植物工厂中光质对高品质蔬菜生产的影响研究进展

光是影响植物生长发育的重要环境因素,也是植物进行光合作用的能量来源.植物光合作用吸收区域主要集中在光谱中640～660nm的红光部分和430～450nm的蓝紫光部分.光质不仅影响植物的生长发育,而且对植物的物质代谢也起着至关重要的作用.该文总结了光质(红、蓝、红蓝组合和紫外光等)对蔬菜营养品质(硝酸盐、可溶性糖、可溶性蛋白质和维生素C)及功能性物质(类胡萝卜素、抗氧化物质、多酚、类黄酮和花青素)合成的影响,以期为进一步研究和生产高品质蔬菜提供参考.     

不同LED光源对设施越冬辣椒果实品质和产量的影响

以发光二极管(LED)蓝光(B), 红蓝组合光(RB)(红:蓝=8:3和7:3)和白光(W)为光源, 研究了不同光质、不同补光时间对设施越冬辣椒Capsicum frutescens果实品质和产量的影响。结果表明:①蓝光有利于果实可溶性固形物、可滴定酸、可溶性蛋白、游离氨基酸和类胡萝卜素的合成;红蓝83光可促进可溶性总糖、维生素C和可溶性蛋白的形成;白光可提高果实叶绿素、总黄酮和可溶性蛋白的质量分数;红蓝73光有利于总多酚和可溶性蛋白的合成;②蓝光能促进果实横向生长, 红光能促进果实纵向生长, 红蓝光有利于果实膨大且提高果实商品性;红蓝83和红蓝73补光8 h时, 辣椒的商品率、结果率和产量与对照差异极显著(P<0.05), 且前者好于后者。生产上推荐红蓝83补光8 h为设施越冬辣椒生产的最佳补光光源及补光时间。     

不同光质及其组合对山黧豆苗菜生长及品质的影响

以松柳种子为试验材料,采用发光二极管(light emitting diode,LED)作为光源,设置红、绿、蓝3种不同单色光质、复合光组合以及白光共9种不同的光质处理,研究不同光质对松柳芽苗菜生长和营养品质的影响。结果表明,纯红光处理的松柳芽苗菜可食用部分鲜质量、株高、可溶性蛋白含量最高,但其可食用部分干鲜比最低,含水量最多;红蓝绿3色混合光处理的松柳芽苗菜体内叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量最高;红蓝1∶1混合光处理的松柳芽苗菜维生素C含量最高;白光处理的松柳芽苗菜游离氨基酸含量最高;不同光质对松柳芽苗菜的硝态氮含量无明显影响;白光和蓝光可以促进松柳芽苗菜总黄酮的合成。与蓝绿光组合相比,红蓝光组合更有利于松柳芽苗菜生长和品质的增加。在实际生产中可根据所需品质要求选择合适的光质组合。     

LED光质对菠菜生长和光合生理特性的影响

通过设置白光、红光、蓝光和红蓝混合光(红光∶蓝光=1∶1)4组光源,研究不同发光二极管(LED)光质对菠菜生长、光合色素含量和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:(1)不同光质对菠菜生长形态的影响不同,红光促进茎的伸长,抑制茎增粗,蓝光则相反;红蓝混合光能提高株高、茎粗和叶面积,促进叶片的生长发育.(2)红光促进菠菜地上部生长,抑制地下部生长;蓝光和红蓝混合光对地上部和地下部的生长均有促进作用,但蓝光对地下部生长的促进作用大于红蓝混合光;红蓝混合光处理的地下部和地上部生长较平衡,根冠比适宜.(3)红蓝混合光能促进菠菜叶片叶绿素的合成,而红、蓝单色光则相反,蓝光和红蓝混合光均有利于类胡萝卜素的合成;红蓝混合光处理下光系统Ⅱ实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、光化学猝灭系数(q P)最高,光系统Ⅱ非调节性能量耗散的量子产额[Y(NO)]变化稳定,非光化学猝灭系数(q N)最小,说明菠菜对红蓝混合光光能的有效利用率高.综上所述,菠菜对红蓝混合光的光能利用率高,地上部生长最好,提高产量,维持地下部和地上部生长平衡.     

