提高绿光占比对黄瓜幼苗形态、光合性状及碳水化合物的影响.pdf

中国农业大学学报 2024 29 2 58 65 Journal of China Agricultural University http 提高绿光占比对黄瓜幼苗形态 光合性状及碳水化合物的影响 李 雪 1 赵士文 1 包星星 1 杨媛媛 1 武永军 2 杨振超 1 1 西北农林科技大学 园艺学院 陕西 杨凌 712100 2 西北农林科技大学 生命科学学院 陕西 杨凌 712100 摘 要 为探究不同绿光占比对黄瓜幼苗形态 光合性状及碳水化合物的影响 遴选适宜黄瓜幼苗生长的最优绿 光占比 以 新津优1号 黄瓜为材料 在固定红蓝光比为4 1及总光强200 mol m 2 s 的基础上 设定绿光占比为 10 G10 20 G20 和30 G30 使其强度分别为60 40 20 mol m 2 s 研究不同绿光占比下黄瓜幼 苗生长和生理指标的变化 结果表明 适宜范围内提高光质中绿光占比的比例可提高黄瓜幼苗鲜重及干重 G30 处理较G20 和G10 处理的鲜重分别增加了29 65 和29 26 提高绿光占比降低了气孔孔隙面积 但增加 了叶片气孔密度 G30 与G20 处理较G10 处理的孔隙面积显著降低了13 17 和23 05 但G30 与 G20 处理的气孔密度较G10 增加了20 22 和14 66 提高绿光占比增加了叶片组织栅海比 P S G30 处理P S值显著高于G20 与G10 处理 提高绿光占比可促进植物光合潜力 在光强为1 000 mol m 2 s 的测 定光源下 G30 处理的净光合速率较G10 显著提高77 37 该研究结果为植物工厂化育苗及设施内补光提 供依据和参考 关键词 绿光占比 黄瓜幼苗 幼苗形态 光合性状 碳水化合物 中图分类号 S652 S651 文章编号 1007 4333 2024 02 0058 08 文献标志码 A Effect of increasing the percentage of green light on morphology photosynthetic traits and carbohydrates of cucumber seedlings LI Xue 1 ZHAO Shiwen 1 BAO Xingxing 1 YANG Yuanyuan 1 WU Yongjun 2 YANG Zhenchao 1 1 College of Horticulture Northwest A F University Yangling 712100 China 2 College of Life Sciences Northwest A F University Yangling 712100 China Abstract The aims of this study were to investigate the effects of different green light ratios on the morphology photosynthetic traits and carbohydrates of cucumber seedlings and select the optimal green light ratio for the growth of cucumber seedlings Based on the fixed red and blue light ratio of 4 1 and total light intensity of 200 mol m 2 s the green light ratios were set to 10 G10 20 G20 and 30 G30 and the intensities were 60 40 and 20 mol m 2 s to study the changes of growth and physiological indexes of cucumber seedlings under different green light ratios The results showed that 李雪 赵士文 包星星 杨媛媛 武永军 杨振超 提高绿光占比对黄瓜幼苗形态 光合性状及碳水化合物的影响 J 中国农业大学学报 2024 29 02 58 65 LI Xue ZHAO Shiwen BAO Xingxing YANG Yuanyuan WU Yongjun YANG Zhenchao Effect of increasing the percentage of green light on morphology photosynthetic traits and carbohydrates of cucumber seedlings J Journal of China Agricultural University 2024 29 02 58 65 DOI 10 11841 j issn 1007 4333 2024 02 06 收稿日期 