光质对白芨组培苗生理特性及酶基因表达的影响

为探讨光质对白芨(Bletilla striata)组培苗生长发育的影响,对不同光质下白芨组培苗的生长特征、抗氧化酶活性以及酶基因表达进行了研究。结果表明,蓝光和红光对白芨生长有显著促进作用,绿光的作用不明显。除了CAT外,不同光质处理白芨的APX、POD、SOD活性均呈上升趋势,且黄光处理的白芨SOD和APX活性最高,红光处理的POD活性最高,绿光处理的抗氧化酶活性比其他光质的低,蓝光处理35~45 d对抗氧化酶基因表达具有促进作用。因此,红光和黄光促进白芨生根组培苗的长高和生根;不同光质处理总体上提高了白芨氧化酶活性;白芨抗氧化酶基因的表达在蓝光处理下最大。     

光质对工程聚球藻7002生长及psbA启动子的调控

工程聚球藻的psbA基因及其所用载体的启动子Ppsb A均受光质调控,利用该机制可通过光质调控提高聚球藻的光合效率及其外源基因表达率。以转vp28基因聚球藻7002为实验材料,通过优化光强、温度及pH,解除光限制因素并提高光能利用率。通过改变白光、红光及蓝光的比例,调控光质组成及单色光的光强,检测细胞生长、外源基因的表达及psb A基因的转录。研究结果表明:高比例蓝光下,vp28基因的表达率达到2.4%,是纯白光下的3倍,重组蛋白VP28的积累量提高至2倍。高比例红光抑制了psb AII、psb AIII基因及外源基因的表达,但促使生物量在3 d内突破1.5 g/L。本研究为蓝藻的生物制药和工程蓝藻代谢产物的产业化提供了理论基础。     

不同光质对黍子(Panicum miliaceum)叶绿体光系统发育及psbA基因转录物稳态含量的影响

本文以一种C4植物——黍子(Panicum miliaceum)为材料,在白光、红光、蓝光、远红光和黑暗5种不同条件下培养黍子幼苗,叶片采收后用于叶绿素积累、叶绿体吸收光谱、叶绿体低温荧光发射光谱和高分子量cpRNA积累的测定以及psbA基因的Northern Blot分析。结果表明:白光、红光和蓝光下生长的黍子,它们的叶绿体都有功能完善的光合系统;而远红光下生长的黍子,已有光系统Ⅱ的发射峰,只是强度和波长都与白光、红光和蓝光下的有所不同;不同光质促进叶绿素积累和高分子量cpRNA积累的效率是平行的,其中红光较蓝光和远红光有效,而复合光(白光)的作用效果最好。当以白光诱导的积累量为100％时,可以分别求出不同光质诱导叶绿素积累和高分子量cpRNA积累的相对量,结果表明,高分子量cpRNA的积累对光的依赖性要比叶绿素积累对光的依赖性大得多。psbA基因的Northern Blot分析表明,不同光质下psbA转录物的积累与高分子量cpRNA的积累是一致的。据此我们推测,在黍子叶绿体的光诱导发育过程中,psbA的转录过程可能不受光信号的直接调控,而是受叶绿体整体发育状态的控制。     

单色光对小麦草生长速率的影响研究

通过LED光照实验,探究不同光质和光周期对小麦草生长速率的影响。采用大功率红、蓝LED灯,红光峰值波长为655 nm,蓝光峰值波长为438 nm。实验采用控制变量法,以光质和光周期为变量,其余生长环境保持一致。结果表明:红光照射下生长速率要明显优于蓝光,甚至超过室内日光。在红蓝复合光中,红光光强高于蓝光时,更利于小麦草生长;连续24 h的光照与间隔12 h的光照相比,略有生长优势。     

