LED照光下黃瓜幼苗物質(zhì)累積分配及葉片PSII活性的光譜效應(yīng).pdf

1、面對(duì)近年北方冬季連陰寡照和逐年趨重的霧霾天氣導(dǎo)致光照嚴(yán)重不足嚴(yán)重影響冬季設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的問題，設(shè)施人工電照補(bǔ)光技術(shù)已經(jīng)逐漸受到關(guān)注。針對(duì)以往試驗(yàn)研究過多集中于紅、藍(lán)光質(zhì)和市售的LED固態(tài)光源的峰值篩選擇優(yōu)問題，本研究以光合有效光譜范圍內(nèi)（400-700nm）的多光譜光源的照光和延時(shí)補(bǔ)光的光譜信號(hào)調(diào)控效應(yīng)為切入點(diǎn)，以LED白光WB+G+R為對(duì)照，對(duì)黃瓜幼苗進(jìn)行5種LED單色光譜(B442、B457、G520、R627、R655)照射處理，和

2、LED白光(W=B+G+R)照射再配合3種單色光譜(B457、G520、R655)延時(shí)補(bǔ)光處理，研究探索兩種照射方式對(duì)黃瓜全株各器官的干物質(zhì)累積分配、碳氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積分配及其PSⅡ動(dòng)力學(xué)活性的光譜信號(hào)調(diào)控效應(yīng)與機(jī)制，進(jìn)一步充實(shí)蔬菜集約化育苗和植物工廠生產(chǎn)的照光和補(bǔ)光技術(shù)。
　　試驗(yàn)Ⅰ采用300μmol.m-2.s-1的LED單色光B442、B457、G520、R627、R655每天照射8h處理14d后，黃瓜幼苗的全株以及葉、葉柄、

3、莖各器官的鮮重和干重均呈現(xiàn)出B442、B457最高，R655最高或較高，G520、R627較小或最小，對(duì)照CKW最小的變化趨勢(shì)。隨著LED照射光譜波長(zhǎng)的增加，各器官鮮重和干重分配會(huì)更加傾向于冠層的莖乃至葉的分配特征。B457、R627、R655的壯苗指數(shù)均顯著優(yōu)于白光WB+G+R對(duì)照。
　　試驗(yàn)Ⅰ處理14d后，B442和B457、G520處理對(duì)黃瓜幼苗可溶性糖、游離氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)的累積有顯著促進(jìn)作用。同時(shí)，隨著LED照射光譜

4、波長(zhǎng)的增加，全株各器官的可溶性糖含量分配會(huì)更加傾向于葉和根的“兩極”分配特征;全株各器官的游離氨基酸含量分配會(huì)更加傾向于莖、葉柄乃至根的分配特征;全株各器官的可溶性蛋白質(zhì)含量分配均會(huì)更加傾向于根的分配特征。然而，各處理的淀粉含量均低于對(duì)照，且均呈現(xiàn)以葉為主、根其次的分配特征。
　　試驗(yàn)Ⅱ采用8h照射300μmol.m-2.s-1LED白光(W=B+G+R)再配合延時(shí)8h照射B457、G520、R655單色光100μmol.m-2.

5、s-1補(bǔ)光處理后，黃瓜幼苗的全株干重和全株鮮重均呈現(xiàn)出B457＞R655＞G520＞CKW的特征;同時(shí)，B457、G520、R655和對(duì)照的各器官鮮重和干重均呈現(xiàn)出以葉為主的分配特征，而B457和G520（僅鮮重）還呈現(xiàn)出以莖和葉柄為其次的分配特征;另外，與對(duì)照相比，B457、G520、R655處理尤其是R655處理后干鮮物質(zhì)的分配累積的“上半冠部?jī)A向效應(yīng)”較大。B457、G520、R655尤其是R655延時(shí)補(bǔ)光處理的壯苗指數(shù)顯著優(yōu)于白

6、光WB+G+R對(duì)照。這可能與R655延時(shí)補(bǔ)光處理的全株干物質(zhì)累積較高和莖生長(zhǎng)不過長(zhǎng)有關(guān)。
　　在試驗(yàn)Ⅱ處理中，盡管B457和G520全株可溶性糖含量顯著提高，而R655全株可溶性糖含量與CKW無顯著差異;可是B457、R655處理的全株各器官可溶性糖含量分配呈現(xiàn)以葉為主、莖其次的分配特征，而G520處理則會(huì)更加傾向于莖乃至根的分配特征。全株的淀粉含量呈現(xiàn)出B457和R655顯著提高;且呈現(xiàn)莖分配減少，伴隨冠層葉增加的分配特征。全株

7、的游離氨基酸含量呈現(xiàn)出B457和R655顯著提高;且呈現(xiàn)更加傾向于莖乃至根的分配特征。雖然全株的可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出G520顯著提高，而B457和R655顯著降低的現(xiàn)象;可是均呈現(xiàn)莖分配減少，伴隨冠層葉柄增加的分配特征。
　　在試驗(yàn)Ⅰ處理下，黃瓜幼苗葉片的PSⅡ活性反應(yīng)中心數(shù)目和PSⅡ性能指數(shù)(PIABS)均比對(duì)照顯著降低。在PSⅡ供體側(cè)，不僅黃瓜葉片天線色素復(fù)合體與PSⅡ反應(yīng)中心復(fù)合體之間的能量傳遞受到抑制，而且放氧復(fù)合體活性

8、也受到抑制;然而，在PSⅡ反應(yīng)中心受體側(cè)活性亦呈現(xiàn)出電子受體QA的還原速度Mo與QA下游電子受體還原的驅(qū)動(dòng)能力ΨO的不平衡。另外，光適應(yīng)下呈現(xiàn)出B457、G520、R627尤其是R627處理的開放的PSⅡ反應(yīng)中心的激發(fā)能捕獲效率fv'/fm'、PSⅡ的激發(fā)能捕獲速率qP均降低;而B442、R655處理尤其是B442處理的開放的PSⅡ反應(yīng)中心的激發(fā)能捕獲效率fv'/fm'、PSⅡ的激發(fā)能捕獲速率qP均較強(qiáng)。
　　與對(duì)照相比，B442

9、與G520處理的激發(fā)能分配傾向于PSⅠ系統(tǒng)，PSⅠ的激發(fā)壓有所偏高;相比之下，B457、R627和R655處理尤其是R627的激發(fā)能分配更多地傾向于PSⅡ系統(tǒng)，PSⅡ的激發(fā)壓過高。這會(huì)導(dǎo)致葉片的PSⅡ和PSⅠ間線性電子傳遞的協(xié)調(diào)性會(huì)降低。
　　經(jīng)過試驗(yàn)Ⅰ處理后，PSⅡ的最大電子傳遞速率ETRmax呈現(xiàn)B442＞R655≈CK＞B457≈G520＞R627的趨勢(shì)。這表明，在單色光譜照射下形成的黃瓜幼苗葉片的光合碳吸收能力會(huì)受到正向或