2023 03 01 基金项目 陕西省技术创新引导专项 2021QFY08 02 2021年陕西省千亿级设施农业专项资助项目 K3030821094 西藏高原设施蔬菜关键技术创新与集成项目 XZ202202YD0002C 设施蔬菜瓜果名优品种引进与标准化示范基地建设项目 QYXTZX AL2023 07 第一作者 李雪 ORCID 0009 0003 4096 4605 硕士研究生 E mail lixue5891 foxmail com 通讯作者 杨振超 ORCID 0000 0002 0017 4348 副教授 主要从事设施农业环境工程研究 E mail yangzhenchao mail nwsuaf edu cn 第 2 期 李雪等 提高绿光占比对黄瓜幼苗形态 光合性状及碳水化合物的影响 Increasing the proportion of green light iwithin the appropriate range promoted the fresh weight and dry weight of cucumber seedlings and the fresh weight of G30 treatment were increased by 29 65 and 29 26 compared with those in G20 and G10 treatments respectively Increasing the percentage of green light decreased the stomatal pore area but increased the leaf stomatal density The pore area of G30 and G20 treatments significantly decreased by 13 17 and 23 05 compared to those in G10 treatment but the stomatal densities of G30 and G20 treatments increased by 20 22 and 14 66 compared to G10 Increasing the green light percentage increased its leaf tissue grid to sea ratio P S and the P S values of G30 treatment were significantly higher than those of G20 and G10 treatments by 23 21 and 26 97 respectively Increasing the green light ratio also promoted the photosynthetic potential of plants and the net photosynthetic rate of G30 treatment was significantly higher than that of G10 by 77 37 under the measured light intensity of 1 000 mol m 2 s measured light source This study provides a basis and reference for plant plant nursery and supplemental light in facilities Keywords green light percentage cucumber seedlings seedling morphology photosynthetic traits carbohydrates 光是植物生长的重要能量来源之一 也是植物 生长 物质消耗及光合作用等生理活动的必要条 件 1 光不仅可以作为能量源参与植物的光合作 用 还可以作为信号源调节植物的生长 分化和代 谢 2 同时 适宜的光处理条件对促进植物生长发 育有着重要作用 LED光源由于其波长范围广和 能耗低等优点 已作为优质光源广泛应用于设施作 物和植物工厂生产中 植物生长发育与其所处光质密切相关 目前植 物上有多种光质的感受体被发现 如 红光 蓝光和 UV B等 3 但目前尚未发现绿光感受体 红光和 蓝光的光谱与植物光合作用吸收光光谱十分相似 故而关于植物光生物领域研究多集中在此 但最 近研究表明 绿光对于植物生理及生长发育同样有 着不可忽视的作用 4 6 在植物工厂或植物补光时 绿光鲜少添加入红蓝光中以促进植物生长发育 7 黄瓜 Cucumis sativus L 作为我国栽培的主要 瓜菜之一 8 在设施内栽培面积甚广 冬季设施内 栽培常面临光照强度不足和光照时间过短等问题 单纯补充红蓝光不能完全满足作物生长需求 绿 光透射性强可深入植物冠层 故而在红蓝光基础上 添加绿光以达到更优补光效果 但需探究其适宜占 比比例 使得其促进植物生长且不至于引起 绿光 避荫反应 