南方农业学报JournalofSouthernAgriculture2020，51（3）：608-616·608·南方农业学报ISSN2095-1191；CODENNNXAABhttp://www.nfnyxb.com51卷DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2020.03.017LED光源对番茄嫁接成活率及幼苗
生理响应的影响
徐博娅，钟
川，刘斯晗，梁梦迪，田茂燕，向婷颖，阳燕娟，于文进*
（广西大学农学院，南宁
530004）
摘要：【目的】研究不同LED光源下番茄嫁接苗的成活率及幼苗生理指标的响应，筛选适合番茄嫁接愈合的LED光源，为番茄工厂化嫁接愈合室节能光源的选择提供参考。【方法】采用蓝光（B，450nm）、红光（R1，630nm；R2，660nm）、红外光（I，735nm）和白光（W1、W2，400~780nm，光照强度分别为110和190lx）LED，组成单波LED和复合LED光源，以白炽灯为对照，对樱桃番茄和普通番茄进行嫁接后补光处理，比较嫁接成活率和株高、茎粗的增长量；R2+I、W1和W2光源下测定嫁接苗体内的光合色素、可溶性蛋白和丙二醛（MDA）含量及细胞相对电导率等指标，研究番茄嫁接苗对LED光源的生理响应。【结果】4种单波LED补光下，B补光的樱桃番茄和普通番茄嫁接成活率分别为90.16%和85.31%，均显著高于R1、R2和I补光（P<0.05，下同）。3种复合LED（R2+I、W1、W2）补光下，樱桃番茄的嫁接成活率为97.14%~99.18%，均显著高于对照光源白炽灯；普通番茄的嫁接成活率为91.00%~94.83%，均与白炽灯无显著差异（P>0.05，下同）。复合光源W1和W2补光对两种番茄嫁接苗的株高和接穗茎粗增长无显著影响，这两种白光下普通番茄嫁接苗叶绿素总量为0.0490~0.0497mg/cm2，类胡萝卜素含量为0.0210~0.0214mg/cm2，均显著高于白炽灯，说明对叶片合成叶绿素和类胡萝卜素具有促进作用。3种复合光源（R2+I、W1、W2）下两种番茄嫁接苗接穗和砧木的可溶性蛋白含量为1.32~3.10mg/gFW，均显著低于白炽灯。W2补光条件下樱桃番茄嫁接苗接穗和砧木MDA含量为0.00073~0.00082μmol/gFW、普通番茄嫁接苗接穗MDA含量为0.00087μmol/gFW，W1补光条件下普通番茄嫁接苗砧木MDA含量为0.0128μmol/gFW，均与白炽灯无显著差异，表明樱桃番茄嫁接苗的接穗和砧木对W2，普通番茄嫁接苗的接穗对W2、砧木对W1的胁迫反应程度低。复合光源W1和W2补光条件下普通番茄接穗细胞相对电导率为10.39%~10.60%，均与白炽灯无显著差异，说明W1、W2补光对普通番茄接穗的细胞膜选择透性的影响与白炽灯无显著差异。【结论】筛选出波长范围为400~780nm的复合LED光源（W1、W2）适合作为番茄工厂化嫁接愈合室的人工光源；W1比W2更节能，可优先选择W1作为番茄嫁接愈合室的节能光源。
关键词：番茄；LED光源；嫁接成活率；生理响应中图分类号：S641.204.3
文献标志码：A
文章编号：2095-1191（2020）03-0608-09
EffectsofLEDlightsourceonsurvivalrateoftomatografting
andphysiologicalresponseofseedlings
XUBo-ya，ZHONGChuan，LIUSi-han，LIANGMeng-di，TIANMao-yan，
XIANGTing-ying，YANGYan-juan，YUWen-jin*
（CollegeofAgriculture，GuangxiUniversity，Nanning530004，China）
Abstract：【Objective】ThestudyaimedtoselecttheLEDlightsourcesuitablefortomatograftinghealingbystudying
thesurvivalrateofgraftedtomatoseedlingsunderdifferentLEDlightsourcesandtheresponseofseedlingphysiologicalindexes，whichcouldprovidereferencefortheselectionofenergy-savinglightsourceingraftinghealingroomoftomatofactory.【Method】SinglewaveLEDandcompositeLEDlightsourceswereformedbybluelight（B，450nm），redlight（R1，630nm；R2，660nm），infraredlight（I，735nm）whitelight（W1，W2，400-780nm，lightintensitieswere110and190lx）LED，incandescentlampswerethecontrolgroup.Lightwasaddedtominitomatoesandcommontomatoesaftergrafting，thencomparedthegraftingsurvivalrateandthegrowthofplantheightandstemdiameter.Photosyntheticpigment，solubleprotein，malonaldehyde（MDA），cellrelativeelectricalconductivityofgraftedseedlingsunderR2+I，收稿日期：2019-10-23基金项目：国家自然科学基金项目（31660568）；广西科技重大专项（桂科AA17204039-2，桂科AA17204026-1）作者简介：*为通讯作者，于文进（1971-），博士，教授，博士生导师，主要从事蔬菜抗性育种和抗逆机制研究工作，E-mail：yuwjin@gxu.
