周文+梁社往+蔡虎铭+黄希+何忠俊

摘要：为探究LED白橙光不同配比对滇重楼叶片光合特性和荧光参数的影响，为阐明滇重楼光生物学特性及人工补光提供理论依据，以3年生滇重楼种苗为试验材料，采用6 000 K白光（W）与波长620 nm的橙光（O）组成的组合光源，在总光强固定的情况下，设置6个光质配比处理，分别为W、W∶O/1∶2、W∶O/1∶4、W∶O/1∶6、W∶O/1∶8、O。结果表明：随着橙光比例的增加，植株鲜重及净光合速率表现为W∶O/1∶2>W∶O/1∶6>W∶O/1∶4>W∶O/1∶8>O，W处理与W∶O/1∶2处理值差异不显著；叶绿素a、叶绿素b、Fv′/Fm′随橙光比例的增加总体呈下降趋势，类胡萝卜素呈先升后降的趋势，PSⅡ及qP值变化规律不明显；O处理明显降低植株色素积累及光合速率。综合分析得知，处理W∶O/1∶2比例的橙光补光有利于滇重楼叶片色素积累及Fv′/Fm′、PSⅡ及qP值提高，有利于有机物的积累。

关键词：滇重楼；LED；白橙光配比；光合特性；荧光参数

中图分类号：S567.23+9文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）11-0052-04

Effects of Different Ratios of White and Orange

LED Light on Photosynthetic Characteristics and Chlorophyll

Fluorescence Parameters of Paris polyphylla var. yunannensis Leaves

Zhou Wen1， Liang Shewang2， Cai Huming1， Huang Xi1， He Zhongjun1

（1. College of Resource and Environment， Yunnan Agricultural University ， Kunming 650000， China；

2. College of Agronomy and Biotechnology， Yunnan Agricultural University， Kunming 650000， China）

AbstractTo provide a theoretical basis for photobiological characteristics of Paris polyphylla var. yunannensis and artificial lighting， the effects of different ratios of white and orange LED light on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters of P. polyphylla leaves were studied with 3-year-old seedlings as materials. The combined light source consisted of white light of 6 000 K（W） and orange light with wavelength of 620 nm（O）. Under the same fixed light intensity， 6 treatments including W， W∶O of 1∶2， W∶O of 1∶4， W∶O of 1∶6， W∶O of 1∶8 and O were designed. The results showed that with the increase of the proportion of orange light， the fresh plant weight and net photosynthetic rate appeared as W∶O of 1∶2>W∶O of 1∶6> W∶O of 1∶4> W∶O of 1∶8>O， and the difference between W and W∶O of 1∶2 was not obvious； the contents of chlorophyll a and chlorophyll b and Fv′/Fm′ showed downward trends， and carotenoid content increased firstly and then decreased； the change regulation of PSⅡ and qP was not obvious. The dispose of orange light obviously decreased the accumulation of pigment and reduced the photosynthetic rate of plants. As a conclusion， the lighting treatment of W∶O of 1∶2 was beneficial to the accumulation of leaf pigment and organic matter， and the increase of Fv′/Fm′，PSⅡ and qP of P. polyphylla.

KeywordsParis polyphylla var. yunannensis； LED； Ratio of white and orange light； Photosynthetic characteristics； Fluorescence parameters

滇重樓为延龄草科重楼属（Paris L.）的多年生草本阴生植物[1]，地下根状茎生长周期长，从种子萌发到入药需10年左右。其药用价值较高，具有清热解毒、消肿止血、镇静镇痛、抗癌、祛痰抑菌等功效，是多种中成药的主要成分[2，3]。现今对其的研究主要集中在种子育苗、病害防治、栽培管理及施肥等方向[4-7]，在其光生物学特性方面探究较少。endprint