9 通过实验室光谱仪测得 陆地自然太 阳光下 绿光约占太阳光中有效辐射 PAR 的10 左右 故本研究设计3个绿光占比 10 20 及 30 以绿光占比10 为对照 探究3个不同绿光 占比对黄瓜幼苗形态生理及光合的影响差异 旨在 为设施内黄瓜幼苗生长补光提供依据和参考 1 材料与方法 1 1 试验材料 本试验于2022年10 12月在西北农林科技大 学园艺学院设施农业生物与环境工程实验室进行 供试材料为黄瓜 新津优1号 种子购置于山东泰 安华益种业有限责任公司 光源采用西安因变光 电科技有限公司生产的LED灯板和LED控制系统 V1 0 可调节LED光质配比及光照强度 将黄瓜种子催芽后播于10 cm 10 cm营养钵 中 在人工气候箱内生长 光强150 mol m 2 s 昼 夜温度25 20 光周期12 h 12 h 相对湿度 60 适量浇灌水分 在生长约3 d当子叶完全展 开时 移植到装有LED光源的栽培架中 浇灌1 4 Hoagland黄瓜营养液 pH为6 5 0 1 EC值为 2 2 2 5 ms cm 其中日夜温度28 25 相对 湿度40 50 长至25 d约4叶1心时测定相关 指标 1 2 试验设计 试验光照总强度为200 mol m 2 s 光周期 12 h 12 h 控制各处理光质中红光 蓝光 4 1 各 处理中绿光光强分别设置为20 40和60 mol m 2 s 表1 各处理光谱图如图1所示 1 3 项目测定 1 3 1 形态指标 随机选取6株黄瓜幼苗 使用刻度尺测定其地 上部高度 使用游标卡尺测定茎粗 使用叶面积仪 AM350便携式叶面积仪 英国 测定各叶片面积 使用电子天平测定其地上部鲜重 记录后将整株植 59 中 国 农 业 大 学 学 报 2024 年 第 29 卷 株放置烘箱短暂杀青后60 烘干至恒重 1 3 2 气孔特征 每个处理随机选取3株黄瓜幼苗 取第3片叶 的相同叶位制作临时装片 将所取叶片放置于透明 胶带上 轻压使之结合紧密后用刀片轻刮去叶肉组 织 将装片粘贴至载玻片 切片于显微镜下 奥林 巴斯BX63 日本 观察 于20 观察测定气孔密度 于40 下观察测定气孔大小 每个装片选取10个 视野 每个视野选取20个气孔 通过ImageJ软件测 量气孔长 气孔宽 孔隙长及孔隙宽 并计算孔隙面 积 孔隙面积 m 2 孔隙长 2 孔隙宽 2 1 3 3 叶片结构参数测定 每个处理随机选取3株黄瓜幼苗 取第3片真 叶 在避开主叶脉的相同叶位取10 mm 10 mm的 叶片 放入FAA固定液中 再经乙醇脱水 二甲苯透 明 番红 固绿染色和石蜡包埋切片等步骤 最终制 成石蜡切片 置于显微镜下观察 每个装片选取10 个视野 通过ImageJ软件测量叶片厚度 上下表皮 厚度 栅栏组织厚度和海绵组织厚度 1 3 4 光合特性的测定 每个处理随机选取3株黄瓜幼苗 取第1片真 叶 使用植物光合测定仪6800 LI 6800 美国 测定 蒸腾速率 净光合速率 胞间CO 2 浓度及气孔导度 设置叶室温度为24 CO 2 水平为400 mol mol 相对湿度为60 设定测定光源为R90B10 光照强 度为1 000 mol m 2 s 1 3 5 叶绿素荧光测定 使用双通道调制叶绿素荧光仪 DUAL PAM 100 德国 测定叶绿素荧光相关参数 每个处理随 机选3株黄瓜 选取第3片真叶进行测定 测量前 植株叶片需暗适应30 min 然后打开测量光 记录暗 适应后的最小荧光Fo 紧接着打开1个持续时间为 0 3 s的饱和脉冲光 测量并记录暗适应后的最大荧 光Fm 饱和脉冲光关闭后荧光迅速回到Fo附近 然后打开光化光 记录叶绿素荧光从黑暗转到光照 的响应过程 待荧光曲线达到稳态后关闭光化光 结束整个测量过程 记录并保存荧光数据 1 3 6 碳水化合物测定 每个处理随机选取3株黄瓜幼苗 取第1片至 第4片共4片真叶 充分研磨后测定相关指标 可 溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G 250染色 法 10 淀粉含量测定采用淀粉含量检测试剂盒 北 京索莱宝生物科技有限公司 每个处理随机选取3株黄瓜幼苗 取第1片至 第4片共4片真叶 将样本短暂杀青后60 烘干至 恒重 研磨后过0 15 mm筛测定可溶性糖及蔗糖含 量 可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法 10 蔗糖含 量测定采用张志良等 11 的方法 1 4 统计分析 用Microsoft Office Excel 2020整理数据并绘制 表1 不同处理的红光 蓝光和绿光光强 Table 1 Intensity of red light blue light and green light under different treatments mol m 2 s 处理 Treatment G10 G20 G30 红光 Red light 144 128 112 蓝光 Blue light 36 32 28 绿光 Green light 20 