白光處理間的差異均不顯著；90 d幼苗各處理的表現為紅光（0.046 μm，39.39%）＞藍光（0.037 μm，12.12%）＞黃光（0.036 μm，9.09%）＞白光（0.033 μm，0）＞綠光（0.032 μm，-3.03%），除紅光與白光處理間的差異達顯著水平以外，其他光質處理間的差異均不顯著。

圖16 魚腥草下表皮厚度對不同光質的響應

2.2.4 柵欄組織厚度 由圖15和圖17可知，不同光質處理下的柵欄組織厚度與白光（CK）處理相比的增加率，30 d幼苗各處理的表現為藍光（0.025 μm，25%）＞黃光（0.023 μm，15%）＞紅光（0.021 μm，5%）＞白光（0.02 μm，0）＞綠光（0.012 μm，-40%），除綠光與白光處理間的差異達顯著水平，其他光質處理間的差異均不顯著；60 d幼苗各處理的表現為藍光（0.028 μm，27.27%）＞紅光（0.024 μm，9.09%）＞黃光（0.023 μm，4.55%）＞白光（0.022 μm，0）＞綠光（0.019 μm，-13.63%），所有光質處理間的差異均不顯著；90 d的幼苗表現為藍光（0.029 μm，52.63%）＞紅光（0.026 μm，36.84%）＞黃光（0.023 μm，21.05%）＞白光（0.019 μm，0）＞綠光（0.014 μm，-26.32%），藍光和紅光與白光處理間的差異達顯著水平。

圖17 魚腥草柵欄組織厚度對不同光質的響應

2.2.5 海綿組織厚度 由圖15和圖18可知，不同光質處理下的海綿組織厚度且與白光（CK）處理相比的增加率，30 d幼苗各處理的表現為綠光（0.024 μm，100%）＞黃光（0.016 μm，33.33%）＞白光（0.012 μm，0）=藍光（0.012 μm，0）＞紅光（0.010 μm，-16.16%），除綠光和白光處理間的差異達到顯著水平外，其他光質處理間的差異均不顯著；60 d幼苗各處理的表現為綠光（0.021 μm，110%）＞紅光（0.015 μm，50%）＞黃光（0.013 μm，30%）＞藍光（0.012 μm，20%）＞白光（0.01 μm，0），除綠光和白光處理間的差異達顯著水平外，其他光質處理間的差異均不顯著；90 d幼苗各處理的表現為紅光（0.018 μm，63.64%）=黃光（0.018 μm，63.64%）＞藍光（0.016 μm，45.45%）＞綠光（0.012 μm，9.09%）＞白光（0.011 μm，0），紅光、黃光和藍光與白光處理間的達顯著水平。

圖18 魚腥草海綿組織厚度對不同光質的響應

3 討論

3.1 魚腥草幼苗生長發育對不同光質的響應

本試驗結果表明，LED光源產生的藍、綠光能明顯影響植物的生長，其中藍光有矮化植物的作用，使植物莖生長緩慢，這與徐文碩等[12]、Spalding等[13]和崔曉輝[14]的試驗結果一致，其中徐文碩等認為藍光使植物體內的吲哚乙酸含量降低，從而影響植物莖的節間生長使植株矮化；而Spalding認為藍光能夠控制植物葉片向光性，促進氣孔開放及葉緑體運動，通過抑制莖伸長防止植物徒長。但藍光能顯著地促進地上莖粗和鮮質量及地下莖長、莖粗和鮮質量的增長；相反在綠光處理下植物的莖生長明顯比其他光質處理快，但長勢較弱；這與鄭冬梅等[15]、張歡[16]和杜洪濤[17]的試驗結果一致。

3.2 魚腥草幼苗葉片顯微結構對不同光質的響應

葉片是植物進行光合作用的主要場所，葉片結構的變化直接影響植物進行光合作用，進而影響植物的生長發育[18]。本試驗的結果表明，魚腥草幼苗葉片的顯微結構（葉片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度和海綿組織厚度）在不同光質處理下發生了顯著的變化，大多數情況下，黃光、藍光、紅光處理下的葉片結構均較白光有所增加而綠光處理下的均有所降低，這說明紅光、藍光和黃光處理有利于葉片顯微結構的增加而綠光處理則相反。這與張超等[11]和董飛等[19]的研究結論一致。

4 結論

藍光處理下魚腥草幼苗生長健壯但幼苗普遍低矮，說明藍光有矮化幼苗和抑制地上莖生長的作用；而綠光下魚腥草幼苗纖細，生物量低，說明綠光是不利于魚腥草幼苗的生長發育。