花改場--利用補光改善蔬菜育苗品質--06 - 農業知識入口網

討論

一、補光及光質對苗株植株性狀之影響

本試驗中未進行補光之對照組，菜苗植株高度及下胚軸顯著較高（表一），呈現植物避陰綜合症之徒長形態。所有補光處理皆能顯著抑制徒長情形，抑制下胚軸徒長率33-54%。下胚軸伸長是種子萌發和幼苗生長的重要標誌，亦是植物發生避陰綜合症的最顯著徵狀之一，受多種環境因素調控，光、溫度和水勢是主要的環境刺激因子（Morelli and Ruberti,2000；Wang and Shang,2020）。前人研究顯示油菜苗在低光高溫高濕下胚軸徒長最嚴重，高光低溫低濕下胚軸長度最短（Wang and Shang,2020）。而宜蘭秋冬季低光低溫高濕，亦是容易誘發避陰綜合症下胚軸徒長之環境條件。

Xi等人（2021）研究表示低光透過生長素促進下胚軸伸長機制，外源性光信號和內源性生長素是拮抗調節下胚軸生長的兩個關鍵因素。確定了阿拉伯芥中由生長素轉錄抑制因子IAA3和光控PIF轉錄因子介導的光和生長素信號通路之間的直接聯繫。表明IAA3是光調節下胚軸生長所必需的。整體來說，Xi等人（2021）研究揭示了光和生長素對下胚軸生長調控的相互作用機制，由IAA3和PIFs轉錄調控模塊協調。IAA3-PIFs相互作用代表了一個新的調節機制層，通過該層，光和生長素信號被整合以影響下胚軸的生長。IAA3是一種生長素信號抑制因子，負向調節光信號調節器PIF蛋白的活性。植物光感受器感知弱光，然後觸發PIF的積累，導致YUCCA表達和生長素濃度增加。葉子中的生長素被轉運到下胚軸，在下胚軸中，IAA3通過TIR1介導的蛋白酶體途徑降解，釋放對包括PIF、ARF和BZR1在內的幾種轉錄因子的抑制。

這些轉錄因子的靶基因被激活以促進下胚軸伸長。當光照條件足夠高時，葉片中的PIF積累減少，導致YUCCA表達下降，進而降低葉片中的生長素水平。因此，從葉中轉運至下胚軸的生長素也減少。低光及低R:FR促使幼苗葉片（Xietal.,2021）中的生長素生合成量，亦影響生長素的運輸與分佈（Morelli and Ruberti,2000）。在陰影處，生長素橫向重新分佈到下胚軸的表皮和皮質細胞，從而產生這兩個組織的伸長，造成下胚軸徒長。生長素的橫向分佈也導致通過發育中的維管束系統運輸的生長素減少，導致維管束分化的減弱和到達根部的生長素濃度下降，因而限制根部生長與發育（Morelli and Ruberti,2000）。生長素誘導細胞生長的經典作用模式是酸性生長理論（acid growth theory），生長素激發細胞膜上質子幫浦的作用，使質外體細胞壁裡的pH值下降。細胞壁的酸化使纖維素微纖維間的氫鍵斷裂，細胞壁鬆動，可塑性增加。水分滲入細胞內，細胞產生膨壓而使細胞壁伸展，因此高水勢環境會加劇苗株之徒長現象。