edu.cn。徐博娅（1994-），研究方向为蔬菜嫁接生理，E-mail：18776900884@163.com
3期徐博娅等：LED光源对番茄嫁接成活率及幼苗生理响应的影响
·609·W1andW2lightsourcesweredetectedtostudythephysiologicalresponseofgraftedtomatoseedlingstoLEDlightsource.【Result】Underthesefourkindsofsingle-waveLEDlight，thegraftingsurvivalratesofminitomatoesandcom-montomatoessupplementedbyBwere90.16%and85.31%，respectively，whichweresignificantlyhigherthanR1，R2andIsupplementarylights（P<0.05，thesamebelow）.Thegraftingsurvivalrateofminitomatowas97.14%-99.18%whenunderthreekindsofcompositeLEDlightsources（R2+I，W1andW2），whichweresignificantlyhigherthanthein-candescentlamp（controllightsource）；besides，thegraftingsurvivalrateofcommontomatoeswas91.00%-94.83%，withoutsignificantdifferencewithincandescentlamp（P>0.05，thesamebelow）.TherewasnosignificantdifferenceinplantheightandscionstemdiameteroftwokindsoftomatograftedseedlingsbetweenW1，W2andincandescentlamp.Underthesetwolights，thetotalchlorophyllcontentofthecommontomatograftedseedlingwas0.0490-0.0497mg/cm2，andthecontentofcarotenoidwas0.0210-0.0214mg/cm2，whichweresignificantlyhigherthanthatofincandescentlamp，indicatingthatitcouldpromotethesynthesisofchlorophyllandcarotenoidsinleaves.Underthreecompositelights（R2+I，W1andW2），thesolubleproteincontentofscionandrootstockofgraftedtomatoseedlingswas1.32-3.10mg/gFW，whichwassignificantlylowerthanthatofincandescentlamp.UndertheconditionofW2supplementarylight，thescionandstockMDAcontentsingraftedminitomatoseedlingswere0.00073-0.00082μmol/gFW，thescionMDAcontentincommongraftedtomatoseedlingswas0.00087μmol/gFW；undertheconditionofW1supplementarylight，stockMDAcontentincommontomatograftedseedlingswas0.0128μmol/gFW，theyallhadnosignificantdifferencewithincandes-centlamp.TheanalysisshowedthatthestressresponsedegreesofscionandstockgraftedminitomatoseedlingstoW2supplementarylight，thescionofcommongraftedtomatoseedlingstoW2supplementarylight，therootstockstoW1sup-plementarylightwerelow.Therelativeconductivityofcommontomatoscioncellswas10.39%-10.60%underthecondi-tionofsupplementarylightW1andW2，whichwasnotsignificantlydifferentfromthatofincandescentlamps.TherewerenosignificantdifferencebetweenW1，W2andincandescentlamp（CK）oncellmembraneselectivepermeabilityofcommontomatoscions.【Conclusion】ThecompositeLEDlightsource（W1，W2）withwavelengthrangeof400-780nmissuitableasanartificiallightsourcetopromotethehealingoftomatografting.W1ismoreenergy-efficientthanW2，andW1canbeselectedastheenergy-savinglightsourcefortomatograftinghealingroom.
