不同光質對茄子幼苗生理生化指標的影響

劉明飛 顧佳羽 廖莎莎 王艷朋 陳照陽 張奕婷 李銘

摘 要：通過白、藍、紅3種光質對茄子幼苗進行同期處理，分別檢測經不同光質處理后茄子幼苗葉綠素、可溶性糖、總SOD、Cu-Zn-SOD、CAT、可溶性蛋白的含量。結果表明，茄子幼苗在紅光和藍光處理下有利于葉綠素的合成，但是在紅光或藍光處理下均不利于茄子幼苗可溶性糖的積累，藍、紅2種色光對茄子幼苗總SOD、Cu-Zn-SOD的積累有促進作用，紅光處理下有利于茄子幼苗CAT酶的積累，而藍光處理下茄子幼苗CAT酶的合成受到抑制，紅光或藍光處理下有利于其可溶性蛋白的積累。可見，茄子幼苗對光質敏感，通過采用藍、紅2種光質處理茄子幼苗可以在一定程度上促進了茄子幼苗的生長。

關鍵詞：光質；茄子幼苗；生理生化指標

中圖分類號 S641.1 文獻標識碼 A 文章編號 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

一切綠色植物的生長都離不開光，可以說，沒有光就沒有綠色植物[1]。光除了為植物光合作用提供能量外，還影響其幾乎所有的發育階段，如光調節發芽、莖的生長、向光性、葉綠素的合成、蛋白類物質的合成，淀粉糖類的積累等。光源對植物生長的影響主要包括光強、光周期、光質和光照等幾個方面[2]，而光質作為光的重要組成部分，對植物的影響尤為明顯。隨著農業技術的快速發展，大棚類植物大都采用補光技術來提高作物的產量。目前，已有大量關于不同光質對植物影響的報道，按類別大致可分為糧食作物和經濟作物等。

1.1 糧食作物 目前，糧食作物中以水稻的研究最為詳盡，例如，孫慶麗、陳志等研究了不同光質對水稻幼苗生長的影響[3]；郭銀生、張曉燕等研究了光質對‘抗優63雜交水稻幼苗器官結構及光合特性的影響[4]；郭銀生，谷艾素等研究了光質對水稻幼苗生長及生理特性的影響[5]。其中郭銀生、谷艾素等的研究表明，光質對水稻幼苗生長有顯著影響，其中藍光顯著抑制幼苗株高，并提高葉片的可溶性蛋白含量；紅光顯著提高3葉期幼苗的莖基直徑、壯苗指數以及5葉期葉片的可溶性糖和淀粉含量；紅藍組合光顯著提高3葉期幼苗的可溶性糖含量；黃光可在幼苗生長初期明顯增加株高，提高葉片色素含量[5]。總體上紅藍組合光有利于培育水稻壯苗，其它關于光質對水稻的影響的文獻中也都表明紅、藍光質對水稻的生長有促進作用。

1.2 經濟作物 經濟作物相對與糧食作物研究更加充分，石鎮源、唐敏等研究了LED不同光質對虎雪蘭組培苗生理生化特性影響的研究[6]；蘇娜娜、鄔奇等研究了LED光質補光對黃瓜幼苗生長和光合特性的影響[7]；徐凱、郭延平等，研究了不同光質對草莓葉片光合作用和葉綠素熒光的影響[8]；韋峰、祁娟霞等研究了不同光質對辣椒種子萌發、幼苗生長及抗寒性的影響[9]；劉福霞，劉乃森研究了不同光質對生菜幼苗生長的影響[10]；許大全、高偉等研究了光質對植物生長發育的影響[11]；張黎杰、田福發等研究了光質對工廠化栽培杏鮑菇產量和品質的影響[12]。其中蒲高斌、劉世琦等通過研究不同光質對番茄幼苗生長及抗氧化酶活性的影響，發現紅光和藍光處理均可增加番茄幼苗的葉面積和干物質積累，促進番茄幼苗的生長，顯著提高POD、SOD及APX活性，有利于培育壯苗。除綠光使CAT活性明顯降低外，紅光、藍光和黃光對CAT活性無明顯影響[13]。有關光質對經濟作物影響的研究都表明，紅、藍光質有利于經濟作物的生長，但是不同的研究對于光質對SOD、CAT等抗逆性酶的含量結果并不完全一致，在一定程度上也說明同植物對相同的光刺激具有不同的響應方式或不同的耐受程度。

從已發表的文獻可知，不同光質對經濟作物的研究主要在虎雪蘭、黃瓜、草莓、辣椒、生菜、杏鮑菇、番茄等植物上，而對茄子的影響尚未見報道。近年來我國大力開展特色大棚種植，2016年茄子的種植面積已達到近3173萬t，每年茄子的國內消費量也都在2500萬t以上，并且，以每年大約5%的增長率在增長。因此，研究不同光質對茄子幼苗生長的影響具有重大的生產實踐指導意義，可為大棚條件下應用補光技術提高茄子的產量和品質提供理論依據。

