ABSTRACT

The differences of virus-free potato seedling growth, as well as variances of chlorophyll content and chlorophyll fluorescence parameters were studied. Red light, blue light, Red + Blue (R + B) light generated by light-emitting-diode, white light as control, were applied to study the influences of different LED light qualities such as W, R, B, 7R1B, 3R1B, 1R1B, 1R3B, 1R7B, on virus-free potato seedling leaves with Favorite and Eshu No. 5 as materials. The results showed that the different lighting quality treatments affected the growth and photosynthetic characteristics of potato seedlings significantly in different ways. Obvious increase was observed about plant height and contents of chlorophyll in the red light treatment. It was showed that blue light treatment was beneficial to the growth of leaf area index, height, leaf area, chlorophyll a/b and dry plant weight, as well as Φ_PSII, ETR. Moreover, it was also beneficial to the increase of tubers production and the acceleration of ripening time. Furthermore, it was concluded that 1R7B treatment showed its superiority with significant increase of plant height, stem diameter, seedling index, dry plant weight as well as ETR, Φ_PSII and qP, but it cannot increase the number of tubers. In addition, blue light can promote the enlargement of tubers. So pre-treatment increase in red light can lead to the formation of a large number of stolons, post-treatment increase in blue light can promote the enlargement of tubers and stolons tuber, meantime, thus increasing the yield of tubers.

Keywords:Virus-Free Potato, Hydroponic, LED, Light Quality, Chlorophyll Fluorescence

光质对马铃薯生长及叶绿素荧光参数的影响

唐宇桥¹，唐道彬^2*

¹西南大学附属中学，重庆

²西南大学农学与生物科技学院，重庆

收稿日期：2018年12月4日；录用日期：2018年12月14日；发布日期：2018年12月21日

摘 要

研究不同光质LED的光源对水培脱毒马铃薯生长、光合色素含量及叶绿素荧光参数的影响。采用发光二极管(light emitting diode, LED)精量调制光质，以单色光(红光R、蓝光B)和红蓝组合光(7R1B, 3R1B, 1R1B, 1R3B, 1R7B)为光源，以白光作为对照，脱毒马铃薯费乌瑞它和鄂薯5号作为试验材料，研究不同光质LED光源对脱毒马铃薯植株生长发育、叶绿素荧光特性和结薯特性的影响。结果表明：在不同光质的作用下，脱毒马铃薯的生长发育存在差异。红光R能够明显提高植株株高和叶绿素含量；蓝光B处理可提高植株的株高、鲜重及干重、叶形指数、叶面积和叶绿素a/b值，以及Φ_PSII和ETR，且蓝光促进植株衰老，可通过缩短植株生产周期，提高工业产量。红蓝组合光R1B7处理下的植株具有较高的株高、茎粗、干重及壮苗指数，且提高了Φ_PSII、ETR和qP，产量也较高，但结薯数相对较少，蓝光有利于块茎的膨大，而不利于匍匐茎的大量产生，所以可通过前期提高红光比例增加匍匐茎的形成，而后期降低红/蓝光比值促进块茎的形成，从而提高产量。

