刘素慧， 尉 辉， 陈 昆

(1.山东农业工程学院，山东济南 250000； 2.商丘市农林科学院蔬菜研究所，河南商丘 476000)

光是植物进行光合作用的能量来源，光强和光质对植物生长发育各阶段具有调节作用，植物的开花、生长、休眠等均受光质及光强的调控。植物对光的吸收有选择性，以400～700 nm波段的可见光对植物的生理活动影响最大。LED光源能够发射出单一纯净的光质，如蓝光、红光、紫光等，同时还具有廉价、节能、高效、体积小、寿命长、光谱能够精量调制等优点[2]，广泛应用于工厂化育苗、设施栽培中。

本试验以茄子为试验材料，在人工气候室内用LED光源进行白光、红光、蓝光、红蓝(2 ∶1)光及紫光处理，研究不同光质对茄子幼苗叶片中性转化酶、酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶及磷酸合成酶活性及品质的影响，以期为保护地茄子栽培中光源的选择提供数据及理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验于2016年4月10日进行，选取番茄品种布利塔为试材，浸种、催芽后，选择发芽整齐一致的种子播于50孔穴盘中，基质为草炭 ∶蛙石(体积比)=2 ∶1，霍格兰营养液浇灌，2 d 1次，当茄子幼苗2叶1心时，将其统一放置于不同LED光质下处理，每处理2盘100株，温度白天28～30 ℃，夜间 15～17 ℃，光强280 μmol/(m2·s)，光照时间8 h/d，空气湿度60%，待茄子6张真叶时进行相关指标测定。

光源采用深圳纯英达集团有限公司生产的LED照明设备，设5个光源处理，分别为红光(655.7 nm，R)、蓝光(456.2 nm，B)，紫光(417.1 nm，P)、红蓝(2 ∶1)组合光(R2B1)和白光(对照，W)。

1.2 测定项目与方法

采用Nielsen等的方法[3]测定茄子叶片中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)活性；采用宁宇等的方法[4]测定茄子叶片蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性。茄子叶片可溶性糖含量、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性、维生素C含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性测定参照文献[5-8]的方法。

1.3 数据整理

采用Excel 2007软件数据整理和绘图，采用DPS 6.05软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同光质对幼苗叶片中性转化酶(NI)和酸性转化酶(AI)活性的影响

由图1可知，红光和蓝光下中性转化酶活性高于白光，且以红光处理下最高，红蓝(2 ∶1)光和紫光处理下中性转化酶低于白光，以紫光处理下最低。由图2可知，红光和红蓝(2 ∶1)光处理酸性转化酶活性均高于白光(对照)处理，且以红光处理下最高，而蓝光和紫光处理均低于白光。从图1和图2还可以看出，茄子叶片酸性转化酶活性总体高于中性转化酶活性。

2.2 不同光质对茄子幼苗叶片磷酸合成酶(SS)的影响

由图3可以看出，不同光质处理下磷酸合成酶(SS)活性差异较大。红光、红蓝(2 ∶1)光和蓝光下磷酸合成酶活性均高于白光对照，较白光分别高38.80%、28.19%和8.67%。紫光处理磷酸合成酶活性低于白光对照，说明紫光不利于蔗糖磷酸合成酶的合成与积累。

2.3 不同光质对茄子幼苗叶片可溶性糖含量与蔗糖磷酸合成酶活性的影响

由图4可知，不同光质对茄子幼苗叶片可溶性糖含量的影响不同。在红蓝光、红光和蓝光处理下，可溶性糖含量均高于对照，其中红光处理下叶片可溶性糖含量最高，较白光高29.05%。紫光处理下茄子叶片可溶性糖含量最低，较白光低12.51%，说明紫光不利于茄子叶片可溶性糖含量提高。

蔗糖磷酸合成酶是高等植物中合成蔗糖的2个重要途径之一，其活性高低在一定程度上反映了茄子碳代谢水平高低。图5表明，光质能够影响茄子叶片蔗糖磷酸合成酶活性。红光处理对茄子叶片蔗糖磷酸合成酶活性影响最大，较白光处理高43.50%；红蓝光处理次之，较白光高33.73%。红光处理下蔗糖磷酸合成酶活性略高于白光对照，紫光处理下，蔗糖磷酸合成酶活性低于白光对照，但二者差异不大。

