園藝學(xué)報(bào) 2021 48 8 1517 1530 Acta Horticulturae Sinica doi 10 16420 j issn 0513 353x 2021 2002 http www ahs ac cn 1517 收稿日期 2021 02 05 修回日期 2021 07 26 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2016YFB0302404 河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 20326903D 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 31601796 國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金項(xiàng)目 CARS 25 C 01 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目 CAAS ASTIP IVFCAAS 農(nóng)業(yè)農(nóng)村 部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目 共同第一作者 通信作者 Author for correspondence E mail yanyan101 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片光合能力和番茄紅素含量 的影響 馮 倩 1 2 董靈迪 3 尹義蕾 4 焦永剛 3 郭敬華 3 李青云 2 劉丙偉 5 于賢昌 1 孫敏濤 1 賀超興 1 李衍素 1 王 君 1 閆 妍 1 1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所 北京 100081 2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 河北保定 071000 3 河北省農(nóng)林科學(xué) 院經(jīng)濟(jì)作物研究所 石家莊 255400 4 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 北京 100125 5 華盾雪花塑料 固安 有限公 司 河北廊坊 065500 摘 要 以番茄 金鵬 8 號(hào) 為材料 在普通 EVA 乙烯 乙酸乙烯酯共聚物膜 中添加不同轉(zhuǎn)光 劑形成的轉(zhuǎn)光棚膜 覆蓋日光溫室中比較不同棚膜對(duì)番茄植株生長(zhǎng) 葉片光合能力以及果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì) 的影響 采用熒光光度計(jì) 紅外光譜儀和雙光束紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)對(duì) EVA 膜 對(duì)照 EVA 膜加轉(zhuǎn) 光劑 VTB470 的轉(zhuǎn)光膜 C RBI 2 和 EVA 加轉(zhuǎn)光劑 VTB450 的轉(zhuǎn)光膜 C RBI 3 的光學(xué)特性和力學(xué)特性 厚 度 拉伸強(qiáng)度 斷裂伸長(zhǎng)率和直角撕裂強(qiáng)度 進(jìn)行了測(cè)定 結(jié)果表明 C RBI 2 膜將紫外光轉(zhuǎn)為藍(lán)光 發(fā) 射光譜在 470 nm 覆蓋 C RBI 2 膜能夠通過(guò)提高番茄葉片內(nèi) Rubisco 小亞基基因 RbcS 的表達(dá) 提高 葉片的組織結(jié)構(gòu)緊密度 CTR 和葉片組織疏松度 SR 增加?xùn)艡诩?xì)胞 海綿細(xì)胞和葉片的厚度進(jìn)而提 高凈光合速率 P n 覆蓋 C RBI 2 膜能夠增加根系對(duì)全氮 N 全磷 P 和全鉀 K 的吸收 提高番 茄產(chǎn)量 增加成熟期果實(shí)八氫番茄紅素合成酶 1 基因 PSY1 八氫番茄紅素脫氫酶基因 PDS 和 胡蘿卜素脫氫酶基因 ZDS 的表達(dá)量 進(jìn)而增加番茄紅素含量 而 C RBI 3 膜將紫外光轉(zhuǎn)為藍(lán)光 發(fā)射 光譜在 450 nm 抑制了 RbcS 和 RbcL 基因的表達(dá) 降低了番茄葉片中 P n 和 Rubisco 活性 降低了番茄紅 素含量 明確了紫外光轉(zhuǎn)藍(lán)光 發(fā)射光譜在 470 nm 具有提高番茄葉片光合能力和番茄紅素含量的作用 由此可知 覆蓋 C RBI 2 轉(zhuǎn)光膜可有效促進(jìn)秋冬茬日光溫室內(nèi)番茄葉片光合能力 提高番茄品質(zhì) 關(guān)鍵詞 番茄 光合作用 轉(zhuǎn)光棚膜 藍(lán)光 日光溫室 品質(zhì) 中圖分類號(hào) S 641 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 0513 353X 2021 08 1517 14 Improvement of Photosynthetic Capacity and Lycopene Content of Tomatoes by Covering with Light Conversion Plastic Films FENG Qian 1 2 DONG