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茭白(Zizania latifolia)是我国第二大水生蔬菜,经济效益十分显著。茭白孕茭是由菰黑粉菌(Ustilago esculenta)侵染引起的,且茭白孕茭后植株无法开花,生长转为营养生长。光是影响植物生长和发育的重要环境因子,适当的光环境可以显著促进植物生长和发育。在茭白生产中引入补光措施可促进茭白植株的生长发育,对茭白高效安全生产具有十分重要的指导意义和应用价值。本论文以双季茭白品种’浙茭7号’为试验材料,探讨了 4种光质(红、黄、蓝和白)和5种光照时间(1h、2h、3h、4h和5h)对茭白生物学特性和经济学性状的影响,结合生理检测、光敏基因(PhyA、PhyB、Cry1和Cry2)和光周期基因(LHY、CCA1和CO)的定量分析,系统阐述了光质及光周期调节对茭白生长及孕茭的影响,主要结果如下:1)补光处理对茭白生物学特性及经济学性状的影响补光处理能够明显促进茭白植株株高和叶长的生长,红光促进效果最好;补光处理时间为4-5小时更有利于茭白植株生长,能够提高茭白有效分蘖数,增加茭白产量,其中红光5小时、黄光和蓝光4小时促进效果较好。延长补光时间有利于茭白相关的经济学性状,如壳茭重、净茭重、茭肉长和粗的增加,其中4-5小时处理组合促进效果最好;不同光质对壳茭重、净茭重及茭茭肉长和粗影响较小;补光处理3-5小时,黄光组合中茭白净茭率最高,其次是白光,红光最低。适当的补光处理可以提早茭白采收期,其中红光促进效果明显,蓝光和黄光处理其次;不同补光时间处理中,4-5小时补光更有助于茭白提前及稳定地采收,茭白产量明显提高,与光照时间呈正相关,而不同光质处理中,红光和黄光促进效果较好。2)补光处理对茭白生理特性的影响茭白叶片叶绿素含量与光照时间呈正相关,红光处理有利于积累更多的Ch1a和Ch1b,其次为蓝光和黄光,白光较低,Ch1a/Ch1b的比值分别为:白光>黄光>蓝光>红光;茭白叶片可溶性糖在红光处理下含量最高,其次为蓝光和黄光,白光较低,红光更有助于植物碳水化合物的积累,进而促进茭白的生长及孕茭。茭白叶片3种主要保护酶(SOD、POD和CAT)活性变化受光照调节,可能与光合作用活性相关,SOD活性随着补光时间的延长而增加,但受光质影响较小;POD和CAT在茭白叶片中活性变化规律不同,POD活性随着补光时间增加而升高,而CAT活性则随着补光时间增加而降低。SOD、POD和CAT 3种主要保护酶活性在茭白膨大后期含量均明显升高,可能与茭白茎部膨大后菰黑粉菌大量侵染增殖诱导相关。3)补光处理对茭白光敏基因及光周期基因表达影响克隆获得茭白光敏基因(PhyA、PhyB、Cry1和Cry2)和光周期基因(LHY、CCA1和CO)编码区序列,序列比对发现均与野生稻(Oryza brachyantha)和水稻(Oryza sativa)具有较高同源性。茭白发育期间的表达模式分析发现,4个光敏基因在正常茭孕茭初期(8叶期)、膨大初期和膨大后期的三个发育时期均有表达,发育早期表达量较高,且不同光质与光照时间对光敏基因的表达具有显著影响,其中光敏基因PhyA和PhyB对光质及光周期诱导表达较为敏感;茭白光敏基因不仅受光质调节,同时也受光周期变化调节,并在茭白感应外界光环境变化中具有重要作用。光周期基因在茭白不同发育时期表达均有明显变化,受光周期影响较为显著,并在茭白茎部膨大后期表达量降低,与茭白生长发育时期的转变有关。茭白茎部膨大孕茭后,不同处理组合中Co基因表达量均很低,可能与菰黑粉菌侵染茭白茎部后阻断了生殖器官发育有关,从而导致茭白植株无法开花而转向茭白茎部膨大的营养生长发育。