红蓝复合光对龙眼愈伤组织生长及 类黄酮代谢的影响

为探究红蓝复合光对龙眼胚性愈伤组织生长影响及对类黄酮代谢的调控机制,以龙眼胚性愈伤组织为试材,研究红蓝复合光配比对其生长、总黄酮和表儿茶素含量的影响,结合qPCR技术分析类黄酮合成相关酶基因DlCHS、DlLAR和编码光信号转录因子DlHY5基因的表达变化。结果表明,龙眼胚性愈伤组织在红蓝复合光配比为1∶9和2∶8时生长率较高,分别为1 107.50%、1 130.0%,生长状态也较好;红蓝复合光配比为1∶9,类黄酮含量和表儿茶素含量最高,分别为12.49 mg/g和2 187.54μg/g;当红蓝复合光配比为5∶5和3∶7时,DlCHS和DlLAR基因表达量较高,而DlHY5的表达量在红∶蓝=1∶9时达到最高值。红蓝复合光有利于龙眼胚性愈伤组织中类黄酮及表儿茶素合成,且蓝光比例越大越有利于次生代谢物质的合成。     

红蓝单色光质下茄子叶片的光吸收与光合响应特性

以日光温室茄子'黑帅圆茄'为试材,测试了高亮型发光二极管LED光源发出的白光(400～700 nm)和单色光质[红光(650±5)nm、蓝光(470±5)nm]下叶片和叶绿素的光吸收,以及光合对光强响应特性参数的影响,分析了红、蓝单色光质的光合效率.通过分光光度计在400～700 nm波长范围内扫描表明,叶绿素对强吸收波长400～480 nm和650～680 nm范围内的红光(660 nm)和监光(470 nm)的吸光值较高,白光(400～700 nm)较低.通过积分球采用LED光源测得红光下茄子叶片的光吸收系数ε最高,其次为白光,蓝光最低.在白光和红、蓝单色LED光源下,光饱和点LSP无明显差异,在1 800～2 000 μmol/(m2·s)之间;但是,蓝光的表观光量子效率AQY、实际光量子效率PQY、最大净光合速率Pnmax和最大光合光转化效率LCEmax均比红光的低;蓝光的光补偿点LCP、光半饱和点LSPsemi比红光的高,白光居中.综合反映出蓝光的光合效率低于红光,其原因主要与蓝光的光吸收系数ε低于红光有关.     

不同光质对韭菜营养品质的影响

本文旨在研究不同光质对韭菜营养品质的影响.采用新型半导体光源发光二极管(LED)创造不同的光质环境对韭菜进行培养,设红光,蓝光,红/蓝(3∶1),红/蓝(7∶1)四个处理.结果表明,韭菜可溶性糖和粗纤维含量都以红光处理最高,蓝光处理最低;Vc含量以蓝光处理最高,红光处理最低;两个韭菜品种可溶性蛋白含量对光质反应表现出品种间差异,“791”以红/蓝(3∶1)处理最高,紫根韭菜以红/蓝(7∶1)为最高;类黄酮含量以红蓝混合光处理显著高于单色光处理.综合评价,红/蓝(7∶1)处理下韭菜的营养品质最好,蓝光最差.     

红蓝单色光质下茄子叶片的光吸收与光合光响应特性

以日光温室茄子‘黑帅圆茄’为试材,测试了高亮型发光二极管LED光源发出的白光(400~700 nm)和单色光质[红光(650±5)nm、蓝光(470±5)nm]下叶片和叶绿素的光吸收,以及光合对光强响应特性参数的影响,分析了红、蓝单色光质的光合效率。通过分光光度计在400~700 nm波长范围内扫描表明,叶绿素对强吸收波长400~480 nm和650~680 nm范围内的红光(660 nm)和蓝光(470 nm)的吸光值较高,白光(400~700 nm)较低。通过积分球采用LED光源测得红光下茄子叶片的光吸收系数ε最高,其次为白光,蓝光最低。在白光和红、蓝单色LED光源下,光饱和点LSP无明显差异,在1 800~2 000μmol/(m2.s)之间;但是,蓝光的表观光量子效率AQY、实际光量子效率PQY、最大净光合速率Pnmax和最大光合光转化效率LCEmax均比红光的低;蓝光的光补偿点LCP、光半饱和点LSPsemi比红光的高,白光居中。综合反映出蓝光的光合效率低于红光,其原因主要与蓝光的光吸收系数ε低于红光有关。     

