红蓝组合光源对花生幼苗根系生长的影响

陈　玲，张晓军，王月福，赵长星，王铭伦

(青岛农业大学/山东省旱作农业技术重点实验室，山东 青岛 266109)



红蓝组合光源对花生幼苗根系生长的影响

陈玲，张晓军，王月福，赵长星，王铭伦*

(青岛农业大学/山东省旱作农业技术重点实验室，山东 青岛 266109)

摘要：光照培养条件下，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)组合光源对花生幼苗根系生长及根系活力的影响。结果表明：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。

关键词：花生；光质；幼苗；根系生长；根系活力

根系在植物生长过程中起着至关重要的作用，其发育良好与否直接影响植物的生长发育。光不仅作为一种能源控制光合作用，还作为触发信号影响植物的生长发育[1-2]。植物根系虽不接受光的直接照射，但会通过植物的内光环境以及光受体的调节，将光信号由植物地上部向根系传送，进而实现对植株体生长发育的调控[3]。植物进行光合作用的有效辐射波长范围为400～700nm，在450nm(蓝光)和660nm(红光)处有两个吸收峰，光波传递与转化利用率最高，有利于植物进行下一步的能量传递与转化[4-5]。单色光和不同比例红蓝组合光对植物根系生长的影响已有研究，红光有利于葡萄苗[6]、红花山楂试管苗[7]、枸杞试管苗[8]和冬青苗[9]生根；以红光为主的组合光可促进蝴蝶兰[10]和白掌组培苗[11]根系生长。蓝光有利于提高花生[12]、烟草[13]、菊花[14]和番茄[15]幼苗的根系活力。以蓝光为主的组合光可提高铁皮石斛的根系活力[16]。而不同红蓝光组合对花生幼苗根系生长及其生理活性的影响未见研究报道。本研究旨在探明不同比例红蓝光对花生幼苗根系生长和根系活力的影响，以期为深入研究相关机理的供光环境提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验在青岛农业大学旱作实验室光照培养室进行，光源为扬州晨明智能化光电技术研究所提供的LED冷光源单色植物生长灯。灯管规格为120cm×2.6cm，每个光照培养室容积为长×宽×高=130cm×50cm×40cm，顶部设有一个光源区(16只灯管)，光照强度均为144μmol·m-2·s-1。供试花生品种为青花7号。

1.2设计与方法

试验设100%R(红光，658nm)、75%R+25%B(蓝光，460nm)、50%R+50%B、25%R+75%B、100%B和CK(自然光，390～780nm)6个处理。每个光照培养室为 1 个处理，重复 3 次。选取饱满且大小一致的花生种子，用25℃清水浸泡4 h，在25℃ 条件下保湿催芽，选取胚根长1 mm的萌发种子，种植于边长为12cm方口塑料花盆中，每盆播种2粒，播深为4cm，每室36盆。培养基质为草炭土、蛭石。营养液为Hoagland营养液。光照时间为12 h/d(7：00～19：00)，温度为 25℃/17℃(昼/夜)，湿度为(75% ±5%)。每隔5d浇一次营养液。每隔2d浇一次水、调换一次花盆位置，以确保受光均匀。出苗时(第一片真叶展开)开始取样，每5d取样1次，每次取有代表性植株10株，共取7次。

1.3测定项目与方法

将花生幼苗根系洗净并吸干表面水分，用直尺测量主根长、一级侧根长，用Epson perfection V700 Photo根系扫描仪测定根系总长度、平均直径、总表面积和总体积；称取根尖部分(0.5 cm) 0.5 g，用TTC 法测定根系活力。

1.4数据处理

数据、图表处理在Excel 2003下进行，统计及差异显著性分析采用DPS数据处理系统。

2结果与分析

2.1红蓝组合光源对花生幼苗根系生长的影响

2.1.1主根长花生出苗后，主根不断伸长。不同处理不影响花生主根伸长的变化趋势，但明显影响主根生长速度，并随植株生长，差异逐渐增大。图1-A所示，以红光为主的红蓝组合光明显促进主根伸长，而以蓝光为主的红蓝组合光抑制主根伸长，红光较蓝光促进主根生长，7次取样测定结果一致。出苗后25d调查，与CK相比，以红光为主的75%R+25%B、50%R+50%B和100%R处理的主根长度分别为42.0cm、36.4cm和33.4cm，较CK的31.1cm分别增加35.2%、16.9%和7.5%，差异达到显著水平；以蓝光为主的25%R+75%B和100%B处理的主根长度分别为30.6cm和26.8cm，较CK分别减少1.7%和13.9%。

