950 2020年第61卷第5期 收稿日期 2020 03 18 基金項(xiàng)目 浙江省科技廳公益性項(xiàng)目 2016C32010 浙江省科技廳重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 2018C02007 金華市科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目 2016 2 002 浙江省農(nóng)業(yè)新品種選育重大科技專項(xiàng) 2016C02052 9 作者簡(jiǎn)介 王佳淇 1994 女 河南禹州人 碩士研究生 研究方向?yàn)樗{(lán)莓設(shè)施栽培原理與技術(shù) E mail 1562750023 qq com 通信作者 廖芳蕾 1979 女 江西新余人 副教授 博士 從事模式植物生殖生物學(xué)與果樹分子生物學(xué)研究工作 E mail fangleiliao zjnu cn 文獻(xiàn)著錄格式 王佳淇 韋曉桐 何瑩鈺 等 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物的影響 J 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020 61 5 950 954 DOI 10 16178 j issn 0528 9017 20200545 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物的影響 王佳淇1 韋曉桐1 何瑩鈺1 湯佳雯1 王仕琪1 朱友銀2 湯騰躍3 廖芳蕾1 1 浙江師范大學(xué) 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 浙江 金華 321004 2 金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院 浙江 金華 321007 3 金華市婺城區(qū)雅畈鎮(zhèn)人民政府 浙江 金華 321051 摘 要 光照是影響設(shè)施園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要生態(tài)因子之一 設(shè)施栽培中光照不足會(huì)嚴(yán)重影響園藝作 物的生長(zhǎng)和發(fā)育 LED等人工補(bǔ)光系統(tǒng)可按照植物對(duì)光照的需求對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控 與傳統(tǒng)光源相比 LED補(bǔ)光系統(tǒng)以其高效節(jié)能 方便可控等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用 但是LED補(bǔ)光系統(tǒng)的實(shí)施存在一定的問(wèn)題 限制 了在中國(guó)發(fā)展 本文通過(guò)介紹LED補(bǔ)光系統(tǒng)的特點(diǎn)與國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 總結(jié)LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物形 態(tài)特征 光合特性 成花過(guò)程 果實(shí)品質(zhì)及相應(yīng)的分子調(diào)控機(jī)制的影響 闡述LED補(bǔ)光系統(tǒng)現(xiàn)有的不足 并展 望未來(lái)的發(fā)展方向 旨在為L(zhǎng)ED補(bǔ)光系統(tǒng)在設(shè)施園藝上的應(yīng)用提供借鑒與參考 關(guān)鍵詞 LED補(bǔ)光系統(tǒng) 園藝作物 生長(zhǎng)發(fā)育 果實(shí)品質(zhì) 分子機(jī)制 中圖分類號(hào) S625 5 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 0528 9017 2020 05 0950 05 園藝作物的生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)除了受其本身的遺 傳特性影響 還取決于外部環(huán)境條件 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)則 利用設(shè)施栽培技術(shù) 人為控制園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育所 處的環(huán)境 如根據(jù)植株需要 對(duì)光照 溫度 濕度 等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)控 促使植株朝著提高經(jīng)濟(jì)效益 的方向發(fā)展 1 其中 光照是影響設(shè)施園藝作物 生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因子之一 光照不足和光質(zhì)分 布不均等現(xiàn)象會(huì)直接影響植株的光合作用 導(dǎo)致產(chǎn) 量 品質(zhì)明顯降低 2 補(bǔ)光則是改善設(shè)施內(nèi)光環(huán) 境的有效措施 以往廣泛使用的多為傳統(tǒng)補(bǔ)光光 源 如白熾燈 高壓鈉燈 熒光燈等 具有使用年 限短 光譜質(zhì)量差 安全性低等缺點(diǎn) 與傳統(tǒng)光源 相比 新型LED光源具有使用年限長(zhǎng) 發(fā)光效率 高 可精確調(diào)制光譜能量分布等諸多優(yōu)勢(shì) 