LED光质对植物组织培养影响研究进展(下)深度好文

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2022年10月13日16:12:10 评论 383

LED光质对植物组织培养影响研究进展(下)

LED光质对植物组织培养影响研究进展(上)

3 LED光质对组织培养苗生长发育的影响

3.1 LED光质对组织培养苗生长的影响

LED单色光对组织培养苗的生长效应低于不同LED组合光,这可能与单色光导致植物光合系统可利用的光能分布不平衡有关。而红光和蓝光的光谱能量分布与叶绿素吸收光谱一致,红、蓝LED组合光可以增强植物光合作用以促进植物的生长和发育。研究发现,经单独的红光或蓝光LED处理的白掌组织培养苗长势较差,而一定配比的红蓝LED复合光有利于促进植物的生长;菊花组织培养苗红蓝LED组合光下叶片净光合速率明显高于单色红、蓝光,且植物鲜重和干重均达到最大值,类似的结论也出现在对棉花组织培养苗的研究中。

但是有关组织培养苗生长最适的红蓝LED配比,不同植物的研究结论并不一致。日本双蝴蝶和草莓在70%红光 + 30%蓝光照条件下,组织培养苗长势最好。而红掌在50%红光 + 50%蓝光处理下红掌组织培养苗各生长指标显著高于对照,是适宜红掌组织培养苗生长的最佳红蓝光配比。说明,不同植物对光质配比的敏感性不同,表现出不同的适应性,在实际的组织培养生产应用中,调整最佳的红蓝配比是生产出良好品质组织培养苗的关键。

3.2 LED光质对组织培养苗光形态建成的影响

3.2.1 对茎伸长的影响

LED光质显著影响组织培养苗茎的伸长,但茎节数不变,不同光质通过调控节间距从而影响植株的高度。将菊花组织培养苗置于不同光质中培养,发现单色红光处理下组织培养苗茎的长度显著大于对照荧光灯以及其他光质处理,这与对葡萄、铁皮石斛、蝴蝶兰等的研究结果相似,但与对毛地黄的实验结果相反。单色红光显著抑制毛地黄组织培养苗茎的伸长。另外,蓝光LED最有利于万寿菊组织培养苗茎的伸长。还有,在红蓝组合光(1:1)下棉花组织培养苗茎的长度和第2节间的长度达到最大值。由此可见,植物体内红光受体(光敏色素)和蓝光受体(隐花受体、向光素)共同调控植株茎的伸长,且不同植物体内光受体间的协同交互效应存在差别,从而促进或抑制植茎的伸长。

3.2.2 对叶片和气孔发育的影响

LED光质显著影响组织培养苗叶片形态发育。红光LED下兰花组织培养苗叶片长度最大,蓝光LED则抑制叶片延伸;红蓝组合光能够促进兰花组织培养苗叶面积增加,类似的结论也出现在对菊花的研究中。然而,在蓝光LED培养下棉花组织培养苗叶面积、叶片厚度以及栅栏组织长度均达到最大值。另外,蓝光LED有利于葡萄组织培养苗叶片数的增加。同时,叶片气孔发育同样受到光质的影响。菊花红蓝组合光下气孔最少,但气孔最大; 而在远红光和蓝光组合下气孔数目最大,但气孔最小。对棉花组织培养苗研究发现,蓝光 LED 最有利于气孔增大,而在对葡萄的研究中,蓝光有利于不同基因型葡萄气孔数目的增加,但对气孔大小影响不明显,这说明光质对气孔发育的效应因物种而存在差异。气孔的特性与植物光合和生长密切相关,有关光质对气孔发育的影响机制尚待进一步研究。

4 LED 光质对组织培养苗生根壮苗的影响

光质对离体植株根系诱导及生长的效应因波长不同而存在差异,且光质的效应依赖于植物基因型和生根物质浓度。在生根方面,通过对红掌、蝴蝶兰、帝王花和地被菊等植物组织培养苗研究发现,红光促进组织培养苗不定根的形成,表现为生根快且多而密,蓝光表现为明显的抑制作用。但是,单色红光照射下组织培养苗根系形态异常,移栽成活率低,而蓝光有利于提高后期根系活力,且能够促进干物质积累,降低含水量,防止植株玻璃化现象发生,从而提高组织培养苗健壮程度。菊花在单色红光照射下,根系活力较低,移栽成活率仅为75%,而红蓝光组合下组织培养苗移栽全部成活。另外,在蝴蝶兰组织培养中发现,添加了远红光的LED组合处理的根长和根系活力较对照显著增加,说明远红光有利于促进组织培养苗地下部分生长。由此可见,一定配比的红、蓝与远红光组合可促进组织培养苗根系正常发育,提高根系活性。

有学者对不同 LED 光源下培养的组织培养苗室外移栽情况进行了研究,发现组织培养阶段使用的 LED 光源同样影响组织培养苗室外移栽后的生长成活情况。对草莓、白掌和菊花的研究得到类似的结论,即室内组织培养阶段使用的红蓝LED组合光源能提高组织培养苗移栽成活率并促进移栽后幼苗的生长。因此,在生产中,对于部分难生根组织培养苗的快繁,可通过前期红光的预处理,提高组织培养苗生根率及生根数,进而转入一定配比的红光、蓝光与远红光组合下培养,促进根系生长发育和提高根系活力,最终达到提高组织培养苗移栽适应性的效果。

康倍斯
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