Transcriptome analysis reveals effects of red and blue lightemitting diodes(LEDs)on the growth,chlorophyll fluorescence and endogenous plant hormones of potato(Solanum tuberosum L.)plantlets cultured in vitro

Red and blue light illumination has been reported to significantly affect plantlet growth.Potato is an important food and feed crop in the world and potato plantlet cultured in vitro plays an important role in potato production.However,few studies have documented the effects of red and blue light on the growth of potato plantlets revealed at the transcriptome level.The objective of this study was to determine the growth and physiological responses of potato plantlets cultured in vitro under monochromatic red(RR),monochromatic blue(BB)as well as combined red and blue(RB)LEDs using the RNA-Seq technique.In total,3150 and 814 differentially expressed genes(DEGs)were detected in potato plantlets under RR and BB,respectively,compared to RB(used as control).Compared to the control,the DEGs enriched in"photosynthesis"and"photosynthesis-antenna proteins"metabolic pathways were up-regulated and down-regulated by BB and RR,respectively,which might be responsible for the increases and decreases of maximum quantum yield(F_(v)/F_(m)),photochemical quantum yield(φ_(PSII)),photochemical quenching(q_(P))and electron transfer rate(ETR)in BB and RR,respectively.Potato plantlets exhibited dwarfed stems and extended leaves under BB,whereas elongated stems and small leaves were induced under RR.These dramatically altered plantlet phenotypes were associated with variable levels of endogenous plant hormones gibberellin(GAs),indoleacetic acid(IAA)and cytokinins(CKs),as assessed in stems and leaves of potato plantlets.In addition,monochromatic red and blue LEDs trigged the opposite expression profiles of DEGs identified in the"plant hormone signal transduction"metabolic pathway,which were closely related to the endogenous plant hormone levels in potato plantlets.Our results provide insights into the responses of potato plantlets cultured in vitro to red and blue LEDs at the transcriptomic level and may contribute to improvements in the micro-propagation of potato plantlets cultured in vitro from the light spectrum aspect.

不同波长LEDs光源对苦荞芽菜生长、生物活性物积累及抗氧化活性的影响

为探究不同波长LEDs光源对苦荞芽菜生长的影响,本研究以黑暗(D)作对照,采用单色红(R)、蓝(B)、绿(G)光源培养苦荞芽菜,收获后分别测定其形态指标、生物活性物积累量、类黄酮合成关键基因表达量及抗氧化活性指标,结果表明:B处理的苦荞芽菜下胚轴呈深红色,伸长生长受到强烈抑制,花青素、总黄酮及总酚积累量均最高,分别是D的7.18、2.96和2.49倍;R处理的下胚轴呈浅粉色,上述3种生物活性物积累量分别是对照的2.56、1.68和1.40倍;G处理的下胚轴伸长与R相似,外观呈透明白色,生物活性物积累量与对照无显著差异。B和R均强烈诱导类黄酮生物合成通路上关键结构基因表达,显著增加苦荞芽菜下胚轴抗氧化活性。此外,各单色光处理均未显著影响苦荞芽菜可食用部位的鲜重。由此可见,红、蓝LEDs光源可显著影响苦荞芽菜形态生长,并增加其生物活性物积累及抗氧化能力,以蓝光最佳。

LED红蓝光配比对番茄生长和光合的影响

以番茄品种‘普罗旺斯’为材料,在双拱钢架日光温室内进行人工补光试验,设置T1(2R3B,即红光/蓝光珠数配比R:B=2:3)、T2(4R1B)、T3(6R1B)、T4(7R1B)四组红蓝光处理,以不进行人工补光为对照(CK),探究温室番茄生长和光合响应最优的红蓝光配比。结果表明,在T1处理下35d后,番茄的株高、SPAD、蒸腾速率(Tr)和光化学淬灭系数(qP)较对照组分别显著提高26.7%、19.6%、107.6%和34.3%。在T3处理下35d后,番茄的茎粗、花朵数、净光合速率(Pn)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和电子传输速率(ETR)较对照组分别显著提高26.9%、38.6%、133.7%、5.9%、183.3%、31.3%和30.9%。在T4处理下35d后,最大光化学效率(Fv/Fm)较对照组分别显著提高4.0%。在对设施番茄进行不同配比红蓝光补光处理下,较对照组可显著促进番茄的生长及光合作用,在本试验设置的2R3B、4R1B、6R1B、7R1B四组红蓝组合光处理中,6R1B(红/蓝光珠数配比R:B=6:1)处理下各项指标表现的综合效果最佳,可为温室番茄栽培LED补光提供一定的理论指导。

