不同LED光質(zhì)對鐵皮石斛瓶內(nèi)開花的影響

李茹 李枝林 商正蕊 趙麗瑩 白建昆 王玉英

摘要：【目的】分析不同LED光質(zhì)對鐵皮石斛瓶內(nèi)開花的影響，為石斛花期調(diào)控和試管花卉的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。【方法】以無菌鐵皮石斛原球莖為試材，進行4種LED光質(zhì)[紅藍綠復(fù)合光（RBG）、 紅光（R） 、藍光（B）和白光（W）]照射處理，以白色熒光燈照射為對照（CK），100 d后測定各處理組培苗的形態(tài)和生理指標。【結(jié)果】經(jīng)4種LED光質(zhì)處理鐵皮石斛組培苗的葉片數(shù)、葉長、葉寬、根粗和株高與CK差異不顯著（P>0.05，下同）;經(jīng)R處理鐵皮石斛組培苗的根數(shù)、根長和鮮重均最大，分別為8.67條、3.20 cm和0.32 g，其中根數(shù)和鮮重顯著高于其他處理（P<0.05，下同）;不同光質(zhì)處理鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花率排序為RBG處理>W處理>CK>R處理>B處理，其中，B處理未開花，RBG處理鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花率最高，為45.4%，顯著高于其他處理，平均每株開花3.33朵，始花期也最早，比CK提前14.67 d;RBG處理鐵皮石斛組培苗的可溶性糖和可溶性蛋白含量最高，分別為4.23%和4.67%，顯著高于其他處理;RBG和B處理植株的全氮含量最高，均為3.68%，顯著高于其他處理;RBG、R和W處理的C/N差異不顯著，但三者顯著小于CK，顯著大于B處理。【結(jié)論】以LED光質(zhì)中的紅+藍+綠光復(fù)合照射鐵皮石斛組培苗有利于其在瓶內(nèi)開花，且花期早，開花率高。

關(guān)鍵詞： 鐵皮石斛;LED光質(zhì);瓶內(nèi)開花;生理指標

0 引言

【研究意義】鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）又名黑節(jié)草、鐵皮蘭，為蘭科石斛屬多年生附生型草本植物，在云南、四川和福建等地均有分布，是我國傳統(tǒng)的名貴中藥材（高劍平等，2014）。鐵皮石斛花期3～6個月，花淡黃色，但石斛屬植物營養(yǎng)生長期較長，需2～3年才形成商品（張新平等，2008）。已有研究證實，鐵皮石斛組培苗可在試管內(nèi)開花，其花也具有藥用價值（Kumar et al.，2008;王愛華等，2014），因此可作為極具發(fā)展?jié)摿Φ挠^賞花卉給予開發(fā)利用。植物瓶內(nèi)開花受許多因素控制，如溫度、光照強度及培養(yǎng)基的pH、植物激素含量、蔗糖含量和外植體大小等（Taylor et al.，2005;Lin et al.，2007）。LED為發(fā)光二極管，具有環(huán)保節(jié)能、安全可靠等特點，已廣泛應(yīng)用于設(shè)施栽培植物的開花調(diào)控研究（劉全恩，2012），但尚未涉及對鐵皮石斛組培苗試管內(nèi)開花的影響。因此，分析不同LED光質(zhì)對鐵皮石斛瓶內(nèi)開花的影響，對其花期調(diào)控和試管花卉的開發(fā)利用具有重要意義。【前人研究進展】陳肖英（2003）研究顯示，在1988年即有學(xué)者建立了建蘭大一白快速無性繁殖體系，并發(fā)現(xiàn)建蘭試管幼苗開花現(xiàn)象。黃淺等（2007）研究認為，可利用物理和化學(xué)方法使具有觀賞價值的花卉在組培瓶內(nèi)提前開花，并將該技術(shù)直接應(yīng)用于花卉生產(chǎn)。何靜茹等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中添加脫落酸（ABA）等可誘導(dǎo)石斛瓶內(nèi)開花。Silva等（2014）研究表明，法國的Julien Costantin最早進行蘭科植物試管開花研究，并發(fā)現(xiàn)缺少菌根條件下可促進蘭科植物開花。任桂萍等（2014）研究認為，不同植物在生長發(fā)育的不同階段對光質(zhì)、光照強度需求各異，對不同物種使用LED光源需要進行具體分析和研究，才能確定運用于生產(chǎn)實踐的有效LED配方。宋佳麗等（2017）、華智銳和李小玲（2018）研究認為，LED光質(zhì)對植物形態(tài)建成的影響主要體現(xiàn)在光周期、光質(zhì)和光照強度等方面。此外，已有研究表明，不同光質(zhì)對郁金香（沈紅香等，2007）、菊花（王春昕，2012）、孔雀草（劉敏，2013）的開花均具有一定影響。【本研究切入點】目前，有關(guān)光照強度和光質(zhì)對植物離體開花的研究很多，但光質(zhì)對離體開花影響的作用機理尚未明確，而針對不同LED光質(zhì)在鐵皮石斛瓶內(nèi)開花中應(yīng)用的研究也鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】在前人研究基礎(chǔ)上，分析不同LED光質(zhì)對鐵皮石斛瓶內(nèi)開花的影響，為鐵皮石斛及其他蘭科植物試管花卉的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

