植物对不同颜色光的喜好
摘 要：不同波长的光具有不同的生物学效应，对植物的形态结构、光合作用等影响不同，因此便携式多光谱光照处理仪应用而生，能够提供不同波长的光及固定频率的变化，为实验提供更丰富的光照条件。本文利用便携式多光谱光照处理仪提供不同波长的光，以拟南芥（Arabidopsis thaliana）幼苗为材料，使用红、绿、蓝、白、紫五种色光照射处理拟南芥叶肉细胞，并使用非损伤微测系统进行叶肉细胞的H+流速的实时检测。结果显示在蓝、白色光下，拟南芥叶肉细胞的H+的吸收减小，在红、绿色光下H+吸收较强，在紫色光下呈现吸收减弱的趋势，表明叶肉细胞中的H+流速受到不同色光影响较大。文章的研究为光合作用、以及植物的形态结构学提供研究依据。
关键词：拟南芥；H+；流速；非损伤微测技术；便携式多光谱光照处理仪
你喜欢什么颜色？是热烈的红色，忧郁的蓝色，清新的绿色，还是无暇的白色？不同颜色代表了人的不同性格，人会有选择，那植物呢？植物是否也像人一样，喜好不同颜色的光呢？
我们都知道，大多数的植物是绿色的，由于叶绿素的原因，植物主要吸收可见光谱的蓝色和红色波长，但反射一部分绿色波长，物体的颜色取决于反射（或传播）到我们眼睛的颜色。简单地说就是植物反射了绿色的光，所以我们看到的是绿色（如图一）。那植物就不喜欢绿色的光吗？我们来看科研人员分享的实验结果，用不同颜色光培养豌豆种子
（1）对发芽的影响：蓝光下生长的植物发芽最快，其次是绿光下的植物，第三个是黄光
（2）对绿叶的影响：长绿叶时，长得最好的是蓝光下的植物，第二是黄光，第三是绿光
（3）对生根长度的影响：生根长度最长的是黄光下的植物，其次是绿光下的，第三是蓝光下的
绿光并非仅仅是反射，对植物的生长发育也有促进作用，植物也喜欢“绿色”
图一：反射的光的颜色取决于表面反射的颜色和吸收的颜色
那么问题来了，植物到底喜欢什么光？植物能够表达出来的只有生长的大小、快慢吗？能不能看到植物最真实的“想法”，让植物对我们说：“我喜欢什么颜色”？下面的实验，让我们来揭示活体植物根，在不同颜色光的变化下，了解植物的想法。
1材料与方法
1.1植物材料
选取拟南芥（Arabidopsis thaliana）幼苗进行实验，将拟南芥种子进行春化处理3d，春化后对使用5%的次氯酸钠溶液将种子进行消毒处理1min后用无菌水清洗5-6次，在1/2 MS培养基中进行播种，并在光周期为16小时光照，8小时黑暗；光强为300-400μmol cm-2 s-1 ；光照条件下的温度为24℃，相对湿度为80%；黑暗条件下的温度为20℃，相对湿度80%的环境中培养7d。
1.2不同颜色光处理
便携式多光谱光照处理仪（旭月（北京）科技有限公司）（图二），型号为PFL-100，工作电压：9V1A。便携式多光谱光照处理仪提供红、绿、蓝、紫4种单色光和白光共5种色光光照，5种色光按照红、绿、蓝、白、紫的顺序以固定频率（60s/色光）进行变化。
利用便携式多光谱光照处理仪对拟南芥叶肉细胞进行实时循环的光照处理。
图二：便携式多光谱光照处理仪
1.3拟南芥叶肉细胞 H+流速测定
利用非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology，NMT），使用非损伤微测系统第七代产品NMT Physiolyzer®（NMT活体生理检测仪，美国扬格公司，youngerusa.com）进行流速数据的检测。取拟南芥待测叶片，确定叶片中的一小块待测区域，撕去下表皮，暴露出叶肉组织。准备一只培养皿，加入测试液（0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.1 mM MgCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0），将制备好的叶片组织，下表面朝下，让其漂浮在测试液上，下表面充分接触测试液。静置15min后，弃去测试液。小心取出叶片组织，将叶片组织固定在培养皿中，加入5ml新鲜测试液，上样检测。在显微镜镜下找到目标检测区域，将H+流速传感器置于距离叶肉细胞表面约5μm处，开始检测（图三）。每个样品检测5~10分钟，期间使用便携式多光谱光照处理仪进行不同颜色光的处理，每组检测5个重复。通过imFluxes V2.0软件（YoungerUSA LLC, Amherst, MA 01002, USA）直接读取H+流速数据，流速单位是mol • cm-2• s-1，正值代表外排，负值代表吸收。
图三：非损伤微测技术测定离子流示意图
1.4数据分析
H+流速数据使用流速云（IF100，卫水士（北京）科技有限公司，http://nmtia.org.cn/imfluxes）软件进行处理及分析。
2结果与讨论
2.1不同色光对拟南芥叶肉细胞H+流速的影响
实验结果显示（图四），按照红、绿、蓝、白、紫的顺序以固定频率（60s/色光）进行处理下，在蓝光、白光下，拟南芥叶肉细胞的H+的吸收趋势减小，在红光、绿光下H+吸收增大，在紫色光下呈现吸收减弱的趋势。第二次同波长同频率的循环下，均为此现象。
注：流速的正值代表外排，负值代表吸收，实验结果中得到的数据为负值，均为吸收的趋势。
图四 不同波长光下拟南芥叶肉细胞H+流速
2.2讨论
文章中所探讨的不同波长光是研究者所关注的，在本文中植物叶片受到不同波长光照处理时，H+吸收与光的波长密切相关。但仅仅是波长的固定变化，还是不能够满足科研人员的需求。对于光频率的调整，不同波长的顺序，以及更多波长的光等等，都是科研人员对实验的需求。
便携式多光谱光照处理仪对于光强并没有做成可调节式的产品，实验中光照强度是不可或缺的参数之一。便携式多光谱光照处理仪也在光强的功能上进行完善，期待最新版本的产品能够帮助科研人员解决更多的问题。
参考文献
- 不同色光对植物生长的影响-光对植物生长的影响探究（https://wenku.baidu.com/view/833ed955112de2bd960590c69ec3d5bbfd0ada94.html）
- 胡阳，江莎，李洁，等. 光强和光质对植物生长发育的影响[J]. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2009(04): 296-303.
- 王晓阳，等.治疗肿瘤有希望的选择——光动力学疗法[J].中国激光医学杂志.2008(04)，300-301.
- 非损伤微测技术及其在植物光合作用研究中的潜在应用
- 李学刚，冯华，李飞. 脑胶质瘤光动力治疗及光敏剂引导手术的研究与临床应用进展[J]. 中南大学学报（医学版）. 2018, 43(4),360-367.
- 使用Arduino开发板点亮RGB全彩LED灯(https://www.yiboard.com/thread-1013-1-1.html)