关键词 :脱毒马铃薯，水培，LED，光质，叶绿素荧光

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1. 引言

光是植物生长最重要的环境因子，是能量的主要来源，而且光质对植物生长、形态、光合作用、物质代谢、内源激素水平以及基因表达等方面均具有调控作用；已有研究证明，红蓝组合光可满足多种蔬菜植物的正常生长发育，植物对红蓝光的吸收率能达到90%，因此红蓝光是植物生理活动的主要光源 [1]。光形态建成传感信息的三个主要光感受器：光敏色素(phytochrome)，蓝色光感受器，和UV-B光感受器。光敏色素吸收红光及远红光区域的光 [2] ；感受蓝光的受体有趋光素(phototropin)和隐花素(cryptrome) [3] ，隐花素介导蓝光诱导的细胞核和质体基因的转录及转录后水平的表达调控，在叶绿体脱黄化发育中起重要作用。在蓝光诱导下植物子叶中位于细胞质中的CRY1介导使子叶扩张，胚轴中定位于细胞核中的CRY1使胚轴生长抑制；而CRY2仅仅位于细胞核中，具有促进开花和抑制胚轴延长的作用 [4]。大多数马铃薯栽培种的开花和块茎形成受光周期调控 [5] ，而感受光周期变化的光受体就是Phy和Cry [6]。前人已在番茄 [7]、萝卜 [8]、菠菜 [9]、生姜 [10]、草莓 [11]、彩色甜椒 [12]、莴苣 [13]、青蒜苗 [14]、黄瓜 [15]、烟草 [16] 等作物研究中显示红光能够促进作物伸长生长，提高叶绿素含量、净光合速率，还可以通过调控光合器官的正常发育来增加光合产物的积累；蓝光抑制作物的伸长生长，提高叶片中Chl a/Chl b比值，还可使使植物花期、结实收获提前，从而缩短生产周期，提高产量。光质还通过影响叶绿素蛋白质的合成 [17]、光合产物运输和光合酶系活性 [18]、调节PSII光化学中心开放程度和PSI和PSII间的电子传递 [19] 等来影响光合作用。

马铃薯受病毒侵染并逐代积累减产严重 [20] ，因此世界科学家主要采用脱毒马铃薯生产，其主要的四种离体结薯途径(大田土壤基质生产、无土基质生产、试管直接诱导微型薯和水培栽培生产)生产无病毒种薯过程中，水培栽培是新型的栽培方式，受到众多国内外的马铃薯专家所推崇。但迄今为止，对其他三种繁育方式的块茎发育机理的研究已有诸多报道，对水培栽培结薯的生理机理研究主要集中在营养液配方的选择 [21] [22]、理化措施处理 [23] 与供液措施 [24]、与其他生产方式增产效果比较 [25]、激素调控 [26] 等方面。本文旨在通过LED精量调制光质和水培栽培设施，研究其对水培脱毒马铃薯生长和叶绿素荧光特性的影响，为不同光质的LED光源在水培脱毒马铃薯栽培的应用上提供理论依据。

2. 材料与方法

2.1. 试验材料

试验于2016年9月~2017年2月在西南大学薯类作物研究所马铃薯水培温室进行。供试脱毒马铃薯品种为费乌瑞它(Favorite，简写FN)和鄂薯5号(Eshu 5，简写ES5)。

费乌瑞它马铃薯由荷兰引进，早熟马铃薯品种，生育期65天。植株生长势强，株型直立，分枝少，株高65 cm左右，茎带紫褐色网状花纹；叶绿色，复叶大、下垂，叶缘有轻微波状；花冠蓝紫色、较大，有浆果；块茎长椭圆形，皮淡黄色，肉鲜黄色，表皮光滑，块茎大而整齐，芽眼少而浅，结薯集中；植株抗Y病毒和卷叶病毒，对A病毒和癌肿病免疫；鲜薯干物质含量17.7%，淀粉含量12.4%，还原糖含量3%，粗蛋白含量1.55%，维生素C含量13.6 mg/100g。鄂薯5号由湖北恩施中国南方马铃薯研究中心选育(国审薯2008001)，中晚熟鲜食马铃薯品种，生育期94天。株型半扩散，生长势较强，株高62 cm，植株整齐，茎叶绿色，叶片较小；花冠白色，开花繁茂；匍匐茎短，结薯集中，块茎长扁形，表皮光滑，黄皮、白肉，芽眼浅；植株高抗马铃薯X病毒病、抗马铃薯Y病毒病，抗晚疫病；干物质含量22.7%，淀粉含量14.5%，还原糖含量0.22%，粗蛋白含量1.88%，维生素C含量16.6毫克/100克。其脱毒试管苗由西南大学薯类作物研究所提供。

2.2. 试验方法

2.2.1. 试验设计及LED光源设计

本试验设有8个LED光源，分别设置为白光(W)、红光(R)、红蓝光7:1 (7R1B)、红蓝光3:1 (3R1B)、红蓝光1:1 (1R1B)、红蓝光1:3 (1R3B)、红蓝光1:7 (1R7B)、蓝光(B)，并以白光(W)作为对照。采用裂区试验设计，光质为主区，品种为副区。