Lingdi 3 YIN Yilei 4 JIAO Yonggang 3 GUO Jinghua 3 LI Qingyun 2 LIU Bingwei 5 YU Xianchang 1 SUN Mintao 1 HE Chaoxing 1 LI Yansu 1 WANG Jun 1 and YAN Yan 1 Feng Qian Dong Lingdi Yin Yilei Jiao Yonggang Guo Jinghua Li Qingyun Liu Bingwei Sun Mintao He Chaoxing Li Yansu Yu Xianchang Wang Jun Yan Yan Improvement of photosynthetic capacity and lycopene content of tomatoes by covering with light conversion plastic films 1518 Acta Horticulturae Sinica 2021 48 8 1517 1530 1 Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100081 China 2 College of Horticulture Hebei Agricultural University Baoding Hebei 071000 China 3 Economic Crops Research Institute Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences Shijiazhuang 255400 China 4 Institute of Protected Agriculture Academy of Agricultural Planning and Engineering Ministry of Agriculture and Rural Affairs Beijing 100125 China 5 Huadun Xuehua Plastics Gu an Co Ltd Langfang Hebei 065500 China Abstract The light conversion plastic film is formed by adding different light conversion agents into ordinary EVA ethylene vinyl acetate copolymer film In this study we compared the effects of different plastic films on plant growth leaf photosynthesis yield and fruit quality of tomato Jinpeng 8 in a solar greenhouse The optical and mechanical properties such as thickness tensile strength elongation at break and right angle tearing strength of EVA film control light conversion film C RBI 2 EVA film plus light conversion agent VTB470 and C RBI 3 EVA plus light conversion agent VTB450 were measured by using a fluorometer infrared spectrometer and dual beam UV visible spectrophotometer respectively Our results demonstrated that C RBI 2 film converted ultraviolet light into blue light with emission spectrum at 470 nm Covering C RBI 2 film increased the net photosynthetic rate P n by upregulating the expression of the the small subunits of ribulose 1 5 bisphosphate carboxylase oxygenase RbcS improving the tightness of the leaf tissue structure and the leaf tissue porosity values and increasing the thickness of fence cells sponge cells and leaves Additionally Covering C RBI 3 film promoted the root absorption of nitrogen N phosphorus P and potassium K increased tomato yields and raised the lycopene content by upregulating the gene expressions of phytoene synthase 1 PSY1 phytoene desaturase PDS and carotene desaturase ZDS during