不同LED组合光质对莴苣灰霉病防御酶活性的影响.pdf

山 东 农 业 科 学():./.收稿日期:基金项目:国家特色蔬菜产业技术体系郑州综合试验站()河南省科技攻关项目()作者简介:刘勇鹏()男河南商水人硕士研究实习员主要从事蔬菜育种与栽培技术研究:.王彬()男河南郑州人助理研究员主要从事园艺作物栽培生理研究及科研管理:.同为第一作者通信作者:姚秋菊()女河南郑州人研究员主要从事蔬菜育种与栽培研究:.不同 组合光质对莴苣灰霉病防御酶活性的影响刘勇鹏王彬杨哲任旭妍朱新红马肖静孙凯乐孙治强朴凤植张涛姚秋菊(.漯河市农业科学院河南 漯河.河南省农业科学院园艺研究所河南 郑州.河南农业大学园艺学院河南 郑州.河南省驻马店农业学校河南 驻马店)摘要:本试验在水培条件下以 红蓝光(红蓝光比例)为基础和对照研究添加紫光、黄光、绿光组成的不同 组合光质对叶用莴苣接种灰霉病菌后的病情指数以及接菌前后、等相关防御酶活性的影响 结果表明不同 组合光质处理中以添加紫光的 红蓝紫处理最能降低莴苣灰霉病病情指数防御酶活性上红蓝光基础上添加紫光和黄光处理的、活性较高添加绿光、黄光处理的 活性较高 整体上看在 红蓝光基础上添加一定比例的紫光或黄光不仅可以有效降低莴苣灰霉病的病情指数还可以提高莴苣体内的防御酶活性 该结果可为莴苣生产中通过光环境控制来抑制灰霉病发生提供理论参考关键词:组合光质莴苣灰霉病防御酶中图分类号:.文献标识号:文章编号:().(.).().叶用莴苣(.)又名生菜营养丰富、栽培管理简单是当前植物工厂及设施温室栽培中重要的主栽蔬菜之一 光是植物重要的调控信号也是植物生长发育的重要能量来源植物会因光环境的不同而产生不同的生理生化反应 当前半导体技术的不断成熟和迅猛发展使高效、环保、稳定的 灯在设施农业生产中得到广泛应用也让人工光环境控制技术取得很大进步和发展 其中莴苣生产中有研究发现 红蓝黄复合光质可促进莴苣生长 红蓝光下通过添加一定量的绿光和黄光对生菜的光合性能和产量有很好的提升作用 也有研究发现光质对植物的抗病性也有一定的影响它参与多种作物对病原菌的多种防御生理反应能增强植物的多种防御酶活性提高植物抗病、抗逆能力:等研究指出光照质量对黄瓜白粉病有较大影响 等研究发现红光照射下番茄植株中的防御酶抗性提高能有效防治番茄根结线虫病侵染付雁南研究不同光质 处理对接种在培养基上的灰霉病菌落的抑制作用时发现紫光处理的抑制率要高于蓝光 灰霉病作为一种全球高危病害尤其是在设施蔬菜生产中一旦发病可减产 严重者甚至绝收目前针对 单色光以及红蓝光对作物抗病性及致病性机理的研究相对较多而关于其它组合光诸如黄光、绿光及紫光的多种组合研究相对较少 因此本试验在前人研究基础上于莴苣生长后期以红蓝组合光(红光蓝光)为基础及对照通过添加一定比例紫光、黄光和绿光组成红蓝紫、红蓝黄、红蓝绿 种不同组合光质处理并在光照第 时进行灰霉病菌接种处理调查研究莴苣在不同组合光质下灰霉病的发病状况及接种前后其对植株体内、主要防御酶活性的影响以期筛选出能抑制莴苣灰霉病菌的最佳组合光质 材料与方法.供试材料与设备供试叶用莴苣品种:美国大速生由河南豫艺种业公司提供 供试:由河南智圣普电子有限公司提供 供试灰霉病病菌孢子:河南农业大学植保学院实验室内培养.试验设计本试验共设置 个处理分别为红蓝组合光(红光蓝光 )、红蓝紫组合光(红光蓝光紫光 )、红蓝黄组合光(红光蓝光 黄光 )、红蓝绿组合光(红光蓝光绿光)光合有效辐射通量密度为()各处理 组合光相对光谱值见图 图 不同 组合光相对光谱图 山 东 农 业 科 学 第 卷.