40 60 光合有效辐射强度 PPFD 200 200 200 注 G10 G20 和G30 分别表示绿光占比10 20 和30 下同 Note G10 G20 and G30 represent 10 20 and 30 the radio of green light Tne same below G10 G20 和G30 分别表示绿光占比10 20 和30 G10 G20 and G30 represent 10 20 and 30 the radio of green light 图1 不同绿光占比处理光谱图 Fig 1 Different green light percentage treatment spectra 60 第 2 期 李雪等 提高绿光占比对黄瓜幼苗形态 光合性状及碳水化合物的影响 图表 用IBM SPSS Statistics 25进行显著性差异 分析 2 结果与分析 2 1 不同绿光占比对黄瓜幼苗形态指标的影响 不同绿光占比处理下黄瓜幼苗的株高 鲜重 干重及总叶面积测定数据如表1所示 G30 处理 下的鲜重 干重及总叶面积显著高于G20 及 G10 处理 其中G30 处理的鲜重较G20 和 G10 处理分别增加了29 65 和29 26 G30 处理干重较 G20 和 G10 处理分别增加了 14 28 和12 22 G30 处理总叶面积较G20 和G10 处理分别增加了26 84 和23 22 但 各处理在株高和茎粗中无显著性差异 G20 和 G10 处理各项指标之间均未出现显著性差异 2 2 不同绿光占比对黄瓜幼苗气孔特征的影响 对各处理下气孔结构进行观察并测定 表2 G30 处理下气孔孔隙长度较G20 和G10 处理 显著增加了9 73 和7 31 G30 处理气孔孔隙 宽度显著高于G10 处理36 18 G30 处理下 的气孔长度与孔隙长度均显著高于G20 与G10 处理 但G20 与G10 间无显著性差异 G30 与 G20 的气孔宽度显著高于G10 处理6 86 和 8 02 但G30 与G20 处理间无显著差异 由 孔隙长和孔隙宽度计算孔隙面积得出 G30 与 G20 处理较G10 处理的孔隙面积有显著性降 低 分别降低了13 17 和23 05 但在G30 与 G20 间无显著性差异 随着绿光占比的增加 黄 瓜叶片的气孔密度也随之增加 G30 与G20 处 理的气孔密度显著高于G10 处理 其中G10 处 理较 G20 和 G30 处理降低了 14 66 和 20 22 但 G30 与 G20 处理间无显著性 差异 2 3 不同绿光占比对黄瓜幼苗叶片结构参数的 影响 对不同处理叶片石蜡切片进行观察 表3 发现 不同处理的叶片上 下表皮厚度并无显著性差异 但 随着处理间绿光占比的增加 叶片厚度逐渐降低 且 G30 显著低于G20 和G10 处理19 97 和 19 22 但在G20 和G30 间无显著性差异 G30 处理的栅栏组织厚度显著低于G20 和 G10 处理12 23 和11 53 G20 处理虽低于 G10 处理 但2个处理间无显著性差异 随着绿光 占比的增加 海绵组织厚度随之降低 且在3个处理 间存在显著性差异 G10 较G20 组增加了 表1 不同绿光占比对黄瓜幼苗形态指标的影响 Table 1 Effects of different green light percentage on morphological indices of cucumber seedlings 处理 Treatment G10 G20 G30 株高 cm Plant height 21 85 1 28 a 20 74 0 79 a 21 96 0 37 a 茎粗 mm Stem diameter 5 30 0 80 a 6 99 2 59 a 5 95 0 62 a 鲜重 g Fresh weight 16 390 5 150 b 16 341 2 328 b 21 186 1 564 a 干重 g Dry weight 1 562 0 655 b 1 534 0 289 b 1 753 0 074 a 总叶面积 cm 2 Total leaf area 566 963 59 575 b 550 773 22 058 b 698 613 65 928 a 注 同列数据不同字母表示差异显著 P0 05 下同 Note Within the same column different letters represent significant differences P0 05 The same below 表2 不同绿光占比对黄瓜幼苗叶片气孔特征的影响 Table 2 Effects of different percentage of green light on stomatal characteristics of cucumber seedlings 处理 Treatment G10 G20 G30 孔隙宽 m Pore width 2 933 0 697 b 3 995 0 779 a 4 