the ripening stage By contrast the C RBI 3 film converted ultraviolet light into blue light with an emission spectrum at 450 nm inhibited the gene expressions of RbcS and RbcL reduced the activity of P n and Rubisco in tomato leaves reduced the content of lycopene and clarified the fact that the ultraviolet to blue light convertion with the emission spectrum at 470 nm can improve the photosynthetic capacity and lycopene content of tomato leaves Taken together covering C RBI 2 is a better choice to effectively promote the photosynthetic capacity of tomato leaves and improve the fruits quality in the solar greenhouse when growing plants during the autumn and winter Keywords tomato photosynthesis light conversion film blue light solar greenhouse quality 在設(shè)施栽培中 通過(guò)覆蓋不同材料來(lái)調(diào)節(jié)光質(zhì) 能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng) 縮短生長(zhǎng)周期和提高產(chǎn) 品品質(zhì) Kittas et al 2006 Ili et al 2012 Murakami et al 2017 王佳淇 等 2020 覆蓋轉(zhuǎn)光 膜是其中的有效措施之一 通過(guò)改變透過(guò)農(nóng)膜的性質(zhì)及其透過(guò)的光質(zhì) 有利于改善設(shè)施內(nèi)部溫光環(huán) 境 提高植株光能利用率 植物光合作用最有效的光譜是可見(jiàn)光中的紅橙光和藍(lán)紫光 Terashima et al 2009 苗妍秀 等 2019 轉(zhuǎn)光膜可以將自然光中的紫外光等不可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成紅光 橙光 藍(lán) 光等可見(jiàn)光 從而利于植物葉綠素的吸收 提高光合效能 劉雙清 等 2011 據(jù)報(bào)道 塑料大棚 覆蓋紅色和紫色膜能夠提高棚內(nèi)溫度 促進(jìn)煙草的生長(zhǎng)發(fā)育 張得智 等 2012 冬春低溫期茶園 覆蓋轉(zhuǎn)光膜能夠提前春茶的開采期 提高產(chǎn)量和品質(zhì) 唐顥 等 2014 覆蓋藍(lán)光轉(zhuǎn)光膜能夠提高 白菜的品質(zhì) 維生素 C 和可溶性糖含量 和產(chǎn)量 羅桂林 等 2011 紅光和藍(lán)光均能夠增加芍藥 不同時(shí)期的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度 Wan et al 2020 番茄 Solanum lycopersicum Mill 是日光溫室栽培的重要作物之一 其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)受 紅光和藍(lán)光的影響 Atakl Ahin 2019 使用不同紅藍(lán)光配比的 LED 燈可顯著影響番茄植株的生 馮 倩 董靈迪 尹義蕾 焦永剛 郭敬華 李青云 劉丙偉 于賢昌 孫敏濤 賀超興 李衍素 王 君 閆 妍 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片光合能力和番茄紅素含量的影響 園藝學(xué)報(bào) 2021 48 8 1517 1530 1519 長(zhǎng)發(fā)育 紅光和藍(lán)光配比為 1 1 時(shí)能夠增加櫻桃番茄植株的質(zhì)量 Liu et al 2011 和葉面積 Heo et al 2006 紅光和藍(lán)光配比為 3 1 時(shí)可顯著促進(jìn)番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色并提高產(chǎn)量 李巖 等 2017 董 飛 等 2019 番茄生長(zhǎng)期補(bǔ)充波長(zhǎng)為 430 nm 的藍(lán)光和波長(zhǎng)為 660 nm 的紅光可以促進(jìn)果實(shí)成熟和 番茄紅素合成 Xie et al 2019 前期已經(jīng)明確覆蓋轉(zhuǎn)光棚膜 添加紫外光轉(zhuǎn)紅光轉(zhuǎn)光劑 能夠改 善日光溫室環(huán)境和提高番茄產(chǎn)量品質(zhì) 閆妍 等 2018 在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究加入轉(zhuǎn)光劑 