因此 多被用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)照明光源 3 目前 LED補(bǔ)光 系統(tǒng)可根據(jù)植物不同生長(zhǎng)時(shí)期有不同光照需求的特 性 設(shè)計(jì)調(diào)整光照參數(shù) 被廣泛應(yīng)用于植物工廠 日本 美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已將LED照明作為植物工 廠的主要補(bǔ)光光源 4 我國(guó)LED補(bǔ)光技術(shù)雖然得 到國(guó)家政策的大力支持而成功進(jìn)入農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域 但光源指標(biāo)體系的精準(zhǔn)程度仍難以支持當(dāng)前農(nóng)業(yè)補(bǔ) 光技術(shù)的應(yīng)用 從而限制了農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域的發(fā) 展 5 本文綜述了LED在國(guó)內(nèi)外設(shè)施栽培中的應(yīng) 用與發(fā)展 重點(diǎn)總結(jié)了LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝 作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響機(jī)制 并對(duì)LED在設(shè)施園藝 作物生產(chǎn)上的應(yīng)用做出總結(jié) 闡述了LED補(bǔ)光系 統(tǒng)現(xiàn)有的不足 并展望其未來(lái)的發(fā)展方向 為 LED補(bǔ)光系統(tǒng)在設(shè)施園藝上的應(yīng)用提供借鑒與 參考 1 LED補(bǔ)光系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展歷史 1 1 LED補(bǔ)光系統(tǒng)與其他補(bǔ)光系統(tǒng)的區(qū)別 LED補(bǔ)光系統(tǒng)是綜合光質(zhì)配比 光照強(qiáng)度和 光照時(shí)間等因素 人為調(diào)控有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育的 補(bǔ)光光源 目前較為常見的補(bǔ)光光源主要有電致發(fā) 光光源 熱輻射光源與氣體放電光源 其中電致發(fā) 光光源包括發(fā)光二極管 light emitting diode LED 與場(chǎng)致發(fā)光光源 最早的以白熾燈為代表的 熱輻射光源因?yàn)榉艧徇^(guò)多 生理輻射量少 光照強(qiáng) 度難把控等不足 很少被植物利用 6 隨著時(shí)代 的發(fā)展 熒光燈 鈉燈 汞燈等氣體放熱光源逐漸 進(jìn)入設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 其特點(diǎn)是可利用流經(jīng)氣體或金 王佳淇 等 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物的影響951 屬蒸汽的電流使其放電和發(fā)光 因此 與熱輻射光 源相比 在園藝作物的補(bǔ)光應(yīng)用上效果更佳 但相 比于LED 它的安全性小 耗電量大 對(duì)光質(zhì)波 段控制較難 7 此外 金屬鹵化物燈 HID 因其 光譜輸出較固定并適合某些特定植物的生長(zhǎng)而作為 一種植物補(bǔ)光燈被廣泛運(yùn)用 但由于光譜質(zhì)量的問(wèn) 題 在植物工廠中的補(bǔ)光效果比LED略遜一籌 8 在不同光源對(duì)設(shè)施草莓 番茄等作物的補(bǔ)光研究中 發(fā)現(xiàn) LED補(bǔ)光效果最佳 不僅能提高作物品質(zhì) 縮短果實(shí)成熟時(shí)間 而且能提升作物產(chǎn)量 9 目 前 LED憑借光譜性能好 光能有效利用率高 可近距離照射植物等優(yōu)點(diǎn) 已成功應(yīng)用于人工育 種 人工補(bǔ)光 植物組織培養(yǎng) 太空農(nóng)業(yè)和植物工 廠等領(lǐng)域 1 2 LED補(bǔ)光系統(tǒng)的發(fā)展歷史 植物工廠是一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高階段 LED補(bǔ)光系統(tǒng)是植物工廠培育高產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)作物的 重要科技手段 早在20世紀(jì)中期 美國(guó) 日本 蘇聯(lián)等國(guó)家紛紛建立植物工廠的初期模型 人工 氣候室 主要以自然光與人工光并用的模式對(duì)植物 進(jìn)行補(bǔ)光 再后來(lái) 丹麥建立起第一座真正的植物 工廠 補(bǔ)光系統(tǒng)沿用早期模式 10 目前 LED照 明技術(shù)迅猛發(fā)展 智能化植物工廠數(shù)量不斷增多 以美國(guó) 荷蘭 日本為主的國(guó)家已將LED照明引 入溫室多層栽培與植物工廠中 我國(guó)植物工廠起步 較晚 LED植物補(bǔ)光系統(tǒng)較為落后 但到2013年 時(shí) 在國(guó)家項(xiàng)目的支持下 植物工廠的產(chǎn)業(yè)發(fā)展速 度迅速提升 且植物工廠的配套裝置LED補(bǔ)光系 統(tǒng)等設(shè)計(jì)水平也同步提升 11 目前 