光质对茄子氮代谢相关酶活性及品质的影响

利用LED光源,研究白光、红光、蓝光、红蓝光及紫光处理对茄子氮代谢相关酶活性及品质的影响。结果表明,红光处理下中性转化酶和酸性转化酶活性和可溶性糖含量最高,茄子叶片酸性转化酶活性总体高于中性转化酶活性;红蓝光处理下茄子叶片磷酸合成酶活性最高,较白光对照提高14.5%;红光处理和红蓝(2∶1)光处理对茄子叶片蔗糖磷酸合成酶活性影响较大;蓝光处理下,茄子叶片APX活性最低,较白光降低23.39%。蓝光处理和红蓝光处理下茄子叶片维生素C(维生素C)含量最大,较白光对照分别高出46.57%和21.06%;红光和紫光处理下茄子叶片维生素C含量较低,较对照分别低13.43%和20.9%。     

不同光质对福鼎大白茶叶片叶绿素荧光参数和呈味氨基酸积累的影响

以茶树品种福鼎大白茶为试材,采用LED精准可调人工气候箱设置红光(R)、蓝光(B)和红蓝组合光1.4∶1(RB)3个处理,以白光(W)为对照,研究红蓝光质对福鼎大白茶叶片叶绿素荧光参数和呈味氨基酸积累的影响。结果表明,与对照相比,红光降低了实际光量子产量[Y (Ⅱ)],蓝光升高了光能的利用效率(α)和潜在最大相对电子传递效率(rETR_max),红蓝混合光降低了Y (Ⅱ);从处理时间比较,随着处理时间的增加,α、rETR_max和强光耐受能力(I_k)在各种光照射下均表现先下降后升高最后下降的趋势;对氨基酸含量影响表现为红光增加苦味氨基酸含量,降低甜爽氨基酸和总游离氨基酸含量,蓝光和红蓝混合光增加甜爽氨基酸和总游离氨基酸含量。因此,蓝光和红蓝混合光处理有利于提高茶叶的品质。     

单色光对蛋鸡产蛋高峰期的影响

研究单色光对产蛋高峰期、产蛋高峰期排卵素(LH)和促卵泡激素(FSH)在外周血中的含量及输卵管膨大部形态结构的影响。采用红、绿、蓝3种发光二极管(LED,处理组)和白炽灯(对照组),对蛋鸡进行人工光照。白光组产蛋高峰期最短(23~29周龄),蓝光组最长(23~35周龄);蓝光组血清LH和FSH的上升维持时间最长(25~34周龄);34周龄时,与其他组相比蓝光组输卵管膨大部管状腺排列紧密,腺体管腔内容物充盈。蓝光促进了LH和FSH的分泌,使输卵管的分泌功能在较长时间内保持良好状态,进而延长了产蛋高峰期。蓝光组高峰期产蛋率为94%,料蛋比最低(2.10),与白光组相比蓝光组产蛋高峰期延长6周,提高了其产蛋性能。     

单色光对产蛋鸡血清中LH和FSH含量的影响

 【目的】研究单色光对外周血LH和FSH含量的影响，为阐明单色光对蛋鸡产蛋性能的作用机理提供科学依据。【方法】采用红、绿、蓝三种发光二级管和白炽灯，对蛋鸡进行光照，试验期19～53周龄，光强度15 lx,光照时间16h。【结果】25～34周龄段，蓝光组血清LH 和FSH值上升维持时间最长，峰值出现最晚。37～49周龄段，白光组LH值一直高于其它组，而40～49周龄，红光组LH和FSH值持续上升。在24h昼夜LH 和FSH分泌的变化中，白、蓝和红光组LH 和FSH值只有一个峰值， LH峰值分别出现在10、07和10h,而FSH 峰值出现在13、07和10h。绿光组LH 和FSH有3个峰值，均出现在07、16和01h。【结论】19～36周龄，蓝光促进LH和FSH的分泌， 37～53周龄，白光和红光促进LH和FSH的分泌，24h昼夜间各光组LH和FSH峰值（除白光组FSH外）均出现在上午。     

不同光质对黄瓜幼苗生理生化特性的影响

为提高黄瓜(Cucumis sativus L.)育苗质量,研究了光质对黄瓜幼苗生理生化特性的影响。以津研4号黄瓜为试验材料,以日光灯(白光)为对照,研究了LED红光(R)、蓝光(B)和红蓝复合光(RB,R∶B=1∶1)对黄瓜幼苗生理生化特性的影响。结果表明,红蓝复合光提高了黄瓜幼苗可溶性蛋白质的含量,红光和蓝光处理与对照差异不显著;红光提高了黄瓜幼苗可溶性糖含量,蓝光和红蓝复合光处理的可溶性糖含量与对照差异不显著;蓝光显著提高了黄瓜幼苗维生素C含量,而红光和红蓝复合光降低了维生素C含量;红蓝复合光显著提高了黄瓜幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性;红光、蓝光和红蓝复合光显著降低了黄瓜幼苗过氧化氢酶(CAT)活性。     

