作物根系生長發(fā)育受光照的影響

　　作物根系生長發(fā)育受光照的影響

　　光一直是影響農作物生產發(fā)育好壞的一個重要因素，那么光對農作物根系的生產有沒有影響了？為了深入開展光-作物根系相關研究，進一步了解作物地上部和根系的內在聯(lián)系，揭示光在作物整個生長發(fā)育過程中的生理意義，作者綜述了光對作物根系影響的有關文獻，以期為該方面的研究和作物高產優(yōu)質栽培提供指導。

　　1 光照照度對作物根系的影響

　　人們很早就用不同的光照度來檢驗作物根系對光的不同反應。據報道，光照影響蘿卜（RaphanussativusL）、豌豆（PisumsativumL）、黃瓜（CucumissativusL）等作物離體根的生長發(fā)育。蠶豆（ViciafabaL）幼莖經暗預處理后，莖生不定根比率比光預處理高出近4倍，而且暗預處理的不定根發(fā)生屬內起源。四川大頭茶（GordoniaszechwanensisChang）幼苗根系生物量（干重），以及粗根、中根和細根的生物量均隨著遮蔭強度增強而減少。水稻（OryzasativaL）幼苗的發(fā)根能力在強光下較強，弱光下較弱；根系生長量在強光下較大，弱光下較小。玉米（ZeamaysL）幼苗在高光照度條件下，具有較高的光合速率、呼吸速率及物質生產能力，地上部向根系分配的干物質也顯著增多，表現為單株根干重及根體積、總根長等形態(tài)、數量指標均顯著增加，植株的根冠比提高。為得到作物整體光效應的最大化，近年來人們更多關注低溫弱光的效應。有關研究指出，低溫弱光對植株地上部及根系的影響各不相同，其導致番茄（Ly-copersiconesculentumMill）植株地上部干重下降，但并不降低根系干重。

　　在研究光對作物根系形態(tài)、數量性狀影響的同時，更多生理生化方面的研究出現。有研究表明，光照能促進作物地上部和根系的交流。在草本植物中，光可經過內光環(huán)境，通過光敏色素（phytochrome,Phy）調節(jié)，而從地上部傳到根系，并對其生長發(fā)育進行調節(jié)。硝酸還原酶（NR）是一種光誘導酶，光照能促進NR的合成。不同光照度下生長4周齡的小麥（TriticumaestivumL）幼苗根中的NR活性隨著光照增強而提高，光照度和NR活性之間呈一定的正相關。不同低溫弱光處理對植株根系活力的影響并不一致。有報道認為，弱光處理并不影響番茄根系活力，其原因可能與番茄根系對逆境脅迫的抵抗能力較強有關。

　　但另有相關試驗顯示，番茄對照株的根系活力保持相對穩(wěn)定時，低溫弱光處理導致根系活力迅速下降；在根系活力恢復過程中，溫度較高時恢復到原有水平的可能性較大，所需時間也較短；同時，低溫弱光處理還增強番茄根中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）的活性，迅速降低根中過氧化氫酶（CAT）的活性，而強光能提高稻苗和麥苗根系對NH4+或NO3-的吸收速率。強光照射下培育出的稻苗，其根內積累的蛋白氮含量高，非蛋白氮含量低，總氮量高，蛋白氮/總氮的比值高�？梢姡瑥姽饽芴岣叩久绲�化合物的合成，促進蛋白質在根內積累。而在不同光照度條件下，水稻根中谷氨酰胺合成酶（GS）同功酶GSrb的表達并不受影響。

　　2 光照時間對作物根系的影響

　　光照充足有利于光合作用，這使地上部所制造的光合產物更多地向根系轉移成為可能，從而為培育出健壯的根系打下基礎。有報道表明，適當延長光照時間（增加光量）有利于甜椒（CapsicunannuumL）生根；而仙人掌（OpuntiadilleniiHaw）在光照不足（光量較少）條件下，生根時間延長，生長發(fā)育緩慢，同時地上部分也易畸形。春小麥與春大麥（HordeumvulgareL）作光處理時，不遮蔭（光量多）的植株根間長度短，遮蔭（光量少）的根間長度長。但另有研究表明，稻苗根系的伸長生長因光量的減弱而得到促進。在不同遮蔭條件下，生姜（ZingiberofficinaleRosc）根中琥珀酸脫氫酶（SDH）的活性隨遮蔭程度增強而升高，而這則有助于根系活力提高。另有研究指出，用LED發(fā)光二極管作為光源材料照射作物根系時，可觀察到植株根/冠比提高，地上部干物重增加。

　　3 光質對作物根系的影響

　　隨著對全光認識的逐步加深，人們先后開展了不同光質對作物根系影響的相關研究。根系雖未直接受到光線照射，但對不同光質具有不同反應。例如，藍光照射下培育的稻苗比在紅光或白光照射下培育的稻苗發(fā)根數目多，根系粗壯，根系生物量大。OHNO等進一步觀察到，白光抑制稻苗根細胞的伸長，而藍光則促進細胞伸長。又如，與對照白光相比，紅光和紅藍混合光對河套蜜瓜（CucumismeloL）根系的生長發(fā)育有明顯促進作用，根系誘導率高，長勢強。特別是在紅光條件下，生根率高達100%再如，不同光質對杜仲（EucommiaulmoidesOliv）不同來源材料的根系生長具有不同效應，主要表現在紅光的作用強弱不定，其次是黃光、綠光。在同種光質的色膜下，無論平均光譜透光率相差或大或小，其平均根段的萌芽數都非常接近，除藍膜外，每根芽總長也表現出同樣的變化規(guī)律，這反映出根段的根萌能力主要受制于光質。而在燕麥（AvenasativaL）試驗中，藍光和紫光照射的植株較矮，但其根系卻比對照組發(fā)達，發(fā)根數分別是對照組的1114%和1171%在蘿卜離體根培養(yǎng)中，藍光的抑制作用最強，其次為紅光和白光；不同光質均促進離體根內花青素（anthocyanins,ACN）的合成，其中白光的作用最明顯，其次是藍光和紅光。但在黃瓜離體根的培養(yǎng)中，光抑制根的生長，其中以白光的抑制作用最強，其次為藍光和紅光。

　　不同光質照射下，春小麥分蘗期間根中脫氫酶活性（DHA）有較大差異，藍光處理平均比白光對照提高1205%,藍紫光和紅光處理分別提高1369%和597%前人在水稻試驗中，也曾得到相似的結果，即強光或藍光照射條件下，稻苗根系對A-萘胺的氧化力或根中的CAT活性均高于弱光或紅光或白光條件下的稻苗。另外，藍光也提高稻苗根系和麥苗根系對NH4+或NO3-的吸收速率，提高根內積累的蛋白氮含量。由此可見，藍光促進稻苗氮化合物的合成，以及蛋白質在根內的積累。另需指出的是，小麥根系長時間受紅光（300~500Lmol#m-2#s-1）照射時，葉綠素的合成受到影響。

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