紫外 光轉(zhuǎn)紅光和紫外光轉(zhuǎn)藍(lán)光的不同轉(zhuǎn)光劑組合 的新型轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)日光溫室番茄葉片光合能力和果實(shí) 產(chǎn)量品質(zhì)的影響 初步明確了紫外光轉(zhuǎn)不同發(fā)射波長(zhǎng)的藍(lán)光 分別在 450 和 470 nm 對(duì)番茄葉片光 合能力和果實(shí)產(chǎn)量 品質(zhì)影響的機(jī)制 可為改善北方地區(qū)秋冬番茄設(shè)施栽培中低溫弱光問(wèn)題提供數(shù) 據(jù)支持和理論依據(jù) 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)用轉(zhuǎn)光膜 轉(zhuǎn)光膜 C RBI 2 和 C RBI 3 由湖南師范大學(xué)研制 其中 兩種轉(zhuǎn)光劑均可將紫外光轉(zhuǎn)為藍(lán)光 藍(lán)光劑 VTB 470 的發(fā)光峰值在 470 nm VTB 450 的發(fā)光峰值在 450 nm 轉(zhuǎn)光劑中的核心元素是稀土 如 Eu 3 Sm 2 等 試驗(yàn)用棚膜為傳統(tǒng)的 EVA 乙烯 乙酸乙烯酯共聚物膜 由華盾雪花塑料 固安 有限責(zé)任 公司生產(chǎn) 厚度為 0 12 mm 以上述 EVA 膜為對(duì)照 以在 EVA 膜中分別添加藍(lán)光劑 VTB 470 和 VTB 450 的轉(zhuǎn)光膜 C RBI 2 和 C RBI 3 為處理 用日立 F 4500 熒光分光光度計(jì) 采用前表面熒光法對(duì)棚膜進(jìn)行熒光光譜測(cè)試 用 TU 1901 雙 光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定棚膜對(duì)紫外和可見(jiàn)光部分的吸光度 紫外光譜掃描范圍為 200 400 nm 可見(jiàn)光譜掃描范圍為 400 800 nm 用紅外光譜儀 Thermo NiCOLET iS10 儀器分 3 個(gè)波段 4 000 1 430 cm 1 1 430 770 cm 1 和 770 400 cm 1 測(cè)定棚膜的紅外透光率 棚膜厚度測(cè)試采用機(jī)械測(cè)量法 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB T6672 2001 拉伸強(qiáng)度 縱 橫向 測(cè)試參照 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB T1040 3 2006 斷裂伸長(zhǎng)率 縱 橫向 性能測(cè)試參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB T1040 3 2006 直 角撕裂強(qiáng)度性能測(cè)試參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) QB T1130 1991 1 2 番茄栽培管理及產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)定 試驗(yàn)材料為 金鵬 8 號(hào) 番茄 每個(gè)轉(zhuǎn)光膜大棚選取長(zhǎng)勢(shì)一致的番茄幼苗于 2019 年 9 月 16 日 定植 在河北省石家莊市試驗(yàn)示范基地選取 3 座結(jié)構(gòu)完全一致的全鋼架無(wú)立柱冬暖型日光溫室進(jìn)行 扣棚 溫室長(zhǎng) 60 m 內(nèi)跨 11 m 脊高 4 5 m 27 株 行 1 2 行 槽 1 株距 45 cm 行距 100 cm 壟長(zhǎng) 580 cm 定植密度為 2 000 株 hm 2 常規(guī)管理 留 6 穗果打頂 番茄果實(shí)成熟期分為 3 個(gè)時(shí)期 青熟期 綠熟果 果實(shí)基本停止 生長(zhǎng) 果頂白 尚未著色 轉(zhuǎn)色期 頂紅果 果頂部由綠白色轉(zhuǎn)為淡黃至粉紅色 完熟期 軟熟期 果實(shí)全部著色 肉質(zhì)變軟 自番茄果實(shí)商品成熟開始記錄產(chǎn)量 采收至第 6 穗果 果實(shí)采收期后期 選取第 6 穗 完全成熟 大小均勻 可以銷售的 成熟的 5 個(gè)番茄果實(shí) 采用四分法 用組織搗碎 機(jī)攪碎 進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定 3 次重復(fù) 按照 2 6 二氯酚靛酚滴定法 Anonymous 1980 萃 取比色法測(cè)定番茄紅素含量 Jarqu n Enr quez et al 2013 Feng Qian Dong Lingdi Yin Yilei Jiao Yonggang Guo Jinghua Li Qingyun Liu Bingwei Sun Mintao He Chaoxing Li Yansu Yu Xianchang Wang Jun Yan Yan Improvement of photosynthetic capacity and lycopene content of tomatoes by covering with light