2.1.2一级侧根长在花生苗期，不同处理对花生一级侧根生长的影响与主根相似。以红光为主的红蓝组合光明显促进一级侧根伸长，而以蓝光为主的红蓝组合光抑制一级侧根伸长，红光较蓝光促进一级侧根伸长，7次取样测定结果一致。出苗后30d调查，75%R+25%B、50%R+50%B和100%R处理的一级侧根长分别为38.5cm、33.0cm和28.9cm，较CK的27.1cm分别增加41.9%、21.6%和6.5%，达到显著水平；以蓝光为主的25%R+75%B和100%B处理的一级侧根长为26.8cm 和24.5cm，较CK分别减少1.0%和9.5%(图1-B)。

2.1.3根系总长度由于不同处理明显影响主根和侧根生长，以致根系总长度存在明显差异。图1-C所示，以红光为主的红蓝组合光增加根系总长度，而以蓝光为主的红蓝组合光减少根系总长度，红光较蓝光增加根系总长度。出苗后30d调查，75%R+25%B和50%R+50%B处理根系总长度较CK分别增加29.6%和11.6%，25%R+75%B处理的减少2.5%；100%R处理根系总长度较100%B处理的增加11.9%。

图1　红蓝组合光源对花生幼苗根系生长的影响Fig.1　The influence of red and blue combination light on peanut seedling root growth

2.1.4根系平均直径以红光为主的红蓝组合光不仅促进根系伸长，而且促进根系增粗，而以蓝光为主的红蓝组合光不利于根系增粗。出苗后30d调查，75%R+25%B、50%R+50%B和100%R处理幼苗根系平均直径分别为0.70mm、0.65mm和0.59mm，较CK的0.57mm分别增加22.7%、 14.5%和3.5%，25%R+75%B和100%B处理的减少4.3%和6.0%(图1-D)。

2.1.5根系总表面积图1-E所示，在整个花生苗期，根系总表面积不断扩大，各处理表现一致，但不同处理根系表面积扩大程度不同。以红光为主的红蓝组合光促进根系总表面积扩大，以蓝光为主的红蓝组合光减弱根系总表面积扩大。出苗后30d，75%R+25%B、50%R+50%B和100%R处理根系总表面积分别为254cm2、231cm2和200cm2，较CK的197cm2分别增加28.9%、17.4%和1.7%，25%R+75%B 和100%B处理的减少3.7%和13.5%。

2.1.6根系总体积由于不同处理明显影响根系长度和直径，因而根系总体积差异明显。不同处理根系总体积的变化与根系长度和直径的变化趋势一致。以红光为主的红蓝组合光根系总体积显著高于CK，以蓝光为主的红蓝组合光根系总体积低于CK，红光根系总体积高于蓝光(图1-F)。

2.2红蓝组合光源对花生幼苗根系活力的影响

根系活力反映了根系的吸收与合成能力，对维持花生生长发育具有重要作用。图2所示，蓝光可增强根系活力，红光减弱根系活力。在组合光质中，以蓝光为主的处理可明显增强根系活力，而以红光为主的处理明显减弱根系活力。出苗后25d调查，25%R+75%B和50%R+50%B处理的根系活力较CK分别显著增加29.9%和40.2%，75%R+25%B处理的较CK减少14.3%，差异达到显著水平；100%B处理的根系活力较100%R的显著增加40.6%。

图 2　红蓝组合光源对花生幼苗根系活力的影响Fig.2　The influence of red and blue combination light on peanut seedling root activity