LED光源不同光质对黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响

采用发光二极管((1ight-emitting diode,LED)光源,以白色荧光灯为对照,研究红光、蓝光、红蓝组合光(R/B=9∶1、8∶2,7∶3、6∶4、5∶5)对黄瓜幼苗生长和生理生化特性的影响.结果表明:单一红蓝光处理下黄瓜幼苗生长不良,红蓝组合光处理的黄瓜幼苗在生长、色素合成较单一红蓝光有明显的优势.红光...     

LED单色光对兔行为及同期发情影响的机理研究

探讨不同LED光色对兔行为及同期发情影响的分子机制。行为学观察在6 m×6 m正方形漏缝木地板平台上进行,四周用敞门兔笼合围,每边6个兔笼,笼内均匀放置常规乳头式饮水器及料槽,兔笼上方60 cm处分别安装LED灯带,向下投射LED红光(660 nm)、绿光(540 nm)、蓝光(480 nm)和白光(400~760 nm),光照强度均100 lx,时长为12 D:12 L,每周随机调整1次LED灯带位置,确保LED光色成为唯一变量,摄像头记录并统计母兔选择性停留行为。LED光色试验是将不同LED光色下300只单笼饲养的后备母兔随机平均分成5组,每组3个重复,每个重复20只。兔笼上方60 cm处向下投射LED红光(660 nm)、LED绿光(540 nm)、LED蓝光(480 nm)和LED白光(400~760 nm),对照组为白炽灯(400~1 050 nm)。正式试验中,每周五至周日18:00至次日06:00,时长为12 h,光照强度均为100 lx,预试期7 d,正试期90 d。结果显示:不同LED光色能够影响母兔活动空间的选择,LED红光环境更易被母兔接受并停留,其停留频率分别比LED绿光与LED蓝光高13.1%和11.6%,差异显著(P<0.05)。LED红色光及白炽灯组后备青年母兔血清中的β-内啡肽、5-羟色胺浓度显著(P<0.05)高于LED绿光组及LED蓝光组;LED红光环境中皮质醇浓度显著(P<0.05)高于LED绿光组。LED红光组母兔同期发情率与白炽灯对照组及LED白光组相比,分别提高20.89%和10.51%,差异显著(P<0.05)。LED红光组母兔视网膜内Opn4基因表达量显著高于白炽灯组和LED绿光组(P<0.05)。不同LED光色对特定时间段(23:30至次日00:30)母兔血清MLT含量有影响。与LED绿光组相比,LED红光组环境中母兔血清MLT含量低10.32%,差异显著(P<0.05)。与LED白光相比,LED红光能显著(P<0.05)抑制松果体内Aanat mRNA的表达(P<0.05)。LED红光组母兔松果体中Mel1a mRNA表达量显著高于LED绿光组和蓝光组(P<0.05)。总之,规模兔场短日照季节周期化繁殖生产中,每周连续3 d于晚间18:00至次日凌晨6:00之间,采用100 lx LED红光进行补光,可提高母兔同期发情率,LED红光能够通过视网膜-松果体路径对兔行为及同期发情产生影响。     

光谱对水稻灌浆期剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响

【目的】探讨光谱对水稻剑叶光合及叶绿素荧光特性的影响。【方法】以华粳5号为材料,采用660 nm（R660）和630 nm（R630）的红光及460 nm（B460）和440 nm（B440）的蓝光分别与专用植物灯（W）组成不同光谱,设R660+W、R630+W、B460+W及B440+W 4种光谱处理,于水稻灌浆期测定剑叶光合特性及叶绿素荧光特性。【结果】蓝光能提高水稻剑叶的最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、电子传递速率（ETR）、非光化学猝灭系数（NPQ）和光化学猝灭系数（qP）;灌浆后期,B460+W处理水稻剑叶的净光合速率显著高于红光处理,R660+W处理的单位面积穗数最多,B460+W处理的千粒重和结实率高于其他处理。光响应曲线拟合表明,B460+W处理能提高水稻剑叶的最大净光合速率（Pn_max）、光响应曲线初始斜率（α）、暗呼吸量子效率、补偿点量子效率、捕光色素分子的本征光能吸收截面（σ_ik）和捕光色素分子数（N_o）。【结论】B460+W处理能改善水稻剑叶光系统Ⅱ的性能,使其在灌浆后期维持一个较高的水平,进而促进干物质积累,最终提高千粒重和结实率,即在白光背景中添加460 nm蓝光是人工环境水稻栽培灌浆期的适宜光谱。     