conversion plastic films 1520 Acta Horticulturae Sinica 2021 48 8 1517 1530 1 3 番茄葉片凈光合速率 P n 和核酮糖 1 5 二磷酸羧化酶 加氧酶 Rubisco 活性測(cè)定 采用 CIRA 3 光合測(cè)定儀 PP Systems 美國(guó) 進(jìn)行測(cè)定 于晴天早上 9 00 至 11 00 測(cè)量番 茄植株功能葉 上數(shù)第 2 片展開葉 的凈光合速率 P n 光量子通量密度 PPFD 設(shè)置為 1 000 mol m 2 s 1 CO 2 濃度為 400 mol mol 1 葉室溫度為 25 1 相對(duì)濕度為 60 70 取番茄葉片樣品 0 1 g 放于研缽中 加入 1 5 mL 預(yù)冷的蛋白提取液 33 mmol L 1 Tris HCl pH 7 5 0 67 mmol L 1 Na 2 EDTA 3 mmol L 1 MgCl 2 和 10 mmol L 1 NaHCO 3 置于冰上 4 微型臺(tái)式離心機(jī) 1 000 g 轉(zhuǎn)速離心 10 min 離心后上清液即為酶粗提液 Rubisco 初始活性測(cè)定的 反應(yīng)體系 0 15 mL 為 100 mmol L 1 Tris HCl pH 8 0 2 mmol L 1 Na 2 EDTA 20 mmol L 1 MgCl 2 10 mmol L 1 DTT 10 mmol L 1 ATP 0 4 mmol L 1 NADH 140 mmol L 1 NaHCO 3 1 U 3 磷酸 甘油激酶 2 5 U 3 磷酸甘油醛脫氫酶 0 06 mmol L 1 RuBP 和 25 L 酶粗提液 室溫下反應(yīng) 3 min 每隔 30 s 記錄反應(yīng)液在 340 nm 處的吸光度值變化 1 4 番茄葉片的石蠟切片和透射電鏡觀察 于番茄盛果期取植株生長(zhǎng)點(diǎn)下數(shù)第 4 片功能葉片 用刀片切取葉片中部 0 5 cm 1 0 cm 切塊 每個(gè)重復(fù)取樣位置相同 將切塊置于裝有約 4 mL 70 的標(biāo)準(zhǔn)固定液 FAA 的西林瓶中 抽真空后 置于 4 冰箱中保存?zhèn)溆?通過(guò)脫水 透明 浸蠟 包埋 切片 番紅 固綠雙重染色等步驟 將 葉片制作成永久切片 盧福順 2013 用 OLYMPUS 顯微鏡觀察 測(cè)定葉片厚度 上表皮 下表 皮 柵欄組織及海綿組織厚度 測(cè)量 30 個(gè)視野取平均值 計(jì)算葉片組織結(jié)構(gòu)緊密度 CTR 和葉片 組織疏松度 SR CTR 柵欄組織厚度 葉片厚度 100 SR 海綿組織厚度 葉片厚 度 100 將葉片切塊迅速投入預(yù)冷的 2 5 戊二醛溶液中固定 2 4 h 然后用 0 1 mol L 1 磷酸漂洗液洗 滌 3 次 每次 15 min 同時(shí)抽氣直到切塊下沉為止 將洗滌過(guò)的材料轉(zhuǎn)移至 1 鋨酸中 于 4 固 定 2 h 后 用蒸餾水洗滌 3 次 每次 20 min 隨后用乙醇脫水 丙酮混合液 體積比 3 1 包埋 萊卡 EMUC7 超薄切片機(jī)切片 切片經(jīng) 3 醋酸鈾 枸櫞酸鉛雙染色后 在 JEOLJEM 1230 80KV 透射電子顯微鏡下觀察并拍照 1 5 基因表達(dá)水平測(cè)定 采用 Real time PCR 測(cè)定光合作用相關(guān)基因和番茄紅素合成相關(guān)基因的表達(dá) 樣品 RNA 提取采 用 Trizol 試劑 北京華越洋生物科技有限公司 利用 M MuLV 反轉(zhuǎn)錄酶 北京華越洋生物科技有 限公司 合成 cDNA 基因的相對(duì)定量分析采用 7500 RT PCR System ABI Applied Biosystems 美國(guó) 以 Actin 為內(nèi)參基因 目標(biāo)基因的表達(dá)水平采用 2 Ct 法進(jìn)行分析 每個(gè)基因 3 次重復(fù) 引 物 李翔 等 2016 李巖 等 2017 如表 1 所示 1 6 植株全氮 全磷和全鉀含量的測(cè)定 番茄植株全氮采用元素分析儀測(cè)定 將植株根 莖 葉分別烘干 經(jīng)過(guò)研磨后過(guò) 100 目篩 稱 取 35 mg 樣品 包裹在錫箔中 放入自動(dòng)進(jìn)樣盤中進(jìn)樣 樣品在氧氣環(huán)境下進(jìn)行高溫燃燒 通過(guò)后 續(xù)的氧化管和還原管 氮被定量轉(zhuǎn)化為氮?dú)?由熱導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)得出氮的含量 馮 倩 董靈迪 尹義蕾 焦永剛 郭敬華 李青云 劉丙偉 于賢昌 孫敏濤 賀超興 李衍素 王 君 閆 妍 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片光合能力和番茄紅素含量的影響 園藝學(xué)報(bào) 2021 48 8 1517 1530 1521 表 1 RT PCR 引物序列 Table 1 Real time PCR primer sequence 基因 Gene 正向引物 5 3 Forward primer sequence 反向引物 5 3 Reverse primer sequence RbcL AATTGTTGGTGATGGTAGT