光质交替对LED红蓝光连续光照生菜生理伤害的削减作用机制
论文基本信息 标题:光质交替对LED红蓝光连续光照生菜生理伤害的削减作用机制期刊:中国农业大学学报,2024年第29卷第10期作者:刘文科、刘家源(中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室) 研究背景与目的 核心问题:LED红蓝光**连续光照(CL)易引发生菜生理损伤(如活性氧积累、膜脂过氧化),需探索光质交替(CL-A)**对损伤的削减机制。科学目标:验证光质交替能否通过调节碳水化合物代谢与氧化应激响应,缓解连续光照的负面效应。 实验设计 环境条件: 植物工厂可控环境,水培生菜。 昼夜6次取样(明期6 h间隔3次,暗期2 h间隔3次)。 光照处理: NL(常规光照):400 μmol/(m²·s),光周期18h/6h,红蓝光比4:1。 CL(连续光照):300 μmol/(m²·s),光周期24h/0h,红蓝光比4:1。 CL-A(交替连续光照):红光320 μmol/(m²·s)照射18h + 蓝光240 μmol/(m²·s)照射6h。 关键结果 指标 NL CL CL-A 趋势 地上部鲜重 中等 最低 最高 CL-A显著优于CL与NL 叶面积/冠幅 中等 最小 最大 光质交替促进形态扩展 叶片伤害等级 中等 最高 最低 CL-A有效缓解生理损伤 淀粉/蔗糖含量 低 中等 高 CL-A > CL > NL DPPH自由基清除率 低 中等 高 抗氧化能力显著提升 H₂O₂/MDA含量 中等 最高 降低 CL诱导氧化应激,CL-A缓解 超氧阴离子(O₂⁻) 低 先增后降 持续增加 光质调控影响自由基动态 结论与价值 核心发现: 光质交替(CL-A)通过红光-蓝光时序调控,显著降低连续光照引发的活性氧(H₂O₂、MDA)积累,提升抗氧化能力(DPPH)与碳水化合物合成效率。 CL-A处理下生菜生物量提升15-20%,叶片损伤等级降低50%以上。 应用意义: 为植物工厂中光周期与光质协同优化提供理论依据,助力节能高效生产。 光质交替策略可推广至其他叶菜类作物,缓解人工光连续照射的生理胁迫。 关键词 生菜|连续光照|光质交替|碳水化合物代谢|活性氧|膜脂过氧化 研究亮点 创新点:首次揭示光质交替(非单一光质)在连续光照下的生理保护机制。 方法论:结合昼夜动态取样与多指标联检(ROS、MDA、糖代谢),全面解析损伤缓解路径。 产业价值:为LED光环境精准调控提供低成本、易操作的解决方案。