作物根系生長發育受光照的影響

　　光一直是影響農作物生產發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系，揭示光在作物整個生長發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、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、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，光可經過內光環境，通過光敏色素（phytochrome,Phy）調節，而從地上部傳到根系，并對其生長發育進行調節。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。可見，強光能提高稻苗氮化合物的合成，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達，發根數分別是對照組的1114%和1171%在蘿卜離體根培養中，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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