052 0 686 a 孔隙长 m Pore length 9 001 1 421 b 8 801 1 331 b 9 657 1 422 a 气孔宽 m Stomatal width 14 638 1 040 b 15 811 1 260 a 15 642 1 083 a 气孔长 m Stomatal length 20 351 1 913 b 20 727 1 632 b 21 911 1 701 a 气孔密度 N mm 2 Stomatal density 855 106 188 152 b 980 470 235 521 a 1 027 983 247 246 a 孔隙面积 m 2 Pore area 32 060 7 038 a 26 054 7 033 b 28 328 8 051 b 61 中 国 农 业 大 学 学 报 2024 年 第 29 卷 6 13 较G30 组增加了46 67 虽然随着绿光 占比的增加 叶片组织中栅栏组织和海绵组织均出 现下降趋势 但P S比却随之升高 且G30 处理显 著高于G20 与G10 处理23 21 和26 97 2 4 不同绿光占比对黄瓜幼苗光合特性的影响 对于各处理下黄瓜幼苗光合相关性状进行测 定 结果如表4所示 随着绿光占比的增加 各处理 间净光合速率 Pn 气孔导度 Gsw 及气孔蒸腾速 率 E 均呈上升趋势 其中G30 处理的净光合速 率较G10 处理显著提高77 37 G30 处理气 孔导度较G10 显著提高33 43 G30 气孔蒸 腾速率较G20 和G10 处理显著提高26 86 和 47 66 但各处理间胞间CO 2 浓度 Ci 无显著性 变化 2 5 不同绿光占比对黄瓜幼苗叶绿素荧光参数的 影响 对各处理下黄瓜幼苗叶绿素荧光参数进行测 定 表5 随着绿光占比的增加 各项叶绿素荧光参 数都发生显著变化 其中 3个处理间Fv Fm值差 异显著 G30 处理较G20 和G10 显著下降 5 21 和7 24 G20 处理较G10 显著下降 2 14 PS ETR及qL变化趋势相同 G30 处理显著低于G20 和G10 但G10 和G20 处理间无显著性差异 G30 处理的ETR值较 G20 和 G10 处理分别显著下降 34 77 和 40 50 NO值随着绿光占比比例的增加而增 加 且3个处理间出现显著性差异 G30 处理的 NPQ和NPQ值显著高于G20 和G10 处理 但 G20 与G10 处理间无显著性差异 2 6 不同绿光占比对黄瓜幼苗碳水化合物的影响 对各处理下黄瓜幼苗碳水化合物含量进行测 定 得到数据如表6所示 随着绿光占比的增加 黄 瓜幼苗中可溶性蛋白含量呈下降趋势 但各处理间 无显著性差异 G10 处理的淀粉含量显著高于 G20 和G30 处理56 34 和56 09 随着绿 光占比的增加 黄瓜幼苗中蔗糖含量随之增加 但 各处理间无显著性差异 3 讨 论 3 1 不同绿光占比对黄瓜幼苗形态指标及碳水化 合物的影响 植物光感受器影响着众多生理过程 光敏色素 表4 不同绿光占比对黄瓜幼苗光合特性的影响 Table 4 Effects of different percentage of green light on photosynthetic characteristics of cucumber seedlings 处理 Treatment G10 G20 G30 净光合速率 mol m 2 s Pn 3 308 0 971 b 5 080 2 686 ab 5 867 0 538 a 蒸腾速率 mol m 2 s E 0 007 0 006 b 0 008 0 011 b 0 010 0 004 a 胞间CO 2 浓度 mol mol Ci 386 391 24 979 a 368 661 80 219 a 393 098 35 127 a 气孔导度 mol m 2 s Gsw 0 031 0 009 b 0 037 0 010 ab 0 042 0 008 a 表3 不同绿光占比对黄瓜幼苗叶片结构参数的影响 Table 3 Effects of different percentage green light intensity on structural parameters of cucumber seedling leaves 参数 Parameter 上表皮厚度 m Upper epidermisthickness 栅栏组织厚度 m Palisade tissue thickness 海绵组织厚度 m Spongy tissue thickness 下表皮厚度 m Inferior epidermisthickness 叶片厚度 m Blade thickness 栅海比 P S G10 11 286 0 563 a 40 404 4 485 a 72 604 1 462 a 5 970 0 398 a 135 726 2 725 a 0 556 0 029 b G20 10 614 0 658 a 39 250 5 241 a 68 408 1 