试验条件与处理方法本试验于 年在河南农业大学毛庄科教园区植物工厂内采用水培方式进行 其白天温度控制在 夜间控制在 湿度为浓度为 昼夜周期为 /水培种植设备是立体栽培架规格为:()()()层高 其上面是四层栽培槽栽培槽规格为 ()()()栽培槽由栽培床和种植托板组成栽培床放营养液种植托板用来固定叶用莴苣 栽培架最底部是营养液灌溉设备 组合光源布局和布置方法为:每层栽培槽设置一种光源处理四周拉上遮光布 营养液采用山崎叶类蔬菜专用配方(大量营养元素配方为:四水硝酸钙 、硝酸钾 、磷酸二氢铵 和七水硫酸镁 微量元素配方为:乙二胺四乙酸二钠铁 、硼酸.、四水硫酸锰.、七水硫酸锌.、五水硫酸铜.、四水钼酸铵.和硫酸亚铁.)每 更换 次营养液 莴苣生长前期采用红蓝()光照处理生长至 时在红蓝光基础上再分别添加黄光、紫光、绿光进行红蓝紫、红蓝黄、红蓝绿组合光处理组合光照处理后 对莴苣上部第 片叶进行针刺灰霉病菌接种处理 接种的孢子悬浮液为 接种后共计 个处理 随机区组设计重复 次 为避免交叉感染未接菌和接菌处理间有适当距离隔离接菌后植物工厂温度调至 湿度调至 使其快速感病.测定指标及方法红蓝紫、红蓝黄、红蓝绿组合光处理后 和 进行采样测定(葡聚糖酶)、(苯丙氨酸解氨酶)、(过氧化物酶)、(几丁质酶)及(多酚氧化酶)主要防御酶活性组合光处理 时调查灰霉病发病情况同时在处理后 和 时分开采样测其酶活性 活性测定根据 等的方法 活性测定采用反式肉桂酸显色法 活性测定采用邻苯二酚法均参照植物生理生化实验原理和技术进行 及 活性测定参照田菲菲的方法 随机取样所有指标测定均重复 次参照杨哲的叶类蔬菜灰霉病分级标准计算病情指数.数据处理与分析采用 软件进行数据统计并作图.软件进行数据方差分析(.)结果与分析.不同 组合光质对莴苣灰霉病发病的影响由表 可知不同 组合光质处理叶用莴苣灰霉病的病情指数相比(红蓝光)均显著降低 接种灰霉病菌后 各处理莴苣完全发病其中()病情指数最高为.其次为红蓝绿()和红蓝黄()组合光质处理红蓝紫()处理病情指数最低仅为.说明在红蓝光条件下适当添加一定量的紫光、绿光和黄光对灰霉病的发生均有一定的抑制作用整体以添加紫光处理抑制能力最强 表 不同 组合光质下莴苣灰霉病的发病情况处理光照 灰霉病菌接种 之病情指数().注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(.).不同 组合光质对莴苣灰霉病防御酶 活性的影响由图 可知不同 组合光质对叶用莴苣灰霉病防御酶 活性有着不同影响 光照 时各处理间 活性无显著差异 光照 时各处理间 活性存在显著差异以(红蓝紫)处理 活性最高比()增高(.)酶活性最低 光照 接种病菌 时 处理 活性最高其次是(红蓝绿)两处理间无显著差异但与其它处理均差异显著(红蓝黄)与(红蓝)处理间差异也不显著未接种病菌处理中 处理酶活性最高比 高 且差异显著 第 期 刘勇鹏等:不同 组合光质对莴苣灰霉病防御酶活性的影响光照 接种病菌 时各个接种病菌处理都比未接种病菌处理高整体以 和 处理的 活性最高未接种病菌处理中各 组合光质处理的 活性比 都显著增高综上可知在红蓝组合光条件下适当添加紫光、绿光和黄光可以提高莴苣体内 活性整体上看以红蓝紫和红蓝黄 组合光质最有利于提高感染灰霉病莴苣体内的 活性 表示接种灰霉病菌处理柱上不同小写字母表示处理间差异显著(比 分别增高.