鐵皮石斛原球莖由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院花卉研究所提供。LED光源控制系統(tǒng)由云南電子工業(yè)研究所提供。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 鐵皮石斛試管幼苗無菌系建立 試驗于2018年6—11月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)花卉研究所LED組培室進行。鐵皮石斛原球莖接種于分化培養(yǎng)基（1/2MS+0.5 mg/L 6-BA+1.0 mg/L NAA+60.0 g/L土豆泥+7.0 g/L瓊脂+30.0 g/L蔗糖+0.5 g/L活性碳，pH 5.8）上，獲取大量無菌苗。

1. 2. 2 不同LED光質(zhì)下鐵皮石斛試管苗開花試驗 參考問濤（2015）的試驗方法，選擇生長健壯、株高1.0～1.5 cm的鐵皮石斛無根幼苗，接種于1/2MS+6.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+60.0 g/L土豆泥+7.0 g/L瓊脂+30.0 g/L蔗糖+0.5 g/L活性碳的培養(yǎng)基上，每瓶接種6苗，兩兩一叢。每處理接種5瓶，重復(fù)3次。在普通熒光燈下預(yù)培養(yǎng)5 d后轉(zhuǎn)入LED光照室內(nèi)，分別置于不同光質(zhì)下照射（不同光質(zhì)配比組合見表1）。光照強度為64.8 μmol/（m2·s），光照周期為14 h/d，以白色熒光燈（40 W普通照明燈）照射為對照（CK）。LED燈照射處理期間每天觀察記錄開花情況，照射100 d后測定各處理組培苗的形態(tài)和生理指標。培養(yǎng)條件：pH 5.8，濕度（75.0±5.0）%，溫度（22.0±2.0）℃。

1. 2. 3 測定指標及方法 開花指標：主要測定花朵大小（花直徑）、花梗長、開花株數(shù)、始花期、花期和單株花量，并計算開花率[開花率（%）=開花株數(shù)（株）/接種有效株數(shù)（株）×100];生長指標：主要測定葉片數(shù)、葉長、葉寬、根數(shù)、根粗、根長、株高和植株鮮重;生理指標：主要測定可溶性糖含量[采用蒽酮比色法測定（李合生，2000）]、可溶性蛋白含量[采用考馬斯亮藍G-250染色法測定（李合生，2000）]和植株全氮含量[采用硫酸—高氯酸消煮法測定（宋立奕，2004）]，并計算C/N（可溶性糖含量/植株全氮含量）。

1. 3 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用WPS 2016進行統(tǒng)計和繪圖，以SPSS 23.0進行方差分析，采用Duncan’s新復(fù)極差法進行多重比較，以Pearson相關(guān)系數(shù)進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同LED光質(zhì)對鐵皮石斛瓶內(nèi)開花的影響

