中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2024 29 2 58 65 Journal of China Agricultural University http 提高綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài) 光合性狀及碳水化合物的影響 李 雪 1 趙士文 1 包星星 1 楊媛媛 1 武永軍 2 楊振超 1 1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院 陜西 楊凌 712100 2 西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 陜西 楊凌 712100 摘 要 為探究不同綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài) 光合性狀及碳水化合物的影響 遴選適宜黃瓜幼苗生長的最優(yōu)綠 光占比 以 新津優(yōu)1號 黃瓜為材料 在固定紅藍(lán)光比為4 1及總光強200 mol m 2 s 的基礎(chǔ)上 設(shè)定綠光占比為 10 G10 20 G20 和30 G30 使其強度分別為60 40 20 mol m 2 s 研究不同綠光占比下黃瓜幼 苗生長和生理指標(biāo)的變化 結(jié)果表明 適宜范圍內(nèi)提高光質(zhì)中綠光占比的比例可提高黃瓜幼苗鮮重及干重 G30 處理較G20 和G10 處理的鮮重分別增加了29 65 和29 26 提高綠光占比降低了氣孔孔隙面積 但增加 了葉片氣孔密度 G30 與G20 處理較G10 處理的孔隙面積顯著降低了13 17 和23 05 但G30 與 G20 處理的氣孔密度較G10 增加了20 22 和14 66 提高綠光占比增加了葉片組織柵海比 P S G30 處理P S值顯著高于G20 與G10 處理 提高綠光占比可促進(jìn)植物光合潛力 在光強為1 000 mol m 2 s 的測 定光源下 G30 處理的凈光合速率較G10 顯著提高77 37 該研究結(jié)果為植物工廠化育苗及設(shè)施內(nèi)補光提 供依據(jù)和參考 關(guān)鍵詞 綠光占比 黃瓜幼苗 幼苗形態(tài) 光合性狀 碳水化合物 中圖分類號 S652 S651 文章編號 1007 4333 2024 02 0058 08 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 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 趙士文 包星星 楊媛媛 武永軍 楊振超 提高綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài) 光合性狀及碳水化合物的影響 J 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 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 基金項目 陜西省技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)專項 2021QFY08 02 2021年陜西省千億級設(shè)施農(nóng)業(yè)專項資助項目 K3030821094 西藏高原設(shè)施蔬菜關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與集成項目 XZ202202YD0002C 設(shè)施蔬菜瓜果名優(yōu)品種引進(jìn)與標(biāo)準(zhǔn)化示范基地建設(shè)項目 QYXTZX AL2023 07 第一作者 李雪 ORCID 0009 0003 4096 4605 碩士研究生 E mail lixue5891 foxmail com 通訊作者 楊振超 ORCID 0000 0002 0017 4348 副教授 主要從事設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境工程研究 E mail yangzhenchao mail nwsuaf edu cn 第 2 期 李雪等 提高綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài) 光合性狀及碳水化合物的影響 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 光是植物生長的重要能量來源之一 也是植物 生長 物質(zhì)消耗及光合作用等生理活動的必要條 件 1 光不僅可以作為能量源參與植物的光合作 用 還可以作為信號源調(diào)節(jié)植物的生長 分化和代 謝 2 同時 適宜的光處理條件對促進(jìn)植物生長發(fā) 育有著重要作用 LED光源由于其波長范圍廣和 能耗低等優(yōu)點 已作為優(yōu)質(zhì)光源廣泛應(yīng)用于設(shè)施作 物和植物工廠生產(chǎn)中 植物生長發(fā)育與其所處光質(zhì)密切相關(guān) 目前植 物上有多種光質(zhì)的感受體被發(fā)現(xiàn) 如 