蔬菜嫁接是獲得高產,控制病蟲害的重要方法。嫁接繁殖中,特別是對砧木植物而言,增加其下胚軸長度對提高嫁接速度,保護脆弱的接穗在移栽過程中不接觸土壤具有實際意義。而且,瓜類砧木苗嫁接常可實施無根嫁接增加嫁接效率,而后在愈傷過程中再生根。
苗的形態控制對溫室移栽苗的生產非常重要,要求砧木植株具有較長的下胚軸,一般瓜類砧木下胚軸長度的商業標準為需大于7cm。更為重要的是,培育一致性好的砧木苗和接穗苗對提高機械化嫁接操作效率十分重要。然而,溫室環境下生產的砧木苗的下胚軸伸長速率受季節光照變化的影響,人工光干預調節十分必要。
馬稚昱等認為,培育健壯、整齊、均勻一致的嫁接蔬菜用苗也是實現自動化嫁接作業的一個重要前提。蔬菜幼苗的生長發育是一個十分復雜的過程,而光源是影響植物生長的一個重要因素。為此,對不同光源(紅、藍、紅藍)照射對3種瓜科砧木幼苗下胚軸生長的影響進行了研究。研究結果表明,紅光處理的幼苗下胚軸最高,莖較細;紅藍光處理的砧木幼苗下胚軸最高,莖較粗。對于嫁接砧木幼苗,紅光處理具有光合活性,有利于砧木幼苗積累的能量,促進幼苗下胚軸的生長。如此,苗的形態控制對溫室移栽苗的生產非常重要,要求砧木植株具有較長的下胚軸,一般瓜類砧木下胚軸長度的商業標準為需大于7cm。更為重要的是,培育一致性好的砧木苗和接穗苗對提高機械化嫁接操作效率十分重要。然而,溫室環境下生產的砧木苗的下胚軸伸長速率受季節光照變化的影響,人工光干預調節十分必要。EOD(End-of-day)光質處理是有效控制莖和下胚軸伸長的有效技術方法,也是經濟可行且無污染的控制植物形態的方法。
已有的研究表明,EOD紅光和遠紅光處理可抑制或促進莖和下胚軸的延伸速率,是植物光敏色素調節下的植物響應。EOD光處理影響光敏色素調節響應,如株高。蔬菜嫁接需要生產長下的胚軸的植株。Chia和Kubota研究了EOD紅光和遠紅光比例、劑量對番茄砧木下胚軸伸長的影響。
與無補光相比,EOD白熾燈(R/FR=0.47)處理增加了Aloha苗下胚軸長度達20%。通過光質過濾的白熾燈處理(R/FR=0.05)誘導更大的下胚軸延伸比白熾燈處理高出44%。結果表明,采用低R/FR或更純的FR光源進行EOD處理較好。在EOD-FR劑量響應試驗中,增加FR強度或延長FR處理時間均可增加兩種砧木苗下胚軸的長度(圖7-2)。
圖7-2 EOD遠紅光處理劑量—南瓜砧木苗下胚軸伸長響應曲線,植株從左至右為光劑量增加順序
下胚軸長度對FR光照的劑量飽和曲線可用Michaelis-Menten型模型來描述。基于模型估算出兩種砧木苗90%飽和FR劑量分別為5~14毫摩爾/每平方米每天和8~15毫摩爾/每平方米每天,實際上飽和的劑量為2~4毫摩爾/每平方米每天。EOD-FR處理不影響植物的干重、莖粗等指標,所以下胚軸延長未損傷生長發育。Yang等利用移動式和固定的光照裝置,研究了EOD-FR處理對瓜類砧木下胚軸延伸的影響。南瓜苗移動式光源裝置是120cm裝有FR-LED的金屬條,移動速度為0.78mm/s和3.13mm/s。FR光劑量為4.0毫摩爾/每平方米每天條件下,移動式和固定的光照裝置兩種處理的植株下胚軸延伸相同,與移動速度無關。補光處理下胚軸較對照伸長了55%~69%(表7-2)。
表7-2 南瓜砧木苗EOD遠紅光處理下胚軸長度(mm)
中國臺灣在LED光源栽培光質生物學方面也有研究報道。臺灣大學Jao和Fang研制出了一種由紅藍LED組成的光源裝置,可調節紅和藍光光強、紅藍光強比例、頻率和占空比此裝置與管狀熒光燈相比,連續光照下兩者培養的馬鈴薯組培苗的生長。5.53毫摩爾/每平方米每天,16/8h光周期調節下,紅藍光并存比紅藍光交替更有利于馬鈴薯組培苗的生長。Jao等研究了LED紅藍光在相同日積累光量條件下照射下彩色馬蹄蓮組培苗瓶內生長和移栽后塊莖形成的影響。處理如表7-3所示。
表7-3 幾種光質處理明細
結果表明,管狀熒光燈處理下彩色馬蹄蓮的葉綠素含量和干重比LED光源處理高。不同LED光源處理間在植株干重、生長速率指標上無差異,但增加藍光后植株的葉綠素含量和高度出現差異,表明了藍光參與了葉綠素和植物高度的形成機制(表7-4),所以藍光是影響彩色馬蹄蓮試管苗高度和葉綠素形成的重要因素。植株移栽到溫室生長,6個月栽培期后各光質處理的彩色馬蹄蓮種球形成無顯著影響(表7-5)。作者認為當時藍光LED成本比紅光LED成本高許多,建議采用以AC供電的紅光LED栽培彩色馬蹄蓮組培苗是可行的辦法。
表7-4 幾種光質處理彩色馬蹄蓮組培苗葉綠素含量、株高和生物量
表7-5 彩色馬蹄蓮組培苗溫室移栽6個月后種球形成分布情況