LED不同光质对烟草组培苗生长发育的影响

王玉英，丁绪杰，刘昳雯

(1.云南农业大学园林园艺学院花卉研究所，云南昆明 650201；2.云南省昆明市科技局，云南昆明 650500)



LED不同光质对烟草组培苗生长发育的影响

王玉英1，丁绪杰2，刘昳雯1

(1.云南农业大学园林园艺学院花卉研究所，云南昆明 650201；2.云南省昆明市科技局，云南昆明 650500)

[目的]研究LED新型光源的不同光质对烟草组培苗增殖的影响，为植物组织培养专用LED光源的研发提供理论依据和数据支持。[方法]以云烟“87”号为试材，通过组织培养方式研究LED光源发射的单色光谱红光、蓝光、绿光等不同光质配比组合，以荧光灯作为对照的光质对烟草组培苗生长增殖效果的影响。[结果]红蓝绿(RBG)光质处理下的烟草组培苗增殖率最高，显著高于对照荧光灯(W2)127.2%(P<0.05)。[结论]LED红蓝绿(RBG)组合光质是烟草组织培养增殖阶段的最佳光源。

LED；烟草；组织培养

光对植物的生长发育起着重要的作用。相关研究表明，不同光质对不同种类植物的生长发育有明显的影响[1-2]。烟草属于喜光植物，不同光源的光(白光、红光、黄光、蓝光和紫光)对烟草叶片的生长发育、形态建成、内部结构和光合特性等都有显著影响[3]。在植物组织培养中，光合光量子通量密度(Photosynthetic photon flux density，PPFD)、光照周期和光谱分布对植物的光合作用和形态建成起重要作用。发光二极管(LED) 具有节能环保、发热量少、易于分散或组合控制等许多不同于其他电光源的重要特点[4]。在植物组织培养中采用LED提供照明、调控光质和PPFD，不仅能够调控组织培养植物的生长发育和形态建成、缩短培养周期、提高品质，而且能够减少能耗，降低成本[5]。

LED在植物组织培养中的应用是基于LED技术的发展和植物组织培养环境调控而发展起来的[6-7]。在国内外LED已经被应用于许多植物光合生理领域的研究，如叶绿素合成[8]、光形态发生[9]、光合作用[10]、植物的栽培[11]等。目前已见到其在菊花[12]、洋桔梗[13]、紫皮石斛[14]等组培苗上的相关报道，但有关LED不同光质配比组合对烟草组培苗生长发育的增殖培养研究尚未见报道。因此，笔者采用LED光源发射的单色光谱红光、蓝光、白光和绿光进行不同光质配比组合，比较不同光质处理下烟草组培苗生长发育的增殖培养的差异，旨在为烟草栽培提供新方法和可靠的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点 试验于2013年5～7月在云南农业大学园林园艺学院花卉研究所LED组培室进行。

1.2 试验材料 试验材料选用烟草品种‘云烟87’(Nicotianatabacum. L) 的组培生根苗。‘云烟87’是由云南省烟草科学研究所与中国烟草育种研究中心联合育成，是以云烟2号为母本、K326为父本通过杂交的方式选育而成，并于2000年12月由国家品种委员会审定通过，‘云烟87’属于红花种，品种性状比较稳定，其变异系数较父本K326小。

1.3 试验方法

1.3.1 光质控制系统。光质控制系统由云南电子工业研究所提供。由于目前植物组培工厂内主要采用荧光灯(日光灯)作为人工光源，其光谱分布不符合植物生长需求，生物能效极低。LED光质较纯，生物能效较高。参考已发表的相关文献，拟将荧光灯作为对照，比较不同LED光质对烟草组培苗生长和生理特性方面的差异，探索烟草组培苗生长的最适宜光源。LEDs的光质控制系统如表1所示。将生根阶段组培苗预培养7 d后随机分成8组，每组12瓶，每瓶5株苗，分别置于7种LEDs光源小区和1个荧光灯对照区。调节电流及光源与植株的距离，使光强保持一致(800 lx)；光照周期12 h/d，照射时间为每天8:00～20:00。荧光光源为深圳市来田实业有限公司生产的Philips牌功率40 W的普通照明灯。不同层间用1 cm厚纸壳隔离，所有处理间到达瓶苗上表面的光强基本保持一致。