植物工厂LED光质调控对芹菜生长及产量的影响

为探讨植物工厂中不同光质对芹菜生长的影响,本研究选用4种不同红蓝光配比的LED光源开展试验。结果表明,红光∶蓝光=3∶1的光质配比下,芹菜株高、茎粗、叶片数、单株鲜重、干重、地上部干重和地下部干重均最大,有利于芹菜的营养生长;红光∶蓝光=3∶1的光质配比可提高芹菜叶绿素含量,促进光合作用,提高光能转化率;红光∶蓝光=3∶1的光质配比有利于芹菜壮苗培育和产量的提高。综合各指标表明,红光∶蓝光=3∶1是适于植物工厂芹菜生长的光质配比。

LED光质对豌豆苗生长、光合色素和营养品质的影响

以豌豆苗为材料,采用基质穴盘培养的方法,研究不同LED光质处理(白光、红光、蓝光和红蓝光)对豌豆苗生长、光合色素(叶绿素a、b和类胡萝卜素)含量与营养品质(硝酸盐、维生素C、类黄酮和花青素含量)的影响。结果表明,与白光相比,蓝光与红蓝光处理显著提高了豌豆苗地上部生物量(P<0.05),而红光对豌豆苗地上部生物量无影响。不同光质处理在豌豆苗根系生物量和总生物量指标上无显著差异。与白光处理相比,红蓝光处理显著提高了豌豆苗叶片中叶绿素a、b的含量(P<0.05),但对类胡萝卜素含量无影响。在4种处理中,红光处理的叶绿素a含量最低,而蓝光处理的叶绿素b最低。红光和蓝光处理茎叶中类胡萝卜素含量间无差异,均显著低于白光和红蓝光处理(P<0.05)。红蓝光处理显著提高了豌豆苗叶片中维生素C的含量(P<0.05),而红光和蓝光均无影响。不同光质处理的豌豆苗茎叶中硝酸盐含量和类黄酮含量无差异。白光处理的豌豆苗茎叶中花青素含量最高,蓝光处理最低。总之,蓝光和红蓝光可促进豌豆苗地上部生长,增加叶片叶绿素a、b含量,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茎叶中类胡萝卜素含量较高,白光处理的豌豆苗茎叶中花青素含量最高。说明蓝光和红蓝光有利于增加豌豆苗菜产量,而白光和红蓝光有利于提高豌豆苗的营养品质。

不同红蓝光质比LED光源对铁皮石斛试管苗生长的影响

【目的】研究不同红蓝光质比LED光源对铁皮石斛试管苗生长的影响,为高品质的铁皮石斛试管苗生产提供理论依据,也为LED光源在植物组培中的应用和经济可行性分析提供参考。【方法】以铁皮石斛试管苗为试材,在LED光源的红光100%R(主波长640nm),蓝光100%B(主波长464nm),80%R+20%B,70%R+30%B,50%R+50%B 5种不同光质配比下培养,以普通荧光灯(PGFL)作为对照,比较经不同光质比处理90d后试管苗的形态指标、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量以及根系活力。【结果】铁皮石斛试管苗株高在100%R处理下达到最大值;叶数、根长均在80%R+20%B处理下达到最大值;根数在70%R+30%B处理下达到最大值。在50%R+50%B处理下,铁皮石斛试管苗的干鲜质量、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)、可溶性糖含量和根系活力均达到最大值。可溶性蛋白在100%B处理下达到最大值。【结论】红蓝光比例为1∶1时有利于铁皮石斛试管苗的生长、叶绿素合成及干物质和糖的积累。