由表2可知，鐵皮石斛瓶內(nèi)開花的先后順序為RBG處理→R處理→CK→W處理，B處理未開花;RBG和R處理的開花時間分別提前14.67和10.00 d，其中RBG處理較CK顯著提前（P<0.05，下同）;各LED處理的花期均顯著短于CK（39.67 d），其中RBG處理的花期最短（20.33 d），其次是W處理和R處理，分別為22.67和27.00 d;RBG處理的開花率達45.41%，顯著高于其他處理，分別較R處理、W處理和CK提高27.82%、12.08%和19.3%，R處理、B處理、W處理和CK間的開花率差異顯著。由圖1可看出，RBG處理的瓶內(nèi)開花數(shù)最多，R和W處理的瓶內(nèi)開花數(shù)較少，其中RBG處理的每株開花數(shù)達3.33朵/株，R處理、W處理和CK均為1.00朵/株（表2）。從表2還可看出，RBG處理、R處理和W處理的花梗長和花朵大小均較CK短小，其中花朵大小排序為CK>W處理>R處理>RBG處理，花梗長度排序為CK>R處理>W處理>RBG處理。說明RBG光質(zhì)有利于鐵皮石斛瓶內(nèi)開花，且以白色熒光燈照射的鐵皮石斛花朵品質(zhì)較佳。由表1和表2可知，CK的光質(zhì)功率最大，且維持的花期最長、花朵品質(zhì)最佳，說明花期和花朵品質(zhì)可能與光質(zhì)的功率有關(guān)。

2. 2 不同LED光質(zhì)對鐵皮石斛組培苗形態(tài)指標的影響

由表3可知，不同LED光質(zhì)處理鐵皮石斛組培苗的葉片數(shù)、葉長、葉寬、根粗和株高與CK均無顯著差異;R處理鐵皮石斛組培苗的根數(shù)、根長和鮮重均最高，分別為8.67條、3.20 cm和0.32 g，其中根數(shù)和鮮重顯著高于其他處理，而根長與RBG處理差異不顯著（P>0.05，下同），但均顯著高于其他處理;RBG處理、B處理和W處理的根數(shù)、根長和鮮重與CK差異不顯著。說明4種LED光質(zhì)對鐵皮石斛組培苗地上部生長的影響不明顯，而LED紅光可促進鐵皮石斛組培苗地下部生長。

2. 3 不同LED光質(zhì)對鐵皮石斛組培苗碳氮化合物含量的影響

從圖2可看出，各處理鐵皮石斛組培苗的可溶性糖含量排序為RBG處理>W處理>CK處理>R處理>B處理，其中RBG處理的可溶性糖含量最高，為4.23%，顯著高于其他處理，W處理和CK次之，二者差異不顯著，但顯著高于R處理，B處理的可溶性糖含量最低，顯著低于其他處理;可溶性蛋白含量排序為RBG處理>R處理>B處理>W處理>CK，其中RBG處理的可溶性蛋白含量最高，為4.67%，顯著高于其他處理，R處理和B處理次之，二者差異顯著且顯著高于CK，CK的可溶性蛋白含量最低，但與W處理差異不顯著;RBG處理和B處理鐵皮石斛的全氮含量最高，均為3.68%，顯著高于R處理和W處理及CK，CK的全氮含量最低，顯著低于W處理，但與R處理差異不顯著;CK的C/N最大，顯著大于其他處理，RBG處理、R處理和W處理的C/N差異不顯著，但三者顯著大于B處理。說明RBG光質(zhì)有利于鐵皮石斛組培苗碳氮化合物的積累。

2. 4 鐵皮石斛組培苗碳氮化合物含量與開花的相關(guān)性

由表4可知，鐵皮石斛植株的全氮含量與花朵大小和始花期呈負相關(guān)，但相關(guān)不顯著，與花期呈顯著負相關(guān)，與開花率呈正相關(guān)，但相關(guān)不顯著;可溶性蛋白含量與花朵大小、始花期、花期和開花率均呈負相關(guān)，但相關(guān)不顯著;可溶性糖含量和C/N與花朵大小、始花期、花期和開花率均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。說明可溶性糖含量的積累有利于鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花。

3 討論

光照是觀賞植物栽培中重要的環(huán)境調(diào)控因子及影響植物開花的因素之一，對植物的花期和觀賞品質(zhì)均具有顯著影響，其中光質(zhì)在植物的離體開花中發(fā)揮重要作用（趙梁軍，2011）。本研究結(jié)果表明，在培養(yǎng)基成分相同的前提下，不同LED光質(zhì)處理鐵皮石斛組培苗的瓶內(nèi)開花率、始花期和花期存在明顯差異，說明光質(zhì)對鐵皮石斛的成花具有重要影響。