紅光 藍(lán)光和 UV B等 3 但目前尚未發(fā)現(xiàn)綠光感受體 紅光和 藍(lán)光的光譜與植物光合作用吸收光光譜十分相似 故而關(guān)于植物光生物領(lǐng)域研究多集中在此 但最 近研究表明 綠光對于植物生理及生長發(fā)育同樣有 著不可忽視的作用 4 6 在植物工廠或植物補光時 綠光鮮少添加入紅藍(lán)光中以促進(jìn)植物生長發(fā)育 7 黃瓜 Cucumis sativus L 作為我國栽培的主要 瓜菜之一 8 在設(shè)施內(nèi)栽培面積甚廣 冬季設(shè)施內(nèi) 栽培常面臨光照強度不足和光照時間過短等問題 單純補充紅藍(lán)光不能完全滿足作物生長需求 綠 光透射性強可深入植物冠層 故而在紅藍(lán)光基礎(chǔ)上 添加綠光以達(dá)到更優(yōu)補光效果 但需探究其適宜占 比比例 使得其促進(jìn)植物生長且不至于引起 綠光 避蔭反應(yīng) 9 通過實驗室光譜儀測得 陸地自然太 陽光下 綠光約占太陽光中有效輻射 PAR 的10 左右 故本研究設(shè)計3個綠光占比 10 20 及 30 以綠光占比10 為對照 探究3個不同綠光 占比對黃瓜幼苗形態(tài)生理及光合的影響差異 旨在 為設(shè)施內(nèi)黃瓜幼苗生長補光提供依據(jù)和參考 1 材料與方法 1 1 試驗材料 本試驗于2022年10 12月在西北農(nóng)林科技大 學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)生物與環(huán)境工程實驗室進(jìn)行 供試材料為黃瓜 新津優(yōu)1號 種子購置于山東泰 安華益種業(yè)有限責(zé)任公司 光源采用西安因變光 電科技有限公司生產(chǎn)的LED燈板和LED控制系統(tǒng) V1 0 可調(diào)節(jié)LED光質(zhì)配比及光照強度 將黃瓜種子催芽后播于10 cm 10 cm營養(yǎng)缽 中 在人工氣候箱內(nèi)生長 光強150 mol m 2 s 晝 夜溫度25 20 光周期12 h 12 h 相對濕度 60 適量澆灌水分 在生長約3 d當(dāng)子葉完全展 開時 移植到裝有LED光源的栽培架中 澆灌1 4 Hoagland黃瓜營養(yǎng)液 pH為6 5 0 1 EC值為 2 2 2 5 ms cm 其中日夜溫度28 25 相對 濕度40 50 長至25 d約4葉1心時測定相關(guān) 指標(biāo) 1 2 試驗設(shè)計 試驗光照總強度為200 mol m 2 s 光周期 12 h 12 h 控制各處理光質(zhì)中紅光 藍(lán)光 4 1 各 處理中綠光光強分別設(shè)置為20 40和60 mol m 2 s 表1 各處理光譜圖如圖1所示 1 3 項目測定 1 3 1 形態(tài)指標(biāo) 隨機(jī)選取6株黃瓜幼苗 使用刻度尺測定其地 上部高度 使用游標(biāo)卡尺測定莖粗 使用葉面積儀 AM350便攜式葉面積儀 英國 測定各葉片面積 使用電子天平測定其地上部鮮重 記錄后將整株植 59 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2024 年 第 29 卷 株放置烘箱短暫殺青后60 烘干至恒重 1 3 2 氣孔特征 每個處理隨機(jī)選取3株黃瓜幼苗 取第3片葉 的相同葉位制作臨時裝片 將所取葉片放置于透明 膠帶上 輕壓使之結(jié)合緊密后用刀片輕刮去葉肉組 織 將裝片粘貼至載玻片 切片于顯微鏡下 奧林 巴斯BX63 日本 觀察 于20 觀察測定氣孔密度 于40 下觀察測定氣孔大小 每個裝片選取10個 視野 每個視野選取20個氣孔 通過ImageJ軟件測 量氣孔長 氣孔寬 孔隙長及孔隙寬 并計算孔隙面 積 孔隙面積 m 2 孔隙長 2 孔隙寬 2 1 3 3 葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)測定 每個處理隨機(jī)選取3株黃瓜幼苗 取第3片真 葉 在避開主葉脈的相同葉位取10 mm 10 mm的 葉片 放入FAA固定液中 再經(jīng)乙醇脫水 二甲苯透 明 番紅 固綠染色和石蠟包埋切片等步驟 最終制 成石蠟切片 置于顯微鏡下觀察 每個裝片選取10 個視野 通過ImageJ軟件測量葉片厚度 上下表皮 厚度 柵欄組織厚度和海綿組織厚度 1 3 4 光合特性的測定 每個處理隨機(jī)選取3株黃瓜幼苗 取第1片真 葉 使用植物光合測定儀6800 LI 6800 美國 測定 蒸騰速率 凈光合速率 胞間CO 2 濃度及氣孔導(dǎo)度 設(shè)置葉室溫度為24 CO 2 水平為400 mol mol 相對濕度為60 設(shè)定測定光源為R90B10 光照強 度為1 000 mol m 2 s 1 3 5 葉綠素?zé)晒鉁y定 使用雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x DUAL PAM 100 德國 測定葉綠素?zé)晒庀嚓P(guān)參數(shù) 每個處理隨 機(jī)選3株黃瓜 選取第3片真葉進(jìn)行測定 測量前 植株葉片需暗適應(yīng)30 min 然后打開測量光 記錄暗 適應(yīng)后的最小熒光Fo 緊接著打開1個持續(xù)時間為 