2 材料與方法

2.1 供試材料 布特利茄子。

2.2 材料培養

2.2.1 種子消毒及萌發 用0.1%KMNO4溶液對茄子種子消毒，浸泡30min之后撈出反復搓洗，洗凈藥液后，用55℃熱水浸種30min，注意攪拌，清洗后，再用20℃水中浸泡24h，催芽前搓掉種皮上的粘液，提高通氣性。

2.2.2 播種育苗 在溫室內用育苗盤鋪好10cm床土，拍平澆透水。將萌發好的種子均勻播到床面上，在種子上面覆蓋1層細土，覆蓋厚度為種子直徑的1～2倍，蓋上塑料拱棚。白天床溫保持在26～28℃，夜晚20℃左右，每隔24h澆1次水，5～8d即發芽。當幼苗長出2～3片真葉時，將茄子幼苗移栽至單獨的育苗盆里繼續培養。

2.3 試驗設計 將長出5～6片葉且生長情況基本相同的茄子幼苗分別用紅、藍、白3種光照進行培養，每組茄子幼苗各30株，光照強度、溫度相同。實驗過程中每24h澆1次水，每48h拍照、測量、記錄需檢測的指標。

2.4 樣品處理與指標檢測

2.4.1 樣品幼苗處理 取茄子幼苗葉片放入預冷的研缽中，可加入適量蒸餾水研磨成勻漿，轉移至離心管中，進行離心，取上清液待測（注：測量不同的指標需要加入不同的化學藥品進行研磨，比如葉綠素需加入95%乙醇；可溶性糖需加入80%乙醇；總SOD、Cu-Zn-SOD需加入PBS緩沖液）。

2.4.2 生理生化指標檢測方法 葉綠素a，葉綠素b含量的測定：采用丙酮和乙醇浸提法；可溶性糖的含量測定：采用蒽酮比色法[14]。總SOD、Cu-Zn-SOD含量的測定：參見南京建成生物工程研究所編寫的超氧化物歧化酶（SOD）分型測試盒說明書；CAT含量的測定：參見南京建成生物工程研究所編寫的過氧化氫酶（CAT）測試盒說明書；可溶性蛋白的含量測定：采用考馬斯亮藍G-250染色法[15]。

2.5 方差分析 應用GraphPad Prism（5.01版本）軟件對全部的實驗數據進行一維方差統計分析，組間比較采用LSD法。數據以平均值±標準誤表示。不同小寫字母角標表示兩兩相比差異顯著（P<0.05）。

3 結果與分析

3.1 不同光質對茄子幼苗葉綠素a，b的影響 光是葉綠體合成葉綠素的必要條件，葉綠素是植物進行光合作用的色素，其含量和組成通過直接影響葉片的光合速率來影響植株的生長。（葉綠素含量=葉綠素a含量+葉綠素b含量）。如圖1所示，經白光、藍光和紅光處理后的葉綠素a含量依次為（1.75±0.02）mg/g、（1.68±0.015）mg/g和（1.94±0.003）mg/g，與白光對照組相比經藍光處理后茄子幼苗的葉綠素a含量減少了4.00%（P<0.05）。紅光處理后的茄子幼苗葉綠素a含量與白光對照組相比升高了10.90%（P<0.05）。如圖2所示，經白光、藍光和紅光處理后茄子幼苗葉綠素b含量依次為（0.67±0.02）mg/g、（1.04±0.08）mg/g和（0.80±0.01）mg/g，經藍光處理后的茄子幼苗比白光對照組增加了55.20%（P<0.05）。經紅光處理后的茄子幼苗葉綠素b含量比白光對照組增加了19.40%（P<0.05）。從以上數據分析得出，藍光和紅光能夠明顯的促進葉綠素的合成，其中藍光的促進作用大于紅光。并且由圖1與圖2兩圖對比得藍光主要是促進葉綠素b的合成進而來促進葉綠素含量的升高。由此可知，紅光和藍光有利于茄子幼苗葉綠素的合成，這一觀點與李慧敏，陸曉民在不同光質對甘藍型油菜幼苗的生長和生理特性的影響研究中的觀點一致[16]。劉振業等[5]指出，在光飽和點以下，葉片葉綠素含量和光合速率呈正相關，而葉綠素a/b比值和光合速率呈負相關。據此，藍光條件下較低的葉綠素a/b比值說明該光質處理后，與白光和紅光相比，植株具有更高的光合速率，對后續子實的品質可能存在潛在影響。

