LED植物灯在植物组织培养中的应用
光是植物生长中的重要环境因子之一，有了合理的光光环境存在，植物才能健康的生长发育。植物灯是利用太阳光的原理，模拟植物生长所需要的光环境的一种灯具。LED植物灯因体积小、质量轻、寿命长、光强可调等优点，使其成为植物光环境调控的重要光源之一，并在节能和促进植物生长方面都具有明显的优势。
植物的组织培养是根据植物细胞具有全能性这个理论，近几十年来发展起来的一项无性繁殖的新技术。植物的组织培养广义又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在无菌条件下接种在含有各种营养物质及植物激素的培养基上进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。 目前，LED植物灯在植物组织培养研究中已得到一定的应用，并取得了一些可喜的进展。LED植物灯独有的优点，使其成为植物组织培养研究的重要光源之一。20世纪80年代以来，世界上一些国家陆续开始了LED在植物组织培养中应用的研究。中国的一些高等院校和科研机构也开始了该方面的研究，并取得了一些可喜的进展。
LED植物灯在植物组织培养中的应用是基于LED技术的发展和植物组织培养环境调控而发展起来的。世界上最早将LED植物灯用于植物栽培的是日本的三菱公司，早在1982年就有关于波长为650nm的红光LED光源用于温室番茄补光的试验报告。后来LED植物灯也被应用于植物组织培养中的环境调控，并对LED在节能方面的作用加以探索。目前，LED在植物组织培养中的应用主要集中在光质和光强对组培苗生长影响方面，而对光周期等研究较少。就世界范围来说，LED在植物组织培养中的应用研究主要集中在日本和美国。日本的研究处于国际领先地位，不但开发了专门应用于植物组织培养的LED发光系统，而且与其它环境调控因子相结合，取得了一些重要的基础数据。中国一些科研机构也开始了这方面的研究，并自主开发了一些LED光源系统，用于植物组织培养研究工作。
一、光质选择
LED诞生之初，人们用660nm左右的红光LED作为主光源，荧光灯作为辅助光源进行研究，随着LED技术的不断发展，各种波段的LED纷纷被用于植物组织培养，主要有660nm左右红光，460nm左右蓝光，730nm左右远红光和白光。
人们最早是利用LED作为兰花组培苗光源，发现红光可促进大花蕙兰试管苗叶片的生长，但会降低叶绿素含量，不过这种现象可被蓝光所抵消，试管苗生长的最佳红蓝光比例为8：2。研究表明，在红蓝光比例为3：1时愈伤组织的生长效果最佳，但100％的红光对愈伤组织的诱导率最高。在对葡萄的组织培养中发现，光谱中的蓝光成分阻止试管苗的伸长，但能促进叶的形成和各种光合色素的合成。远红光成分的增减对干鲜重的积累和光合色素的合成也都有明显的影响。红光LED有助于增加株高、节间长和生根率，而蓝光与叶绿素的合成和气孔的发育有关。尽管在红光LED条件下叶绿素含量较低，但是这个作用可以通过照射蓝光LED或荧光灯来削弱。另外红光有利于可溶性糖和淀粉的积累，降低色素含量。而蓝光能够逆转此效应，可促进色素和可溶性蛋白的合成。红光和蓝光组合处理的叶中可溶性糖和淀粉含量以及根系活力均高于白光处理，尤以高R／B配比光处理的组培苗生长健壮，移栽成活率最高。研究表明，红蓝光比例7：3的条件下，菊花组培苗的生长状况最好；含有较大红光比例LED光源对大花蕙兰和蝴蝶兰试管苗的影响优于含有较大蓝光比例的LED光源；在红蓝光比例为3：1时牡丹品种“乌龙捧盛”和“洛阳红”试管苗的各生长指标均较好，而胡红试管苗在红蓝光比例为1：1时生长良好。但在全红光和全蓝光时试管苗植株较矮，长势较差。总体来说红光有利于植物茎和根的伸长，促进形态建成，远红光和蓝光处理的植株矮小，根短细。
二、光强选择
对植物来说，光强即光合量子通量(PPF，其单位为µmol／(m2•s))，是影响植物光合作用的重要参数之一。研究发现，当PPF为60µmol／(m2•s)时，草莓组培苗的生长状况最好；白鹤芋组培苗在60～70~µmol／(m2•s)时，其地上部分和地下部分鲜重较高。厚屹用四种不同波长的LED灯进行葡萄组培苗培养，发现适合葡萄组培苗生长的总的PPF值的范围为40～55 µmol／(m2•s)。厚屹对菊花的研究证明，光强为60µmol／(m2•s)时组培苗的株高、叶数、根数、最长根长、干重等主要生长指标都显著高于对照。
三、光周期选择
研究表明，龙胆出瓶指标最适合的LED光环境为蓝光比例50％，PPF为120 µmol／(m2•s)，光周期为16h；在光周期为16 h时，马铃薯组培苗在红蓝光同时照射时要比红蓝光交替照射的培养效果好，另外低PPF长时间照射要比高PPF长时间照射培养效果好。
四、供电方式选择
研究表明以直流电来驱动LED，驱动器提供40Hz供电频率可比60Hz更省电。然而，要进一步降低成本可直接使用交流电来驱动，可免去交直流转换电路的制作成本。有研究表明，使用交流供电的全红光LED进行彩色海芋组培苗生产是可行的。在对马铃薯的研究中表明，如果只考虑生长率，LED在720Hz(1.4ms)，工作比为50％，光周期为16h时，植物生长最佳；而如果主要考虑能耗问题，LED在180Hz(5.5ms)，工作比为50％，光周期为16h时最节能。
LED是新型的高效节能光源，在植物组织培养中用LED作为光源，不仅能降低组织培养的成本，同时由于LED光质、光强可调、窄波段等特点，使得对植物光生理学的研究更加深入。
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