植物工厂中不同LED光质对番杏植株生长及营养物质积累的影响

【目的】研究植物工厂中不同LED光质对番杏植株生长及营养物质积累的影响,为筛选适宜番杏植株生长的最佳光质及番杏的优质高效栽培提供参考依据。【方法】以种植在植物工厂中的番杏为试验材料,设置白光为对照(CK)及不同比例红、蓝光(R2B8、R5B5和R8B2)4个光照条件处理,处理后45 d,测定番杏主根长、株高、茎粗、叶片数、叶面积和含水量等生长指标,测定光合色素含量与光合参数[净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、胞间CO_(2)浓度(C_(i))和蒸腾速率(T_(r))]及营养品质(单宁、总黄酮、总皂苷、可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白和硝酸盐含量)指标,并分析主要农艺性状与营养指标的相关性。【结果】随着红光比例的增加,株高和主根长呈上升趋势,排序为R8B2>R5B5>CK>R2B8;红光比例的增加显著促进了番杏叶面积的增加(P<0.05,下同),R8B2处理下番杏的茎粗、叶片数、叶面积和鲜重均为最高值,分别较CK显著增加30.40%、16.00%、39.14%和5.86%;叶绿素a与总叶绿素含量在R8B2处理下含量最多,与CK相比分别显著增加20.94%和27.42%;R8B2处理下番杏P_(n)最高,与CK相比显著增加59.45%;R5B5处理的P_(n)最小。R2B8处理的总皂苷含量最高,与CK相比显著增加14.63%。可溶性糖与维生素C含量随着红光比例增加呈先升后降的变化趋势,分别在R5B5和R2B8时达峰值后降低。可溶性蛋白含量各处理差异不显著(P>0.05),硝酸盐含量随着红光比例的增加而降低。相关分析结果显示,不同LED光质处理下番杏的生长特性和营养成分变化密切相关。番杏的株高与茎粗、叶面积、鲜重等呈极显著正相关(P<0.01,下同),P_(n)与叶绿素a、总叶绿素含量和茎粗呈极显著正相关,总黄酮与单宁和可溶性蛋白呈显著正相关,硝酸盐与茎粗、叶绿素b、G_(s)等呈负相关。【结论】红、蓝光不同配比影响植物工厂中番杏的生长和营养物质积累,当2种光质光配比为R8B2时可促进番杏光合作用、形态建成和营养物质积累,降低硝酸盐含量,提升食用口感,可应用于番杏实际生产。

植物工厂中光强对番杏生长发育及品质的影响

为筛选出在植物工厂条件下能促进番杏生长的最佳光照强度,本试验通过调节LED灯光强,研究了不同光照强度对番杏生长和品质的影响。结果表明:(1)在光照强度150μmol/(m^(2)·s)处理下,番杏株高、茎粗、根长、叶面积、侧枝长、叶片数等农艺性状均最佳;(2)在光照强度为150μmol/(m^(2)·s)时,番杏叶绿素a、b及总叶绿素含量最高,叶绿素荧光参数中,电子传递效率(ETR)最大,光系统PSⅡ最大光化学效率(F v/F m)和光化学淬灭系数(q P)数值虽较高,但并未呈显著性变化,非光化学淬灭系数(NPQ)则随光强增加而增加;(3)在光照强度为150μmol/(m^(2)·s)时,番杏糖类化合物、可滴定酸、维生素C、可溶性蛋白、游离氨基酸、黄酮类化合物等品质指标均表现为最佳状态,粗纤维与单宁含量变化不大,硝酸盐含量最低。综上所述,光照强度150μmol/(m^(2)·s)时有利于番杏生长发育及品质提高。

番杏TtASR基因的克隆及其抗逆功能分析

ASR(ABA, Stress and Ripening)蛋白是植物中特有的亲水性小分子蛋白,在植物细胞失水条件下对细胞器起保护性作用。本研究在构建番杏[Tetragonia tetragonioides (Pall.) Kuntze]全长cDNA文库中通过随机克隆测序分析基础上,获得了一个编码番杏ASR蛋白的全长cDNA序列,命名为TtASR(GenBank登录号:MH454101)。TtASR的cDNA全长序列包含一个为723 bp完整开放阅读框,编码蛋白TtASR含有240个氨基酸,等电点为5.26,分子量为25.29 ku。对TtASR与其他植物中同源蛋白的进化分析表明,与辽宁碱蓬SlASR和海蓬子SbASR-1亲缘关系较近。将TtASR的cDNA阅读框插入到原核表达载体pGEX6p-1中,通过转化大肠杆菌进行原核表达分析。结果表明,重组大肠杆菌菌株能表现出良好地抗逆性,特别是对NaCl、高渗透压和氧化胁迫的抗逆性增强。

植物工厂中光周期对番杏光合特性及品质的影响

为探究光周期对番杏[Tetragonia tetragonoides(Pall.)Kuntze]生长及品质的影响,利用植物工厂中光源高度可控的优势对番杏进行不同光照时间(8、10、12、14、16 h)处理,测定分析番杏的生长、光合特性及营养品质.结果表明:(1)番杏各农艺性状随光照时间延长而增长,在光照时间14 h与16 h处理之间未呈显著性差异(P<0.05);(2)适宜光周期有利于光合色素积累,在16 h处理下叶绿素a、总叶绿素和类胡萝卜素含量最大,叶绿素b含量则在14 h光照时最大;净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))随光照时间延长上升,其中净光合速率在14 h与16 h光照之间变化不显著,胞间CO_(2)(C_(i))则呈先降后升的趋势;光周期变化对最大光化学效率F_(v)/F_(m)与光化学淬灭系数q_(P)未造成显著影响,非光化学淬灭系数NPQ随光照时间延长呈先降后升的趋势,14-16 h光照处理之间变化不显著,电子传递效率ETR则随光周期延长而降低;(3)不同光周期对番杏各营养成分含量的影响有所差异,可溶性蛋白变化差异较小,硝酸盐随光照时间延长而降低,14 h光照下可溶性糖含量最大.本研究表明14-16 h光照处理有利于番杏生长和营养物质积累.(图5表2参37)