0 3 s的飽和脈沖光 測量并記錄暗適應(yīng)后的最大熒 光Fm 飽和脈沖光關(guān)閉后熒光迅速回到Fo附近 然后打開光化光 記錄葉綠素?zé)晒鈴暮诎缔D(zhuǎn)到光照 的響應(yīng)過程 待熒光曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)后關(guān)閉光化光 結(jié)束整個測量過程 記錄并保存熒光數(shù)據(jù) 1 3 6 碳水化合物測定 每個處理隨機(jī)選取3株黃瓜幼苗 取第1片至 第4片共4片真葉 充分研磨后測定相關(guān)指標(biāo) 可 溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G 250染色 法 10 淀粉含量測定采用淀粉含量檢測試劑盒 北 京索萊寶生物科技有限公司 每個處理隨機(jī)選取3株黃瓜幼苗 取第1片至 第4片共4片真葉 將樣本短暫殺青后60 烘干至 恒重 研磨后過0 15 mm篩測定可溶性糖及蔗糖含 量 可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法 10 蔗糖含 量測定采用張志良等 11 的方法 1 4 統(tǒng)計分析 用Microsoft Office Excel 2020整理數(shù)據(jù)并繪制 表1 不同處理的紅光 藍(lán)光和綠光光強 Table 1 Intensity of red light blue light and green light under different treatments mol m 2 s 處理 Treatment G10 G20 G30 紅光 Red light 144 128 112 藍(lán)光 Blue light 36 32 28 綠光 Green light 20 40 60 光合有效輻射強度 PPFD 200 200 200 注 G10 G20 和G30 分別表示綠光占比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 分別表示綠光占比10 20 和30 G10 G20 and G30 represent 10 20 and 30 the radio of green light 圖1 不同綠光占比處理光譜圖 Fig 1 Different green light percentage treatment spectra 60 第 2 期 李雪等 提高綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài) 光合性狀及碳水化合物的影響 圖表 用IBM SPSS Statistics 25進(jìn)行顯著性差異 分析 2 結(jié)果與分析 2 1 不同綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響 不同綠光占比處理下黃瓜幼苗的株高 鮮重 干重及總?cè)~面積測定數(shù)據(jù)如表1所示 G30 處理 下的鮮重 干重及總?cè)~面積顯著高于G20 及 G10 處理 其中G30 處理的鮮重較G20 和 G10 處理分別增加了29 65 和29 26 G30 處理干重較 G20 和 G10 處理分別增加了 14 28 和12 22 G30 處理總?cè)~面積較G20 和G10 處理分別增加了26 84 和23 22 但 各處理在株高和莖粗中無顯著性差異 G20 和 G10 處理各項指標(biāo)之間均未出現(xiàn)顯著性差異 2 2 不同綠光占比對黃瓜幼苗氣孔特征的影響 對各處理下氣孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察并測定 表2 G30 處理下氣孔孔隙長度較G20 和G10 處理 顯著增加了9 73 和7 31 G30 處理氣孔孔隙 寬度顯著高于G10 處理36 18 G30 處理下 的氣孔長度與孔隙長度均顯著高于G20 與G10 處理 但G20 與G10 間無顯著性差異 G30 與 G20 的氣孔寬度顯著高于G10 處理6 86 和 8 02 但G30 與G20 處理間無顯著差異 由 孔隙長和孔隙寬度計算孔隙面積得出 G30 與 G20 處理較G10 處理的孔隙面積有顯著性降 低 分別降低了13 17 和23 05 但在G30 與 G20 間無顯著性差異 隨著綠光占比的增加 黃 瓜葉片的氣孔密度也隨之增加 G30 與G20 處 理的氣孔密度顯著高于G10 處理 其中G10 處 理較 G20 和 G30 處理降低了 14 66 和 20 22 但 G30 與 G20 處理間無顯著性 差異 2 3 不同綠光占比對黃瓜幼苗葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的 影響 對不同處理葉片石蠟切片進(jìn)行觀察 表3 發(fā)現(xiàn) 不同處理的葉片上 下表皮厚度并無顯著性差異 但 隨著處理間綠光占比的增加 葉片厚度逐漸降低 且 G30 顯著低于G20 和G10 處理19 97 和 19 22 但在G20 和G30 間無顯著性差異 G30 處理的柵欄組織厚度顯著低于G20 和 G10 處理12 23 和11 53 G20 處理雖低于 G10 處理 但2個處理間無顯著性差異 隨著綠光 