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光质对植物生长发育的影响(下)

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光质对蔬菜品质的影响

光质能影响植物的许多生理过程,尤其在光合作用和植物形态建成方面具有重要的作用,对特定的光波的合理利用有利于提高蔬菜的营养品质。

通常认为,红光有利于碳水化合物的积累,能促进可溶性糖的合成,但不利于可溶性蛋白的积累;而蓝光能促进蛋白质形成。红蓝光有助于减少硝酸盐的吸收量。各品种生菜的可溶性糖含量在蓝光或红蓝光处理下较高。与白光相比,红光和蓝光处理显著降低了生菜地上部分硝酸盐的含量。在相同光强和光照时间条件下,红蓝白混合LED光照与红蓝光相比,能降低更多的水培硝酸盐含量;在白光条件下,补充蓝光或绿光的处理降低了生菜中硝酸盐含量。

不同光质对植物器官中的次生代谢物质的形成有不同影响。红光、蓝光、红蓝混合光相对于白光对照来说,都能促进彩色甜椒果实中叶绿素的降解速度和提高类胡萝卜素和花青素的合成速度,而减缓类黄酮的合成速度。蓝光可以诱导类黄酮和花青素的积累,增大蓝光比例能促进能番茄果实中番茄红素和类黄酮的形成。生菜夜间补充UV-B和蓝光能提高生菜中槲皮素的含量。补充紫外光和蓝光生菜叶片中花青素和类胡萝卜素含量显著提高;蓝光提高了生菜叶绿素的含量,夜间补充蓝光的处理,叶片总酚和类黄酮含量以及抗氧化能力最高;与白光处理相比,红光处理显著提高了生菜地上部的花青素含量,蓝光处理下生菜地上部花青素含量最低。红光:白光:蓝光为8:1:1处理下增加了白苏总花青素的含量。红叶、紫叶和绿叶生菜的总酚含量在红蓝组合光或白光下最高,类黄酮和花青素含量在红光下最低,花青素含量在红蓝组合光照射下最大。100%蓝光条件下,能显著提高生菜单株鲜重,维生素C含量也是对照的2.25倍。蓝光20%、绿光39%、红光35%、远红光5%以及1%的紫外光组成的光质处理下罗勒的总酚含量显著高于其他处理;补充红蓝光相比其他处理能显著提高生菜的叶绿素和类胡萝卜素含量。

大量研究结果显示,红蓝光组合对植物营养品质的提高效果显著高于单色光。与白光相比,蓝光或红蓝光处理下的生菜和小松菜的维生素C含量显著提高。在可控环境条件下,红蓝光是最适宜用于提高紫苏中紫苏醛、柠檬烯和花 青素含量的光照处理。与不添加蓝光相比,在红光中添加一定比例的蓝光(59%、47%和35%)后发现绿叶生菜和红叶生菜的叶绿素含量、总酚含量、总黄酮含量以及抗氧 化能力都有得到显著提高。相对于白光处理,红蓝复合光能够促进芹菜可溶性蛋白含量的提高,而降低硝酸盐含量,茄肉中可溶性糖及茄皮中总酚、红色素、黄色素含量和总抗氧化能力也得到提高。与白光相比,红蓝组合光(1:1)提高果实可溶性糖、番茄红素含量;红蓝组合光(3:1)显著提高游离氨基酸和可溶性蛋白含量。与其他处理相比,70%红光+30%蓝光处理能显著提高生菜单株鲜重以及叶绿素和类胡萝卜素含量。

绿光和黄橙光,尽管目前相关报道和研究并不是很多,但是同样对蔬菜有着很重要的生理影响。不同光质对生菜光合色素影响不同,其中绿光下β-胡萝卜素的含量最高。补充橙光提高了油麦菜总酚的含量,补充绿光提高了其α-胡萝卜素和花青素含量。补充绿光能促进生菜中可溶性糖的积累,也能降低硝酸盐含量。

紫外光和红外光对蔬菜品质也有一定的影响。豌豆苗补充UV-C(254nm) 后,其维生素c含量并没有变化,而补充UV-A(365nm)后,豌豆苗的维生素C含量显著降低,但是提高了黄酮类物质含量。不含UV-B的光源与对照相比能显著降低甜菜中草酸的含量。补充紫外光能提高油麦菜酚类物质和α-胡萝卜素含量。每天照6kJ·m-2的UV-B的菠菜,其抗坏血酸含量最低,接受4kJ·m-2 UV-B照射的菠菜其花青素含量较高。紫甘蓝和绿甘蓝在经过UV-A和UV-B处理后,花青素含量均显著提高,且UV-B处理比UV-A处理在提高花青素含量方面更有效,这与紫外照射下花青素生物合成的下游结构基因表达量提高具有非常密切的关系。UV-A照射显著提高萝卜芽苗菜抗氧化酶活性,并通过提高L-半乳糖途径相关基因表达量及GLDH酶活性,使得萝卜芽苗菜中抗坏血酸含量也得到显著提高。补充远红外光处理下的生菜叶片花青素、类胡萝卜素以及叶绿素含量显著降低。补充远红外光促进了生菜维生素C的积累,并降低了生物量和色素含量。在红蓝光基础上添加远红外光能显著提高生菜中总酚、绿原酸和咖啡酸含量,抗氧化能力也得到显著增加。

对于芽苗菜来说,普遍认为蓝紫光能使幼苗健壮,也能促进抗氧化性物质的积累和合成。补充UV-A和蓝光能增加生菜芽苗菜中花青素的含量,蓝光增加类胡萝卜素含量,补充红光增加总酚含量,补充远红光却使生菜芽苗菜中花青素、类胡萝卜素和总酚均降低。红蓝光处理可提高豌豆苗叶 片维生素c含量,白光和红蓝光处理下豌豆苗茎叶中类胡萝卜素含量较高,白光处理下花青素含量最高。UV-B辐射24小时可促进西兰花芽苗菜中山奈酚和槲皮素的积累,并且UV-B可诱导硫代葡萄糖甙(GS)的合成。UV-B和蓝光能增加萝卜芽苗菜中的总酚类物质含量,提高芽苗菜的抗氧化能力。红色LED照射下的萝卜芽苗菜叶绿素a和叶绿素b以及总叶绿素含量最高;蓝色LED能促进萝卜芽苗菜中维生素C的积累。与白光相比,蓝光和红蓝混合光处理可提高香椿芽苗菜中氨基酸、维生素C、总黄酮含量,同时可降低硝酸盐、粗纤维和单宁含量。蓝光处理有利于提高豌豆芽苗菜蛋白质含量和类胡萝卜素含量,促进维生素C的合成,并可降低粗纤维含量。红光处理能叶绿素、可溶性糖及粗纤维含量,但抑制维生素C合成。

作为设施园艺面积居世界第一的大国,我国急需研发符合设施园艺(包括组织培养、工厂化育苗、大棚补光,全人工光生产等方面)需求的LED灯具以及LED照明自动控制系统、LED调控装置。随着LED技术的发展与生产成本的逐年下降,特别是随着植物光生物学研究的不断开展,植物照明应用技术的理论基础不断加强与完善,与LED植物照明相关的各种技术和产品必将广泛应用于设施园艺的生产实践中。

(作者:刘厚诚)

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