作物根系生长发育受光照的影响

来源：　类别：技术文章　更新时间：2013-12-16　阅读次

　　作物根系生长发育受光照的影响

　　光一直是影响农作物生产发育好坏的一个重要因素，那么光对农作物根系的生产有没有影响了？为了深入开展光-作物根系相关研究，进一步了解作物地上部和根系的内在联系，揭示光在作物整个生长发育过程中的生理意义，作者综述了光对作物根系影响的有关文献，以期为该方面的研究和作物高产优质栽培提供指导。

　　1 光照照度对作物根系的影响

　　人们很早就用不同的光照度来检验作物根系对光的不同反应。据报道，光照影响萝卜（RaphanussativusL）、豌豆（PisumsativumL）、黄瓜（CucumissativusL）等作物离体根的生长发育。蚕豆（ViciafabaL）幼茎经暗预处理后，茎生不定根比率比光预处理高出近4倍，而且暗预处理的不定根发生属内起源。四川大头茶（GordoniaszechwanensisChang）幼苗根系生物量（干重），以及粗根、中根和细根的生物量均随着遮荫强度增强而减少。水稻（OryzasativaL）幼苗的发根能力在强光下较强，弱光下较弱；根系生长量在强光下较大，弱光下较小。玉米（ZeamaysL）幼苗在高光照度条件下，具有较高的光合速率、呼吸速率及物质生产能力，地上部向根系分配的干物质也显著增多，表现为单株根干重及根体积、总根长等形态、数量指标均显著增加，植株的根冠比提高。为得到作物整体光效应的最大化，近年来人们更多关注低温弱光的效应。有关研究指出，低温弱光对植株地上部及根系的影响各不相同，其导致番茄（Ly-copersiconesculentumMill）植株地上部干重下降，但并不降低根系干重。

　　在研究光对作物根系形态、数量性状影响的同时，更多生理生化方面的研究出现。有研究表明，光照能促进作物地上部和根系的交流。在草本植物中，光可经过内光环境，通过光敏色素（phytochrome,Phy）调节，而从地上部传到根系，并对其生长发育进行调节。硝酸还原酶（NR）是一种光诱导酶，光照能促进NR的合成。不同光照度下生长4周龄的小麦（TriticumaestivumL）幼苗根中的NR活性随着光照增强而提高，光照度和NR活性之间呈一定的正相关。不同低温弱光处理对植株根系活力的影响并不一致。有报道认为，弱光处理并不影响番茄根系活力，其原因可能与番茄根系对逆境胁迫的抵抗能力较强有关。

　　但另有相关试验显示，番茄对照株的根系活力保持相对稳定时，低温弱光处理导致根系活力迅速下降；在根系活力恢复过程中，温度较高时恢复到原有水平的可能性较大，所需时间也较短；同时，低温弱光处理还增强番茄根中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性，迅速降低根中过氧化氢酶（CAT）的活性，而强光能提高稻苗和麦苗根系对NH4+或NO3-的吸收速率。强光照射下培育出的稻苗，其根内积累的蛋白氮含量高，非蛋白氮含量低，总氮量高，蛋白氮/总氮的比值高�？杉�，强光能提高稻苗氮化合物的合成，促进蛋白质在根内积累。而在不同光照度条件下，水稻根中谷氨酰胺合成酶（GS）同功酶GSrb的表达并不受影响。

　　2 光照时间对作物根系的影响

　　光照充足有利于光合作用，这使地上部所制造的光合产物更多地向根系转移成为可能，从而为培育出健壮的根系打下基础。有报道表明，适当延长光照时间（增加光量）有利于甜椒（CapsicunannuumL）生根；而仙人掌（OpuntiadilleniiHaw）在光照不足（光量较少）条件下，生根时间延长，生长发育缓慢，同时地上部分也易畸形。春小麦与春大麦（HordeumvulgareL）作光处理时，不遮荫（光量多）的植株根间长度短，遮荫（光量少）的根间长度长。但另有研究表明，稻苗根系的伸长生长因光量的减弱而得到促进。在不同遮荫条件下，生姜（ZingiberofficinaleRosc）根中琥珀酸脱氢酶（SDH）的活性随遮荫程度增强而升高，而这则有助于根系活力提高。另有研究指出，用LED发光二极管作为光源材料照射作物根系时，可观察到植株根/冠比提高，地上部干物重增加。

　　3 光质对作物根系的影响

　　随着对全光认识的逐步加深，人们先后开展了不同光质对作物根系影响的相关研究。根系虽未直接受到光线照射，但对不同光质具有不同反应。例如，蓝光照射下培育的稻苗比在红光或白光照射下培育的稻苗发根数目多，根系粗壮，根系生物量大。OHNO等进一步观察到，白光抑制稻苗根细胞的伸长，而蓝光则促进细胞伸长。又如，与对照白光相比，红光和红蓝混合光对河套蜜瓜（CucumismeloL）根系的生长发育有明显促进作用，根系诱导率高，长势强。特别是在红光条件下，生根率高达100%再如，不同光质对杜仲（EucommiaulmoidesOliv）不同来源材料的根系生长具有不同效应，主要表现在红光的作用强弱不定，其次是黄光、绿光。在同种光质的色膜下，无论平均光谱透光率相差或大或小，其平均根段的萌芽数都非常接近，除蓝膜外，每根芽总长也表现出同样的变化规律，这反映出根段的根萌能力主要受制于光质。而在燕麦（AvenasativaL）试验中，蓝光和紫光照射的植株较矮，但其根系却比对照组发达，发根数分别是对照组的1114%和1171%在萝卜离体根培养中，蓝光的抑制作用最强，其次为红光和白光；不同光质均促进离体根内花青素（anthocyanins,ACN）的合成，其中白光的作用最明显，其次是蓝光和红光。但在黄瓜离体根的培养中，光抑制根的生长，其中以白光的抑制作用最强，其次为蓝光和红光。

　　不同光质照射下，春小麦分蘖期间根中脱氢酶活性（DHA）有较大差异，蓝光处理平均比白光对照提高1205%,蓝紫光和红光处理分别提高1369%和597%前人在水稻试验中，也曾得到相似的结果，即强光或蓝光照射条件下，稻苗根系对A-萘胺的氧化力或根中的CAT活性均高于弱光或红光或白光条件下的稻苗。另外，蓝光也提高稻苗根系和麦苗根系对NH4+或NO3-的吸收速率，提高根内积累的蛋白氮含量。由此可见，蓝光促进稻苗氮化合物的合成，以及蛋白质在根内的积累。另需指出的是，小麦根系长时间受红光（300~500Lmol#m-2#s-1）照射时，叶绿素的合成受到影响。

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