我國(guó)LED補(bǔ) 光技術(shù)已進(jìn)入智能化階段 可結(jié)合植物的生長(zhǎng)習(xí) 性 按所需條件進(jìn)行人工系統(tǒng)補(bǔ)光 有效解決植物 生長(zhǎng)過(guò)程中補(bǔ)光不足或過(guò)度的問(wèn)題 12 2 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育與果實(shí) 品質(zhì)的影響 2 1 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物形態(tài)的影響 作物體內(nèi)的光形態(tài)建成過(guò)程主要是由多種光受 體傳導(dǎo)途經(jīng)相互調(diào)控完成 已報(bào)道的光受體有光敏 色素 隱花色素 向光素 ZTLs家族和UVB受 體 13 各個(gè)光受體之間通過(guò)內(nèi)源信號(hào)的傳遞來(lái)激 活體內(nèi)的生理反應(yīng) 影響作物外部形態(tài)特征 受光 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和激酶活性協(xié)同調(diào)控 使功能性光敏色素 完成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 進(jìn)而表達(dá)光敏色素基因 完成細(xì)胞 伸長(zhǎng)和生長(zhǎng)等生理活動(dòng) 14 隱花色素在接收光信 號(hào)后 與其他蛋白進(jìn)行互作 導(dǎo)致基因表達(dá)和細(xì)胞 活動(dòng)等發(fā)生相應(yīng)變化 引起植株生長(zhǎng)發(fā)育變化 15 設(shè)施栽培生產(chǎn)中易出現(xiàn)弱光環(huán)境 研究表明 長(zhǎng)時(shí) 間弱光環(huán)境會(huì)使番茄植株的株高 莖粗 葉面積等 增長(zhǎng)率均顯著下降 16 櫻桃植株在不同弱光環(huán)境 下莖粗 葉長(zhǎng)和節(jié)數(shù)均受到抑制 17 采用LED補(bǔ) 光措施能將設(shè)施栽培光環(huán)境變化對(duì)作物造成的損害 降到最低 利用紅光LED對(duì)甜瓜補(bǔ)光能促進(jìn)幼苗 植株加速生長(zhǎng) 而藍(lán)光和紅藍(lán)光6 1能明顯增大 莖粗和葉面積 18 若將不同光質(zhì)與光周期組合對(duì) 辣椒幼苗進(jìn)行處理 能得到有利于幼苗生長(zhǎng)的最佳 補(bǔ)光組合 在12 h 12 h L D 光周期與紅藍(lán)光 強(qiáng)比為7 1的補(bǔ)光處理下 幼苗葉面積和地上部 干質(zhì)量達(dá)到最大 6 h 18 h L D 光周期與紅藍(lán) 光強(qiáng)比為1 1的處理能顯著提高比葉面積和相對(duì) 生長(zhǎng)率 19 此外 番茄和萵苣幼苗主根在紅藍(lán) LED處理下的生長(zhǎng)速度明顯高于紅光 但隨著藍(lán) 光比例的增加 番茄的莖 節(jié)間長(zhǎng)和葉面積會(huì)有所 減少 萵苣的生長(zhǎng)速度變慢 甚至出現(xiàn)抑制生長(zhǎng)的 現(xiàn)象 20 22 綜上 設(shè)施園藝作物的形態(tài)建成與光 環(huán)境的異質(zhì)性密不可分 因此 熟悉作物自身的生 長(zhǎng)特性和生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)光線的需求是LED補(bǔ)光系 統(tǒng)研發(fā)工作的重要內(nèi)容 2 2 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物光合特性的 影響 作物體內(nèi)的物質(zhì)代謝和能量代謝依賴光合作用 的進(jìn)行 且光合作用合成的有機(jī)物可用來(lái)提高園藝 作物的產(chǎn)量和質(zhì)量 23 設(shè)施光環(huán)境中的光質(zhì)成分 是調(diào)節(jié)園藝作物光合作用的重要組成部分 園藝作 物的光受體在接收外界光信號(hào)后 能活化調(diào)節(jié)蛋 白 隨即進(jìn)入細(xì)胞核中 與光調(diào)節(jié)基因相結(jié)合進(jìn)行 轉(zhuǎn)錄 翻譯 產(chǎn)生與碳循環(huán)系統(tǒng)相關(guān)的蛋白質(zhì) 24 目前 光質(zhì)對(duì)光合作用的調(diào)控研究主要集中在葉片 和葉綠體生長(zhǎng)發(fā)育 葉綠素含量和熒光參數(shù) 光合 速率 氣孔導(dǎo)度等方面 不同光質(zhì)LED對(duì)菊 花 25 草莓 26 進(jìn)行照射 其幼苗的凈光合速率 與氣孔結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化 LED復(fù)合光不僅顯 著提高了櫻桃番茄葉片的光合色素 也使光系統(tǒng) 的光能分布發(fā)生明顯變化 27 不同光質(zhì)對(duì)光合作 用的調(diào)控機(jī)制是經(jīng)過(guò)光受體作用后 由光合酶活性 和基因表達(dá)協(xié)同完成的 28 因此 不同光質(zhì)對(duì)植 物生長(zhǎng)的影響也不相同 增加或減少光質(zhì)可以改變 補(bǔ)光的效果 白光LED中加入紅 藍(lán)光能提高小 白菜葉片的光合能力 促進(jìn)干物質(zhì)的積累 29 使 用紅藍(lán)LED對(duì)櫻桃 蘿卜葉片補(bǔ)光后 發(fā)現(xiàn)藍(lán)光 