CN113557864B - 一种促进油菜开花成熟的led光配方及其应用 - Google Patents

一种促进油菜开花成熟的led光配方及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种促进油菜开花成熟的LED光配方及其应用，其中所述LED光谱包括：在400‑700nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为350～1100μmolm‑2s‑1；在701‑780nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为120～550μmolm‑ 2s‑1，且其中600‑700nm范围内与400‑500nm范围内的光子数之比为1.50～1.75。本发明从LED光谱的分布范围、光子通量密度、光子数等角度出发，对LED光配方进行摸索，以有效缩短油菜的开花时间和成熟时间，并且培育得到的油菜后代种子数量充足、质量可靠，这有助于加速油菜新品种育成，在筛选突变体、加速组培苗生长、植物工厂的光源设计等领域均具有广泛的应用前景。

Description

一种促进油菜开花成熟的LED光配方及其应用
技术领域
本发明属于油菜种植技术领域，具体涉及一种促进油菜开花成熟的LED光配方及其应用。
背景技术
油菜是食用植物油和饲用蛋白质的重要来源，也是我国种植最广泛的油料作物之一。自经典遗传学理论建立以来，育种学理论发展极为迅速，涌现出了重大成果，如杂交育种、杂种优势利用、回交育种、诱变育种等。在这些理论技术基础之上，并且得益于栽培技术、生物技术的不断进步，我国油菜总产量从建国初期的88.7万吨上升到现在的1200万吨。传统的育种方法在历史的进程中已经为人类做出了巨大贡献，然而随着人口的爆发式的增长，农作物包括油菜也将面临着巨大的产量压力。另一方面，随着现代技术的不断地发展，分子标记技术、基因编辑技术、高通量测序技术、遥感技术、生物信息技术、植物工厂技术取得了重大进展。越来越先进的技术和设备已经广泛应用于植物科学实验室中，大大提高了研究效率，但作物的生长周期逐渐成为了限制科学研究进程最主要的限制因素之一。
传统育种往往需要多代的创造和选择变异以及稳定后代才能得到优良的品种，这会花费漫长的时间。在基因功能研究中快速获得稳定转基因株系以及表型鉴定亦需要大量时间。因此，如何有效提高作物的加代速率对于作物育种尤为重要。在田间，油菜的生长周期较为漫长，而在温室内油菜可以一年多代生长，这得益于LED技术的进步，精细控制包括光质、光照强度和光周期在内的光环境更容易实现。探索合适的光周期、光照强度和光质配比进一步缩短油菜的生育期从而实现作物的快速改良具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种进油菜开花成熟的LED光配方及其应用，从LED光谱的分布范围、光子通量密度、光子数等角度出发，对LED光配方进行摸索，以有效缩短油菜的开花时间和成熟时间，并且培育得到的油菜后代种子数量充足、质量可靠，这有助于加速油菜新品种育成，在筛选突变体、加速组培苗生长、植物工厂的光源设计等领域均具有广泛的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种促进油菜开花成熟的LED光配方，所述LED光谱包括：在400-700nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为350～1100μmolm-2s-1；在701-780nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为120～550μmolm-2s-1，且其中600-700nm范围内与400-500nm范围内的光子数之比为1.50～1.75。
进一步地，400-500nm范围内峰值波长位于450±5nm，600-700nm范围内峰值波长位于660±5nm，701-780nm范围内峰值波长位于730±10nm。
本发明还提供了上述促进油菜开花成熟的LED光配方在油菜培育中的应用。
进一步地，所述油菜选自：春性油菜，或半冬性油菜，或冬性油菜。
本发明还提供了一种促进油菜开花成熟的方法，所述方法包括：将发芽的油菜种子移栽定植后，转移至温室或光照培养箱中，采用上述LED光配方进行光照处理。