3种不同LED光质配比对芹菜生长和品质的影响

探讨不同LED光质配比对芹菜生长和品质的影响,为LED光源在芹菜生产上的应用提供理论依据。以‘津南实芹’为材料,利用红光波长为657nm(±20nm)和蓝光波长为454nm(±20nm)的LED灯板和控制器为人工光源,设置T1(R/B=3∶1)、T2(R/B=1∶1)、T3(R/B=1∶3)3个处理,以1个荧光灯处理为对照(CK),采用水培法栽培,在不同的光照环境下栽培55d。结果表明:T1、T2、T3处理相比CK可以有效提高芹菜维生素C质量分数,减少纤维素质量分数;红光所占比例增大有助于株高、叶片数、叶柄长、可溶性糖的提高和根冠比的减小;蓝光所占比例大有利于芹菜可溶性蛋白和还原性糖质量分数提高,纤维素和硝酸盐质量分数的减少;T1(R/B=3∶1)处理下株高、最大叶柄长、叶片数、可溶性糖质量分数明显高于其他处理,且硝酸盐质量分数较低、根冠比最低,表现出良好的生长和品质特性,所以T1(R/B=3∶1)处理更有利于芹菜的生长和品质的提高。总之,LED光源下红蓝光比为3∶1时能够明显提高‘津南实芹’的品质和单株产量。

不同频率LED红蓝光交替照射对生菜生长与品质的影响

在全人工光型植物工厂中进行试验,运用供光模式可调的红蓝LED光源,以不同频率的红蓝光交替照射生菜,并以同比例的红蓝光同时照射生菜作为对照组,通过测定生菜生长动态、光合色素、可溶性糖、粗蛋白、维生素C以及硝酸盐含量,研究红蓝光供光模式及交替频率对生菜生长与品质的影响。结果表明:在等能耗基础上,16 h光期里,红蓝光交替1次有利于生菜地上部分生物量、可溶性糖以及粗蛋白的积累;红蓝光交替4次有利于生菜中维生素C的积累以及硝酸盐的代谢;所有处理中,叶绿素及类胡萝卜素含量均以4次和8次红蓝光交替为最大,且二者之间无显著性差异。

红蓝LED光全生育期照射对樱桃番茄果实品质的影响

采用红蓝组合LED光源全生育期照射植株,研究不同配比的红蓝光对樱桃番茄果实品质的影响。结果表明:蓝光占60%时,单果质量和单株果数都显著大于其他处理,蓝光比例增大促进果实中番茄红素、可溶性固形物、游离氨基酸和类黄酮的形成,提升糖酸比值;红光比例增大促进果实中可滴定酸的形成;蓝光所占比例为50%时,果实中可溶性蛋白含量较高,比例提高到60%时蔗糖、可溶性糖、VC含量较高;而蓝光所占比例为25%时果实中番茄红素、可溶性固形物、可溶性蛋白含量较低,且可溶性糖、蔗糖、游离氨基酸、花青素的含量都较低。说明樱桃番茄果实品质明显受光质的调控,在一定范围内,红蓝光比值对果实营养品质的影响无质的差异,当蓝光所占比例较大时,有利于营养物质的积累,蓝光占25%时不利于果实品质的提高,蓝光占60%较有利于果实品质的提高。

LED光源对不结球白菜和番茄内源激素含量的影响

以不结球白菜和番茄幼苗为材料,利用LED精量调制光源,设黄光(Y)、绿光(G)、红光(R)、蓝光(B)和红蓝组合光(R∶B=6∶1)5个LED光处理,以日光色镝灯为对照,探讨了不同LED光源对植株内源生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和玉米素核苷(ZR)含量的影响,以及不同密度红蓝光对番茄激素含量的影响。结果表明:红光LED处理下不结球白菜体内GA3含量最高;红蓝光6∶1 LED处理下不结球白菜ABA,IAA和ZR含量最高。番茄幼苗IAA含量在绿光LED处理下最高,GA3含量在蓝光LED处理下最高,ABA和ZR含量在红蓝光6∶1 LED处理下含量最高。通过研究不同密度红蓝光对番茄生长的影响发现,不同红蓝光密度下,番茄叶片IAA,GA3和ZR含量随着光密度的增加而增加,而ABA含量与光密度的大小成反比。