占比的增加 海綿組織厚度隨之降低 且在3個處理 間存在顯著性差異 G10 較G20 組增加了 表1 不同綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響 Table 1 Effects of different green light percentage on morphological indices of cucumber seedlings 處理 Treatment G10 G20 G30 株高 cm Plant height 21 85 1 28 a 20 74 0 79 a 21 96 0 37 a 莖粗 mm Stem diameter 5 30 0 80 a 6 99 2 59 a 5 95 0 62 a 鮮重 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 總?cè)~面積 cm 2 Total leaf area 566 963 59 575 b 550 773 22 058 b 698 613 65 928 a 注 同列數(shù)據(jù)不同字母表示差異顯著 P0 05 下同 Note Within the same column different letters represent significant differences P0 05 The same below 表2 不同綠光占比對黃瓜幼苗葉片氣孔特征的影響 Table 2 Effects of different percentage of green light on stomatal characteristics of cucumber seedlings 處理 Treatment G10 G20 G30 孔隙寬 m Pore width 2 933 0 697 b 3 995 0 779 a 4 052 0 686 a 孔隙長 m Pore length 9 001 1 421 b 8 801 1 331 b 9 657 1 422 a 氣孔寬 m Stomatal width 14 638 1 040 b 15 811 1 260 a 15 642 1 083 a 氣孔長 m Stomatal length 20 351 1 913 b 20 727 1 632 b 21 911 1 701 a 氣孔密度 N mm 2 Stomatal density 855 106 188 152 b 980 470 235 521 a 1 027 983 247 246 a 孔隙面積 m 2 Pore area 32 060 7 038 a 26 054 7 033 b 28 328 8 051 b 61 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2024 年 第 29 卷 6 13 較G30 組增加了46 67 雖然隨著綠光 占比的增加 葉片組織中柵欄組織和海綿組織均出 現(xiàn)下降趨勢 但P S比卻隨之升高 且G30 處理顯 著高于G20 與G10 處理23 21 和26 97 2 4 不同綠光占比對黃瓜幼苗光合特性的影響 對于各處理下黃瓜幼苗光合相關(guān)性狀進(jìn)行測 定 結(jié)果如表4所示 隨著綠光占比的增加 各處理 間凈光合速率 Pn 氣孔導(dǎo)度 Gsw 及氣孔蒸騰速 率 E 均呈上升趨勢 其中G30 處理的凈光合速 率較G10 處理顯著提高77 37 G30 處理氣 孔導(dǎo)度較G10 顯著提高33 43 G30 氣孔蒸 騰速率較G20 和G10 處理顯著提高26 86 和 47 66 但各處理間胞間CO 2 濃度 Ci 無顯著性 變化 2 5 不同綠光占比對黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的 影響 對各處理下黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測 定 表5 隨著綠光占比的增加 各項葉綠素?zé)晒鈪?數(shù)都發(fā)生顯著變化 其中 3個處理間Fv Fm值差 異顯著 G30 處理較G20 和G10 顯著下降 5 21 和7 24 G20 處理較G10 顯著下降 2 14 PS ETR及qL變化趨勢相同 G30 處理顯著低于G20 和G10 但G10 和G20 處理間無顯著性差異 G30 處理的ETR值較 G20 和 G10 處理分別顯著下降 34 77 和 40 50 NO值隨著綠光占比比例的增加而增 加 且3個處理間出現(xiàn)顯著性差異 G30 處理的 NPQ和NPQ值顯著高于G20 和G10 處理 但 G20 與G10 處理間無顯著性差異 2 6 不同綠光占比對黃瓜幼苗碳水化合物的影響 對各處理下黃瓜幼苗碳水化合物含量進(jìn)行測 定 得到數(shù)據(jù)如表6所示 隨著綠光占比的增加 黃 瓜幼苗中可溶性蛋白含量呈下降趨勢 但各處理間 無顯著性差異 G10 處理的淀粉含量顯著高于 G20 和G30 處理56 34 和56 09 隨著綠 光占比的增加 黃瓜幼苗中蔗糖含量隨之增加 但 各處理間無顯著性差異 3 討 論 3 1 不同綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)及碳水化 合物的影響 植物光感受器影響著眾多生理過程 