试验光源选用上海鼎铎照明电器有限公司生产的KD-LED-T5灯管，每只灯管长120 cm，包含92颗蓝色(主要波长范围400~500 nm,，波峰460 nm)或红色(主要波长范围610~710 nm，波峰660 nm)或白色(主要波长范围400~800 nm，波峰450 nm和560 nm)的贴片，灯珠按照试验要求的不同比例均匀交叉拼贴组成。

2.2.2. 试验条件控制

试验光源仅采用LED灯，每小区设置10根长为120 cm的LED灯管，各小区间的灯架上方和四周悬挂银灰色挡光帘幕，以阻挡外界自然光。处理前利用Li-1400数据采集器链接辐射传感器(美国Li-COR)检测各个小区内的光合有效辐射值(PAR)，调节灯架高度，使距栽培槽底部20 cm高度处的光合有效辐射PAR为150 ± 20 μmol m⁻²∙s⁻¹。水培苗定植后合上遮光帘幕，全生育期间每天8:00~19:00补光，其他时间保持小区内黑暗。整个生育期环境温度自动控制在白天18℃~22℃，夜晚18℃~20℃；营养液温度18℃ ± 2℃，湿度保持在70%~90%。水培采用营养液膜技术(NFT)，营养液为改进的霍格兰营养液，pH值为5.8 ± 0.2。水和营养液通过喷头装置自动控制。待植株生长20天根系发达后，在栽培板下架设特制支架，将栽培板撑起5 cm，保证有充足结薯空间。栽培槽底前期保持2~3 cm营养液膜，中后期降至1 cm左右，保证根与空气充分接触；营养液每10分钟交替循环一次，每次3分钟；贮液池为箱式，以利营养液回流，营养液15~20 d完全更换(图1)。

图1. 不同光质的实验小区示意图(部分)：(a) 红光，(b) 白光，(c) 蓝光，(d) 红蓝光7:1

2.3. 取样及指标测定

本试验分别在水培定植10 d、20 d、30 d、40 d、50 d、60 d取样进行指标测定。

2.3.1. 植物生理指标测定

在光质处理20 d时各小区随机选取三株植株进行拍照记录，并测定根长，采用剪纸称重法测量叶面积，用精确度为0.001 g的天平测定叶、茎、根鲜重及干重(在烘干箱内用105℃杀青30 min，80℃烘至恒重)；小区内连续10株对叶片数计数；用游标卡尺测量茎粗(量近基部最粗处的茎的直径的平均值)和倒四叶的叶片纵、横径；用直尺测量株高(地上茎基部到生长点的距离)。

壮苗指数Healthy index = 茎粗/茎高 × 全株干质量 [27]

叶片含水量(%) = [(叶鲜重 – 叶干重)/叶鲜重] × 100%

比叶面积SLA (cm²∙g⁻¹) = 总叶面积/总叶干重

叶形指数 = 叶片纵径/叶片横径

2.3.2. 叶片色素含量测定 [28]

叶绿素含量采用乙醇:丙酮 = 2:1的混合提取液浸泡法进行比色测定。

每小区随机取10株植物的倒四叶，去叶茎后剪成0.1~0.2 cm的小碎片混匀，称取0.1 g放入10 ml乙醇:丙酮 = 2:1的混合提取液中，密封黑暗放置48 h后，645 nm、663 nm、470 nm三波段下测吸光值。

叶绿素a的浓度(mg/L)：Ca = 12.21A663 – 2.81A645

叶绿素b的浓度(mg/L)：Cb = 20.13A645 – 5.03A663

类胡萝卜素(mg/L)：Cx = (1000A470 – 3.27Ca – 104Cb) ÷ 229

$叶绿素色素含量\left(\text{mg}/\text{g}\right)=\frac{色素浓度\times 提取液体积\times 稀释倍数}{样品鲜重}$

