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LED在植物组培领域的应用

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LED在植物组培领域的应用

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  植物组织培养是一项可以通过规模化生产,在短时间内获得大量同品质种苗的快速繁育技术,组培育苗由于繁育速度快,不受外界气候、地势、地域和时间等条件的约束,目前已经成为遗传育种、种质资源保护和脱毒快繁的重要手段。但采用的人工光源多为荧光灯,光效低、发热量大、能耗成本占其运行费用的40% ~50%。应用新型节能光源、减少能耗一直是植物组培研究的一大热点。

  20世纪90年代以来,世界各国都在积极研究利用LED作为组培光源的可行性。在单色光对组培苗的影响方面,Tanaka等研究发现,红光LED能促进兰花组培苗叶片生长,但叶绿素含量、茎和根的干重比荧光灯略低。Iwanami等通过使用LED补充单色红光或远红光来改变光质,进而控制马铃薯组培苗茎的长度与生长状况。Kim等研究认为,单独红光LED或红光LED+远红光LED处理下,菊花组培苗茎过分伸长导致茎杆脆弱,其他重要指标也降低了,总体上不利于植物正常生长发育。主要原因是单色红光导致了系统可利用的光能分布不平衡,抑制了茎的生长。Poudel等研究发现,纯红光LED处理下所有基因型的葡萄组培苗,其株高与节间长度明显比荧光灯处理的长,但叶绿素含量以及叶片气孔数目以单色蓝光LED处理的为最高,红光LED处理的为最低。这说明植物株高与生根比例有直接关系,长波长(660 nm)的红光是葡萄根形态建成所必需的。红蓝光LED组合对组培植物生长发育能产生积极影响,主要是由于红、蓝光的光谱能量分布与叶绿素吸收光谱峰值区域一致,从而提高了组培苗的净光合速率。

  Nhut等用不同组合的红蓝光LED与荧光灯相比较对香蕉组培苗的生长状况进行了研究,采用80%红光LED+20%蓝光与90%红光LED+10%蓝光LED在不同的光照强度(45, 60, 75μmol·m-2·s-1)下照射香蕉苗,结果表明,在80%红光ED+20%蓝光LED(60μmol·m-2·s-1)的光照强度下试管苗的芽和根鲜重明显高于其他处理。饶瑞佶等使用超高亮度红光与蓝光LED开发出可调整光量、光质、发光频率与占空比的人工光源系统。Fang等使用高频闪烁的红、蓝光LED为光源,发现可在不提高耗电成本下提高马铃薯组培苗的生长速率。

  Barta等用红光、蓝光及其组合LED对百合属植物的幼芽分化再生进行研究,结果表明红蓝光组合LED与其他光源相比更能促进花芽分化,更适合幼芽生长,植株大小和干、鲜重都有了明显的增长。Nhut等]研究发现, 70%红光LED+30%蓝光LED照射下,草莓组培苗的叶片数、根数、根长、鲜重、干重值最大,移栽后长势也最好。可见,不同红蓝光LED组合下的光照对幼苗生长有很大的影响。