350 b 5 429 0 284 a 134 877 3 340 a 0 573 0 038 b G30 10 005 0 381 a 34 970 2 587 b 49 501 1 315 c 5 240 0 344 a 113 132 2 840 b 0 706 0 019 a 62 第 2 期 李雪等 提高绿光占比对黄瓜幼苗形态 光合性状及碳水化合物的影响 是植物用来调整生长以适应阴影环境的主要机 制 12 由于绿光透射性强 当植物受到遮阴时其冠 层会感受到蓝绿光比值的变化 已有研究表明在红 蓝背景光中添加绿光将会诱导植物出现 避荫现 象 且此现象是依赖绿光的 9 随着绿光占比的增 加 植物叶片接受到的绿光 蓝光比值 G B 也随之 增加 为植物提供了 绿光避荫现象 诱导信号 植物 收到遮阴信号后 将会出现叶面积增大 茎伸长等生 理反应捕获更多光能以应对避荫 6 Kang等 13 研究 发现绿光增加了生菜的叶长 Kim等 14 研究发现绿 光下生菜的叶面积显著增加 这与本研究所得结 果一致 随着绿光占比的增加 G30 较G20 和 G10 处理的鲜重 干重及叶面积均显著性增加 但叶绿素对光的吸收峰值为红 蓝光 对于绿光吸 收利用极低 故而在降低红蓝光提升绿光占比的各 处理中 植物在环境光下的光合能力随之下降 则 光合产物同样随之下降 本试验结果表明 随着绿 光占比的增加 黄瓜幼苗中淀粉含量呈现下降趋 势 表明提高绿光占比 降低红蓝光比例 在一定 程度上降低了植物光合产物产量 3 2 不同绿光占比对黄瓜幼苗气孔和叶片结构的 影响 气孔导度受到气孔密度及气孔开度的共同影 响 15 本研究通过对气孔孔隙面积进行测量计算 发现 随着绿光占比的增加 G30 和G20 处理较 G10 处理气孔孔隙面积显著下降 可见添加绿光 影响了叶片气孔开放程度 这与Liu等 16 研究一致 有研究表明 将成熟叶暴露在弱光条件下会触发控 制气孔发育的长距离信号 并导致幼叶气孔密度降 低 17 由于绿光透射率较强 随着绿光占比的增 加 透射到成熟叶片的绿光占比随着增加 导致叶 片气孔密度增大 这与Li等 18 Son等 19 的研究结 果一致 早期研究表明 叶片结构受环境因素的影 表5 不同绿光占比黄瓜叶绿素荧光参数的影响 Table 5 Effects of different percentage green light intensity on chlorophyll fluorescence parameters of cucumber 参数 Parameter Fv Fm PS ETR NO NPQ NPQ qL G10 0 843 0 008 a 0 359 0 026 a 139 500 32 000 a 0 297 0 032 c 0 344 0 051 b 1 157 0 025 b 0 223 0 063 a G20 0 825 0 016 b 0 328 0 032 a 127 250 12 250 a 0 332 0 035 b 0 341 0 003 b 1 038 0 119 b 0 203 0 121 a G30 0 782 0 009 c 0 213 0 029 b 83 000 11 300 b 0 347 0 030 a 0 439 0 001 a 1 275 0 113 a 0 171 0 050 b 注 Fv Fm为PSII最大光量子效率 PS 为PSII实际光化学量子产额 ETR为PSII光合电子传递速率 NO为PSII 非调节性能量耗散 的量子产额 NPQ为PSII调节性能量耗散的量子产额 NPQ为非光化学淬灭 qL为光化学淬灭 Note Fv Fm is the maximum photometric quantum efficiency of PSII PSII is the actual photochemical quantum yield of PSII ETR is the photosynthetic electron transfer rate of PSII NO is the quantum yield of unregulated energy dissipation of PSII NPQ is the quantum yield of regulated energy dissipation of PSII NPQ is non photochemical quenching qL is photochemical quenching 表6 不同绿光占比对黄瓜幼苗碳水化合物的影响 Table 6 Effects of different percentage of green light on carbohydrate of cucumber seedlings 处理 Treatment G10 G20 G30 可溶性糖质量分数 mg 100 g Soluble sugar mass fraction 70 416 3 785 a 70 351 3 211 a 72 080 5 116 a 