光质对樱桃番茄秧苗形态和光合产物分布的影响开题报告

课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献）

作为植物生长发育过程中的重要环境因子，光除了为光合作用提供能量外，还作为一种信号因子在植物的形态建成和生长发育方面起到重要的调节作用^[1]。自然光由许多不同波长的光组成，不同波长的光均有不同的光受体与其相关联，其对植物的生长发育^[2]、形态建成^[2]、生理生化特性^[3-4]、产量和品质^[5]等均有调控作用。随着科学技术的进步，农业生物技术也得到了飞速的发展，植物单纯依靠太阳光已经不能满足植物对光源的需要，其光形态建成及代谢调节主要与波长300nm-700nm的光有关，此波段的光也称为光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation PAR) ^[6]。因此，补充人工光源已经成为加速植物生长发育的重要手段。但迄今为止，对于人工光源的选择主要是白织灯、荧光和钠灯等，但是这些灯源都存在耗电量高，光源比例不可控和热量高等一系列的缺点，因此这些灯不是最适合作为植物人工光源的光来源。与传统光源相比较，LED具有长寿命、高亮度、低发热、波长固定等优点，在调控植物工厂光环境方面拥有广阔的应用前景。

目前国内外关于光质对植物生长发育的影响的研究已有诸多成果。文莲莲等^[7]研究发现红蓝组合光明显促进番茄幼苗的碳氮代谢，加速物质积累，有利于植株生长和改善果实品质。李雅旻等^[8]采用4种不同光质(红、橙、蓝、绿光)LED灯对番茄进行补光，结果发现番茄幼苗在红光补光下营养生长旺盛，其株高、茎粗、真叶面积、全株干、鲜质量均显著高于对照，蓝光下除株高、茎粗差异不显著外，各项指标均显著增加，说明红、蓝光有利于番茄幼苗真叶的扩展和干物质量的积累。王华硕^[9]研究发现采用LED（红、蓝组合光）对植物进行夜间补光处理后，番茄幼苗的全株干重、根冠比和壮苗指数明显提高。可见，红蓝组合光对番茄植株的光形态建成起到了明显的促进作用，红蓝组合光处理后的番茄幼苗的各形态指标均显著高于对照。而红光与蓝光对番茄植株生长形态指标的影响又各不相同。杨俊伟等^[10]在实验中发现红光处理下的番茄幼苗株高最高，显著高于对照，而蓝光处理下幼苗最矮。苏志能等^[11]的研究也表明，当红光比例高时，有助于番茄的纵向生长，而当蓝光含量高时，抑制作用明显，番茄植株会比较矮。何诗行等^[12]发现红光对番茄幼苗下胚轴和株高的伸长起促进作用，有利于叶面积扩展以及生物量积累，其原因是红光不仅能增加植物的光合速率还能促进光合产物的形成与积累^[13]。孙娜等^[14]研究发现，以白光为对照，红光显著降低番茄幼苗干质量和根冠比，壮苗指数低于对照，表明红光不利于番茄幼苗尤其是地下部生长；蓝光提高番茄幼苗根冠比，但茎粗和地上部干质量显著低于白光。杨俊伟等的研究中发现红光处理下，幼苗根尖数最多，显著高于其它处理，蓝光处理下根尖数最少。

光质也能显著影响番茄的光合特性。研究表明适宜比例的红蓝光处理有利于促进叶绿体内部结构整齐，从而促进光合速率的提高^[15]。王丽伟等^[16]研究发现，红蓝组合

光能够增加番茄幼苗叶片光合色素含量，提高光合效率，促进植株生长，尤以红/蓝 (3:1)处理最佳其中红光显著促进幼苗株高增加，比叶面积增大，胞间CO2浓度提高，但PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率降低；蓝光下幼苗叶绿素含量降低，但叶绿素a/b值升高。董飞等^[17]的实验表明红/蓝 (3:1) 不仅有利于樱桃番茄幼苗壮苗培育, 而且有利于提高PSII活性，进而提高光合性能。张现征^[18]的研究也发现红/蓝3:1组合光最有利于番茄幼苗生长，其光合能力均显著高于其他光质处理。常涛涛^[19]研究发现，红光比例较多的复合光抑制了番茄幼苗叶片光合作用的原初反应，降低了PSII实际的光合电子传递效率，从而影响光合作用整个过程。

现如今，关于光质对番茄的光形态建成以及光合特性的影响已经广泛研究。红蓝组合光处理番茄幼苗能显著提高其株高、茎粗、地上干（鲜）重等形态指标，其中红光有助于番茄植株的伸长和根系的发育，而蓝光能够增加番茄植株的茎粗。同时，红蓝组合光还能够提高番茄的光合特性，以红/蓝 (3:1)的光处理为最佳组合，红光比例增加，光合效率下降。光质对植物生长的影响比较复杂，为完善特定番茄品种光质对其光形态建成和光合特性的影响，还需大量实验及研究。大棚育苗和温室产业等领域可运用光质效应理论选育新品种、提高作物的产量和品质，因此针对光质对番茄形态建成和光合特性的影响还需进行大量的研究工作，以便为农业生产等方面提供科学有效的指导。

参考文献：

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[15]Lu N,Maruo T,Johkan M,Hohjo M,Tsukagoshi S,ITO Y,Ichimura T,Shinohara Y. Environmental Conservation . 2012

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[20]张现征. 光质调控番茄植株生长及果实品质的机理研究[D].山东农业大学,2018.