CCTTCTCGTAGTCTTGT RbcS GCAATGGTGGAAGAGTTA AGGAAGGTATGAGAGTGT Actin TTCCGTTGCCCAGAGGTCCT TCGCCCTTTGAAATCCACATC PSY1 TGGCCCAAACGCATCATATA CACCATCGAGCATGTCAAATG PDS CTGGAGGCAAGGGATGTT TAAAGGAGCGGGTAAAGC ZDS GGAGTGCCTGTTGTTACCG CTCAGACCTTGGGACGA Actin TGTCCCTATTTACGAGGGTTATGC AGTTAAATCACGACCAGCAAGAT 全磷 全鉀采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀 ICP AES 測(cè)定 將植株根 莖 葉分別烘干 經(jīng)過(guò)研磨后 稱取 0 1 g 樣品 加入 5 mL 濃硝酸 用微波消解儀進(jìn)行消煮至澄清 冷卻后定容至 25 mL 采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀 ICP AES 測(cè)定磷 鉀元素的含量 所有樣品的測(cè)定均在 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所完成 1 7 數(shù)據(jù)處理 采用 Microsoft Excel 2007 以及 Origin 7 5 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖 顯著性 Duncan s 新復(fù)極差 法檢驗(yàn) 2 結(jié)果與分析 2 1 試驗(yàn)棚膜的力學(xué)性能分析 由表 2 可見(jiàn) 試驗(yàn)棚膜 EVA 對(duì)照 C RBI 2 和 C RBI 3 的各項(xiàng)力學(xué)性能均超過(guò) GB4455 2006 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 與 EVA 膜相比 轉(zhuǎn)光膜 C RBI 2 的縱向和橫向拉伸強(qiáng)度分別顯著提高了 15 26 和 12 27 P 0 05 縱向和橫向斷裂伸長(zhǎng)率分別顯著提高了 23 31 和 2 76 P 0 05 表 2 試樣棚膜機(jī)械性能 Table 2 Mechanical properties of sample films 棚膜 Sample 厚度值 mm Thickness 拉伸強(qiáng)度 MPa Tensile strength 斷裂伸長(zhǎng)率 Elongation at break 直角撕裂強(qiáng)度 N mm 1 Right angle tear resistance 縱向 Vertical 橫向 Horizontal 縱向 Vertical 橫向 Horizontal 縱向 Vertical 橫向 Horizontal EVA 對(duì)照 Control 0 12 a 24 9 0 46 b 26 9 0 40 c 465 4 8 06 c 683 9 7 41 b 116 6 5 42 a 109 9 1 55 b C RBI 2 0 12 a 28 7 0 40 a 30 2 0 50 a 573 9 6 44 a 702 8 4 02 a 112 4 3 40 b 113 8 1 17 a C RBI 3 0 12 a 28 8 0 36 a 29 1 0 35 b 522 9 3 45 b 689 6 7 50 ab 110 4 3 58 b 106 3 1 16 c 注 不同小寫字母表示處理間差異顯著 n 3 P 0 05 Note Different small letters mean significant difference among treatments at 0 05 level n 3 P 0 05 2 2 轉(zhuǎn)光棚膜的轉(zhuǎn)光特性 轉(zhuǎn)光棚膜的熒光光譜如圖 1 所示 C RBI 2 棚膜在 580 nm 激發(fā)下 具有寬帶紅光發(fā)射光譜 紅 色曲線 峰值在 650 nm 在紫外光 384 nm 激發(fā)下 具有寬帶藍(lán)色發(fā)射光譜 藍(lán)色曲線 反之 在紅光發(fā)射 650 nm 監(jiān)控下 綠光區(qū)呈現(xiàn)寬帶激發(fā)光譜 綠色曲線 在藍(lán)光發(fā)射 470 nm 監(jiān)控下 紫外光呈現(xiàn)寬帶激發(fā)光譜 紫色曲線 因此 C RBI 2 棚膜具有綠光轉(zhuǎn)紅光和紫外光轉(zhuǎn)藍(lán)光的轉(zhuǎn)光 Feng Qian Dong Lingdi Yin Yilei Jiao Yonggang Guo Jinghua Li Qingyun Liu Bingwei Sun Mintao He Chaoxing Li Yansu Yu Xianchang Wang Jun Yan Yan Improvement of photosynthetic capacity and lycopene content of tomatoes by covering with light conversion plastic films 1522 Acta Horticulturae Sinica 2021 48 8 