蓝光对盐胁迫下番茄幼苗生长的影响

摘    要：为了探明蓝光对盐胁迫下番茄幼苗生长的影响，在不同NaCl盐浓度梯度（0、50、100 mmol·L^-1）下，以红、蓝光比4∶1（RB）为对照，研究蓝光（B）对番茄幼苗形态和生理指标、根系生长特征的影响。结果表明，与RB处理相比，在无盐胁迫下，B处理的株高生长速率、茎鲜/干质量、叶片POD和APX酶活性分别显著降低22.2%、14.8%、26.6%、44.2%和79.1%；在低盐（50 mmol·L^-1）胁迫下，B处理的叶鲜质量和POD酶活性分别显著降低13.2%和20.4%，而APX酶活性显著升高73.6%；在高盐（100 mmol·L^-1）胁迫下，B处理的总根长、叶片SOD和POD酶活性分别显著降低23.7%、12.5%和23.0%，但APX酶活性显著升高691.6%。在盐胁迫下，番茄幼苗的叶绿素b含量及POD、APX酶活性对光质敏感，而株高生长速率、根冠比、叶绿素a含量和类胡萝卜素含量等对光质不敏感，盐分胁迫下蓝光可以大幅度提高番茄叶片中APX酶活性。

关键词：番茄幼苗；蓝光；盐胁迫；生长指标；生理指标

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）07-126-06

Effect of blue light on the growth of tomato seedlings under salt stress

LIU Zengxi1， FENG Di1， XU Kexin1， ZHU Haiyan1， SUN Xiaoan1， ZHANG Jingmin1， YU Liyan1， SANG Xiaoming2

（1. Facility Horticulture Laboratory of Universities in Shandong/Weifang University of Science and Technology， Shouguang 262700， Shandong， China; 2. Shouguang Agricultural Technology Extension Center， Shouguang 262700， Shandong， China）

Abstract： In comparison with that of the red and blue（RB）light in a ratio of 4∶1 as the control， the effects of blue light（B）on the morphological and physiological indexes and root growth characteristics of tomato seedlings were evaluated under the different NaCl concentration gradients（0， 50， and 100 mmol·L^-1）. The results demonstrated that the plant height growth rate， stem fresh/dry weight， leaf POD and APX enzyme activity of the B treatment decreased by 22.2%， 14.8%， 26.6%， 44.2% and 79.1% than those of the RB treatment with no salt stress， respectively. Under a low salt stress， leaf fresh weight and pod enzyme activity of the B treatment decreased by 13.2% and 20.4%， respectively， while APX enzyme activity reduced by 73.6%. Under a high salt stress， the total root length， SOD and POD activities in leaves of treatment B decreased by 23.7%， 12.5% and 23.0%， respectively， but APX activity were enhanced by 691.6%. Under salt stress， chlorophyll b， POD enzyme activity， APX enzyme activity were sensitive to light quality， while the plant height， growth rate， root/shoot ratio， chlorophyll a and carotenoids were not. Therefore， blue light has demonstrated a significant effect on increasing APX enzyme activities in tomato leaves.

Key words： Tomato seedlings; Blue light; Salt stress; Growth index; Physiological index

番茄（Solanum lycopersicum L.）是每个国家不可或缺的蔬菜作物，具有较高的营养价值和经济价值[1]，同时还是科研人员用于遗传学及抗逆生理生化研究的重要模式植物[2]。近年来，盐胁迫对番茄的生长发育带来越来越严重的损害。因此，从调控番茄盐分胁迫下的光质入手，对提高番茄的抗盐能力以及番茄抗盐高效栽培具有很重要的意义。众所周知，光是调节植物生长发育的重要环境因子。前人研究结果表明，光质会影响植物的生长发育[3]，而且它还对植物的形态建成、物质代谢及基因表达等有明显的调节效果[4]。实际上，植物在不同光质下的生长发育情况也不完全一样，并且与大田环境相比较，温室内光质会发生很大变化，所以要改变温室内的光环境，就需要通过补光来实现，最后达到调节植物生长的效果[5]。不同光源补光能极大改善番茄幼苗形态和提高番茄幼苗全株的干鲜质量。红光能够加快兰花叶片生长，同时还可以使叶绿素含量降低，但这一过程可以被蓝光逆转[6]。蓝光对植物的光形态建成、向光性、光合作用、胚轴伸长以及酶调节和合成等有明显的影响[7]。蓝光能促进大白菜抗坏血酸基因生物合成以及转录水平提高，进一步提高了抗坏血酸含量[8]。蓝光还能提高西蓝花芽苗菜营养品质[9]，而且还可以促进茶树叶片花青素和儿茶素的积累[10]。但关于蓝光对盐胁迫下番茄幼苗的生长发育影响方面的研究鲜见报道。笔者的研究旨在探明蓝光对番茄幼苗形态和生理指标、根系生长特征的影响，以期为解析蓝光调控番茄耐盐机制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021年9－10月在潍坊科技学院生物技术研发中心进行。供试番茄幼苗材料为玉玲珑，由寿光市潍科种业有限公司提供。营养液配方选用山崎番茄配方。