952 2020年第61卷第5期 比例越高 葉片葉綠素含量積累效果越明顯 30 紅 藍(lán)光8 1的LED對(duì)萵苣的補(bǔ)光明顯提高了葉 綠素含量 光合速率也得到提升 31 相反 如果 用缺失藍(lán)光的紅光和遠(yuǎn)紅光LED處理萵苣 葉片 的Fv Fm和光合速率則會(huì)下降 32 紅 藍(lán)光 1 5 1 0的LED使辣椒葉片的凈光合速率和葉綠 素a含量升高 且光能利用率顯著提高 33 除去 紅藍(lán)光之外 紫外光的補(bǔ)光也有物種差異性 在紅 藍(lán)LED中適當(dāng)加入U(xiǎn)VA會(huì)增強(qiáng)番茄幼苗的光合作 用 34 UVB處理黃瓜幼苗后 其葉片的葉綠素 類胡蘿卜素含量均顯著提高 而Fv Fm降低 35 因此 不斷挖掘光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)光合特性的作用機(jī) 理 探索園藝作物的光合特性與光質(zhì)的密切聯(lián)系 能更好地完善LED補(bǔ)光系統(tǒng)的理論基礎(chǔ) 2 3 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物成花過(guò)程的 影響 園藝植物成花過(guò)程包含3個(gè)階段 成花誘導(dǎo) 成花啟動(dòng) 花器官的形成 這一過(guò)程受眾多外界因 素制約 其中光環(huán)境是成花過(guò)程中的重要外因 不 同遮蔭處理能使草莓花芽提前分化 36 適宜的短 日照處理能促進(jìn)黃瓜雌花的誘導(dǎo) 37 因此 光環(huán) 境對(duì)園藝作物成花誘導(dǎo)的影響起決定性作用 單色 紅光或單色藍(lán)光 更有利于蝴蝶蘭花序發(fā)育 縮 短開花進(jìn)程 38 而紅藍(lán)LED混合補(bǔ)光對(duì)火龍果花 芽數(shù)量影響較大 據(jù)統(tǒng)計(jì) 紅藍(lán)比例適宜能使花芽 數(shù)量達(dá)到最大 39 此外 紅 藍(lán)光源9 1的LED 可以促進(jìn)立金花花序伸長(zhǎng) 提高花數(shù)量 加入的藍(lán) 光也可提高花青素含量 40 非洲菊切花直徑也在 紅藍(lán)LED補(bǔ)光下有所增加 41 設(shè)置不同光照強(qiáng)度 對(duì)荔枝進(jìn)行照射 觀察其內(nèi)源激素的變化 發(fā)現(xiàn)強(qiáng) 光能抑制荔枝合成生長(zhǎng)素 使促花激素獲得占比優(yōu) 勢(shì) 促進(jìn)花芽的分化與形成 42 由此可見 每種 作物的花芽分化過(guò)程對(duì)不同的光環(huán)境適應(yīng)性也不 同 且LED補(bǔ)光系統(tǒng)可能通過(guò)調(diào)控內(nèi)源激素物質(zhì) 的代謝和成花誘導(dǎo)相關(guān)的基因表達(dá)改變園藝作物的 花芽分化過(guò)程 2 4 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物果實(shí)品質(zhì)的 影響 果實(shí)品質(zhì)是一個(gè)多方面衡量果實(shí)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn) 是提高園藝作物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件之一 在影響 園藝作物果實(shí)品質(zhì)形成的外界光環(huán)境中 光質(zhì)是主 導(dǎo)因子 不同基因型的番茄在紅光 藍(lán)光和遠(yuǎn)紅光 LED誘導(dǎo)后 果實(shí)中的糖代謝會(huì)發(fā)生明顯變化 43 茄子果實(shí)經(jīng)紅光 藍(lán)光 紅藍(lán)組合光和白光LED 處理后 其果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì) 抗氧化能力均發(fā)生顯 著變化 44 可見 不同光質(zhì)對(duì)果實(shí)物質(zhì)代謝影響 也不同 紅光LED對(duì)番茄植株的株間進(jìn)行補(bǔ)光 能提高醛類物質(zhì)含量 藍(lán)光LED能提高醇類和酯 類物質(zhì)的含量 45 而用紅藍(lán)混合LED則能顯著提 高果實(shí)中可溶性固形物 果糖 葡萄糖和蔗糖含 量 46 不僅如此 要在合適比例的紅藍(lán)LED補(bǔ)光 條件下對(duì)櫻桃番茄進(jìn)行補(bǔ)光 才有利于果實(shí)品質(zhì)的 形成 47 將紅藍(lán)光質(zhì)LED中加入白光后對(duì)草莓植 株進(jìn)行照射 可顯著提高果實(shí)的可溶性固形物含 量 48 此外 研究表明 果實(shí)糖含量和營(yíng)養(yǎng)成分 積累受相關(guān)代謝關(guān)鍵酶或關(guān)鍵基因調(diào)控 49 因此 不同組合的LED補(bǔ)光系統(tǒng)可以通過(guò)影響園藝作物 的醇類 酯類和糖類的含量從而影響果實(shí)品質(zhì) 2 5 LED補(bǔ)光系統(tǒng)調(diào)控設(shè)施園藝作物的分子機(jī)制 LED光源能支持不同作物各階段的生長(zhǎng)發(fā)育 當(dāng)外界光信號(hào)刺激光感受器產(chǎn)生信號(hào)后 在植物體 內(nèi)進(jìn)行傳遞 放大 影響各器官和組織的基因表 達(dá) 蛋白質(zhì)和細(xì)胞代謝 從而進(jìn)一步影響作物生長(zhǎng) 形態(tài) 光合特性 