[21]常涛涛. 不同光谱能量分布对番茄生长发育及其果实品质的影响[D].南京农业大学,2010.

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

1.研究方法

1.1樱桃番茄生长指标的测定

每个处理选择3株樱桃番茄测量株高、茎粗、叶厚、下胚轴长、叶面积、叶片叶绿素含量；根、茎、叶的鲜重和干重。

1.1.1形态指标的测定方法

株高为根茎结合点到生长点的长度，用刻度卷尺测量；茎粗、叶厚由游标卡尺测量；下胚轴长度为根茎结合点到根尖的长度，用刻度卷尺测量；叶片数目测测定，以叶片平展算起；采用丙酮比色法测定叶片色素的含量。

1.1.2鲜干重的测定方法

樱桃番茄整株植株从根茎结合处切开，分为地上部和地下部，清洗、擦干，由电子称分别称得鲜重，并装入信封，105℃条件下杀青30分钟，于80℃下烘至恒重，由电子称分别称得干重，计算得根冠比。

1.2樱桃番茄光合产物含量的测定

将信封中烘干植株的根、茎、叶分别研磨成粉测定淀粉、蔗糖以及可溶性糖的含量。

1.2.1可溶性总糖的测定方法

酮法测定可溶性总糖：糖在浓硫酸作用下，可经脱水反应生成糠醛或羟甲基糠醛，生成的糠醛或羟甲基糠醛可与蒽酮反应生成蓝绿色糠醛衍生物，在一定范围内，颜色的深浅与糖的含量成正比，故可用于糖的定量测定。

1.2.2淀粉的测定方法

蒽酮法测定淀粉：淀粉是由葡萄糖残基组成的多糖，在酸性条件下加热使其水解成葡萄糖，然后在浓硫酸的作用下，使单糖脱水生成糠醛类化合物，利用苯酚或蒽酮试剂与糠醛化合物的显色反应，即可进行比色测定。

糖类与蒽酮反应生成的有色物质在可见光区的吸收峰为620nM，故在此波长下进行比色。

1.2.3蔗糖的测定方法

蔗糖的测定原理：蔗糖在氢氧化钠和浓盐酸的先后作用下，可以与间苯二酚产生显色反应，即可进行比色反应。

1.3数据统计与分析

采用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 20.0统计软件进行数据统计和方差分析，用Duncan检验法对显著性差异（P0.05）进行多重比较；采用Origin 8.5和Microsoft Office Excel 2007作图。

2.技术路线

3.实验方案

本研究拟采取的研究方法是创建一种光质条件可控的设施环境来栽培樱桃番茄。因为光照是植物生长必不可缺的条件，而自然环境下光照并不能为植物完全利用，而自己创建的设施环境则可以在节能环保的同时做到高效可控。试验在光温可控的植物生长室内进行，选用樱桃番茄‘千禧’为试验材料。试验基质使用番茄专用基质，并按时浇水，使基质保持湿润，定时监测系统的光强和温度是否达到设定值。采用育苗专用基质在自然光下穴盘法育苗。当长至两叶一心时，定植于直径为9cm盆中，每盆一株，缓苗两天，然后置于环境可控的生长箱内进行不同光质处理。第一批实验将设白光、红光、蓝光、红/蓝光4个处理，30d后每处理随机选3株进行各项指标测定。第二批实验先用白光处理幼苗20d，之后再用白光、红光、蓝光、红/蓝光处理10d，第三批实验先用红光光处理幼苗20d，以此类推共计进行5批实验，将实验结果进行对比，目的是探究是否为光质对植株秧苗的形态和光合产物分布造成的影响以及各光质的影响程度。各处理的光强均为各处理光量子通量密度为300±20 μmolm-1s-1，光照时间为12h/d，温度设定为白天26℃，夜间16℃，生长室相对湿度为65±10%，CO₂浓度与大气相同，正常水肥管理。

4.可行性分析

（1）研究基础保障。本项目是指导教师长期的科学研究方向之一，具有扎实的研究工作基础，指导教师以及研究相近方向的师兄师姐均可以给予有效的指导与帮助。

（2）研究资料保障。我校图书馆数据库中有大量近期相关文献可供参考。

（3）实验场地和设备保障。栽培试验将在南京农业大学生科楼的可控生长箱；另外，我校设施园艺实验室功能齐全，可保证实验所需求的各实验设备。

（4）时间保障。整个研究将跨时一年，拥有充足的时间保障。

研究计划及预期进展

1.研究计划

2.预期进展

预计在大四下学期开学前结束试验，完成毕业论文的撰写。