进一步地，所述光照处理的光照时间为22h/d，其余时间为黑暗处理。
进一步地，当油菜为半冬性油菜或冬性油菜时，将发芽露白后的半冬性油菜或冬性油菜种子先进行春化处理，春化处理结束后再转移至温室或光照培养箱中。
进一步地，所述春化处理包括：将发芽露白的半冬性油菜或冬性油菜种子置于4℃的春化培养箱中进行春化处理。
进一步地，所述温室或光照培养箱中的温度为20～25℃。
进一步地，所述温室或光照培养箱中的相对湿度为60～80％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明创新性地从油菜种植过程中LED光源的光配方出发，通过对LED光谱的分布范围、光子通量密度、光子数以及波长峰值等进行摸索探究，从而有效缩短了温室培育的油菜的开花时间和成熟时间，其中成熟时间缩短了约13-14天，并且培育得到的油菜后代种子数量充足、质量可靠，广泛适用于春性油菜、半冬性油菜和冬性油菜。本发明提供的LED光配方有助于加速油菜新品种育成，在筛选突变体、加速组培苗生长、植物工厂的光源设计等领域均具有广泛的应用前景和价值。
附图说明
图1为本发明的LED光配方的光谱图；
图2为本发明实施例1中ZS11品种的对照组和试验组的全生育期的生长情况，其中CK为对照组，F64为试验组；
图3为本发明实施例1中ZS11品种自发芽后第68天的籽粒观察结果，其中图3-a为对照组，图3-b为试验组；
图4为本发明实施例2中616R品种的对照组和试验组的全生育期的生长情况，其中CK为对照组，F64为试验组；
图5为本发明实施例2中616R品种自发芽后第68天和第80天的籽粒观察结果，其中图5-a为试验组第68天的观察结果，图5-b为对照组第68天的观察结果，图5-c为对照组第80天的观察结果；
图6为本发明实施例3中621R品种的对照组和试验组的全生育期的生长情况，其中CK为对照组，F64为试验组；
图7为本发明实施例3中621R品种自发芽后第78天和第91天的籽粒观察结果，其中图7-a为试验组第78天的观察结果，图7-b为对照组第78天的观察结果，图3-c为对照组第91天的观察结果。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例以中双11(ZS11)油菜品种作为试验材料，验证本发明所述光配方对于油菜开花成熟的促进作用。所述ZS11是中国农业科学院油料作物研究所选育的常规油菜品种，操作过程如下：
根据LED光配方：400-700nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为350～1100μmolm-2s-1；在701-780nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为120～550μmolm-2s-1，其中600-700nm范围内与400-500nm范围内的光子数之比为1.50～1.75，并且400-500nm范围内峰值波长位于450±5nm，600-700nm范围内峰值波长位于660±5nm，701-780nm范围内峰值波长位于730±10nm，于福建九圃生物科技有限公司公司定制特定的LED光照灯，作为试验组(其光谱图如图1所示，其中蓝光(400-500nm)与红光(600-700nm)的比例为1:1.5，并且额外添加了远红光(701-780nm))。
并根据LED光配方：400-700nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为350～1100μmolm-2s-1；其中蓝光(400-500nm)与红光(600-700nm)的比例为1：3，于福建九圃生物科技有限公司公司，定制LED光照灯，作为对照组。
将试验材料ZS11在发芽盒内促进发芽，露白后置于4℃春化培养箱进行春化处理，ZS11春化17d。春化结束之后再移栽入10cm×10cm×10cm的方形钵子中，每个钵子内定植一株。然后将钵子分别放置于装有试验组LED光照灯或对照组LED光照灯的光照培养箱内，每个光照培养箱内放置15个钵子，光照时间为22h/d，其余时间为黑暗处理。控制试验组和对照组的光照培养箱温度为23℃，湿度为70％。培养箱的箱体尺寸为55cm×75cm×100cm，光板面积为46cm×58cm。
