火龙果，是仙人掌科量天尺属的经济作物，火龙果的果形奇特，果皮颜色艳丽醒目，被人们赞美道“南方有佳果，玫瓣裹雪影，芳心含芝粒”。

尤其是红心火龙果，其富含丰富的蛋白质、膳食纤维、多酚等多种营养成分，具有极高的营养和药用价值，我国火龙果种植地主要分布在广西、广东、云南、贵州、福建、海南等省份。

2018年种植面积有74.57万亩，仅次于越南，年产量102万吨，但每年仍需从越南大量进口，总消费量153万吨，火龙果苗木的需求量在不断地增长，传统火龙果繁殖方式是以种子繁殖和扦插繁殖为主。

但是由于种子繁殖会造成性状分离，使得火龙果在繁殖培育中优良性状逐渐流失，而扦插培育虽对火龙果的性状流失影响较小，但因火龙果育苗茎段易携带病害，容易危害田间苗木的健康状况，对火龙果的产量造成严重的威胁。

并且传统的扦插育苗，其繁殖数量和速度无法满足市场的需求，而植物组织培养方式却可以代替传统育苗方式，在短时间内繁育大量品质性状优良的火龙果苗，为构建保持优良性状遗传群体和健康安全种苗生产提供了技术支撑。

光质影响火龙果组培苗的形态及生理

将火龙果组培苗供试样品放入不同光质的培养架上进行处理，处理10d，红光（R）处理的火龙果组培苗的底部刺座开始出现明显突起，其余光质处理未出现分化现象。

处理15d，所有试验组的火龙果组培苗开始长出不定芽；处理50d，不同处理下的火龙果组培苗生长情况表现出明显差异，R处理组及1R1B1P处理组的株高明显比W组高，而1B1G处理的火龙果株高被抑制。

此外，1R2B处理的火龙果茎粗明显增加，而R处理明显抑制茎粗，并且茎段颜色出现白化现象，1R1G1P处理组也出现了明显的白化。

“万物生长靠太阳”，光质可以通过光合作用为植物提供生命活动所要的能量，同时也是植物光形态建成、物质能量代谢过程中的信号因子，光质对植物的调节效果也是不尽相同的。

R光质相较于其它光质组合缩短火龙果组培苗分化开始时间，而然却不利于火龙果组培苗的分化生长的其它指标，1R1B1G促进火龙果组培苗增殖率显著性增加，而前人对光质影响组培苗增殖率的研究多集中在红蓝组合光质上。

2R1B处理的洋桔梗组培苗增殖量最高，3R7B处理的玉簪组培苗增殖量最高，植物光受体主要吸收自然界的红光和蓝光，R促进火龙果组培苗株高增加。

可能是由于光敏色素检测光质环境后发生庇荫反应促进火龙果组培苗进行伸长生长，1R2B光质组下火龙果组培苗的茎粗、横截面积及生物量鲜重均增加，1R2B处理下的金线莲组培苗茎粗、鲜重也较W处理下的指标上升。

光合色素（叶绿素a和叶绿素b、类胡萝卜素）的含量反映了植物光合效率的高低，同时也是调节植物生长发育的重要因素之一。

而叶绿素a、b对光质的吸收区集中在红光（波长为640-660nm的）和蓝紫光（波长为430-450nm）。类胡萝卜素最主要的光质吸收区集中在蓝紫光（波长为400-500nm）。

红蓝光质有利于水稻，红叶石楠光合色素的积累，单色光绿光通常被认为是无关紧要的光质，因为植物对这种光的吸收非常有限。

有趣的是，本文中1R1B1G光质组合的火龙果组培苗光合色素含量得到了显著的提升，在红蓝组合添加绿光的光质处理也被应用到部分植物的培育上，例如生菜，水稻。

光质处理下的氨基酸的生物合成途径

可溶性糖作为光合作用的主要产物，同时也是植物代谢途径的能量源，可以通过水解合成淀粉和蛋白质，可溶性糖在植物信号转导中，类似于激素的第一信使化合物，在植物的生长发育过程中扮演着重要的角色。

不同光质处理下的番茄、青葱等作物的可溶性糖含量变化趋势也不同，本文中与其它光质组合相比，1B1G处理下火龙果组培苗可溶性糖含量最高，促进火龙果组培苗生物量的累积，使其干重较于对照光质W也发生了显著性增加。