光照是植物生长最重要的环境因素，适宜的光照环境是实现药用植物优质高产的前提，研究光对药用植物的影响意义重大[8]。光是植物生命活动的能量来源，植物的生长发育、开花结果都是通过光形态建成、光周期调节完成的[9-11]。发光二极管（light emitting diode，LED）光源为冷光源，可以近距离照射植物，光效高、能耗低、光质纯净度高达90%[12]，可根据不同的需求进行光质组合，在设施栽培中具有良好的应用前景。许多研究表明，植物的光合作用受光质影响显著，通过改变光质来调控植物的生长发育已经成为一种常用的安全高效手段。现今光质对植物生长特性方面研究主要为红光、蓝光、紫光，已有研究表明，红光有利于三七茎的纵向生长，绿光有利于三七茎的横向生长，白光下三七叶片的光合作用最强[13]；LED红蓝光等比例时有利于铁皮石斛试管苗的叶绿素合成、光合作用以及干物质累积[14]；LED红蓝组合光8R/2B处理可以明显提高黄瓜的叶绿素、类胡箩卜素含量，且Fv/Fm、ФPSⅡ、qP均较高[15]。本试验研究了LED单质光源不同光质配比对云南道地稀缺药用植物滇重楼叶片光合生理的影响，为光调控提高养分利用率提供理论支撑。

1材料与方法

1.1试验材料与处理

试验光源由杭州汉徽光电科技有限公司提供，橙光（620 nm）和白光（6 000 K）灯珠按不同比例均匀交叉排布，波长波动范围为±5 nm，灯板功率为17.8 W，灯板电流为0.45 A。试验于2015年7月17日至10月17日在光调控箱内进行。选用生长一致、整株鲜重差异<0.1 g的3年生滇重楼种苗（由云南白药集团中药材优质种源繁育公司提供），种苗初始鲜重平均为（5.47±0.1） g，将滇重楼种苗定植于10 cm×10 cm塑料盒内，每盒装土（腐殖土∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1） 350 g。

本试验选择白光（W）、橙光（O）单质光以及由白光和橙光组成的组合光源，根据白橙光比例的不同设置6个LED光质处理区，分别为W、W∶O/1∶2、W∶O/1∶4、W∶O/1∶6、W∶O/1∶8、O，每个处理设置4次重复，各处理区光照度均为150 μmol·m-2·s-1，每天光照10 h（8∶00—18∶00），除光质外，其他试验条件保持一致。试验开始和结束时，清洗植株，晾去附着水分，称鲜重。

1.2测定指标及方法

1.2.1叶绿素含量测定取代表性叶片，剪碎，称取0.2 g，装入具塞刻度试管中，加入乙醇-丙酮混合提取液（1∶1，V/V）10 mL，于35℃恒温箱中黑暗条件下浸提，直到叶片完全变白为止，定容至25 mL，然后用分光光度计分别在663、645、470 nm测定吸光度值，每个处理测3组，每组3个重复。参照邹琦[16]的方法计算叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。

1.2.2叶绿素荧光参数测定采用Li-6400便携式光合仪测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）以及叶绿素荧光参数，并计算PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ光合电子传递量子效率（PSⅡ）、最大光化学转化效率（Fv′/Fm′）、光化学猝灭系数qP，每个处理测3次，每次设置3个重复。

1.3数据分析方法

采用Microsoft Excel 2003軟件进行数据处理，SPSS 16.0软件进行方差分析，Duncans法进行多重比较。

2结果与分析

2.1不同LED白橙光配比对滇重楼鲜重的影响

植物生物学产量是其利用光能固定无机物，合成有机物的直接表现。由表1 可知，在白橙组合光源处理下，滇重楼鲜重随着橙光比例的增加总体呈下降趋势，处理W∶O/1∶2鲜重最大，与单质白光光源处理差异不显著；处理W∶O/1∶8鲜重最小，与单质橙光光源处理差异不显著，说明橙光高比例补光不利于滇重楼鲜重的增加。

