莲藕(Nelumbo nucifera Gaertn.)是睡莲科(Nymphaeaceae)莲属多年生水生草本植物,在我国有三千多年的栽培历史。膨大的根状茎是莲藕主要食用器官,其营养丰富,深受群众喜爱,是我国重要的水生蔬菜之一。莲藕根系不发达,不定根的形成直接影响莲藕植株的发育进程。光是植物生长发育的重要环境因素之一,参与了莲藕不定根的形成。本文主要从光照强度、光周期和光质三个方面研究了光对莲藕实生苗不定根形成的影响,初步分析并总结了莲藕实生苗不定根生长发育过程中光的作用机制,获得如下结果:1、采用石蜡切片技术,对黑暗、5 000 lx、30 000 lx光照强度下的莲藕实生苗下胚轴部位进行组织显微观察。结果表明:黑暗处理下不定根原基始终无法突破表皮,5 000 lx光照强度处理后不定根原基生长缓慢,而30 000 lx光照强度下莲藕实生苗不定根原基的生长发育进程显著快于上述两种光照强度,说明光照强度越强,对莲藕实生苗不定根的形成越有利。2、利用不同的光照强度、光周期和光质处理莲藕实生苗,观察不定根生长发育情况。结果显示:在调查期间,黑暗状态下莲藕实生苗没有不定根形成,20 000 lx和30 000 lx的光照强度显著促进了不定根的形成,但二者之间差异不显著。16h/d和24h/d的光周期处理加快了实生苗不定根的生长发育的进程。与对照(自然光)相比,红光、绿光、蓝光显著抑制了不定根的形成,其中红光对不定根形成的抑制效果最明显,绿光和蓝光次之,但二者之间差异不显著。3、10 μmol/LIAA处理显著促进莲藕实生苗不定根的生长发育,但黑暗条件下,利用10 μmol/LIAA处理莲藕实生苗,没有不定根发生。与对照相比,第一叶片遮光处理显著抑制莲藕实生苗不定根的形成,第二叶片遮光处理与第一叶片遮光处理相比差异不显著。4、利用黑暗、5 000 lx、15 000 lx 30 000lx光照强度和0h/d、4h/d、8h/d、12 h/d和16 h/d光周期处理莲藕实生苗,发现黑暗状态下处理植株的POD、SOD活力在调查的时间内没有显著变化,其他所有处理植株在10 d内POD活力均呈现上升趋势。30 000 lx光照强度以及8 h/d、12 h/d和16 h/d光周期处理下植株SOD活力呈现先上升后下降趋势,其他处理植株在10 d内SOD活力均呈现上升趋势。5、利用黑暗、5 000 lx、15 000 lx和30 000 lx光照强度处理莲藕实生苗,发现黑暗状态下实生苗内源生长素含量没有显著变化,其他处理植株内源生长素含量呈现先上升后下降的趋势,在第4d时30000 lx处理后的实生苗内源生长素含量最大,显著高于其他处理植株,而5 000 lx和15 000 lx处理后的内源生长素含量在第6 d达到最大。0h/d、4 h/d、8 h/d、12 h/d和16 h/d光周期处理后植株内源生长素含量呈现先上升后下降的趋势,在第4 d时12 h/d和16 h/d光周期处理后的内源生长素含量最大,且显著高于其他处理,4 h/d、8 h/d处理后的内源生长素含量在第6 d时达到最大值。6、利用RNA-seq技术对不同光照强度处理的实生苗下胚轴进行了测序,通过分析3个文库中基因的表达变化,研究光照强度对莲藕实生苗不定根形成过程中代谢的影响。在5 000 lx/黑暗阶段,892个基因的表达发生改变,其中465个基因表达量上升,427个基因表达量下降;在30000 lx/黑暗阶段,发现了 350个差异表达基因,其中192个基因表达量上升,158个基因表达量下降;在30 000 lx/5 000 lx阶段,共有867个基因改变了表达,其中502个基因表达量上升,365个基因表达量下降。上述较多的差异表达基因富集到植物激素信号转导途径,说明植物激素对实生苗不定根的形成起到重要的作用。利用qRT-PCR研究10个差异基因的表达,进一步验证测序数据的准确性,结果显示qRT-PCR与表达谱数据结果基本一致。