不同光质对桑树幼苗生长和光合特性的影响

光质可影响植物光合特性、形态以及生理过程。本试验研究了不同光质(白光W、红光R、红蓝混合光RB、蓝光B)对桑树植株生长、形态和光合作用的影响。结果表明:与白光对照相比,红光、蓝光和红蓝混合光处理下植株的生长、干物质积累受到抑制;红光处理下植株的株高、叶面积显著高于白光、红蓝混合光、蓝光处理;而白光、红蓝混合光、蓝光处理下植株的LMA、叶绿素a/b比值、可溶性蛋白含量、蔗糖、淀粉含量和叶片总N含量显著高于红光处理;红蓝混合光处理下植株的Pn、Gs、ΦPSⅡ与白光处理相近,红光、蓝光处理下植株的Pn、ΦPSⅡ低于白光、红蓝混合光处理,同时红光、红蓝混合光、蓝光处理下植株的抗氧化酶活性高于白光处理,而MDA含量低于白光处理;红光处理下植株的叶片厚度、栅栏组织和海绵组织厚度显著小于白光处理。因此,一定比例的红蓝混合光可以使桑树植株的生长、光合特性、生理特征和叶片解剖结构与白光下生长植株相近,并减少单质红光、单质蓝光对植株生长发育的不利影响。     

不同光质光照对香菇子实体农艺性状与质构品质的影响

香菇Lentinula edodes是世界第一大食药用真菌,随着香菇工厂化生产逐渐规模化、周年化、标准化,香菇工厂对环境集约化及智能化控制的要求也越来越高。光照是香菇生长发育过程中重要的环境因素,本研究将转色后的香菇菌棒分别置于红光（R）、绿光（G）、蓝光（B）、红绿光（RG）、红蓝光（RB）、绿蓝光（GB）、红绿蓝光（RGB）7种光线下照射培养,以黑暗处理（CK）的香菇菌棒作为对照,探究不同光质光照对香菇子实体农艺性状与质构品质的影响。结果表明：红绿蓝光照射下单个菌棒蕾数最多,为24.33个,黑暗处理下蕾数最少,16.17个;蓝光和红绿蓝光照射下子实体产量较高,达到228.12g/棒和220.82g/棒;红光条件下子实体产量最低,为173.53g/棒。不同光质光照对香菇子实体的形态特征有影响,红光和黑暗环境会影响子实体菌盖和菌柄的颜色,使其颜色偏淡,色彩饱和度增加,并且促使菌柄的生长。绿光和蓝光照射下子实体农艺性状和质构品质好。本研究表明蓝光可以作为香菇工厂化生产出菇阶段的首选光质。     

光质对植物光合作用的调控及其机理

光合作用是植物生长发育的基础.光质对植物光合作用的调控主要包括可见光对植物气孔器运动、叶片生长、叶绿体结构、光合色素、D1蛋白及其编码基因和光合碳同化等的调节,以及紫外光对植物光系统Ⅱ的影响.蓝光和红光能促进气孔的开张,而绿光能够逆转这种作用.蓝光有利于叶绿体的发育,红、蓝、绿复合光有利于叶面积的扩展,而红光更有利于光合产物的积累;不同光质对不同植物、不同组织器官叶绿素积累的影响不同.蓝光和远红光可以促进psbA基因转录物质的积累.大多数高等植物和绿藻在橙、红光下光合速率最高,蓝紫光其次,绿光最低.紫外光可以导致光系统Ⅱ的电子传递活性下降.此外,针对光质与光合作用研究领域中存在的问题,对今后的研究方向进行了讨论.     

光质对黄芩生长与生理生化特征的影响

冠层光谱组成的差异显著影响着林下植物生长和功能性状的表达。本文采用全光谱、紫外-A(UV-A)辐射、蓝光、绿光、红光等不同LED定制光源对黄芩幼苗进行培养,研究林下药用植物黄芩生长、形态发育、生物量分配、生理特征以及主要次生代谢产物对不同光质的响应特征,旨在探究适合其产量与品质提升的最佳光环境,为林下药用植物资源开发利用提供科学参考。结果表明：与全光谱相比,UV-A显著降低了黄芩株高、地径、叶片厚度和叶面积比,以及各器官生物量;红光显著降低了黄芩地径、生物量、光系统Ⅱ的有效量子产量(Ф_PSⅡ)及总黄酮浓度;蓝光下黄岑的根长和总生物量显著增加,分别上升了48.0%和10.8%,而叶片数、叶绿素含量显著降低,降幅为20.0%和31.6%,其余主要生理生化性状均与全光谱下响应一致。蓝光在黄芩光合功能维持、生物量积累及次生代谢物合成方面起促进作用,而红光和UV-A在黄芩生理生化代谢过程方面具有明显的抑制作用。因此,黄芩种植可适当增加蓝光的配比,以提高其产量与品质。     