2.3.3. 叶绿素荧光参数动态测定

每个小区内随机选取3株的倒四叶，采用MINI PAM便携式叶绿素荧光仪(德国Walz)测定叶片PSII初始荧光Fo、最大荧光Fm、最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)、PSII光量子效率(Φ_PSII)和光合电子传递速率(ETR)等。

2.4. 数据处理

试验数据采用DPS v 14.10与Excel 2013软件进行统计分析与作图，通过LSD多重比较法进行方差分析。

3. 结果与分析

3.1. 不同光质下马铃薯叶片叶绿素和类胡萝卜素含量

叶绿素是植物进行光合作用重要的物质基础。如表1所示，不同光质处理的两个马铃薯品种叶绿素含量均表现为：R > 7R1B > 3R1B > 1R1B > 1R3B > 1R7B > B，且R和7R1B处理下的叶绿素含量显著高于对照W；叶绿素a/b值：B > 1R7B > 1R3B > 1R1B > 3R1B ≥ 7R1B ≥ R，且R和7R1B处理下的叶绿素a/b值显著低于对照W；费乌瑞它和鄂薯5号在不同光质下类胡萝卜素含量存在差异，费乌瑞它在红光R处理下的叶片类胡萝卜素含量显著高于对照W，除3R1B处理下的类胡萝卜素含量与对照无差异外，其余光质处理下的类胡萝卜素含量均显著低于对照W；红光R和3R1B处理的鄂薯5号叶片类胡萝卜素含量显著高于对照W，其余光质处理下的类胡萝卜素含量均显著低于对照W。说明其与大多数作物研究一致 [29] ，红光/蓝光值与叶绿素含量高低呈正比；红光可降低叶片Chl a/b值，蓝光可提高叶片Chl a/b值，而蓝光增加到一定比例时Chl a/b无显著变化，说明蓝光只能在一定范围内提高Chl a/b。

表1. 不同光质对马铃薯植株叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响(20 d)

注：对照白光(W)、红光(R)、红蓝光7:1 (7R1B)、红蓝光3:1 (3R1B)、红蓝光1:1 (1R1B)、红蓝光1:3 (1R3B)、红蓝光1:7 (1R7B)和蓝光(B) 8种。同一列内不同小写和大写字母分别表示5%和1%差异显著水平。下同。

3.2. 不同光质下马铃薯植株幼苗形态

由图2和表2分析可知，不同光质对马铃薯幼苗形态的影响存在显著差异。3R1B、1R3B、1R7B，B光质处理的费乌瑞它的壮苗指数与W无显著差异，依次为3R1B > B > W > 1R7B > 1R3B；红光与蓝光处理的植株的株高显著高于对照，且蓝光处理下的株高显著高于红光，其余光质处理下的幼苗株高依次是7R1B > 1R7B > 3R1B > 1R3B > 1R1B；3R1B和蓝光处理下幼苗的茎粗与对照无显著差异，依次是B > W > 3R1B；蓝光处理的幼苗的鲜样质量和干样质量均显著高于对照，所有处理下植株鲜样质量或干样质量排序依次是B > 1R7B > W > 3R1B > 1R3B > 7R1B > 1R1B > R；所有光质处理的植株根长与对照均无显著差异，但蓝光处理下植株的根最长，且显著长于1R1B和R。

图2. 不同光质下的马铃薯植株幼苗形态(20 d)

表2. 不同光质对马铃薯植株幼苗生长的影响(20 d)

不同光质对鄂薯5号的影响略有不同，除7R1B、1R1B外，其余光质处理的马铃薯幼苗的壮苗指数均与对照无显著差异，依次为1R3B > 1R7B > W > 3R1B > R > B；红光与蓝光处理的植株的株高显著高于对照，且蓝光处理下的株高显著高于红光，其余光质处理下的幼苗株高依次是7R1B > 1R1B > 3R1B > 1R7B > 1R3B；ES5在3R1B光质下生长的幼苗茎粗与其在白光下生长无显著差异，其余光质处理下，蓝光下的幼苗茎粗更粗，显著高于其它光质处理；蓝光处理的幼苗的鲜样质量和干样质量均显著高于对照，所有处理下植株鲜样质量或干样质量排序依次是B > 1R7B > 1R3B > W > 3R1B > 7R1B > R > 1R1B；除1R1B和R处理的马铃薯幼苗根长显著低于对照外，其余光质依次是B > 1R3B > 1R7B > 3R1B > W > 7R1B。