以及花和果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程 目前LED補(bǔ)光系統(tǒng)的分子機(jī)制研究主要集中在光 強(qiáng) 光質(zhì)和光周期這3方面 高光強(qiáng)的藍(lán)光LED 照射柑橘后 能顯著上調(diào)汁囊中的抗壞血酸合成相 關(guān)基因 CitVTC1 CitVTC2 CitMDAR1 CitMDAR2 CitGR和CitchGR等 表達(dá)量 從而有效提高抗壞 血酸的含量 若藍(lán)光強(qiáng)度適宜 也可誘導(dǎo)柑橘汁囊 中類胡蘿卜素生物合成的相關(guān)基因 CsPSY和 CsLCYbs 表達(dá) 進(jìn)而促進(jìn)類胡蘿卜素積累 50 51 除光強(qiáng)外 不同光質(zhì)和光周期處理也可調(diào)節(jié)控制基 因表達(dá) 影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育 外源藍(lán)光LED可通 過(guò)誘導(dǎo)柑橘乙烯合成途經(jīng)的相關(guān)基因 CitACS1 CitETR1 CitERS1 CitACO CitEIN2 CitEIL1和 CitERF2 調(diào)控果實(shí)的轉(zhuǎn)色 52 藍(lán)光和紅光也可通 過(guò)激活光受體誘導(dǎo)光敏色素互作因子HY5和PIF 調(diào)控八氫番茄紅素合酶1 PSY1 基因表達(dá)來(lái)增 加番茄果實(shí)中番茄紅素的含量 53 紅藍(lán)光使黃瓜 葉片中CO和FT基因的相對(duì)表達(dá)量顯著上調(diào) 促 使黃瓜雌花花芽提早分化 54 連續(xù)LED光照會(huì)激 活生菜硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性及誘導(dǎo)硝酸 還原酶 亞硝酸還原酶 HLCP和psbA相關(guān)基因的 表達(dá) 促進(jìn)硝酸鹽轉(zhuǎn)化與葉片生長(zhǎng) 從而提高生菜 產(chǎn)量和品質(zhì) 55 56 用不同光質(zhì) 光強(qiáng)和光周期 LED對(duì)油茶苗補(bǔ)光 發(fā)現(xiàn)葉片中的光合基因表達(dá) 有明顯變化 可以調(diào)控油茶苗的生長(zhǎng)發(fā)育 57 綜 王佳淇 等 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物的影響953 上 LED補(bǔ)光系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)光強(qiáng) 光質(zhì)和光周 期的調(diào)控 從分子機(jī)制上調(diào)控影響園藝作物的生長(zhǎng) 發(fā)育基因的表達(dá) 從而影響設(shè)施園藝作物的生長(zhǎng)發(fā) 育和果實(shí)品質(zhì) 3 展望 隨著設(shè)施栽培環(huán)境智能化的不斷發(fā)展 LED 補(bǔ)光系統(tǒng)逐漸被廣泛運(yùn)用 已有大量研究報(bào)道 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)園藝作物的影響 美國(guó) 荷蘭 日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在設(shè)施園藝補(bǔ)光栽培技術(shù)體系上的 研究與應(yīng)用已經(jīng)較為完備 成功改變了植物工廠的 栽培模式 帶動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展 我國(guó)LED補(bǔ) 光系統(tǒng)的作用機(jī)理 補(bǔ)光參數(shù)的設(shè)計(jì)搭配 以及 LED燈的研發(fā)工作等相關(guān)體系仍不完善 因此 建立設(shè)施園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)光質(zhì) 光強(qiáng) 光周期的需求體系 是推廣智能化設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵 步驟 目前 國(guó)內(nèi)外對(duì)LED補(bǔ)光系統(tǒng)的研究主要 集中在植物的生理生化機(jī)制上 隨著現(xiàn)代生物技術(shù) 的發(fā)展 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝作物的影響雖 已逐漸深入到分子機(jī)制層面 但大部分報(bào)道仍停留 在LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)于相關(guān)基因的表達(dá)和生物學(xué)功 能的初步分析研究 在LED的補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)于相關(guān) 基因啟動(dòng)子關(guān)鍵元件的篩選鑒定 相關(guān)蛋白的功能 識(shí)別 蛋白間的互作 上下游的調(diào)控關(guān)系 以及與 激素信號(hào)介導(dǎo)的關(guān)系等方面的影響知之甚少 結(jié)合 目前的代謝組和多組學(xué) 表型組學(xué) 全基因組關(guān)聯(lián) 分析 GWAS 等技術(shù) 多方位探索LED補(bǔ)光系 統(tǒng)對(duì)于設(shè)施園藝作物相關(guān)基因調(diào)控的具體分子通路 