3.2 不同光質對可溶性糖含量的影響 可溶性糖不僅為植物的生長發育提供能量和代謝的中間產物，而且具有信號功能，它也是植物生長發育和基因表達的重要調節因子，因此它在植物的生命周期中具有重要作用。如圖3所示，經白光、藍光和紅光處理后茄子幼苗的可溶性糖含量依次為（1.61±0.03）g/100g、（0.71±0.03）g/100g和（1.25±0.03）g/100g，其中經藍光處理后茄子幼苗可溶性糖含量較白光對照組降低了55.90%（P<0.05），經紅光處理后其可溶性糖含量較白光對照組降低了22.30%（P<0.05）。總體來看，茄子幼苗其可溶性糖含量依次為白光>紅光>藍光。結果表明，與白光相比，紅光或藍光均不利于茄子幼苗可溶性糖的積累，這一結論與李慧敏，陸曉民等應用不同LED光質對秋葵幼苗生長、生理特性和氣孔特征的影響研究結果正好相反，這可能是光質對不同植物可溶性糖的積累有這不同的影響，具體原因有待進一步探索[17]。

3.3 不同光質對總SOD含量的影響 SOD等活性氧清除劑具有維持活性氧代謝平衡、保護膜結構的功能，對植物的生長發育具有重要的作用。其中，Zn-Cu-SOD是總SOD的重要組成成分，在一定程度上能夠反映出植物總SOD的含量。如圖4所示，經白光、藍光和紅光處理后的茄子幼苗，其總SOD活力大小依次為（25.96±4.13）U/mg prot、（46.45±0.89）U/mg prot和（30.20±2.63）U/mg prot，其經藍光處理后的茄子幼苗總SOD活力較白光對照組升高了78.90%（P<0.05），經紅光處理后的茄子幼苗總SOD含量較白光對照組升高了16.30%（P<0.05）。如圖5所示，經白光、藍光和紅光處理后茄子幼苗Cu-Zn-SOD活力依次為（0.56±0.10）U/mg prot、（0.72±0.02）U/mg prot和（0.59±0.05）U/mg prot，其經藍光處理后的茄子幼苗Cu-Zn-SOD活力較白光對照組升高了28.60%（P<0.05），經紅光處理后的茄子幼苗總Cu-Zn-SOD含量較白光對照組升高了5.40%（P<0.05）。總體上看，2種酶活力大小依次為藍光>紅光>白光。由此得出，藍、紅2種色光對茄子幼苗總SOD和Cu-Zn-SOD的積累均有促進作用，上述2種光質均具有提高植株抗逆性的作用，其中藍光的促進作用尤為顯著。

3.4 不同光質對CAT含量的影響 CAT大量分布于植物細胞內，屬活性氧清除劑，可分解機體代謝過程中產生的活性氧如過氧化氫、超陽陰離子等，這些物質可對植物質膜產生毒害作用，通過測定這種酶的活力可以評價機體受活性氧毒害程度。可以根據這種酶的活性水平判斷植物是否受到氧化損傷。如圖6所示白光、藍光和紅光CAT的含量依次為（14.70±0.29）U/mgprot、（12.39±0.09）U/mgprot和（17.59±0.11）U/mgprot，其經藍光處理后茄子幼苗CAT含量較白光對照組減少15.70%（P<0.05），經紅光處理后的茄子幼苗CAT含量較白光對照組升高了19.70%（P<0.05）。因此，紅光有利于茄子幼苗CAT酶的積累，而藍光下茄子幼苗CAT酶的合成受到抑制。總體來看，茄子幼苗CAT含量從高到低依次為紅光>白光>藍光。表明紅光條件下更有利于茄子幼苗的生長。

3.5 不同光質對可溶性蛋白的影響 蛋白質是生物體內占干重比例最大的分子，是生命活動的體現者，植物體內的可溶性蛋白質大多數是參與各種代謝的酶類，可溶性蛋白質含量是1個重要的生理生化指標，通過測其含量可以直接體現植物體內總代謝的高低。如圖7所示，經白光，藍光和紅光處理后茄子幼苗可溶性蛋白含量依次為（6.23±0.02）mg/g，（8.04±0.02）mg/g和（11.44±0.04）mg/g。藍光和紅光含量均顯著高于白光對照組。其經藍光和紅光處理后的茄子幼苗可溶性蛋白的含量分別比白光對照組升高了29.05%（P<0.05）和83.63%（P<0.05）。由此可以得出，茄子幼苗在紅光或藍光下有利于其可溶性蛋白的積累。總體上看，可溶性蛋白含量多少依次為紅光>藍光>白光，這一結論與李慧敏，陸曉民研究不同光質對甘藍型油菜幼苗的生長和生理特性的影響中的結果大致相同[16]，說明藍光和紅光處理均有利于茄子幼苗可溶性蛋白的積累，對提高茄子的品質可能存在潛在影響。

4 結論

由實驗結果得出：紅光或藍光有利于茄子幼苗葉綠素的合成，并且能促進可溶性蛋白的積累。紅光或藍光對茄子幼苗總SOD、Cu-Zn-SOD的積累均有促進作用，其中藍光的促進作用尤為顯著，并且紅光有利于茄子幼苗CAT酶的積累，而藍光能抑制茄子幼苗CAT酶的合成。紅光或藍光均不利于茄子幼苗可溶性糖的積累。

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（責編：張宏民）