摘要：本研究分别以LED和日光灯为光源，以10份不同栽培区的马铃薯种质资源试管苗为试验材料，比较分别在两种光源下，不同栽培区马铃薯种质资源试管苗的生长差异，确定LED光源下马铃薯种质资源试管苗是否能正常生长。通过对马铃薯试管苗7个数量性状的统计分析，结果表明：两种光源下，10份不同栽培区的马铃薯种质资源试管苗生长趋势基本一致；两种光源下，不同栽培区马铃薯种质资源7个数量性状t测验结果，除南中552的根条数差异显著外，其他性状差异不显著。通过数量性状统计分析结果，说明在LED光源下保存马铃薯种质资源试管苗是可行的。

关键词：LED光源；日光灯；马铃薯试管苗

LED（Light-emittingDiode），又称发光二极管，由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成，其核心是PN结构[1]。

LED因其自身的优良特性目前广泛应用于家电和工业领域，与白炽灯、荧光灯等人工光源相比，LED的优势在于：（1）使用电源电压低、节能高效，在同样光照效果的情况下，LED耗电量是白炽灯的1/8，是荧光灯的1/2，对节约能源、减少温室效应十分有利；（2）可发出光波较窄的单色光；（3）冷光源，可以近距离的照射植物将大大提高空间的利用效率；（4）可以在极短的时间内发出脉冲光；（5）体积小，稳定性强，响应时间快；（6）对环境无污染，和高压钠灯高压汞灯、金属卤化物灯等含有金属汞的人工光源相比，LED为全固体发光体，不含汞，耐冲击，不易破碎，废弃物可回收利用，是一种无污染的绿色光源；（7）结构紧凑，使用寿命长可达50000h以上，是普通光源的数十倍。近年来，随着光电技术的不断革新，LED还在不断向高亮度、低成本方向快速发展，进一步扩大其应用辐射面[2-3]。

LED的光谱域宽在（±20）nm左右，波长正好与植物光合作用和形态建成的光谱范围吻合。植物光合作用在可见光光谱（380～760nm）范围内，所吸收的光能约占生理辐射光能的60%～65%，其中主要是波长为610～720nm的红、橙光和波长为400～510nm的蓝、紫光。LED能够发出植物生长所需要的单色光光谱，光能有效利用率可达80%～90%，并能对不同光质和发光强度实现单独控制[4]。

有报道利用红、蓝两种LED的4种不同组合制成的灯箱作为照明光源；利用多孔管和多孔陶瓷颗粒无土栽培技术栽培植物。结果表明，红色LED下生长的植物初期呈匍匐状，后期直立、细长；红色和蓝色LED组合下的植株生长基本正常，但90%红色+10%蓝色LED更为适宜[5-6]。

马铃薯试管苗的保存和扩繁的初始投资成本高且能源消耗大，通常能耗成本约占总体运行费用的50%～60%。如果能采用耗能低、效率高、光质佳的人工光源，是马铃薯试管苗保存和扩繁发展的重要方向。目前，LED光源在农业领域的应用主要用于基础研究，但随着半导体光源技术的不断进步，LED发光强度的提高以及价格的降低，LED取代荧光灯作为密闭式植物工厂中的人工光源已经成为世界各国研究的热点。本试验对LED光源在试管苗保存中的应用进行了初步探索。

1材料与方法

1.1试验材料

试验采用90%红光+10%蓝光的LED植物灯和光照强度基本对等的日光灯做光源；以10份不同栽培区的马铃薯种质资源作为试验材料（表1）。

1.2试验方法

在室温12℃、光照强度1650lx条件下，每份资源保存3管，保存30d后，对每份资源的根长、根条数、株高、茎粗、节数、节间长度、鲜重、干物质重进行调查。通过统计分析，比较日光灯、LED光源下马铃薯试管苗的生长情况，来确定LED光源在马铃薯试管苗保存上的应用前景。

2结果与分析

由表2可以看出，分别在日光灯和LED灯光照下，除日光灯下节间长度差异不显著，根长差异显著外，其他性状都达到极显著水平，说明全光谱对各品种的节间长度及根长的发育有较好的控制，同时也说明适合不同栽培区马铃薯种质资源的根条数、株高、茎粗、节数、鲜重对光源的敏感性较强，差异较大。通过比较可以看出，每份资源在不同光源下各性状的表现趋势。由表3可以看出，在两种光源下，10份马铃薯种质资源的各性状的生长趋势基本相同。同时对各性状的变化趋势比较，只有中薯2号、威芋3号的全部性状变化趋势相差较小，通过适合栽培区域的比较，两个品种的适合区域对海拔高度的要求范围较广。

通过表4可以看出，不同栽培区的相同资源在根长、株高，节间长度，三个性状的平均值高于日光灯下的平均值；LED光源下茎粗、根条数、节数、鲜重4个性状的平均值小于日光灯下的平均值，通过干物质均值比较（表5），LED灯也低于日光灯下的均值，此结果说明，全光谱日光灯下的马铃薯种质资源光和作用强于LED灯的单色光谱，同时根条数的增加也加快了马铃薯种质资源对培养基中营养物质的吸收，与LED灯相比，培养基消耗快，从而缩短了保存时间。LED单色光谱下节间长度、株高的增加，茎粗的减小，说明LED单色光源下，马铃薯试管苗出现了轻微徒长现象，苗情稍弱。t测验结果表明，除南中552的根条数差异达极显著外，其他性状差异不显著。说明在LED的单色光源下，马铃薯种质资源的保存是可行的。

3讨论

通过试验结果的统计分析，分别在相同光源下的不同栽培区的马铃薯种质资源各性状的表现趋势基本一致；在不同光源下，相同马铃薯种质资源7个性状的比较分析，与试验前的理论分析相一致，说明LED光源作为马铃薯种质资源保存的替代光源是可行的。

植物光合作用在可见光光谱（380～760nm）范围内，其中主要是波长为610～720nm的红、橙光和波长为400～510nm的蓝、紫光，本次试验使用的是90%红色+10%蓝色LED光源，马铃薯试管苗出现了干物质，茎粗，鲜重大多数小于日光灯下的马铃薯试管苗现象，同时LED单色光源下，马铃薯试管苗表现轻微的徒长现象，这与日本科学家在香蕉苗方面的研究相一致，通过对植物光合作用各器官和组织的分析，植物对光的吸收主要是通过叶绿体、类胡萝卜素外还有光敏色素、隐花色素和紫外光-β受体三个光敏受体，其中隐花色素吸收蓝光和近紫外光（320～400nm），紫外光-β受体主要吸收紫外光-β（280～320nm），说明近紫外光对植物光合作用有一定的影响，理论上应该是干物质、鲜重小于日光灯的主要原因。紫外光-β对植物生长有抑制作用，可以抑制植物茎节间伸长，这个特性应为在日光灯光源下各栽培区马铃薯种质资源节间长度差异不显著的原因[7]。对近紫外光和紫外光-β在马铃薯试管苗生长的影响，只做了理论的分析，在今后的研究中加入这两个波长范围内的光源，来验证是否与理论分析相一致，从而减小LED光源与日光灯光源下马铃薯试管苗生长状况的差异[8]，从而能够在马铃薯试管苗扩繁上发挥更大的作用。