和作用機(jī)制是未來(lái)的發(fā)展方向 只有全面地了解 LED補(bǔ)光系統(tǒng)對(duì)設(shè)施園藝植物的精確影響機(jī)制 才能幫助我們更全面的認(rèn)識(shí)和了解補(bǔ)光調(diào)節(jié)機(jī)制 為設(shè)計(jì)出更加高效 合理的LED補(bǔ)光裝置奠定理 論基礎(chǔ) 參考文獻(xiàn) 1 方健黎 新時(shí)代設(shè)施園藝的環(huán)境條件與綜合調(diào)控探析 J 農(nóng)民致富之友 2019 10 201 2 邵麗 楊小龍 王蕊 等 設(shè)施栽培蔬菜光環(huán)境及調(diào)控研究 進(jìn)展 J 中國(guó)蔬菜 2018 8 19 26 3 崔瑾 徐志剛 邸秀茹 LED在植物設(shè)施栽培中的應(yīng)用和 前景 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2008 24 8 249 253 4 張莉 喻曉鵬 黃依婷 等 LED人工補(bǔ)光在植物照明中的 應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) J 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 自然科學(xué) 版 2019 37 1 50 55 5 王國(guó)莉 宋冠華 傅東燕 LED在植物生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn) 展 J 衡水學(xué)院學(xué)報(bào) 2014 16 1 113 117 6 楊光 LED植物生長(zhǎng)燈的開發(fā)及應(yīng)用 J 中國(guó)照明電器 2017 3 34 41 7 王峰 李抒智 張群力 等 花卉生產(chǎn)中花期調(diào)節(jié)補(bǔ)光燈配 光方案設(shè)計(jì)研究 J 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2013 41 19 8408 8410 8 高光義 照明光源的發(fā)展動(dòng)態(tài) J 建筑電氣 2008 27 8 26 29 9 錢舒婷 不同補(bǔ)光燈對(duì)設(shè)施草莓 番茄光合生長(zhǎng)及產(chǎn)量品 質(zhì)的影響 D 楊凌 西北農(nóng)林科技大學(xué) 2018 10 余錫壽 劉躍萍 中國(guó)植物工廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望 J 農(nóng)業(yè)展望 2014 10 12 50 55 11 劉文科 植物工廠及其LED照明發(fā)展新動(dòng)態(tài) J 農(nóng)業(yè)工 程技術(shù) 2017 37 13 16 20 12 羅斯瀚 陳婷 夏梓祥 等 基于LED光源的植物智能補(bǔ)光 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 食品工業(yè) 2016 37 2 193 196 13 倪俊霞 嚴(yán)學(xué)兵 王成章 等 植物光受體分子生物學(xué)研究 進(jìn)展 J 草業(yè)科學(xué) 2010 27 7 94 104 14 WANG H Y DENG X W Dissecting the phytochrome A dependent signaling network in higher plants J Trends in Plant Science 2003 8 4 172 178 15 廖祥儒 張蕾 徐景智 等 光在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的作用 J 河北大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2001 21 3 341 346 16 唐韡 李天來(lái) 張秀美 等 苗期弱光脅迫對(duì)番茄生長(zhǎng)和葉 綠素含量的影響及其恢復(fù)效應(yīng) J 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2007 38 3 278 282 17 劉怡玲 陳軍 鄭青松 等 5個(gè)櫻桃番茄品種弱光下生長(zhǎng) 產(chǎn)量及品質(zhì)的比較 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017 45 21 158 161 18 崔曉輝 郭小鷗 孫天宇 等 LED補(bǔ)光對(duì)薄皮甜瓜幼苗生 長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)的影響 J 植物生理學(xué)報(bào) 2017 53 4 657 667 19 楊振超 何蔚 牟孫濤 等 不同光周期和紅藍(lán)光質(zhì)配比對(duì) 辣椒幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2017 33 17 173 180 20 張歡 徐志剛 崔瑾 等 光質(zhì)對(duì)番茄和萵苣幼苗生長(zhǎng)及葉 綠體超微結(jié)構(gòu)的影響 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 2010 21 4 959 965 21 KAISER E OUZOUNIS T GIDAY H et al Adding blue