1.2 试验设计

在LED蓝光下设置3个NaCl盐分浓度梯度（0、50、100 mmol·L^-1），并以常用补光模式LED红、蓝光光照度之比为4∶1下3个NaCl盐分处理为对照组，共6个处理。按照盐浓度由低到高各处理分别标记为RB1、RB2、RB3、B1、B2、B3，8次重复。将番茄幼苗穴盘育苗至3叶1心，之后移入水培杯中，每杯1棵，随机摆放，每个处理8株。每3 d更换1次营养液。昼/夜两个阶段培养时间各12 h。红、蓝光光照度比为4∶1和蓝光光谱分布如图1所示，光合有效辐射分别为405.62、316.08、298.59 μmol·m-2·s^-1，光照度分别为2810、110、2100 lx。

1.3 测定项目与方法

1.3.1    生长指标测定    在移栽后30 d测量每个处理下的所有番茄幼苗的株高，然后计算株高生长速率（即株高变化量与间隔时间之比）。从每个处理中取3株生长一致的番茄，采用精度为0.001 g的电子天平称量茎、叶鲜质量；之后将各部分在105 ℃下杀青0.5 h，在75 ℃下烘干至恒质量，使用精度为0.001 g的电子天平称得干质量。取根系鲜样，使用根系扫描仪EPSON EXPRESSION 10000 XL扫描样品，再使用根系分析系统WinRHIZO Pro分析各处理样品的总根长（cm）、总根表面积（cm2）、总根体积（cm3）、根平均直径（mm）。

1.3.2    生理指标测定    移栽后30 d从每个处理中取3株生长一致的番茄幼苗，摘取第3、4片叶，采用95%乙醇-分光光度计法测定幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量[11]，叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均采用试剂盒进行测定，试剂购买自苏州科铭生物技术有限公司。

1.4 数据分析

采用EXCEL软件进行处理试验数据分析并绘制图表。采用SPSS 26.0数据处理软件、LSD法进行方差分析及显著性检验。

2 结果与分析

2.1 蓝光对盐胁迫下番茄株高生长速率的影响

由图2可知，在相同光质下，番茄株高均随着盐胁迫程度的增加而降低。由图3可知，在相同光质下，番茄幼苗株高生长速率均随着盐胁迫程度增加而降低，且各处理间差异显著；相同盐胁迫下，与RB1处理相比，B1的株高生长速率显著降低22.2%，但B2与RB2处理、B3与RB3处理株高生长速率差异均不显著。

可见，盐分胁迫会抑制番茄株高增长；在不同光质下，相对于RB处理，B处理在没有盐胁迫时不利于番茄株高增长，但在高盐（100 mmol·L^-1）和低盐（50 mmol·L^-1）胁迫下与RB处理差异不显著。

2.2 蓝光对盐胁迫下番茄干鲜质量的影响

由表1可以看出，在相同光质下，随着盐胁迫程度的增加，番茄茎和叶的鲜、干质量、根干质量、根冠比均降低。B2与B3处理茎鲜质量无显著差异，RB2与RB3、B1与B2茎干质量均无显著差异，B2与B3叶干质量无显著差异，RB1与RB2、RB2与RB3、B1与B2、B2与B3根干质量均无显著差异，各处理间根冠比无显著差异。在相同盐胁迫下，不同光质处理在鲜/干质量方面，仅B1处理的茎鲜/干质量、B2处理的叶鲜质量、B3处理的茎干质量均显著低于相应的RB处理，降幅依次为14.81%、26.63%、13.19%、43.94%，其余指标在处理间差异不显著。可见，盐胁迫显著抑制了RB茎/叶鲜质量、叶干质量、B叶鲜质量；在2种光质下，相对于RB处理，B处理在无盐胁迫下显著抑制了茎鲜/干质量，B处理在低盐（50 mmol·L^-1）胁迫下显著抑制了叶鲜质量，B处理在高盐（100 mmol·L^-1）胁迫下显著抑制了茎干质量。

2.3 蓝光对盐胁迫下番茄根系生长特征的影响

由表2可以看出，在相同光质下，随着盐胁迫程度的增加，番茄的总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径均逐渐降低，但RB2与RB3总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径均无显著差异，B2与B3根平均直径无显著差异。在相同盐胁迫下，仅B3处理的总根长显著小于RB3处理，降幅为23.69%，其余指标在处理间无显著差异。可见，盐胁迫对番茄幼苗根系生长产生了显著抑制作用；相对于RB处理，B处理表现出在无盐胁迫下促进番茄根系生长，在低盐（50 mmol·L^-1）胁迫下抑制番茄总根长和根平均直径；在高盐（100 mmol·L^-1）胁迫下抑制根系长度的生长。

2.4 蓝光对盐胁迫下番茄生理指标的影响

2.4.1 不同光质和盐胁迫下番茄幼苗叶绿素及类胡萝卜素含量的变化 由图4可以看出，在RB处理下，随着盐胁迫程度的增加，叶绿素a、b、a+b和类胡萝卜素含量均逐渐下降，但叶绿素a/b变化幅度小。在B处理下，叶绿素a、b、a+b含量与RB处理变化趋势相同，但类胡萝卜素含量和叶绿素a/b随着盐胁迫程度的增加均呈先下降后上升的趋势。在相同盐胁迫下，与对应的RB相比，B1、B2、B3的叶绿素a、b、a+b、类胡萝卜素含量均降低，但叶绿素a含量降幅小，而叶绿素b含量降幅大，B1、B2、B3的叶绿素a/b均显著高于对应的RB处理。可见，相对于RB处理，B处理对盐胁迫下番茄幼苗叶绿素及类胡萝卜素含量起到抑制作用，但有利于叶绿素a/b值的提高，其中叶绿素a含量和类胡萝卜素含量对光质不敏感，而叶绿素b含量对光质敏感。