LED光质对乌饭树组培苗茎段增殖和生根的影响

采用发光二极管（LED）调制光质,以荧光灯为对照,研究LED不同红蓝光质比对乌饭树茎段增殖及生根的影响,为利用光质调控技术提高乌饭树组培效率和品质提供科学依据。结果表明,红光有利于新梢伸长及叶面积增加,但显著抑制叶绿素合成;蓝光抑制茎段新梢的诱导,但能促进组培苗不定根形成。红蓝复合光最有利于乌饭树组培苗茎段增殖、生物量积累以及根系发育,其中,在70% R（红光）+30% B（蓝光）处理下,带芽茎段的新梢诱导率、新梢数、叶片数、鲜重和干重均达到最大;而在生根阶段,组培苗的生根率、根数和根长在50% R+50% B处理下达到最大。此外,在单色蓝光处理下叶绿素a/b比值最大,是红光处理下的1.46倍;红蓝复合光促进乌饭树组培苗类胡萝卜素的合成。与荧光灯相比,适宜的LED光质能显著促进乌饭树茎段增殖和生根,是替代荧光灯的理想光源。     

光处理对白头翁愈伤组织生长及代谢产物合成的影响

以白头翁试管苗叶片为外植体,于MS＋TDZ0.2 mg/L＋2,4-D 0.2 mg/L上进行愈伤组织诱导和增殖,进行不同光质照射,观察光处理下白头翁愈伤组织的生长和代谢产物合成情况.结果表明：黄光能提高愈伤组织的诱导率,产生的愈伤组织质地最好;光质对愈伤组织的鲜重增殖倍数依次为：黄（16.69）〉 红（11.41）〉 绿（8.97）〉 白（6.74）〉蓝（5.97）,延长光照时间会促进细胞生长;与白光相比,黄光和红光能显著促进干物质的积累,而蓝光明显抑制,绿光与白光两处理之间差异不明显.自然光照下,白头翁叶片中代谢产物极少,而黄、蓝和绿光均诱导合成了包括皂苷在内的数种代谢产物,而红光处理同白光一样只诱导出了一种代谢产物.由此可见,光处理可以调控白头翁愈伤组织的生长状态及皂苷等次生代谢物的积累.     

不同光强对棱角山矾幼苗生长及光合特性的影响

通过比较不同遮阴处理下棱角山矾幼苗生长及光合特性的差异,以探讨不同光强对棱角山矾生长及光合作用的影响及其适应机制。结果表明：棱角山矾幼苗的生物量分配对光强的反应敏感,在强光处理下,比叶面积减小,总叶面积变小;弱光处理下通过增大叶生物量比、叶面积比,支持结构生物量比,提高捕光能力。但L100、L30、L10处理下总生物量的积累显著小于L50处理,L30、L50、L100光强处理下总叶面积显著高于L10光强处理。并且10%和100%光强下棱角山矾叶片的最大净光合速率（P_max）、光饱和点（LSP）、表观量子效率（AQY）均显著低于30%和50%光强处理;而光补偿点（LCP）则随光强的增大而升高;总叶绿素和类胡萝卜素含量在10%~100%随着光强增大而显著降低（P<0.05）。说明棱角山矾幼苗在不同光环境下具有一定适应性,但过强或过弱的光环境均会对棱角山矾的生长产生负面影响,其中50%光强是棱角山矾幼苗生长的最佳光强;棱角山矾为中性树种,苗木适宜生长在荫蔽的环境下。     

Ultraviolet A-specific induction of anthocyanin biosynthesis in the swollen hypocotyls of turnip (Brassica rapa)