1517 1530 性能 C RBI 3 棚膜的熒光光譜圖與 C RBI 2 棚膜的光譜圖類似 區(qū)別在于 C RBI 2 棚膜的發(fā)光峰 值在 470 nm 而 C RBI 3 棚膜的發(fā)光峰值在 450 nm 圖 1 轉(zhuǎn)光膜 C RBI 2 A 和 C RBI 3 B 的發(fā)射光譜 ex 和 em 分別是激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng) Fig 1 Emission spectra of the C RBI 2 A and C RBI 3 B ex and em are excitation wavelength and emission wavelength respectively 2 3 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片凈光合速率 P n 和 Rubisco 活性的影響 如圖 2 所示 覆蓋 C RBI 2 能夠顯著增加番茄葉片的凈光合速率 P n 和 Rubisco 活性 與覆 蓋普通 EVA 膜對(duì)照相比 覆蓋 C RBI 2 后番茄葉片的 Rubisco 活性增加 20 48 覆蓋 C RBI 3 明 顯降低了 P n 及 Rubisco 活性 分別比覆蓋對(duì)照減少了 25 47 和 18 44 可見(jiàn) C RBI 2 中的轉(zhuǎn)光劑 VTB 470 將紫外光轉(zhuǎn)為藍(lán)光 可顯著提高番茄葉片凈光合速率和 Rubisco 活性 而 C RBI 3 中的轉(zhuǎn)光 劑 VTB 450 將紫外光轉(zhuǎn)為 450 nm 藍(lán)光則降低 P n 和抑制 Rubisco 活性 圖 2 與對(duì)照 EVA 相比轉(zhuǎn)光棚膜 C RBI 2 和 C RBI 2 對(duì)番茄葉片凈光合速率 P n 和 Rubisco 活性的影響 不同小寫字母表示處理間差異顯著 n 3 P 0 05 Fig 2 Effects of conversion light plastic films on the net photosynthetic rate and the activity of Rubisco in tomato leaves Different small letters mean significant difference among treatments at 0 05 level n 3 P 0 05 Rubisco 編碼基因的表達(dá)水平如圖 3 所示 與覆蓋對(duì)照棚膜相比 覆蓋 C RBI 2 棚膜能夠顯著 上調(diào)番茄葉片內(nèi) Rubisco 小亞基基因 RbcS 的表達(dá) 而覆蓋 C RBI 3 棚膜則顯著降低了該基因的表達(dá) Rubisco 大亞基基因 RbcL 的表達(dá)規(guī)律略有不同 覆蓋 C RBI 2 棚膜對(duì) RbcL 表達(dá)影響不顯著 覆蓋 C RBI 3 棚膜顯著降低了 RbcL 的表達(dá) 馮 倩 董靈迪 尹義蕾 焦永剛 郭敬華 李青云 劉丙偉 于賢昌 孫敏濤 賀超興 李衍素 王 君 閆 妍 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片光合能力和番茄紅素含量的影響 園藝學(xué)報(bào) 2021 48 8 1517 1530 1523 圖 3 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片 RbcL 和 RbcS 基因表達(dá)的影響 不同小寫字母表示處理間差異顯著 n 3 P 0 05 Fig 3 Effects of conversion light plastic films on the expression of RbcL and RbcS genes of tomato leaves Different small letters mean significant difference among treatments at 0 05 level n 3 P 覆 蓋 C RBI 3 覆蓋對(duì)照 葉肉組織各部分變化較大 除柵欄組織厚度和海綿組織厚度有明顯差異外 CTR 值 SR 值 柵欄組織與海綿組織厚度也具有一定的規(guī)律性 與覆蓋對(duì)照棚膜相比 覆蓋 C RBI 2 和 C RBI 3 棚膜番茄葉片的 CTR 值和 SR 值顯著增加 Feng Qian Dong Lingdi Yin Yilei Jiao Yonggang Guo Jinghua Li Qingyun Liu Bingwei Sun Mintao He Chaoxing Li Yansu Yu Xianchang Wang Jun Yan Yan Improvement of photosynthetic capacity and lycopene content of tomatoes by covering with light conversion plastic films 1524 Acta Horticulturae Sinica 2021 48 8 1517 1530 表 3 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片組織厚度的影響 Table 3 Effects of conversion light plastic