3讨论与结论

在植物生长过程中，根系起固定植株、吸收水分和矿质营养及合成生长调节物质的作用，是植株重要的营养器官[18]。光作为重要的环境因子之一影响植物生长发育和生理代谢。光虽不直接影响根系的生长，但通过影响作物光合产物的合成与转运，从而影响根系形态建成和功能发挥[12,19]。另外，光信号可通过植物的内光环境由植物地上部向根系传送，进而调控根系的生长[3]。本研究结果表明，与自然光相比，红光及以红光为主的红蓝组合光明显促进花生根系生长，使根系总长度、表面积、体积等均明显增加，扩大了根系的吸收面积，必将有利于提高根系的吸收能力。这与戴艳娇等在蝴蝶兰组培苗上的研究结果一致[10]。而林叶春等在立体浮盘培育烟苗的研究表明，蓝光条件下烟苗根系长度、表面积、平均直径和体积均显著高于其他光质[13]。这可能与不同植物对光质的反应存在差异有关。

不同红蓝组合光明显影响花生幼苗根系活力。在花生苗期，蓝光处理可增强幼苗根系活力，红光减弱根系活力。在组合光质中，以蓝光为主的红蓝组合光可明显增强根系活力，且作用效果优于单纯蓝光。这与尚文倩等在铁皮石斛试管苗上的研究结果一致[16]，表明蓝光及蓝光为主的红蓝组合光有利于提高根系的生理活性，增强根系吸收水分和矿质营养的能力。

红光通过加强根系细胞的分裂活动和分化来促进根系的生长，蓝光有利于提高根系的生理活性。红蓝等量组合光使根系生长及根系活力均优于单一光质和其他比例组合光，产生明显互补效应，使植物中对光信号接收、识别、传导以及反应[20-21]的各种信号受体产生最佳协同作用。根系的生长既包括形态结构的建成又包括内部生理生化过程的不断变化，不仅受直接响应光信号的地上部生长状况的影响，而且也受间接响应光信号的根系本身的影响。光质对植物根系生长与根系活力影响机理尚需深入研究。

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Different Combination of Red and Blue Light on the Growth and Vitality of Peanut Seedling Root System

CHEN Ling, ZHANG Xiao-jun, WANG Yue-fu, ZHAO Chang-xing, WANG Ming-lun*

(ShandongProvincialKeyLaboratoryofDrylandFarmingTechnology,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China)

Abstract:Under the condition of culture room, using peanut variety Qinghua7 as plant materials and single-color LED lamp as light source, the effect of combined light source of red (R) and blue (B) on the influence of peanut seedling root growth and vitality were systematically studied. The results showed that compared with natural light, 75%R+25%B and 50%R+50%B treatments promoted the root system development of peanut seedling. Main root length, primary lateral root length, total root length, root average diameter, total surface area and root volume were significantly increased. 25%R+75%B treatment inhibited the root growth. Pure red light promoted the development of peanut seedling root system and pure blue light inhibited the root growth. 50%R+50%B and 25%R+75%B treatments improved root vitality significantly, 75%R+25%B treatment inhibited root vitality. Pure blue light promoted the root vitality and pure red light inhibited root vitality. 50%R+50%B had complementary effect on improving peanut seedling root growth and root activity at the same time, increased the peanut seedling root total absorption area and active absorption area, and it was helpful on constructing the peanut roots system and improving the function of peanut roots absorption of moisture and mineral nutrients.

Key words:peanut; light quality; seedling; root growth; root activity

中图分类号：S565.201; Q947.8

文献标识码：A

作者简介：陈玲(1990-)，女，山东淄博人，青岛农业大学在读研究生，主要从事花生栽培生理研究。*通讯作者：王铭伦(1958-)，男，教授，主要从事花生栽培理论与技术研究。E-mail: mlwang@qau.edu.cn

基金项目：国家科技支撑计划项目(2014BAD11B04)；国家花生产业技术体系建设专项(CARS-14-东北区栽培)；山东省高校优秀科研创新团队建设项目(6212n2)；山东省花生产业技术体系建设项目(SDAIT-05-022-05)

收稿日期：2016-01-05

DOI：10.14001/j.issn.1002-4093.2016.01.003