光敏色素 表4 不同綠光占比對黃瓜幼苗光合特性的影響 Table 4 Effects of different percentage of green light on photosynthetic characteristics of cucumber seedlings 處理 Treatment G10 G20 G30 凈光合速率 mol m 2 s Pn 3 308 0 971 b 5 080 2 686 ab 5 867 0 538 a 蒸騰速率 mol m 2 s E 0 007 0 006 b 0 008 0 011 b 0 010 0 004 a 胞間CO 2 濃度 mol mol Ci 386 391 24 979 a 368 661 80 219 a 393 098 35 127 a 氣孔導(dǎo)度 mol m 2 s Gsw 0 031 0 009 b 0 037 0 010 ab 0 042 0 008 a 表3 不同綠光占比對黃瓜幼苗葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響 Table 3 Effects of different percentage green light intensity on structural parameters of cucumber seedling leaves 參數(shù) Parameter 上表皮厚度 m Upper epidermisthickness 柵欄組織厚度 m Palisade tissue thickness 海綿組織厚度 m Spongy tissue thickness 下表皮厚度 m Inferior epidermisthickness 葉片厚度 m Blade thickness 柵海比 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 提高綠光占比對黃瓜幼苗形態(tài) 光合性狀及碳水化合物的影響 是植物用來調(diào)整生長以適應(yīng)陰影環(huán)境的主要機(jī) 制 12 由于綠光透射性強 當(dāng)植物受到遮陰時其冠 層會感受到藍(lán)綠光比值的變化 已有研究表明在紅 藍(lán)背景光中添加綠光將會誘導(dǎo)植物出現(xiàn) 避蔭現(xiàn) 象 且此現(xiàn)象是依賴綠光的 9 隨著綠光占比的增 加 植物葉片接受到的綠光 藍(lán)光比值 G B 也隨之 增加 為植物提供了 綠光避蔭現(xiàn)象 誘導(dǎo)信號 植物 收到遮陰信號后 將會出現(xiàn)葉面積增大 莖伸長等生 理反應(yīng)捕獲更多光能以應(yīng)對避蔭 6 Kang等 13 研究 發(fā)現(xiàn)綠光增加了生菜的葉長 Kim等 14 研究發(fā)現(xiàn)綠 光下生菜的葉面積顯著增加 這與本研究所得結(jié) 果一致 隨著綠光占比的增加 G30 較G20 和 G10 處理的鮮重 干重及葉面積均顯著性增加 但葉綠素對光的吸收峰值為紅 藍(lán)光 對于綠光吸 收利用極低 故而在降低紅藍(lán)光提升綠光占比的各 處理中 植物在環(huán)境光下的光合能力隨之下降 則 光合產(chǎn)物同樣隨之下降 本試驗結(jié)果表明 隨著綠 光占比的增加 黃瓜幼苗中淀粉含量呈現(xiàn)下降趨 勢 表明提高綠光占比 降低紅藍(lán)光比例 在一定 程度上降低了植物光合產(chǎn)物產(chǎn)量 3 2 不同綠光占比對黃瓜幼苗氣孔和葉片結(jié)構(gòu)的 影響 氣孔導(dǎo)度受到氣孔密度及氣孔開度的共同影 響 15 本研究通過對氣孔孔隙面積進(jìn)行測量計算 發(fā)現(xiàn) 隨著綠光占比的增加 G30 和G20 處理較 G10 處理氣孔孔隙面積顯著下降 可見添加綠光 影響了葉片氣孔開放程度 這與Liu等 16 研究一致 有研究表明 將成熟葉暴露在弱光條件下會觸發(fā)控 制氣孔發(fā)育的長距離信號 并導(dǎo)致幼葉氣孔密度降 低 17 由于綠光透射率較強 隨著綠光占比的增 加 透射到成熟葉片的綠光占比隨著增加 導(dǎo)致葉 片氣孔密度增大 這與Li等 18 Son等 19 的研究結(jié) 果一致 早期研究表明 葉片結(jié)構(gòu)受環(huán)境因素的影 表5 不同綠光占比黃瓜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響 Table 5 Effects of different percentage green light intensity on chlorophyll fluorescence parameters of cucumber 參數(shù) 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為PSII最大光量子效率 PS 為PSII實際光化學(xué)量子產(chǎn)額 ETR為PSII光合電子傳遞速率 NO為PSII 非調(diào)節(jié)性能量耗散 的量子產(chǎn)額 NPQ為PSII調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額 NPQ為非光化學(xué)淬滅 qL為光化學(xué)淬滅 