、.和.光照 时(红蓝黄)和(红蓝绿)组合光质处理的 活性相比 差异显著分别增高.和.而(红蓝紫)处理与 差异不显著 光照 接种病菌 时未接菌处理中 处理的 活性最高显著高于其它处理比(红蓝光)高.接菌处理中 活性也以(添加紫光)处理最高各接菌处理的 活性均显著高于对应的未接菌处理 光照 接种病菌 时以添加绿光的 处理 活性最高其次是 和 处理综上可知在红蓝光基础上添加一定比例紫光、黄光、绿光的组合光质对叶用莴苣的 活性均有一定的提升作用且随着光照时间的延长和接种灰霉菌的影响整体上以添加绿光和黄光提升作用最为明显图 不同 组合光质对莴苣灰霉病 防御酶 活性的影响.不同 组合光质对莴苣灰霉病防御酶 活性的影响由图 可知不同 组合光质对叶用莴苣 活性均有一定的影响 光照 时各处理 活性除(添加黄光)显著高于()外其它处理与 均无显著差异 光照 时个 组合光质处理的 活性均显著高于()处理仍最高比 增.其次是(添加绿光)和(添加紫光)处理比 分别高.和.光照 接种病菌 时(红蓝紫)处理 活性最高其次是未接菌的(红蓝紫)处理两处理间无显著差异前者显著高于其它未摘菌处理光照 接种病菌 时未接菌的(红蓝黄)和(红蓝绿)处理 活性分别比 高.和.比 高.均达显著水平接菌处理中 个组合光质处理间无显著差异但显著高于(红蓝绿)处理酶活性最高(红蓝黄)位次分别比 增加.和.均达显著水平由上可知接种灰霉病菌后 红蓝组合光基础上添加一定比例的紫光、黄光、绿光均能有利于提高叶用莴苣 活性整体上以红蓝黄、红蓝紫处理较佳图 不同 组合光质对莴苣灰霉病 防御酶 活性的影响 讨论与结论光环境作为植物离不开的环境因子不仅提供植物所需的辐射能量还能传递光能量信号调控其植物发育 当前随着科技的进步与发展特别是半导体产业发展带来的高精度环境控制技术使周年生产的植物工厂在我国得到很大发展尤其是在 光环境控制技术上通过调节形成不同 组合光质来控制作物的生长发育以提高作物的抗虫、抗病以及抗胁迫能力这已成为当前的研究热点有研究表明园艺作物生长及其产量主要取决于光合效率其中波长 范围内的光质是植物进行光合作用的主要光频率而植物对红蓝光的吸收率约为 基于红光和蓝光的多种组合光质对莴苣生长影响的研究有较多报道:王晓晶等研究表明添加绿光能降低生菜的地上部生物量抑制其正常生长发育进程陈田甜研究指出在红蓝光基础上补充黄光可 第 期 刘勇鹏等:不同 组合光质对莴苣灰霉病防御酶活性的影响以提高番茄地上部生物量石圆圆研究表明补充紫光处理下的莴苣株高降低叶片衰老延缓本试验表明在红蓝光条件下适当添加紫光的(红蓝紫)处理最能降低灰霉病的发病程度这与付雁南的研究结果一致即 紫光处理能抑制灰霉菌菌丝生长研究发现植物受到病原菌侵害后会产生多种防御反应而光作为植物生长发育的重要环境因子不仅能调控植物的生长发育也参与植物对病原菌抗性机制的建立提高植物体内多种防御酶活性 其中抗氧化代谢对植物的抗病性有关键作用 活性增强能很好地减轻由病原菌引起活性氧增多造成的伤害 本研究发现在红蓝组合光条件下适当添加紫光、绿光、黄光可以提高莴苣体内过氧化物酶活性在未接种灰霉病菌前以添加紫光处理酶活性最高接种病菌后以添加紫光和黄光处理最有利于提高 活性这与韩吉思等的研究结果(红心杉在不同配比红蓝光基础上增加紫光 活性会增加)、石圆圆的研究结果(补充 紫光处理能明显提高莴苣的 活性)一致 