2.2不同LED白橙光配比对滇重楼叶片色素含量的影响

由表2可知，在组合光源处理下，总体来说，随橙光比例增加，叶绿素a、b呈下降趋势，类胡萝卜素呈先升高后降低的趋势，处理W∶O/1∶2、W∶O/1∶4的叶绿素a、b和类胡萝卜素含量要显著高于高比例橙光配比；在白光处理及组合光源处理下的叶绿素 a、b 和类胡萝卜素都显著高于单质橙光；组合光源叶绿素 a 含量都显著低于白光处理，叶绿素 b 含量在W∶O/1∶2处理高于白光处理，类胡萝卜素含量在W∶O/1∶4处理下高于白光处理，说明在白光处理中增加一定比例橙光有利于光合色素的积累。

2.3不同LED白橙光配比对滇重楼叶片光合特性的影响

从表 3 可以看出，就组合光源而言，净光合速率（Pn）W∶O/1∶2处理最大，显著高于其他处理，W∶O/1∶8处理最小，显著低于其他处理；气孔导度（Gs）、胞间 CO2 浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）在W∶O/1∶8处理下都显著高于其他处理，且其他三个处理间差异不显著。说明过高橙光比例导致叶片光合速率下降，气孔导度变大，蒸腾速率随之变大，胞间 CO2 浓度上升，降低了滇重楼叶片的光合作用。与单质白光比较，增加橙光比例降低了叶片的光合速率和气孔导度，增加了胞间 CO2 浓度。

2.4不同LED白橙光配比对滇重楼叶片荧光特性的影响

由表4可知，就组合光源处理而言，PSⅡ和qP值随橙光比例的增加表现出先升高后降低的趋势，Fv/Fm 各处理间差异不显著，Fv′/Fm′值随橙光比例的增加呈显著减小的趋势，说明橙光降低了 PSⅡ的最大光化学转化效率；PSⅡ和qP值在W∶O/1∶6处理最大，W∶O/1∶8处理最小。橙白组合光源下Fv/Fm值与单质橙光、白光没有显著差异，Fv′/Fm′、PSⅡ和qP均高于单质橙光处理，PSⅡ均小于白光处理，处理W∶O/1∶2 Fv′/Fm′值大于白光处理，处理W∶O/1∶6 qP值大于白光处理。endprint

3讨论

光是植物进行光合作用的重要生态因子，光照条件的变化会导致植物发生一系列的变化。光合色素能够吸收、传递和转换光能，是植物进行光合作用的物质基础，其含量与组成直接影响叶片的光合作用速率，在橙光620 nm波长处理下，植物叶绿素a和叶绿素b吸光值较小，类胡萝卜素不吸收橙光[17]。本研究中，单质白光处理鲜重叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、净光合速率、Fv′/Fm′、PSⅡ及qP值均明显大于单质橙光处理，符合植物光合色素吸收光谱变化规律[16]。橙白组合光处理随橙光比例增加鲜重变化为W∶O/1∶2>W∶O/1∶6>W∶O/1∶4>W∶O/1∶8>O，净光合速率变化规律与其一致，叶绿素a、叶绿素b及Fv′/Fm′值随橙光比例增加总体呈下降趋势；PSⅡ和qP值在W∶O/1∶6处理下明显高于其他光质配比，在一定程度上提高了净光合速率，有利于有机物的积累；总体上W∶O/1∶2处理优于W∶O/1∶6处理。

本试验中，白光处理叶绿素a含量明显大于其他处理，叶绿素b含量小于处理W∶O/1∶2，类胡萝卜素含量小于处理W∶O/1∶4，说明增加一定量橙光补光有利于滇重楼叶片色素积累。陈根云等[18]研究表明，净光合速率与胞间CO2浓度在不同条件下相关性不同。本研究中净光合速率与叶片胞间CO2浓度成反比，与李雯琳[19]等研究LED光源不同光质对叶用莴苣幼苗影响结果一致；气孔导度是描述气孔开度的量，与蒸腾速率呈线性正相关[20]，本试验结果符合该规律变化。

4结论

植物色素在橙光波长范围内对光的利用率较低，单质橙光处理明显不利于滇重楼植株生长；与单质白光处理相比，白橙组合光处理中，处理W∶O/1∶2的橙光补光有利于滇重楼植株叶片色素积累，提高Fv′/Fm′、PSⅡ及qP的值，有利于光合反应的进行从而增加有机物的积累。

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