光质处理下的碳代谢的生物合成途径

可溶性蛋白可以缓解逆境胁迫下对植物伤害，参与植物体生理生化反应，植物的酚类物质是一种次生代谢物，参与植物的生长发育过程，其形成受到不同光质的影响。

火龙果组培苗在1R1B1G处理下的可溶性蛋白和总多酚含量最高，有利于其抗氧化能力，这与叶用莴苣结果趋势一致。

这可能是由于1R1B1G光质处理的火龙果组培苗产生过量类胡萝卜素通过ABA合成的间接途径，形成脱落酸促进其蛋白的积累。而红蓝光质组合促进火龙果组培苗类黄酮的含量的增加。

光质调控火龙果组培苗的内源激素

植物的生长受多方面因素的影响，植株体内内源激素对其生长发育和代谢有着重要的作用，光质可通过光敏色素影响植物内源激素的代谢与合成，光质可以通过光信号诱导活化相关的激素基因表达，调控植物体内植物激素和代谢途径，从而实现对植物生长发育的调节

而植物激素对植物生长发育的调节主要是通过植物体内蛋白质和酶的活性及含量等，从而参与了植物从萌发到衰老的诸多过程，生长素（IAA）参与了植物胚胎发育、组织形成和向性生长、果实成熟等过程中。

细胞分裂素（CTK）是调节植物细胞分裂的激素，促进个体发育，调节植物的光合速率，促进可溶性糖和可溶性蛋白质含量增加。

乙烯（ETH）不仅参与植物果实成熟和脱落过程，还可以感受光强、干旱等环境胁迫从而做出一系列反应，如促进植物根部根毛、下胚轴的生长等，赤霉素（GA）主要可以调节植物茎干伸长、花芽分化、果实品质发育等过程。

红光能促进植株茎中GA的积累，调节胚轴细胞对赤霉素的敏感性，蓝光处理下植株的吲哚乙酸氧化酶活性增加，从而降低IAA合成水平。

红蓝组合光源促进观光木苗叶片中GA3、IAA含量的累积，促进植物的生长、光合产物积累和新陈代谢等，8R1B1P1G复合光质促进红心杉幼苗叶片IAA含量的积累增加，降低脱落酸（ABA）含量，IAA含量可以延缓叶片衰老，增强植物光合作用。

然而，相较于对照组W，1R1B1G光质组促进火龙果组培苗生长素IAA含量增加了13.37%，同时促进火龙果组培苗株高及光合色素的增加，因此可以猜测1R1B1G光质通过调节生长素的合成量，从而促进火龙果组培苗的生长。

1R1B促进生长素合成途径物质TPR的增加，猜测1R1B光质推动生长素的合成速率，1R1B1G、1R2B、1R1B光质都促进生长素代谢产物OxIAA及IAA-Asp含量的增加，促进IAA的代谢，调节火龙果组培苗的生长发育。

此外，相较于对照组W，1R1B光质促进细胞分裂素糖基化代谢途径产物iP7G、tZOG含量的增加，推测1R1B光质细胞分裂素含量降解，造成火龙果组培苗增殖系数减小。

1R1B、1R2B、1R1B1G乙烯合成前提ACC含量均低于对光质组W，可能是W的乙烯含量合成过高反而不利于火龙果组培苗的生长。

光质调控火龙果组培苗的代谢物质

光质在植物组织培养的应用中对植物形态构成、生物物质累积等生长形态，光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白、总多酚及黄酮含量等生理指标的变化均具有重要调节作用。

不同光质处理会致使植物体内代谢物的种类及含量发生变化，进而促使植物体的生长发育发生一系列的变化。因此，需要利用代谢组学技术对不同光质下火龙果组培苗的代谢物质进行全面的分析。

1R1B1G、1R2B和1R1B分别和W比对组合*共中**有的110种代谢物质主要分类在脂质、酚酸类、氨基酸及其衍生物、有机酸等，茄三糖（糖及醇类）和溶血磷脂酰胆碱20:2(2n异构)（脂质）在三个比对组中的趋势不同。

茄三糖是一种具有一定毒性的茄科糖苷生物碱，可以抵御外界害虫或致病菌的侵害，使得植物有能力自我保护以免遭到外界的*害迫**，溶血磷脂酰胆碱参与植物向地性生长、花药发育，调节脂肪酸衍生物茉莉酸的合成。