整体而言，蓝光生长下的FN的株高、植株鲜重及干重均显著高于对照，根长、茎粗及壮苗指数均高于对照但无显著差异；蓝光生长下的ES5的株高、植物鲜重及干重也均显著高于对照。红光处理下的FN和ES5株高显著高于白光，根长、茎粗、植株鲜重及干重均显著低于对照。

3.3. 不同光质下马铃薯植株叶片的生长情况

由表3可知：在不同光质处理20天时，不同光质对马铃薯叶片的生长发育存在不同的影响，红光处理下叶片的横、纵径及总叶面积最小，显著低于其余光质处理，红光和蓝光的叶片含水量最少；蓝光处理的植株叶片横、纵径较大，叶片数较少，但总叶面积最大；组合光R3B1处理下的FN叶片横纵径、叶片数和总叶面积均较大，叶形指数较小，ES5的结果类似；两品种下不同光质下比叶面积的大小排序完全一致：1R1B > R > 7R1B > 3R1B > B > 1R3B > W > 1R7B；两品种叶片数排序一致的是：3R1B > 1R1B > 1R3B > 1R7B > 7R1B；两品种的叶片含水量一致的表现是：1R1B > 7R1B > 3R1B > 1R7B > R、B，1R3B处理下FN、ES5的叶片含水量分别低于和高于对照，但均未达到显著水平。

表3. 不同光质对马铃薯叶片生长的影响(20 d)

3.4. 不同光质处理下马铃薯的产量

蓝光处理下植株提前衰老，75 d时到达收获期，其余光质处理下马铃薯在100 d时收获。从表4可以得出：3R1B处理下费乌瑞它的单株结薯数与白光相比无显著差异，蓝光处理下FN的单株结薯数显著低于白光处理，但未达到极显著水平，其余光质处理下的单株结薯数极显著低于对照白光；白光下费乌瑞它的中大型薯结薯数最多，其次是3R1B和B；鄂薯5号在各种光质处理下的差异不比费乌瑞它品种的明显，可能是因为鄂薯5号为晚熟品种，薯快仍处于膨大盛期，如表4所示，B和3R1B处理下ES5的单株结薯数高于对照白光，但未达到显著水平，而1R7B、7R1B和1R1B处理下的单株结薯数显著低于蓝光处理下的最大值；两品种在1R7B、7R1B和1R1B处理下的单株结薯数及中大型薯结薯数均处于较低位置，说明这3种光质处理降低了水培马铃薯块茎膨大的数量。R、7R1B、3R1B和1R1B处理下FN的单株结薯质量分别比对照白光降低了50.44%、59.21%、32.16%及45.32%；R、7R1B、3R1B和1R1B处理下ES5的单株结薯质量分别比对照白光降低了39.78%、45.99%、33.76%和78.65%；R、7R1B、3R1B和1R1B处理下FN的单株中大型薯结薯质量分别比对照白光降低了55.17%、61.62%、35.42%和48.74%；R、7R1B、3R1B和1R1B处理下ES5的单株中大型薯结薯质量分别比对照白光降低了44.44%、47.28%、38.28%和87.54%；而一定范围内提高蓝光比例有利于促进马铃薯块茎的膨大。蓝光B处理下的FN和ES5产量分别比对照降低了36.80%和15.22%，但比对照提前25 d收获。