不同波峰的LED红蓝光质组合对黄瓜苗生长和光合特性的影响

采用波峰660 nm的红光(R)+波峰450 nm的蓝光(B)LEDA型和波峰630 nm红光(R)+波峰460nm蓝光(B)的LEDB型2种光源,并分别设置不同红蓝光配比(R/B)为5、7、9和20,用于黄瓜育苗。结果表明:不同R/B光质处理对黄瓜幼苗的生长发育有调节作用,其中对干质量、鲜质量、叶面积、叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率以及气孔导度的调节变化趋势相同,即随着R/B值的增加呈现先增加后降低的趋势;LEDA型光源和LEDB型光源在黄瓜育苗的整体水平上无显著差异,但最适R/B值不同,LEDA型光源下R/B值为7的处理各项指标综合表现优于其他处理,LEDB型光源下R/B值为9的处理各项指标综合表现优于其他处理。此外,LEDB型光源红、蓝光的电能转化效率比LEDA型光源分别提高了317.9%和38.5%,而且LEDB光源的能效比LEDA光源和荧光灯分别提高了55%和13%。因此LEDB型光源较有利于在黄瓜育苗中应用。

不同配比红蓝LED光对黄瓜果实产量和品质的影响

以荧光灯为对照,研究不同配比红蓝LED光处理〔包括100%红光、75%红光-25%蓝光(R31)、50%红光-50%蓝光(R11)、25%红光-75%蓝光(R13)和100%蓝光〕对黄瓜(Cucumis sativus Linn.)果实性状、产量及营养品质的影响。结果表明:100%红光处理组黄瓜植株生长缓慢,果实发育异常,果实单株产量及VC、可溶性糖和可溶性蛋白质的含量均低于其他处理组。100%蓝光处理组的果实发育正常,果实单株产量显著低于红蓝LED光组合处理组,而果实中可溶性糖、蔗糖、游离氨基酸和可溶性固形物的含量总体上显著高于其他处理组,可溶性蛋白质含量也较高。R31处理组黄瓜果实的单果鲜质量显著高于其他处理组;R31和R11处理组的果实单株产量显著高于其他处理组,R11处理组的黄瓜果实中VC和可溶性蛋白质含量明显高于其他处理组。上述研究结果显示:黄瓜果实的单株产量和营养品质受红蓝光协同作用的影响,设施栽培黄瓜生产的较适宜光照比例为50%红光-50%蓝光。

可调红蓝光子比例的LED植物光源配光设计方法

为了动态控制用于植物生长的人工光源，该文提出一种以光子数作为评价标准，使红蓝光比例连续可调的LED植物生长光源的配光方法。综合考虑红、蓝2种波段光源及其他光谱的作用，该文采用白光LED与红光LED 组合配比，以正向电流下 LED 的光谱密度数据作为计算基础，提出配光设计算法，实现红蓝成分有效光子数维持一定的要求下，红光与蓝光光子数比在指定区间（4：1～9：1之间）连续可调，从而满足植物不同生长状态对光质成分的需要。

可被蓝光激发的白光LED用红色荧光粉材料体系与发光性能研究

综述并讨论了目前研究的可被蓝光LED芯片有效激发且具有宽发射带的红色荧光粉,可以得出:白光LED用红色荧光粉主要包括碱土金属硫化物、新型氮化物及硅酸盐等,这些红色荧光粉均可被460nm蓝光激发,并具有宽发射光谱的特点。同时着重分析了其晶体结构与荧光性能之间的联系,并探讨了高显色指数和色温可调的白光LED用红色荧光粉下一步的研究方向与应用趋势。