films on the structure of mature tomato plant leaves 處理 Treatment 上表皮 Upper epidermal 下表皮 Lower epidermal 柵欄細(xì)胞 Palisade parenchyma cells 海綿細(xì)胞 Spongy parenchyma cells EVA 對(duì)照 Control 15 174 2 536 b 8 702 1 654 b 9 280 1 732 ab 7 543 1 544 b C RBI 2 19 963 2 821 a 12 989 2 797 a 9 710 1 934 a 8 461 1 354 a C RBI 3 14 165 2 496 b 10 823 2 407 b 8 772 1 303 b 6 890 1 092 c 處理 Treatment 葉片厚度 Thickness of leaves CTR SR EVA 對(duì)照 Control 154 346 12 276 b 5 023 0 427 c 3 943 0 368 c C RBI 2 165 876 13 727 a 6 002 0 757 a 4 880 0 671 b C RBI 3 173 719 12 176 b 5 800 0 719 b 5 073 0 400 a 注 不同小寫字母表示處理間差異顯著 n 3 P 0 05 Note Different small letters meant significant difference among treatments at 0 05 level n 3 P 0 05 2 5 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄幼苗葉片細(xì)胞形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)的影響 如圖 5 所示 覆蓋 C RBI 2 棚膜的番茄葉片能夠增加葉肉細(xì)胞中的葉綠體數(shù)量增加 葉綠體緊 貼細(xì)胞壁 其外膜平滑且清晰可見(jiàn) 葉綠體短小呈橢圓形 基質(zhì)片層豐富整齊 多數(shù)葉綠體內(nèi)含有 1 個(gè)淀粉粒 覆蓋對(duì)照和 C RBI 3 棚膜 葉綠體內(nèi)具有體積較大的淀粉粒 且葉綠體內(nèi)含有 2 個(gè)以 上的淀粉粒 基質(zhì)片層較少 圖 5 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片細(xì)胞形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)的影響 Ch 葉綠體 S 淀粉粒 GL 基質(zhì)片層 Fig 5 Effect of conversion light plastic films on cell morphology and ultrastructure of tomato leaf Ch Chlorophyll S Starch granule GL Grana lamella 馮 倩 董靈迪 尹義蕾 焦永剛 郭敬華 李青云 劉丙偉 于賢昌 孫敏濤 賀超興 李衍素 王 君 閆 妍 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄葉片光合能力和番茄紅素含量的影響 園藝學(xué)報(bào) 2021 48 8 1517 1530 1525 2 6 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄根莖葉中全氮磷鉀含量的影響 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄植株根 莖和葉的全氮 全磷和全鉀含量的影響如表 4 所示 與覆蓋對(duì)照棚膜相比 覆蓋 C RBI 2 棚膜的番茄葉片和根中的全氮和全鉀含量顯著增加 葉片 全氮和全鉀含量分別增加了 7 83 和 7 58 根中全氮和全鉀含量分別增加了 8 02 和 38 87 全 磷含量?jī)H在根中顯著增加了 31 78 上述結(jié)果表明 覆蓋 C RBI 2 棚膜可顯著促進(jìn)番茄植株中氮 磷 鉀的積累 表 4 轉(zhuǎn)光棚膜對(duì)番茄植株根莖葉全氮磷鉀含量的影響 Table 4 Effects of conversion light plastic films on the contents of total nitrogen total phosphorus and total potassium in leaves of tomato seedlings 處理 Treatment 總氮含量 Total N content 總磷含量 Total P content 根 Root 莖 Stem 葉 Leaf 根 Root 莖 Stem 葉 Leaf EVA 對(duì)照 Control 1 982 0 046 b 2 099 0 092 ab 3 153 0 030 b 0 321 0 049 b 0 648 0 029 b 0 627 0 026 ab C RBI 2 2 141 0 005 a 1 919 0 074 b 3 400 0 062 a 0 423 0 028 a 0 695 0 022 a 0 697 0 056 a C RBI 3 1 864 0 025 c 2 319 0 093 a 3 139 0