Keywords：tomato；LEDlightsource；graftingsurvivalrate；physiologicalresponseFoundationitem：NationalNaturalScienceFoundationofChina（31660568）；GuangxiScienceandTechnologyMa-jorProject（GuikeAA17204039-2，GuikeAA17204026-1）
0引言
【研究意义】在番茄露地栽培和设施栽培过程
中，番茄嫁接苗能有效提升植株克服青枯病、根结线虫等土传病害和土壤连作生理障碍的能力，因此实现工厂化高效规模嫁接育苗是保障番茄种植产业可持续发展的迫切需要。光是植物生长必不可少的环境因子，光强、光质及光周期均影响植物的生长发育过程（段然等，2016；陈家玉，2017）。装配可人工控制环境的嫁接愈合室，合理选择愈合室的人工光源，是促进番茄嫁接苗愈合、降低嫁接育苗成本的关键。LED光源作为新一代人工光源，具有光质、光强可调节及高效、低能耗、低发热等优良特性，可根据不同农作物进行定向补光，因此已成为农用光源开发应用的热点方向（Jangetal.，2014a，2014b）。欧盟、美国、日本等在2014年前后已淘汰白炽灯，我国也不断加快推广应用LED照明，计划将在10年内淘汰白炽灯（窦林平，2017）。筛选出适合不同蔬菜嫁接愈合的LED节能光源，可为蔬菜嫁接愈合室光源选择提供参考，也对现代化人工控制环境因子的愈合室建设有一定现实意义。【前人研究进展】LED光源有良好的光谱特性，可根据植物的生长需求进行组装，在
作物生产应用方面已有较多研究。国外最早在1991年报道了利用单色红光LED与蓝色荧光灯组合，成功栽培了莴苣（Bulaetal.，1991）；复合光质比单一光质LED更有利于植物生长（Okamotoetal.，1997；Heoetal.，2002），红蓝光LED光源可进行植物栽培（Lianetal.，2003），蓝光比重增加可促进红叶生菜花青素含量增加，有利于功能性物质的合成（Goto，2012）。国内研究了LED光质对黄瓜（傅明华等，2000）、油菜（杜建芳等，2002）、彩色甜椒（杜洪涛等，2005）、番茄（蒲高斌等，2005）、草莓（徐凯等，2005）、西瓜（李小娥等，2015）、瓠瓜（黄枝等，2016）等果蔬生长的影响。一些研究表明光质及其组成对不同蔬菜幼苗生长的促进作用存在差异，邬奇等（2013）发现红蓝光比例2∶1时最适于番茄幼苗生长和壮苗；李小娥等（2015）研究表明7∶3的红蓝光混合LED光源能提高西瓜嫁接苗的质量。有关LED光源对植物嫁接愈合的影响研究，Vu等（2014）认为红光LED比黑暗条件更能促进砧木与接穗的维管束连接，更有利于番茄嫁接苗的愈合和根系生长；Nguyen等（2015）研究发现，与荧光灯、红外光和黑暗条件相比，红光LED和红蓝LED混合光源均能有效提高辣椒嫁接苗
·610·南方农业学报51卷的成活率及幼苗质量；刘方园（2016）研究得出红蓝混合LED光源下西瓜的嫁接愈合及种苗质量均优于荧光灯和黑暗条件；朱晨（2019）研究得出与白光相比，红蓝白组合光能显著促进黄瓜嫁接苗愈合，提高幼苗质量。【本研究切入点】大量研究和应用事例表明目前LED光源具有精准补光的优势，可提高作物产量和品质，克服了白炽灯等传统农用光源高能耗等缺点（李雅旻等，2018）。LED光源在作物生产上多应用于温室补光、植物工厂及组织培养等方面。LED作为冷光源和光质可调的特点，非常适用于促进嫁接苗的愈合，但应用研究涉及不多，在番茄嫁接育苗应用方面更是缺少系统研究。【拟解决的关键问题】本研究采用不同波长和光照强度的单波LED和复合LED光源，对樱桃番茄和普通番茄进行嫁接后补光处理，明确不同LED补光条件下番茄嫁接的成活率，通过比较番茄嫁接苗体内的光合色素、可溶性蛋白和丙二醛（MDA）含量及细胞相对电导率等生理指标，探讨LED光源对番茄嫁接苗的生理影响，为筛选适合用于番茄嫁接育苗的LED光源及番茄工厂化嫁接愈合室的节能光源选择提供参考。