本研究中，R處理鐵皮石斛組培苗在瓶內(nèi)的始花期最早，維持花期時間最長，W處理的始花期最晚，而B處理未見開花;RBG處理鐵皮石斛組培苗的瓶內(nèi)開花率最高，單株花量最多，始花期最短。說明在紅光中添加一定比例的藍光和綠光比單獨使用純紅光或純藍光對鐵皮石斛離體開花的促進效果更佳，能使鐵皮石斛在瓶內(nèi)提前開花，與岳靜等（2013）的研究結(jié)果一致，但與江明艷和潘遠智（2006）的研究結(jié)果相反，可能與試驗所用材料種類、光照強度和復(fù)合光質(zhì)不同有關(guān)。

魏勝林等（1998）研究發(fā)現(xiàn)，藍光有利于提高菊花單株總?cè)~面積和總莖長。劉敏玲（2013）研究表明，紅光、黃光、藍光、綠光和白光處理金線蓮的生根數(shù)均少于對照，紅光雖有助于株高生長但鮮重較低，而藍光處理與之相反。Fukuda等（2015）研究顯示，低光照強度光處理的矮牽牛未能分化花芽，且高光照強度紅光處理矮牽牛的花期明顯長于低光照強度紅光處理，單株花量和葉片數(shù)明顯多于低光照強度紅光處理，表明紅光對矮牽牛花芽形成和花朵品質(zhì)的影響取決于其光照強度。張宇歡等（2016）研究表明，紅光可促進墨蘭×大花蕙蘭F1代組培苗地上部增長，藍光則抑制其組培苗生長，其中株高、根長和根數(shù)出現(xiàn)最低值。Li等（2017）研究表明，相對于白光，紅藍混合光和單色紅光可顯著提高番茄幼苗的株高。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果存在差異，RBG處理、R處理、B處理和W處理對鐵皮石斛組培苗地上部生長的影響不明顯，而R處理鐵皮石斛組培苗的根數(shù)、根長和鮮重均最高，可促進其地下部生長。任桂萍等（2014）研究表明，CK和5種不同LED光（純紅光、純藍光、紅∶藍=7∶3、紅：藍=5∶5、紅∶藍=3∶7）處理蝴蝶蘭小飛象的花期差異不顯著，但CK的花期最長，本研究結(jié)果與其一致，CK維持的花期顯著長于RBG處理、R處理、B處理和W處理。

唐大為等（2011）研究表明，藍光處理黃瓜幼苗的可溶性蛋白含量一直維持在較高水平，紅光處理有利于黃瓜幼苗可溶性糖積累。李玲等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，紅光和藍光均有利于霍山石斛植株積累多糖，二者的多糖含量差異不明顯。本研究結(jié)果表明，紅光較藍光更有利于鐵皮石斛組培苗的可溶性糖和可溶性蛋白合成;紅+藍+綠光復(fù)合光可促進鐵皮石斛組培苗的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和開花率提高;相關(guān)性分析結(jié)果表明，可溶性糖含量與開花率呈極顯著正相關(guān)，可溶性糖的積累有利于鐵皮石斛組培苗瓶內(nèi)開花。

許偉東等（2009）、龐鈺潔等（2018）研究顯示，C/N較高可促進楊梅、桃樹花芽分化。毛自朝（2013）研究發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)C/N較高時植株即開花，C/N較低時植株未見開花。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果相似，藍光處理鐵皮石斛組培苗的全氮含量最高，C/N最低，植株未開花;紅+藍+綠光復(fù)合光處理鐵皮石斛組培苗的全氮含量稍低于藍光處理（差異不顯著），但其C/N顯著高于藍光處理，能在瓶內(nèi)開花且始花期較CK提前14.67 d;CK的C/N最高，花期最長，花朵品質(zhì)最優(yōu)，與孫嬋娟（2009）的研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，鐵皮石斛組培苗較高的C/N能促進其花芽分化，但并非C/N越高花芽分化率越高，與毛自朝（2013）的研究結(jié)果不一致，可能與試驗所用植物種類和光照強度不同有關(guān)，具體原因有待進一步探究。

4 結(jié)論

在光照強度64.8 μmol/（m2·s）、光照周期14 h/d的條件下，LED光質(zhì)中的紅∶藍∶綠=4∶2∶1照射有利于鐵皮石斛組培苗碳氮化合物積累，促進其瓶內(nèi)開花，且花期早，開花率高。

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（責任編輯 思利華）