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 不同綠光占比對黃瓜幼苗碳水化合物的影響 Table 6 Effects of different percentage of green light on carbohydrate of cucumber seedlings 處理 Treatment G10 G20 G30 可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg 100 g Soluble sugar mass fraction 70 416 3 785 a 70 351 3 211 a 72 080 5 116 a 可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg g Soluble protein mass fraction 7 949 0 578 a 7 579 0 961 a 7 394 0 581 a 淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg g Starch mass fraction 15 814 2 764 a 10 131 1 156 b 10 115 0 679 b 蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù) mg g Sucrose mass fraction 0 748 0 054 a 0 878 0 131 a 1 059 0 239 a 63 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2024 年 第 29 卷 響 20 較高的光強度主要會增加葉片厚度 柵欄組 織厚度和海綿組織厚度 21 隨著綠光添加比例的 提高 植物光環(huán)境中的G B比值增加 在一定程度 上引起 綠光避蔭反應(yīng) 9 本試驗中隨著綠光占比 的增加 其柵欄組織和海綿組織厚度隨之降低 避 蔭反應(yīng) 狀態(tài)隨之加深 3 3 不同綠光占比對黃瓜幼苗光合相關(guān)性狀及葉 綠素?zé)晒鈪?shù)的影響 前人研究表明 使用植物光合測定儀透明葉室 測定不同綠光占比下生菜光合能力 其綠光處理略 低于不添加綠光的紅藍(lán)對照組 18 由于植物葉綠素 對光的吸收峰值為紅 藍(lán)光 對于綠光吸收利用極 低 故而在降低紅藍(lán)光提升綠光占比的各處理中 其 環(huán)境光合能力必然出現(xiàn)隨之下降趨勢 本試驗在理 論黃瓜光飽和光強度下測定黃瓜幼苗最大光合潛力 值 結(jié)果顯示隨著綠光占比的增加 各處理凈光合速 率 氣孔導(dǎo)度及蒸騰速率隨之上升 本研究結(jié)果與 Claypool等 22 研究結(jié)果一致 在植物光合測定儀光 強為1 000 mol m 2 s 下測定高比例綠光處理的黃 瓜幼苗凈光合速率顯著高于低比例處理 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來減少PSII的主要醌受體 Q A 23 該指標(biāo)可評價植物受到非生物脅迫的水 平 當(dāng)Fv Fm低于0 83時 表示植物受到脅迫而 使得光合能力下降 24 本研究表明Fv Fm值在3 個處理間差異顯著 G30 和G20 處理Fv Fm平 均值低于0 83 表示其受到 綠光避蔭效應(yīng) 的脅 迫 PSII用于表示植物光合作用過程中電子轉(zhuǎn)移 的量子產(chǎn)率 反映反應(yīng)中心部分閉合時的實際光能 捕獲速率 PSII主要由450 640 nm的波長激發(fā) 藍(lán) 光在PSII激活中起著重要作用 22 故而本試驗中 隨著綠光占比的增加 藍(lán)光比例的減小 其 PSII呈 現(xiàn)下降趨勢 ETR表示光合電子傳遞速率 與Fv Fm和 PSII均為評價光合效率的指標(biāo) 本研究表 明三者的G30 處理均顯著低于其余2個處理 表 明隨著綠光占比的增加 其光合效率呈現(xiàn)下降趨 勢 NPQ表示通過調(diào)節(jié)性的光保護(hù)機(jī)制耗散為 熱的能量 25 26 植物對于綠光吸收效率較低 故而 隨著綠光占比的增加 其耗散量子產(chǎn)額增加 本研 究表明G30 處理下 NPQ顯著高于其余處理 表 明綠光劑量已高于植物所需 4 結(jié) 論 在固定紅藍(lán)光比例及總光強的基礎(chǔ)上 一定程 度提高綠光占比對于植物生長及生物量積累有促 進(jìn)作用 其氣孔密度呈現(xiàn)顯著上升趨勢 黃瓜幼苗 光合潛力增加 但G30 處理的綠光降低了PSII活 性中心效率 造成 綠光避蔭效應(yīng) 脅迫 故而本研 究得出綠光占比為20 的光質(zhì)更適宜黃瓜幼苗 生長 參考文獻(xiàn) References 1 崔世鋼 陳苗 張永立 何林 吳興利 基于LED光源水培生菜最佳光配方 的篩選 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 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 H Folta K M Contributions of green light to