LED红蓝光处理对西芹采后品质的影响

为探究不同LED红蓝光照强度对采后西芹营养品质的影响,将西芹置于温度为4℃,相对湿度为90%,光照强度分别为10、20、30μmol·m^(-2)·s^(-1)和避光条件下,分析每一种光强下和对应避光条件下西芹相关品质指标的变化规律。结果表明:20μmol·m^(-2)·s^(-1)光照强度显著增大西芹的失重率(p<0.05);10μmol·m^(-2)·s^(-1)光照强度显著降低西芹的硬度损失率(p<0.05);三种光照条件下西芹叶绿素和VC含量均高于同一批次的对照组,30μmol·m^(-2)·s^(-1)光照强度效果最佳;贮藏结束时三种光强下光照处理组色差均比同批次无光对照组大。该结果可为LED光照在西芹采后冷藏保鲜上的应用提供一定的理论依据。

基于红白蓝模式色温可调的LED照明系统

根据混色原理,证明了利用红光、正白光和蓝光三种颜色的LED混合实现色温调节的可行性。把色温可调白光LED照明系统分为五个模块,对五个模块进行设计和优化,实现了显色指数高、色温动态可调、光谱覆盖范围广、能适应不同时间、场所对色温可变要求的LED照明系统。

蓝光激发红色荧光粉的研究进展及其在白光LED中的应用

蓝光LED芯片激发黄色荧光粉是目前白光LED的主要实现方式,引入红色荧光粉对调整白光LED的显色指数及色温有重要意义。重点介绍和评述了可被蓝光激发且具有宽发射带的硫化物、氮化物、铝酸盐等几种体系红色荧光粉的发光性质、最新研究成果及在白光LED中的应用。对比发现,氮化物荧光粉可被从近紫外到可见绿光有效激发,随基质组成的不同,可发出峰值波长为600～650nm的红色荧光,且由于其优良的化学稳定性、热稳定性成为最有前途的一类红色荧光粉。采用两种以上的荧光粉代替单一黄色荧光粉,有利于调整白光LED的色温,提高显色指数。

不同光照时间红蓝LED光对生菜生长和品质的影响

生菜（Lactucasativavar.ramosaHort.）富含维生素、花青素和胡萝卜素等营养成分,且具有抗衰老和抗癌功能,是可控环境下主栽蔬菜种类之一.光照时间能调控植物开花、花性分化、发育进程及光合生长.夜间补光和低光量子通量密度条件下延长光照时间可以提高生菜的生物量和品质.全人工光照条件下,红蓝光是培育植物的适宜光谱.

发光二极管(LED)红蓝光照对不同水稻品种秧苗素质的影响

为探讨水稻育秧的光需求规律,促进水稻工厂化育秧的开展,以合丰和黄秀2个水稻品种为材料,研究了发光二极管(LED)红蓝单色光照对水稻秧苗素质的影响。结果表明,LED红蓝单色光长时间照射水稻秧苗,会影响秧苗的正常生长,导致秧苗素质较对照(普通荧光灯)下降。与红光处理相比,蓝光处理的水稻秧苗的光合色素含量下降较快,但使体内叶绿素a和类胡萝卜素含量维持在较高水平。蓝光处理抑制水稻秧苗的伸长生长,根长、株高都低于红光处理,却可以增加秧苗根数、茎粗,增加干物质积累,使壮苗指数等秧苗素质指标优于红光处理。这说明红蓝单色LED光源不能作为独立光源用于水稻工厂化育秧。

不同LED单色光源照射妊娠母鼠对其子代学习记忆能力的影响

目的观察不同LED光源对子鼠学习、记忆能力的影响。方法昆明种小鼠雌性35只,雄性14只,随机分为7组,每组含雌性小鼠5只、雄性小鼠2只,共7只,每组雌雄小鼠随意交配,使母鼠尽快受孕。怀孕后的母鼠随机分成:蓝、红、黄光照射5 min组,蓝、红、黄光照射10 min组和正常对照组。每天光照2次,直至分娩。子鼠出生后,正常饲养,3周后进行跳台实验,评价其学习、记忆力水平。结果蓝、红、黄光5 min照射组,蓝、黄、红光10 min照射组,跳台实验5 min错误次数和24 h后3 min错误次数均明显少于空白对照组(P<0.05或P<0.01),说明以上各组小鼠学习和记忆能力明显提高。结论应用LED蓝、红、黄色光源照射孕鼠,能明显提高其子鼠学习和记忆能力。