分别观察并统计试验组和对照组中各试验材料ZS11的生长情况。两组的全生育期的生长情况如图2所示，其中CK为对照组，F64为试验组。结果显示，试验组自发芽开始，在第33天现蕾，第39天开花，第47天终花，最终在第66天成熟，而对照组自发芽开始，在第41天现蕾，第47天开花，第58天终花，最终在第79天成熟。于第68天观察试验组和对照组的角果，并观察籽粒成熟情况，如图3所示，对照组在第68天的籽粒如图3-a所示，试验组在第68天的籽粒如图3-b所示，自发芽后68天，试验组的籽粒已成熟而对照组未成熟。上述统计结果说明，采用本发明所述的LED光配方可有效促进油菜开花与成熟，进而缩短了油菜的开花和成熟时间。
实施例2
本实施例以616R油菜品种作为试验材料，验证本发明所述光配方对于油菜开花成熟的促进作用。616R是华中农业大学油菜课题组选育的多个高产优质杂交油菜新品种的恢复系，在大田环境下其开花早于ZS11。其生长培育过程与实施例1相同。
分别观察并统计试验组和对照组中各试验材料616R的生长情况。两组的全生育期的生长情况如图4所示，其中CK为对照组，F64为试验组。结果显示，试验组最先成熟，自发芽开始，在第29天现蕾，第34天开花，第43天终花，最终在第67天成熟；而对照组自发芽开始，在第33天现蕾，第41天开花，第50天终花，最终在第80天成熟。
于第68天和第80天观察试验组和对照组的角果，并观察籽粒成熟情况，如图5所示，试验组在第68天的籽粒如图5-a所示，对照组在第68天的籽粒如图5-b所示，对照组在第80天的籽粒如图5-c所示。结果显示，自发芽后的第68天，试验组的籽粒已经成熟而对照组未成熟，发芽后的第80天对照组的籽粒才成熟。上述观察统计结果说明，采用本发明所述的LED光配方可有效促进油菜开花与成熟。
实施例3
本实施例以621R油菜品种作为试验材料，验证本发明所述光配方对于油菜开花成熟的促进作用。621R是华中农业大学油菜课题组选育的多个高产优质杂交油菜新品种的恢复系，在大田环境下其开花早于ZS11但晚于616R。其生长培育过程与实施例1相同。
分别观察并统计试验组和对照组中各试验材料621R的生长情况。两组的全生育期的生长情况如图6所示。结果显示，试验组的材料最先成熟，自发芽开始，在第38天现蕾，第45天开花，第56天终花，最终在第77天成熟；而对照组自发芽开始，在第43天现蕾，第53天开花，第66天终花，最终在第91天成熟。
于第78天和第91天观察试验组和对照组的角果，并观察籽粒成熟情况，如图7所示，试验组在第78天的籽粒如图7-a所示，对照组在第78天的籽粒如图7-b所示，对照组在第91天的籽粒如图7-c所示。结果显示，自发芽后的第78天，试验组的籽粒已经成熟而对照组未成熟，发芽后的第91天对照组的籽粒才成熟。上述观察统计结果说明，采用本发明所述的LED光配方可有效促进油菜开花与成熟。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种促进油菜开花成熟的方法，其特征在于，所述方法包括：当油菜为半冬性油菜或冬性油菜时，将发芽露白后的半冬性油菜或冬性油菜种子先进行春化处理，春化处理结束后再转移至温室或光照培养箱中采用促进油菜开花成熟的LED光配方进行光照处理；
所述春化处理包括：将发芽露白的半冬性油菜或冬性油菜种子置于4℃的春化培养箱中进行春化处理；
所述温室或光照培养箱中的相对湿度为60～80%；
所述LED光配方的光谱包括：在400-700nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为350~1100μmolm-2s-1；在701-780nm范围内，土壤表层与LED光源之间的垂直空间上，光子通量密度为120~550μmolm-2s-1，且其中600-700nm范围内与400-500nm范围内的光子数之比为1.50~1.75；400-500nm范围内峰值波长位于450±5nm，600-700nm范围内峰值波长位于660±5nm，701-780nm范围内峰值波长位于730±10nm；
所述光照处理的光照时间为22 h/d，其余时间为黑暗处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温室或光照培养箱中的温度为20～25℃。
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