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采收前营养液调控与LED光照对水培生菜品质形成的影响

【摘要】:叶类蔬菜是人类重要的营养来源,在维护健康方面发挥着重要作用。生菜作为一种典型的叶类蔬菜的模式植物,在LED光照下与水培技术相结合,被广泛应用于人工光植物工厂,旨在实现高产优质的水培蔬菜生产。然而,含有较高硝酸盐含量的叶菜扰乱了食物链,对人类健康造成严重威胁。因此,本研究采用LED光照和采收前营养液调节技术,旨在降低植物工厂水培生菜硝酸盐含量的同时保证其生物量积累与品质形成。本研究的主要结果和结论如下:采收前光质与氮素供应对水培生菜的品质形成有显著性影响和交互影响。在LED光照下培育三个品种的皱叶生菜(cv.优雅、绿株、紫薇),选用采用R:B比为1.2的LED灯具和R:B比为1.8的荧光灯作为人工光源,为水培生菜的生长提供了 250μmol m-2 s-1光照强度和16 h d-1光照周期。采收前3天,光照强度由250 μmol m-2 s-1提高到350μmol m-2 s-1,基于山崎生菜配方将该营养液相对浓度降低了一半。营养液浓度减半和高光照强度处理下的水培生菜的硝酸盐含量显著降低,但其地上部鲜重没有显著性变化,其VC含量在LED光环境下显著高于荧光灯下的,营养液浓度减半和相同光照强度处理下的水培生菜的硝酸盐含量在荧光灯下没有显著变化,但在LED光环境下有所降低,但其地上部的鲜干重有显著降低。为了避免水培生菜的硝酸盐积累,在采收前降低氮素供应和提高光照强度有利于提高水培生菜品质。在+4℃的明暗期温差下设置明期温度为20℃、22℃、24℃,其营养液浓度减半和增加光照强度的处理可以在显著降低亚硝酸盐含量的同时,不减少水培生菜的地上部鲜重。在LED光照环境下,由于分布在类囊体的多蛋白复合体的抑制引起对光合代谢的抑制,水培生菜的品质形成受到光质的显著影响。采用多维蛋白质鉴定技术对生菜叶片的光质影响进行了蛋白质组学比较。结果表明,光质对生菜叶片的蛋白质组学表达有显著性影响,不同光质处理下的生菜叶片的蛋白质功能水平、分子水平和生物学水平均有显著性影响。本研究成功地鉴定了水培生菜在R:B比为1.8的荧光灯下表达的71个蛋白质,在R:B比为1.2和2.2的LED灯具下分别鉴定的51个和41个蛋白质。这些蛋白质分别参与水培生菜的能量代谢和光形态建成。蛋白质组学比较和品质调控结果揭示了 LHC家族的光质与多复合蛋白(CB 23_HORVU)之间的相互联系。因此,建议在水培生菜的立体生产中采用采收前短时间的营养液浓度减半与提高光照强度的方法降低其硝酸盐含量,但前提必须为不损失产量并保证其VC含量等其他生菜品质,从而达到调控水培生菜品质的目标。

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