表4. 不同光质对马铃薯结薯产量的影响

3.5. 不同光质对马铃薯叶片叶绿素荧光参数的影响

结合图3来看，图中的初始荧光Fo和最大荧光Fm均是20天时测得的结果，R、7R1B、3R1B和1R1B处理下的FN植株的初始荧光分别高出对照20.60%、23.69%、14.55%、4.59%；R、7R1B、3R1B和1R1B处理下的ES5植株的初始荧光分别高出对照5.05%、21.11%、9.29%、4.19%；R、7R1B、3R1B和1R1B处理下植株的最大荧光也有不同程度的提高；R和7R1B处理下的Φ_PSII、qP和ETR显著低于对照白光；除1R3B和1R7B处理下PSII最大光量子效率(Fv/Fm)略有下降外，各处理间植株的差异不大均在正常范围内，说明PSII反应中心都运转正常；就费乌瑞它而言，处理20 d时，B、1R7B和1R3B均显著(p > 0.05)提高了Φ_PSII，分别比白光高出9.40%、7.50%和11.47%；B和1R3B处理下的ETR比CK显著高出11.67%和9.67%；1R7B、1R3B和1R1B处理下的光化学猝灭系数qP分别比对照高出15.00%、13.88%和14.75%，而B处理低于对照9.97%，均达到显著(p > 0.05)差异。非光化学猝灭系数qN在0~40 d内均以红光R高于其它处理，而B、1R7B、1R3B和3R1B均呈现下降趋势。

图3. 不同光质对马铃薯叶片叶绿素荧光参数的影响

4. 讨论

4.1. 不同光质对马铃薯植株形态的影响

光是植物生长能量的主要来源，植物通过感受不同波长的特定光受体传递信号，从而引起各种生理反应导致形态变化 [3]。不同光质处理对马铃薯生长发育有显著影响。本试验研究发现，蓝光和R3B1下的植株茎粗较大，红光以及R7B1下的幼苗植株茎粗较小，说明蓝光和适宜比例的红蓝组合光才能对植株的茎粗有促进作用，与蒲高斌 [7]、曹刚 [29]、苏娜娜 [30]、刘媛 [31]、Poudel [32]、Barre [33] 等的报道一致；红光下植株高而细，壮苗指数低，不利于植株的正常发育；蓝光下植株的株高、茎粗、根长、生物量和壮苗指数均较高，说明蓝光利于水培马铃薯生物量的积累以及根系的生长，这与常涛涛等 [34] 在樱桃番茄上的研究一致，蓝光下叶面积最大，红蓝组合光的叶面积大于红光下植株的叶面积，这与前人在烟草 [35]、黄瓜 [15]、叶用莴苣 [13]、青蒜苗 [14] 等研究一致，说明蓝光和组合光有利于马铃薯叶片的扩展，植株的叶面积和叶形指数能反映叶片的大小和形状，与叶片吸收、聚集和耗散光能有关。从试验结果看，B处理下的植株株高、鲜重及干重、叶形指数和叶面积均显著高于对照，其茎粗、根长、叶片横纵径、比叶面积SLA和壮苗指数与CK无显著差异，但其叶片含水量及叶片数显著低于白光；白光、蓝光和红蓝组合光(R1B7、R3B1和R1B3)处理下的植株干重及壮苗指数较大，且叶片含水量相对较低，植株能健壮生长。

4.2. 不同光质对马铃薯叶片叶绿素和胡萝卜素的影响

叶绿素和类胡萝卜素是高等植物重要的光合色素，是植物进行光合作用的物质基础，叶绿素具有吸收、传递和转换光能的作用，类胡萝卜素除了吸收和传递光能，还能在高温或强光下通过叶黄素循环，以非辐射的方式耗散光系统II (PSII)的过剩能量来保护叶绿素免受破坏 [36]。本试验中植株叶片叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量变化趋势一致，均与红光和蓝光的比值呈正比；红光下植株叶片Chl a/b值最低，且Chl a/b值随蓝光比例的提高而增加，但在R1B3、R1B7和纯蓝光条件下，叶片的Chl a/b值无显著差异，说明红光有利于提高叶片叶绿素含量，而蓝光处理降低其叶片叶绿素含量；红光可降低叶片Chl a/b值，而蓝光能在一定范围内提高Chl a/b值，这与大多数研究发现一致 [11] [37] [38]。红光下的类胡萝卜素含量最高，其次是R1B3，蓝光下的类胡萝卜素含量较低，说明类胡萝卜素含量不是简单的随红/蓝光值变化。红光及R7B1光质下的叶片叶绿素含量显著高于对照，但Chl a/b值显著低于对照白光；R3B1处理下的叶绿素、类胡萝卜素含量和Chl a/b值均与对照白光无显著差异。