可溶性蛋白质量分数 mg g Soluble protein mass fraction 7 949 0 578 a 7 579 0 961 a 7 394 0 581 a 淀粉质量分数 mg g Starch mass fraction 15 814 2 764 a 10 131 1 156 b 10 115 0 679 b 蔗糖质量分数 mg g Sucrose mass fraction 0 748 0 054 a 0 878 0 131 a 1 059 0 239 a 63 中 国 农 业 大 学 学 报 2024 年 第 29 卷 响 20 较高的光强度主要会增加叶片厚度 栅栏组 织厚度和海绵组织厚度 21 随着绿光添加比例的 提高 植物光环境中的G B比值增加 在一定程度 上引起 绿光避荫反应 9 本试验中随着绿光占比 的增加 其栅栏组织和海绵组织厚度随之降低 避 荫反应 状态随之加深 3 3 不同绿光占比对黄瓜幼苗光合相关性状及叶 绿素荧光参数的影响 前人研究表明 使用植物光合测定仪透明叶室 测定不同绿光占比下生菜光合能力 其绿光处理略 低于不添加绿光的红蓝对照组 18 由于植物叶绿素 对光的吸收峰值为红 蓝光 对于绿光吸收利用极 低 故而在降低红蓝光提升绿光占比的各处理中 其 环境光合能力必然出现随之下降趋势 本试验在理 论黄瓜光饱和光强度下测定黄瓜幼苗最大光合潜力 值 结果显示随着绿光占比的增加 各处理净光合速 率 气孔导度及蒸腾速率随之上升 本研究结果与 Claypool等 22 研究结果一致 在植物光合测定仪光 强为1 000 mol m 2 s 下测定高比例绿光处理的黄 瓜幼苗净光合速率显著高于低比例处理 PSII最大光量子效率 Fv Fm 表示PSII如何 有效地利用吸收的光能来减少PSII的主要醌受体 Q A 23 该指标可评价植物受到非生物胁迫的水 平 当Fv Fm低于0 83时 表示植物受到胁迫而 使得光合能力下降 24 本研究表明Fv Fm值在3 个处理间差异显著 G30 和G20 处理Fv Fm平 均值低于0 83 表示其受到 绿光避荫效应 的胁 迫 PSII用于表示植物光合作用过程中电子转移 的量子产率 反映反应中心部分闭合时的实际光能 捕获速率 PSII主要由450 640 nm的波长激发 蓝 光在PSII激活中起着重要作用 22 故而本试验中 随着绿光占比的增加 蓝光比例的减小 其 PSII呈 现下降趋势 ETR表示光合电子传递速率 与Fv Fm和 PSII均为评价光合效率的指标 本研究表 明三者的G30 处理均显著低于其余2个处理 表 明随着绿光占比的增加 其光合效率呈现下降趋 势 NPQ表示通过调节性的光保护机制耗散为 热的能量 25 26 植物对于绿光吸收效率较低 故而 随着绿光占比的增加 其耗散量子产额增加 本研 究表明G30 处理下 NPQ显著高于其余处理 表 明绿光剂量已高于植物所需 4 结 论 在固定红蓝光比例及总光强的基础上 一定程 度提高绿光占比对于植物生长及生物量积累有促 进作用 其气孔密度呈现显著上升趋势 黄瓜幼苗 光合潜力增加 但G30 处理的绿光降低了PSII活 性中心效率 造成 绿光避荫效应 胁迫 故而本研 究得出绿光占比为20 的光质更适宜黄瓜幼苗 生长 参考文献 References 1 崔世钢 陈苗 张永立 何林 吴兴利 基于LED光源水培生菜最佳光配方 的筛选 J 江苏农业科学 2020 48 16 152 155 Cui S G Chen M Zhang Y L He L Wu X L Screening of optimal light formula of hydroponic lettuce based on LED light source J Jiangsu Agricultural Sciences 2020 48 16 152 155 in Chinese 2 Bian Z H Cheng R F Wang Y Yang Q C Lu C G Effect of green light on nitrate reduction and edible quality of hydroponically grown lettuce Lactuca sativa L under short term continuous light from red and blue light emitting diodes J Environmental and Experimental Botany 2018 153 63 71 3 Smith H L McAusland L Murchie E H Don t ignore the green light Exploring diverse roles in plant processes J Journal of Experimental Botany 2017 68 9 2099 2110 4 Wang Y 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