1R2B光质处理下的这两种物质相较于对照光质W的趋势与其它两种有利光质1R1B1G及1R1B的趋势不同，可能是茄三糖和溶血磷脂酰胆碱20:2(2n异构)响应光质调节，从而对火龙果组培苗的生长发育产生一定的调控。

而光质是如何调节茄三糖和溶血磷脂酰胆碱20:2(2n异构)的，还待进一步研究明确。脂质参与并调节植物的非生物胁迫，对光照等处理做出一系列调节，是植物生理机能中一类重要的化合物，

火龙果组培苗在1R1B1G、1R2B和1R1B分别和W比对组合达上调表的代谢物分别有49种、37种、36种脂质代谢物，三个对比组合均达上调表的代谢物磷脂酰胆碱（Phosphatidylcholine,PC）水解产生磷脂酸（Phosphatidicacid,PA）。

PA是植物体内的信使物质，调节气孔开放及脱落酸（Abscisicacid,ABA）的合成过程类囊体膜是植物进行光合作用的光反应场所，而甘油糖脂是光合膜的基本骨架，脂类的变化会使光合作用受到很大影响，

1R1B1G、1R2B、1R1B光质组的光合色素含量分别较W光质组均增加，表明火龙果组培苗可能在1R1B1G、1R2B、1R1B光照处理下通过产生大量脂质代谢物对参与植物的生物生长发育响应调节。

结论

1R1B1G、1R2B、1R1B光质利于火龙果组培苗形态及生理指标，通过对不同LED光质组合处理下火龙果组培苗增殖率及分化苗形态的株高、茎粗、横截面积鲜重、干重形态指标，光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白、总多酚及类黄酮生理生化指标的测量。

经主成分分析计算不同LED光质处理的综合得分，筛选获得有利光质组合1R1B1G、1R2B、1R1B。

有利光质组合1R1B1G、1R2B、1R1B与对照光W共检测出4类植物激素的25种化合物，与对照光W相比，1R1B1G光质组处理促进IAA、大部分细胞分裂素、GA19含量的增加。

1R2B光质处理组促进部分生长素类、细胞分裂素类含量的增加；1R1B光质处理组促进大部分生长素类、细胞分裂素类含量的增加，而三种有利光质处理下的乙烯类激素化合物（ACC）含量均下降。

1R1B1G、1R2B、1R1B光质调节火龙果组培苗代谢物及代谢通路利用非靶超高效液相色谱串联质谱技术，揭示了不同光质处理下火龙果组培苗的适应机制与代谢产物变化，得到以下结论：

光质处理下的氨基酸的生物合成途径

1R1B1G、1R2B和1R1B四种光质处理下，在火龙果组培苗中检测出共同代谢物487种，分属于6个一级分类的12个二级分类，1R1B1G、1R2B和1R1B分别和W比对的差异累积代谢物集中在脂质、酚酸类、氨基酸及其衍生物、有机酸等。

（2）KEGG富集分析显示，1R1B1G、1R2B和1R1B分别和W比对组合的差异累计代谢物通过氨基酸生物合成及碳代谢途径调控调节火龙果组培苗代谢物的含量及种类变化。

标准牛血清蛋白的标准曲线

展望

通过综合分析不同LED光质组合处理下火龙果组培苗生长形态及生理指标，综合分析筛选出1R1B1G、1R2B、1R1B三组有利光质。

并结合内源激素及代谢组学简单分析了光质的调控机理，为火龙果工厂化育苗提供参考光源及一定的理论支撑。本试验的研究工作还有不足之处需要进一步改进，后续工作可以围绕以下问题展开研究：

蔗糖的标准曲线

（1）代谢组学分析不同光质对比中的差异累积代谢物多数响应光质的途径及机理不明，筛选差异倍数大的代谢物质如黄嘌呤等，以及含量上下调趋势不同的代谢物质如茄三糖和溶血磷脂酰胆碱20:2(2n异构)物质含量变化结合基因组学研究快速全面鉴定光质调节火龙果组培苗分化生长过程的机理。

（2）光质调控植物生长的过程十分复杂，工作只是对光质影响火龙果组培苗分化生长进行简单分析，后续可进一步通过改变田间火龙果生长光质，测定果实品质及代谢产物等方式，综合分析进而为现代化农业生产提供技术支持。