2.4 不同光质对茄子幼苗叶片APX活性与维生素C含量的影响

图6可知，不同光质处理下，茄子叶片APX活性从高到底依次为红光>白光>紫光>红蓝光>蓝光；红光处理下，茄子叶片APX活性较白光处理高4.79%；蓝光处理下，茄子叶片APX活性最低，较白光低23.39%。

由7可知，蓝光处理下茄子叶片维生素C含量最大，红蓝光处理次之，较白光处理分别高46.57%和21.06%；红光和紫光处理下茄子叶片维生素C含量均低于对照，较对照分别低13.43%和20.9%，说明这2种光不利于茄子叶片维生素C的形成。

从图6和图7还可以看出，蓝光处理叶片维生素C含量最高，而相应的APX活性却最低，紫光处理下叶片维生素C含量最低，而其APX活性却最高，其他处理结果类似，说明光质处理下茄子叶片维生素C含量与APX活性负相关。

3 讨论

光对植物形态建成有重要作用，植物生长发育受光周期、光强、光照和光质的影响[9]。转化酶是蔗糖代谢途径中的重要酶类，大量研究报道，转化酶参与植物的生长、糖分转运及器官建成等[10]。本试验结果表明，茄子叶片酸性转化酶活性总体高于中性转化酶活性，且红光下NI活性和AI活性高于其他处理，说明红光有利于茄子幼苗叶片淀粉的积累，这与史宏志等在烟草上的研究结果[11]一致。在红光处理下茄子叶片磷酸合成酶(SS)活性最高，红光能够促进糖的积累及光合产物的转运[12]，促进茄子生长发育，与崔瑾等在黄瓜、番茄和辣椒幼上的研究结果[13]一致。

光为作物生长提供能量，不同光质对作物品质有重要影响。闻永慧等在研究红蓝绿不同比例组合光处理时得出，红光和蓝光(1 ∶1)条件下最有利于白及组培苗可溶性糖的积累[14]。有研究认为红光能够有效提高小白菜、绿茶、生菜和黄瓜可溶性糖含量[15-18]。本试验中，不同光质处理下可溶性糖含量存在较大差异，红光处理下茄子叶片可溶性糖含量最高，较白光提高29.05%。不同光质处理下可溶性糖含量的差异可能是因为不同光质对植物碳水化合物的吸收有影响[19]，也可能是因为光敏色素使蔗糖代谢相关酶活性提高，进而促进碳水化合物的积累[20]。蔗糖磷酸合成酶(SPS)参与植物的生长发育，是蔗糖进入各种代谢途径必不可少的关键酶之一[21]。

维生素C含量高低是衡量蔬菜品质优劣的重要指标之一。本试验中蓝光处理下茄子叶片维生素C含量最高，红蓝光处理次之，说明这2种光处理下有利改善茄子品质；红光和紫光处理下茄子叶片维生素C含量均低于对照，说明这2种光不利于茄子叶片维生素C的形成。APX是植物体内重要的保护酶之一，其活性高低直接反映了植株的生理状况[22]。文锦芬等研究认为，红光诱导烟草叶片APX活性升高[23]；蒲高斌研究认为，红光处理和蓝光处理下番茄幼苗APX活性较高，幼苗较白光健壮，黄光和绿光下酶的活性较低[24]。本试验结果表明，红光诱导茄子叶片APX活性升高，蓝光处理茄子叶片APX活性下降。另外，蓝光处理叶片维生素C含量最高，而相应的APX活性却最低，红光处理下叶片维生素C含量最低，而其APX活性却最高，其他处理结果类似，说明光质处理下茄子叶片维生素C含量与APX活性负相关。这可能是因为维生素C是抗坏血酸过氧化物酶APX的专一电子供体[25]，APX活性较低，电子供体利用少维生素C含量高，而电子供体利用较多时，APX活性高电子供体利用多维生素C含量低。

4 结论

红光处理下茄子叶片NI活性、AI活性、可溶性糖含量最高；蓝光处理下AI活性显著低于白光对照。红蓝光处理下茄子叶片磷酸合成酶活性最高。蓝光处理下，茄子叶片APX活性最低，蓝光处理和红蓝光处理下茄子叶片维生素C含量最大，红光和紫光处理下茄子叶片维生素C含量较低。不同光质处理下茄子叶片维生素C含量与APX活性负相关。

[1]张 蕾. 光质在植物生长发育过程中的调控作用[D]. 保定：河北大学，2000.