1.3.2 组织培养的增殖。首先将初代培养获得的株高约为1.5 cm，并且有2对小叶的组培苗接种到继代增殖的培养基中，每瓶5株。继代增殖培养基配方为MS+BA 2.0 mg/L+NAA 0.15 mg/L+30 g/L蔗糖+7.5 g/L琼脂，高压灭菌前调节培养基的pH至5.8。设定培养室的相对湿度为(75±5)%，温度为(25±2)℃ ，将测定的烟草组培在各光质下培养30 d后，测定其增殖率。

表1 试验光源控制系统

注：R.红光；B.蓝光；G.绿光；W.白光；F.荧光。

1.4 数据统计与分析 数据采用SPSS 16.0 统计软件的方差分析(ANOVA)和Duncan’s多重比较法进行分析，使用Excel 2003制图。

2 结果与分析

从图1可以看出，不同光质对烟草组培苗的增殖倍数的效果不同。其中，红蓝绿(RBG)光质对烟草组培苗的丛芽增殖倍数最高，红蓝复合光(1RB)和对照处理光质日光灯(W2)对烟草组培苗的丛芽增殖倍数最低，二者差异不显著(P≥0.05)。红蓝绿(RBG)光质处理下的烟草组培苗增殖倍数分别比处理光质红蓝白(RBW)、红蓝复合光(2RB)、单色红光(R)、白光(W1)、单色蓝光(B)、红蓝配光(1RB)和对照处理日光灯(W2)高12.4%、38.7%、59.9%、68.3%、82.3%、127.2%和127.2%，且差异均达到显著水平(P<0.05)。这说明LED光质对烟草组培苗丛芽的增殖效果较日光灯效果优，且LED复合光较单一光质效果好。不同光质对烟草组培苗丛芽增殖倍数变化规律为:RBG>RBW>2RB>R>W1>B>1RB>W2。

3 结论与讨论

光质对植物离体快繁过程中的影响，主要表现在光质、光周期和光强等3个方面。杨长娟等认为光质是不同的波长的光谱成分，对于植物细胞分裂和器官分化的作用是不同的[13]。该试验培养基中添加的植物激素成分和浓度比值均为烟草组织培养的合适配比组合，在同一培养基中经过不同光质照射后烟草芽的增殖率出现明显差异，说明光质在烟草的离体培养中具有关键作用。

近年来，国内外学者开展了许多光质在植物离体培养中的作用的相关工作，有学者认为光质抑制了许多植物根和芽的生长[15]，也有学者认为光质是茎发端和根生长过程中的关键因子[16]，还有学者认为光质对植物组织培养物的生长和器官分化的影响只表现在数量上方面的差异和器官分化的影响，但不影响质的变化，影响质变主要的是光照的有无和培养基中添加的激素种类[17]等。

笔者认为不同光质对植物增殖效果的差异可能是由不同的光质对植物的差异作用所致。LED红蓝绿(RBG)光质较对照的荧光灯增殖率最高，烟草的增殖率还可能与愈伤组织产生的量有关，具体相关机理则有待进一步研究。

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The Effects of LED Different Light Qualities on Growth and Development of Tobaccoinvitro

WANG Yu-ying1, DING Xu-jie2, LIU Yi-wen1

(1. Institute of Landscape Plants,Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201; 2. Kunming Bureau of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650500)

[Objective] The effects of different light qualities on growth of tobaccoinvitrounder light-emitting diodes (LEDs) were investigated. [Method] By arraying tobacco plants with the different wave length and ratio of light emitting diodes (LEDs), fluorescent lamp (W2) light as control, the effects of light quality on physiological characteristics and growth were investigated. [Result] The proliferation rate of plant tissue ofNicotianatabacumL. is the highest under Red-blue-green LED light (RBG), which is significantly higher than W2 127.2% (P<0.05). [Conclusion] The RBG-light will be the best light source in proliferation stage.

Light emitting diode; Tobacco; Plant tissue culture

王玉英(1980-)，女，云南大理人，讲师，博士，从事植物资源的利用和创新研究。

2015-04-20

S 572

A

0517-6611(2015)17-038-02