不同光质LED光源对黄瓜苗期生长及叶绿素荧光参数的影响

【目的】研究不同光质光源对黄瓜幼苗生长、光合色素含量及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以发光二极管（LED）精量调制光质和光强（红光、蓝光、白光和红蓝混合光）,白光作为对照,黄瓜品种银胚99为试材,研究不同光质LED光源（W、R、B、7R/3B、8R/2B、9R/1B）对幼苗的影响。【结果】在不同光质的影响下,黄瓜幼苗生长存在差异。蓝光（B）处理下可以明显提高植株的茎粗、叶绿素及类胡萝卜素含量;红蓝组合光有利于黄瓜幼苗的生长发育,7R/3B、8R/2B、9R/1B处理下壮苗指数、植株干物质量、Fv/Fm、ФPSII和qP均高于单一的红（R）、蓝（B）光处理;红光（R）处理下黄瓜幼苗的生物量和NPQ最大,处理期间叶绿素a/b值居高,呈现阳生植物的特性。【结论】红蓝组合光有利于黄瓜幼苗的生长,其株高、壮苗指数、植株干物质量及Fv/Fm、ФPSII和qP值与对照和单色光处理相比,均有显著提高,增强了光系统Ⅱ反应中心的开放程度和光能转换效率,保护了光系统Ⅱ的健康,尤以8R/2B处理表现突出。     

单色光对肉鸡生长发育的影响

 【目的】采用LED（Light-emitting diodes）灯作为光源，比较单光色对AA肉鸡生长发育及其生产性能的影响，并对其内在机理进行初步探讨。【方法】将264羽刚出壳的雄性AA肉鸡分为4个处理组，对照组为白光组（400～760 nm），试验组为红光组（660 nm）、绿光组（560 nm）和蓝光组（480 nm），每个处理设3个重复，每个重复22羽，自由采食。光照强度15 lx，光照制度23h﹕1h（L﹕D）。【结果】试验前期（0～26 d），蓝绿光组体重始终高于红白光组（6.86%～10.75%，P＜0.05），绿光组料肉比最低为1.8；试验后期（27～49 d），蓝光组体重最高，且在49日龄蓝光组体重比其它处理组体重高17.87%（P＜0.05），胴体重、胸肌重、大腿重、小腿重和净膛重均高于其它处理组（14.39%～19.86%，P＜0.05），而料肉比最低，为2.12。利用放射免疫法检测血清中睾酮的含量，发现试验前期睾酮水平随日龄的增长而增加，21日龄时各处理组睾酮水平达到高峰；试验后期各组睾酮水平缓慢降低。但在试验前期，蓝绿光组的睾酮水平比红白光组高35.37%～37.13%（P<0.05）；而试验后期，蓝光组的睾酮水平比其它光组高14.36%～28.77%（P＜0.05）。【结论】在15 lx光照强度下，肉鸡生长前期采用绿光或蓝光照射，生长后期采用蓝光照射，能显著促进肉鸡的生长发育和提高其生产性能，这可能与蓝绿光能更有效地刺激睾酮分泌有关。     

LED光质和光强对藜蒿生长和品质的影响

为了探究LED不同光质和光强处理对藜蒿(Artemisia selengensis)生长和品质的影响,试验设置了红光、蓝光、红光∶蓝光=8∶1、红光∶蓝光=4∶1、红光∶蓝光∶绿光=4∶1∶1和红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1 6种光质,60、100、140μmol/(m~2·s)3种光强对藜蒿进行人工光源的水培研究。结果表明,与其他光质相比,蓝光照射处理下藜蒿2个茎的高度、粗度和单株新增部分地上鲜重和地上干重均为最高,且培养25 d时茎高显著高于其他光照处理。蓝光处理下,藜蒿茎中可溶性蛋白质含量显著高于其他处理,红∶蓝=4∶1处理下,藜蒿茎中可溶性糖含量最高,红光∶蓝光∶紫外光=20∶5∶1处理下,藜蒿茎中维生素C含量最高。3种光强下藜蒿在茎高、茎粗、单株新增部分地上鲜重和地上干重指标上均无显著差异。综上所述,蓝光照射有利于藜蒿生长,可改善部分营养品质,试验光强对藜蒿生长无显著影响。