Ultraviolet A (UV-A)-mediated regulation of anthocyanin biosynthesis was investigated in swollen hypocotyls of the red turnip 'Tsuda'. The shaded swollen hypocotyls which contained negligible anthocyanin were exposed to artificial light sources including low fluence UV-B, UV-A, blue, red, far-red, red plus UV-A, far-red plus UV-A, and blue plus red. Among these lights, only UV-A induced anthocyanin biosynthesis and co-irradiation of red or far-red with UV-A did not affect the extent of UV-A-induced anthocyanin accumulation. The expression of phenylalanine ammonia lyase (PAL; EC 4.3.1.5), chalcone synthase (CHS; EC 2.3.1.74), flavanone 3-hydroxylase (F3H; EC 1.14.11.9), dihydroflavonol 4-reductase (DFR; EC 1.1.1.219), and anthocyanidin synthase (ANS; EC 1.14.11.19) genes was increased with time during a 24 h exposure to UV-A. In contrast, irradiation with red, blue, UV-B, and a combination of blue with red failed to induce CHS expression. Microarray analysis showed that only a few genes, including CHS and F3H, were induced significantly by UV-A, while a separate set of many genes was induced by low fluence UV-B. The UV-A-specific induction of anthocyanin biosynthesis and the unique gene expression profile upon UV-A irradiation as compared with blue and UV-B demonstrated that the observed induction of anthocyanin biosynthesis in red turnips was mediated by a distinct UV-A-specific photoreceptor, but not by phytochromes, UV-A/blue photoreceptors, or UV-B photoreceptors.     

Photobiology: Light signal transduction and photomorphogenesis

正Light is crucial for plants, not only because of photosynthesis, but also because of photomorphogenesis. As one of the most important environmental cues, light influences multiple responses in plants,including seed germination, seedling de-etiolation,shade avoidance, phototropism, stomata and chloroplast movement, circadian rhythms, and flowering     

Genome-wide analysis of light-dependent transcript accumulation patterns during early stages of Arabidopsis seedling deetiolation

Light is among the most important exogenous factors that regulate plant development. To sense light quality, intensity, direction, and duration, plants have evolved multiple photoreceptors that enable the detection of photons from the ultraviolet B (UV-B) to the far-red spectrum. To study the effect of different light qualities on early gene expression, dark-grown Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) seedlings were either irradiated with continuous far-red, red, or blue light or received pulses of red, UV-A, or UV-A/B light. The expression profiles of seedlings harvested at 45 min and 4 h were determined on a full genome level and compared with the profiles of dark controls. Data were used to identify light-regulated genes and to group these genes according to their light responses. While most of the genes were regulated by more than one light quality, a considerable number of UV-B-specific gene expression responses were obtained. An extraordinarily high similarity in gene expression patterns was obtained for samples that perceived continuous irradiation with either far-red or blue light for 4 h. Mutant analyses hint that this coincidence is caused by a convergence of the signaling cascades that regulate gene expression downstream of cryptochrome blue light photoreceptors and phytochrome A. Whereas many early light-regulated genes exhibited uniform responses to all applied light treatments, highly divergent expression patterns developed at 4 h. These data clearly indicate that light signaling during early deetiolation undergoes a switch from a rapid, but unspecific, response mode to regulatory systems that measure the spectral composition and duration of incident light.     

LED光源对不同品种生菜生长和品质的影响

以自然光为对照(CK),探讨了LED红光(R)、蓝光(B)和红蓝组合光(RB)对不同品种生菜生长与品质的影响.结果显示:(1)不同光质处理的4个品种生菜的根长、株高及生物量积累等形态及生长指标具有相同的变化规律.(2)植株干鲜重、叶面积及根系活力在R和RB处理下都较大,而在B处理下较小;金祥、高华和永荣的B处理植株可溶性蛋白含量较高;联记、金祥和高华植株的淀粉含量在RB处理下较多,而永荣在R处理下较多;各品种植株可溶性糖含量在R和RB处理下较高,而永荣植株RB处理蔗糖含量较高,其余品种蔗糖含量在R处理下较高;金祥、高华和永荣VC含量在B和RB下较高,联记在RB下较高,各品种在R下均较低;植株总酚含量在各光质处理间无显著差异.(3)联记的硝态氮含量及亚硝酸还原酶对光质敏感,B处理能降低其硝态氮含量及亚硝酸还原酶活性,其他品种的硝态氮含量及亚硝酸还原酶活性在光质处理间无显著差异.研究表明,相同光质下品种间生长无显著差异,而各品种生菜植株在红光和红蓝组合光下生长较好,在红蓝光处理下品质较优,红蓝光是设施栽培生菜的良好光源.