珍珠岩=7∶3）的105孔穴盘中进行育苗，幼苗长至3片真叶时采用斜切套管嫁接，嫁接后放入人工气候箱中，依次用表1的11种试验光源进行补光处理。光源布置在人工气候箱顶部，光照距离45cm，每天光照14h，处理7d。每种光源处理嫁接植株100株，重复3次。人工气候箱内的温度、相对湿度统一控制为嫁接后1~3d温度25.5℃、湿度95%，第4~5d温度28.5℃、湿度85%，第6~7d温度31℃、湿度75%。1.3
指标测定
于嫁接后第8d统计嫁接成活率。
番茄嫁接苗株高和茎粗增长量测定。在补光处理前和处理后7d，分别测量番茄嫁接苗的株高和接穗茎粗，每种光源处理随机抽取10株进行测量，重复3次。补光处理前和处理后7d的差值为增长量。株高用直尺测量茎基部到生长点的高度，接穗茎粗用游标卡尺测量嫁接口以上接穗第1节的直径。
番茄嫁接苗生理指标测定。根据不同LED补光条件下的番茄嫁接成活率，选择3种复合LED光源（R2+I、W1、W2），以白炽灯为对照（CK），研究LED补光对番茄嫁接幼苗生理指标的影响。试验方法如1.2，在补光处理7d后取样测定嫁接苗的生理指标。取番茄嫁接苗的接穗叶片，采用45%丙酮提取法测定叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。在嫁接口以上1cm处取3cm长的接穗茎，嫁接口以下1cm处取3cm长的砧木茎，分别测定接穗和砧木的可溶性蛋白含量、MDA含量和细胞相对电导率。MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定，细胞相对电导率用电导仪测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定。1.4
统计分析
使用SPSS23.0对试验数据进行邓肯单因素方差分析，分析嫁接成活率、幼苗生长和生理指标在不同补光处理间的差异显著性。
1材料与方法
1.1
试验材料
试验于2018年3月—2019年3月在广西南宁市广西大学农学院实验室进行。嫁接砧木为广西大学育成的番茄和茄子通用砧木茄砧21号（审定号桂审蔬2014013号）；接穗为粉红色樱桃番茄品种Fb和红色大果普通番茄品种Lf。用砧木茄砧21号分别嫁接樱桃番茄和普通番茄。试验光源为4种单波LED光源和7种复合LED光源，以白炽灯为对照光源，光源类别、波长范围和光照强度如表1所示。1.2试验方法
将砧木和接穗种子播种于装有育苗基质（泥炭∶
表1试验光源的波长范围和光照强度
Table1Wavelengthrangeandlightintensityoflightsourceinthetest
试验光源
Lightsourceintest单波LED
SolitarywaveLED
处理Treatment
BR1R2IB+R1B+R2B+IR1+IR2+IW1W2CK
波长范围（nm）Wavelengthrange
450±5630±5660±5735±5（450±5）+（630±5）（450±5）+（660±5）（450±5）+（735±5）（630±5）+（735±5）（660±5）+（735±5）
400~780400~780380~780
光照强度（lx）Lightintensity
130351459501309020851101901511
蓝光Bluelight红光1Redlight1红光2Redlight2红外光Infraredlight
蓝光+红光1Bluelight+redlight1复合LED
CompositewaveLED蓝光+红光2Bluelight+redlight2
蓝光+红外光Bluelight+infraredlight红光1+红外光Redlight1+infraredlight红光2+红外光Redlight2+infraredlight白光1Whitelight1白光2Whitelight2
白炽灯（对照）Incandescentlamp（control）
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