是植物次生代谢最重要的酶与植物的抗病能力直接相关 本研究发现在 红蓝光基础上添加紫光、黄光、绿光的不同组合光质处理对叶用莴苣 活性有很好的提升作用接种病菌后以添加黄光、紫光处理的 活性相对较高 这与崔琳琳等的研究结果(苦荞在紫光下 活性和黄酮类累积量都较高)一致 是一种含铜的氧化酶当植物细胞受到病原菌侵染或入侵破坏时 会发生生理反应产生酚类物质防止植物侵染甚至杀死病原菌 本试验中在红蓝组合光基础上添加一定比例的紫光、黄光、绿光处理对莴苣体内 活性均有一定的提升作用以添加紫光最有利于提高接种灰霉菌莴苣体内的 活性这与王虹的研究结果(紫光处理能显著提高白粉病黄瓜植株体内的 和 活性)一致另外有研究发现 和 在抵御植物病原菌伤害的防御反应中发挥着细胞壁水解酶的作用往往在植物受病原菌或其它逆境伤害时被诱导和积累能够控制真菌孢子的发育和菌丝生长 本研究发现在 红蓝光质基础上添加紫光、黄光、绿光的不同组合光质处理对叶用莴苣、活性均很好的增强作用且随着光照时间的延长和接种灰霉菌的影响整体上看 活性以添加绿光和黄光处理相对较高 活性则以添加黄光、紫光处理较高综上可知叶用莴苣生长后期接种灰霉病菌后不同 组合光质处理中以添加紫光处理最有利于降低灰霉病的发生程度在红蓝光基础上添加紫光和黄光处理的、活性较高添加绿光和黄光处理的 活性增强最为明显 整体上看在 红蓝光基础上添加一定比例的紫光或黄光对叶用莴苣灰霉病能产生较好的防御能力当前随着人们食品安全意识的增强一些高毒农药、抗生素等有机污染物在蔬菜生产中的应用逐渐受到限制 而随着 光照技术在设施蔬菜上的应用明确不同组合光质配比对提高植物抗病性的作用机理、开展绿色高效的不同组合光质病害防治也将成为未来 应用的重要研究方向参 考 文 献:分子植物育种编辑团队.莴苣.分子植物育种():.刘玉兵王军伟李洁等.光质对蔬菜生长及品质影响研究进展.湖南农业科学():.马肖静刘志强刘勇鹏等.不同红蓝光质组合夜间补光对番茄幼苗生长生理指标的影响.山东农业科学():.王佳淇韦晓桐何莹钰等.补光系统对设施园艺作物的影响.浙江农业科学():.王奇刘家源刘文科.红蓝光光强模式对水培生菜生长与产量的影响.照明工程学报():.张欢.光环境调控对植物生长发育的影响.南京:南京农业大学.石圆圆.不同 光质对莴苣生理性状及营养品质的影响.郑州:河南农业大学.张涛.不同 光质和组配对叶用莴苣生理基础及营养品质的影响.郑州:河南农业大学.杨有新王峰蔡加星等.光质和光敏色素在植物逆境响应中的作用研究进展.园艺学报():.孙建城.单色可见光抑制柑橘酸腐病菌的生长研究.武汉:华中农业大学.山 东 农 业 科 学 第 卷 ():.(/):.付雁南.光照对番茄灰霉病侵染及叶片防御系统的影响.沈阳:沈阳农业大学.姜莉莉田中一久孙瑞红等.草莓灰霉病病原菌的分离鉴定及室内毒力测定.山东农业科学():.崔杰王翠翠刘永光等.番茄果实灰霉病拮抗细菌菌株 的鉴定及其抑菌作用.山东农业科学():.邵丽杨小龙王蕊等.设施栽培蔬菜光环境及调控研究进展.中国蔬菜():.:.王学奎黄见良.植物生理生化实验原理与技术.北京:高等教育出版社.田菲菲.菜粉蝶提取物诱导黄瓜对炭疽病的抗性及其机理研究.保定:河北农业大学.杨哲.四种 光谱组合对叶用莴苣生理特性、品质及抗病性的初步探究.郑州:河南农业大学.钱胜艳刘世琦刘颖颖等.不同 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