to red supplemental light increases biomass and yield of greenhouse grown tomatoes but only to an optimum J Frontiers in Plant Science 2019 9 2002 22 徐文棟 劉曉英 焦學(xué)磊 等 藍(lán)光量對(duì)萵苣生長(zhǎng)和品質(zhì)的 影響 J 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2015 38 6 890 895 23 周峰 張邊江 周泉澄 等 與植物生理學(xué)有關(guān)的重要研究 進(jìn)展 J 北方園藝 2010 9 212 214 24 馬力耕 孫大業(yè) 光敏色素與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合直接調(diào)控植物 基因表達(dá)和發(fā)育 J 生命科學(xué) 2001 13 4 148 150 25 KIM S J HAHN E J HEO J W et al Effects of LEDs on net photosynthetic rate growth and leaf stomata of Chrysanthemum plantlets in vitro J Scientia Horticulturae 2004 101 1 2 143 151 26 KEPENEK K Photosynthetic effects of light emitting diode 954 2020年第61卷第5期 LED on in vitro derived strawberry Fragaria ananassa cv festival plants under in vitro conditions J Erwerbs Obstbau 2019 61 2 179 187 27 劉曉英 徐志剛 常濤濤 等 不同光質(zhì)LED弱光對(duì)櫻桃番 茄植株形態(tài)和光合性能的影響 J 西北植物學(xué)報(bào) 2010 30 4 725 732 28 MONTGOMERY B L OH S KARAKKAT B Molecular basis and fitness implications of the interplay between light and the regulation of iron homeostasis in photosynthetic organisms J Environmental and Experimental Botany 2015 114 48 56 29 周成波 張旭 崔青青 等 LED補(bǔ)光光質(zhì)對(duì)小白菜生長(zhǎng)及 光合作用的影響 J 植物生理學(xué)報(bào) 2017 53 6 1030 1038 30 黃啟良 牟英輝 方臨志 等 LED光質(zhì)對(duì)櫻桃蘿卜苗生長(zhǎng) 發(fā)育的影響 J 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào) 2018 31 3 30 34 31 聞婧 楊其長(zhǎng) 魏靈玲 等 不同紅藍(lán)LED組合光源對(duì)葉用 萵苣光合特性和品質(zhì)的影響及節(jié)能評(píng)價(jià) J 園藝學(xué)報(bào) 2011 38 4 761 769 32 LEE M J PARK S Y OH M M Growth and cell division of lettuce plants under various ratios of red to far red light emitting diodes J Horticulture Environment and Biotechnology 2015 56 2 186 194 33 LIU N JI F XU L J et al Effects of LED light quality on the growth of pepper seedling in plant factory J International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2019 12 5 44 50 34 KANG S ZHANG Y ZHANG Y et al Ultraviolet A radiation stimulates growth of indoor cultivated tomato Solanum lycopersicum seedlings J Hortscience 2018 53 10 1429 1433 35 蘇娜娜 鄔奇 崔瑾 LED光質(zhì)補(bǔ)光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)和光 合特性的影響 J 中國(guó)蔬菜 2012 24 48 54 36 顏墩煒 不同遮蔭處理對(duì)草莓花芽分化和果實(shí)品質(zhì)的影響 D 昆明 云南大學(xué) 2017 37 馬劉峰 易海艷 易霞 等 不同光周期和溫度處理對(duì)黃瓜 花芽分化的影響 J 北方園藝 2012 21 25 26 38 王建兵 王金濤 蘇利英 等 LED光源對(duì)蝴蝶蘭花卉生長(zhǎng) 發(fā)育影響研究進(jìn)展 J 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017 45 7 6 8 39 陳心源 田忍國(guó) 沈林章 等 不同藍(lán)紅光比例發(fā)光二極管 