[2]杨其长. LED在设施园艺产业的应用现状与发展趋势[C]//纪念中国农业工程学会成立三十周年暨中国农业工程学会2009年学术年会：CSAE2009论文集. 太原，2009.

[3]Nielsen T H，Skiarbek H C，harlsen P. Carbohydrate metabolism during fruit development in sweet pepper(Capsicumannuum)plants[J]. Physiologia Plantarum，1991，82(2)：311-319.

[4]宁 宇，邓惠惠，李清明，等. 红麟光质对芹菜碳氮代谢及其关键酶活性的影响[J]. 植物生理学报，2015，51(1)：112-118.

[5]刘春生，杨守祥. 农业化学分析[M]. 北京：中国农业大学出版社，1996.

[6]上海植物生理学会. 植物生理学实验手册[M]. 上海：上海科学技术出版社，1985.

[7]王学奎. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

[8]Nakano Y，Asada K. Hydrogen peroxide scavenged by ascorbated specific peroxidase in spinach chloroplast[J]. Plant and Cell Physiology，1981，22：867-880.

[9]杨其长，魏灵玲，刘文科，等. 植物工厂系统与实践[M]. 北京：化学工业出版社，2012.

[10]王丽娟. 植物转化酶在糖代谢中的作用[J]. 农业科学研究，2010，31(4)：70-75.

[11]史宏志，韩锦峰，张国撤，等. 单色麟光和红光对烟苗叶片生氏和碳氮代谢的影响[J]. 河南农业大学学报，1998，32(3)：258-262.

[12]张 欢，徐志刚，崔 瑾，等. 光质对番茄和莴苣幼苗生长及叶绿体超微结构的影响[J]. 应用生态学报，2010，21(4)：949-965.

[13]崔 瑾，马志虎，徐志刚，等. 不同光质补光对黄瓜、辣椒和番茄幼苗生化及生理特性的影响[J]. 园艺学报，2009，36(5)：663-670.

[14]闻永慧，孟 英，李慧敏，等. LED不同光质对白及组培苗生长及可溶性糖含量的影响[J]. 北方园艺，2014(15)：58-62.

[15]陈祥伟，刘世琦，成 波，等. 不同LED光源对小白菜生长及品质的影响[J]. 长江蔬菜，2013(16)：36-40.

[16]袁林颖，杨 娟，钟应福，等. LED光质凋萎对绿茶品质的影响研究[J]. 南方农业，2016(16)：31.

[17]陈文昊，徐志刚，刘晓英，等. LED光源对不同品种生菜生长和品质的影响[J]. 西北植物学报，2011，31(7)：1434-1440.

[18]唐大为，张国斌，张 帆，等. LED光源不同光质对黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响[J]. 甘肃农业大学学报，2011，46(1)：44-48.

[19]林小苹，赖钟雄，黄 浅. 光质对植物离体培养的影响[J]. 亚热带农业研究，2008，4(1)：73-80.

[20]Kasperbauer M J. Strawberry yield over red versus black plastic mulch[J]. Crop Science，2000，40(1)：171-174.

[21]刘凌霄，沈法富，卢合全，等. 蔗糖代谢中蔗糖磷酸合成酶(SPS)的研究进展[J]. 分子植物育种，2005，3(2)：275-281.

[22]徐是雄. 种子生理的研究进展[M]. 广州：中山大学出版社，1987：45-48.

[23]文锦芬，柯 学，徐超华，等. 光质对烟草叶片生长发育过程中抗氧化系统的影响[J]. 西北植物学报，2011，31(9)：1799-1804.

[24]蒲高斌，刘世琦，张 珍. 不同光质对番茄幼苗生长及抗氧化酶活性的影响[J]. 安徽农业科学，2004，32(5)：971-972，975.

[25]沈文脱，黄丽琴，徐朗莱. 植物抗坏血酸过氧化物酶[J]. 生命的化学，1997，17(5)：24-26.