花生幼苗生长对红蓝组合光的响应及其机理研究

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试验于2014-2015年在青岛农业大学旱作技术实验室光照培养室进行,以青花7号花生品种为材料,以单色LED灯作光源,系统研究了红(R)蓝(B)组合光对花生幼苗根系生长、形态建成、光合色素含量、光合特性、叶绿素荧光特性、C、N代谢、衰老生理、内源激素含量的影响。主要研究结果如下:  1红蓝组合光对花生幼苗形态建成的影响  组合光及蓝光处理促进花生幼苗叶片扩展和增厚,有利于新叶生长和茎枝增粗,以致组合光及蓝光处理的叶片数、壮苗指数和单株叶面积优于红光的。红光较其它处理明显促进主侧茎生长,蓝光明显抑制主侧茎生长。组合光处理的各项指标优于单色光的,且50%R+50%B处理的花生幼苗茎叶生长状况最优。  不同光质处理明显影响植株叶片分布。25%R+75%B处理的主茎与倒三叶叶柄角度最大,红光处理下的最小;以俯视测量,出苗后30天内,50%R+50%B和100%B处理的主茎相邻两叶的叶柄夹角均小于90°,75%R+25%B处理的为90°,自然光处理的大于90°,叶序呈互生方式。出苗后20天内,25%R+75%B处理的主茎相邻两叶的叶柄夹角均小于90°,叶序呈互生方式。20天后,叶进行感光运动,相邻两叶的叶柄夹角为0°,叶序呈两列对生方式;红蓝组合光及蓝光处理的顶部两小叶间的夹角与基部两叶间的夹角相同,均大于90°。红光处理的顶部两小叶间的夹角与基部两小叶间的夹角不同,均小于90°;红蓝组合光及蓝光处理的小叶平展,红光处理的小叶出现扭曲,叶片趋于闭合,有30°-150°的角度。  不同光质处理明显影响花生幼苗叶片结构。组合光处理(75%R+25%B、50%R+50%B和25%R+75%B)的叶片上表皮、下表皮、栅栏组织和海绵组织厚度均大于单色光的,且50%R+50%B处理的各部分增厚最明显,以致其叶片厚度最大。  2红蓝组合光对花生幼苗根系生长的影响  组合光75%R+25%B和50%R+50%B处理较自然光明显促进花生幼苗根系生长,主根长度、侧根长度、根系总长度、平均直径、总表面积和总体积均显著增加,25%R+75%B处理抑制根系生长;红光促进根系生长,蓝光抑制根系生长。50%R+50%B和25%R+75%B处理可明显提高花生幼苗根系活力,75%R+25%B处理根系活力减弱;蓝光提高根系活力,红光减弱根系活力。红蓝光组合(50%R+50%B)所产生的互补效应可同时促进花生幼苗根系生长和提高根系活力,使花生幼苗根系总吸收面积和活跃吸收面积增加,有利于花生根系建成和吸收功能增强。  3红蓝组合光对花生幼苗光合特性的影响  红蓝组合光(75%R+25%B、50%R+50%B、25%R+75%B)处理较单色光可显著增加花生幼苗单株叶面积,提高叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,降低胞间CO2浓度,增大Fo、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield、qP、Fv/Fm、ΦPSII活性值、减小NPQ值;蓝光处理虽降低叶片叶绿素含量,但可提高单株叶面积和叶片类胡萝卜素含量,提高叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增加Fv/Fm、ETR等荧光参数的值,减小NPQ值;红光处理叶片叶绿素含量较高,而单株叶面积减少,叶片类胡萝卜素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率降低,Fo、NPQ值较高,减小Fv/Fm、ETR等荧光参数的值。  4红蓝组合光对花生代谢生理的影响  与自然光相比,红蓝组合光及蓝光处理显著促进花生幼苗叶片抗氧化酶POD、SOD的活性,并使MDA的含量保持较低的水平,从而延缓了可溶性蛋白等物质的分解,有利于延长花生叶片寿命。而红光则抑制花生苗期叶片抗氧化酶POD、SOD的活性,并使MDA的含量保持较高的水平,从而加速了可溶性蛋白等的分解,缩短花生叶片寿命。  红蓝组合光及蓝光处理较自然光明显增强花生幼苗叶片中 N R、GS和GO GA T的活性,增加游离氨基酸和可溶性蛋白的含量。且组合光中蓝光比例越大,NR、GS和GOGAT的活性越强,游离氨基酸和可溶性蛋白的含量越高;红蓝组合光及蓝光处理的花生幼苗叶片脯氨酸含量较低。  以红光为主的红蓝组合光及红光处理对花生幼苗功能叶片碳代谢有明显的促进作用,可溶性糖、蔗糖和淀粉含量显著增加;幼苗功能叶片和主茎中GA、IAA和ZR含量较高,以红光处理的最高,蓝光处理的最低。以蓝光为主的红蓝组合光及蓝光可提高花生幼苗功能叶片和主茎ABA含量。  红蓝组合光的互补效应优于单一红、蓝光质。尤其是等量红蓝光组合(50%R+50%B)处理为花生幼苗生长提供了适宜的光环境,使花生幼苗根系发达,茎叶生长稳健,光合能力加强,代谢生理活跃,利于形成壮苗,为花生的生长奠定了良好基础。
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