對(duì)火龍果花芽分化和果實(shí)品質(zhì)的影響 J 浙江大學(xué)學(xué)報(bào) 農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版 2019 45 1 14 22 40 WOJCIECHOWSKA R HANUS FAJERSKA E KAMI NSKA I et al High ratio of red to blue LED light improves the quality of Lachenalia Rupert inflorescence J Folia Horticulturae 2019 31 1 93 100 41 LLEWELLYN D SCHIESTEL K ZHENG Y B Light emitting diodes can replace high pressure sodium lighting for cut Gerbera production J Hort Science 2019 54 1 95 99 42 鄧萬(wàn)剛 張黎明 唐樹梅 環(huán)境因子對(duì)荔枝花芽分化的影響 研究進(jìn)展 J 華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2004 1 17 22 43 FANWOUA J VERCAMBRE G BUCK SORLIN G et al Supplemental LED lighting affects the dynamics of tomato fruit growth and composition J Scientia Horticulturae 2019 256 108571 44 李亞華 陳龍 高榮廣 等 LED光質(zhì)對(duì)茄子果實(shí)品質(zhì)及抗 氧化能力的影響 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 2015 26 9 2728 2734 45 陳強(qiáng) 不同LED光源對(duì)番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色過(guò)程中生理特性及果 實(shí)品質(zhì)的影響 D 泰安 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009 46 孫天宇 于錫宏 蔣欣梅 不同光質(zhì)LED補(bǔ)光對(duì)甜瓜果實(shí) 生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響 J 長(zhǎng)江蔬菜 2017 20 72 75 47 劉曉英 常濤濤 郭世榮 等 紅藍(lán)LED光全生育期照射對(duì) 櫻桃番茄果實(shí)品質(zhì)的影響 J 中國(guó)蔬菜 2010 22 21 27 48 吳鵬飛 王麗娟 劉昭 等 LED補(bǔ)光對(duì)設(shè)施草莓生長(zhǎng)及果 實(shí)品質(zhì)的影響 J 北方園藝 2016 21 48 50 49 秦巧平 張上隆 謝鳴 等 果實(shí)糖含量及成分調(diào)控的分子 生物學(xué)研究進(jìn)展 J 果樹學(xué)報(bào) 2005 22 5 519 525 50 ZHANG L C MA G YAMAWAKI K et al Regulation of ascorbic acid metabolism by blue LED light irradiation in Citrus juice sacs J Plant Science 2015 233 134 142 51 ZHANG L C MA G YAMAWAKI K et al Effect of blue LED light intensity on carotenoid accumulation in Citrus juice sacs J Journal of Plant Physiology 2015 188 58 63 52 袁梓洢 光照改善乙烯褪綠蜜橘果實(shí)著色效果的機(jī)理研究 D 重慶 西南大學(xué) 2017 53 XIE B X WEI J J ZHANG Y T et al Supplemental blue and red light promote lycopene synthesis in tomato fruits J Journal of Integrative Agriculture 2019 18 3 590 598 54 宋佳麗 光質(zhì)調(diào)控黃瓜花性分化的轉(zhuǎn)錄組分析 D 廣 州 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016 55 卞中華 采收前連續(xù)LED光照調(diào)控生菜硝酸鹽代謝機(jī)理的 研究 D 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2015 56 查凌雁 劉文科 LED紅藍(lán)光連續(xù)光照對(duì)五種生菜生長(zhǎng) 光合和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?J 植物生理學(xué)報(bào) 2017 53 9 1735 1741 57 龔洪恩 LED光源對(duì)油茶苗生長(zhǎng)及其光合相關(guān)基因表達(dá)的 影響 D 北京 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2018 責(zé)任編輯 侯春曉