4.3. 不同光质对马铃薯叶片PSII的影响

不同光质处理对Fo、Fm、Fv/Fm、Φ_PSII、qP、qN和ETR具有显著影响。本试验中，FN在R、R7B1和R3B1处理下的Fo显著高于对照，R7B1和R处理间的Fm差异不显著，均显著高于其余光质；ES5在R7B1和R3B1处理间的Fm差异不显著，都显著高于其余光质；除此以外，R7B1处理下的Fo、Fm均显著高于其余光质；说明红光能够增加马铃薯PSII反应中心的荧光产量以及有利于PSII的电子传递，且R7B1光质处理的效果最佳，R3B1次之，与刘庆 [38] 在草莓上的研究结果一致。

本研究中，各处理的Fv/Fm较为稳定，除10 d外均在0.8~0.85之间，R7B1、R3B1和纯蓝光下各个时期FN的Fv/Fm均处于较高水平，R1B3和R1B7处理的Fv/Fm处于较低状态，Fv/Fm未大幅度降低，说明马铃薯受光抑制程度不显著，PSII反应中心都没有受损。R、R7B1和白光处理下FN的Φ_PSII、qP和ETR大多显著低于其余光质，说明这三种处理下植株叶片PSII反应中心的开放程度较小，且由PSⅡ吸收转换为暗反应碳同化积累的能量较少；蓝光处理下的Φ_PSII和ETR较高，qP处于较低状态，红蓝组合光(R1B3和R1B7)处理下的Φ_PSII、qP和ETR显著高于CK和红光，而qN显著低于红光处理，说明蓝光及这2种红蓝组合光处理下马铃薯植株PSII反应中心的开放程度较大，吸收和传递光能的速度较强，但其用于光化学电子传递的光能比例较少。因此，B、R1B3和R1B7处理下叶片的PSII功能良好。各个时期，红光处理下的Φ_PSII、qP和ETR一直处于较低水平，而非光化学淬灭系数qN保持在较高水平，说明红光下植株吸收的光能大多以热的形式散掉，这与曹刚 [29] 研究的红光处理下黄瓜的NPQ比蓝光处理高，认为红光处理下叶片吸收的光能大多以热的形式耗散掉结果一致。

5. 结论

不同LED光质对水培马铃薯的生长发育、光合色素含量及叶绿素荧光参数的影响具有一定差异。本试验结果表明，红光R处理下马铃薯植株的叶片含有最高的叶绿素含量，但叶片缩小，Φ_PSII、ETR和qP下降，qN升高，块茎的形成和膨大缓慢，最终产量最低。蓝光B处理可提高植株的株高、鲜重及干重、叶形指数和叶面积，以及Φ_PSII和ETR，由于蓝光促进植株衰老，使其产量低于白光，但可以通过缩短植株生产周期，提高工业产量。红蓝组合光R1B7处理下的植株具有较高的株高、茎粗、干重及壮苗指数，且提高了Φ_PSII、ETR和qP，产量也较高，但结薯数相对较少，蓝光有利于块茎的膨大，而不利于匍匐茎的大量产生，所以可通过前期提高红光比例增加匍匐茎的形成，而后期降低红/蓝光比值促进块茎的形成，从而提高产量。

基金项目

重庆市应用开发重点项目，马铃薯脱毒种苗种薯“水培一体化”高倍繁育新技术研发，cstc2014yykfB80002。

文章引用

唐宇桥,唐道彬. 光质对马铃薯生长及叶绿素荧光参数的影响
Effects of Different LED Light Qualities on Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters in Planting Virus-Free Potato by Hydroponics System[J]. 农业科学, 2018, 08(12): 1461-1474. https://doi.org/10.12677/HJAS.2018.812214

参考文献