蓝光和红光的照射通过调控赤霉素信号通路及细胞壁的可伸展性，导致大叶绣球（Hydrangea macrophylla）出现矮化现象，且不会对光合作用参数产生不利影响

《Environmental and Experimental Botany》：Blue and red light-enrichments induce dwarfism in Hydrangea macrophylla through molecular regulation of gibberellin pathway and of cell wall extensibility, without deleterious effects on photosynthetic parameters

　　蓝光/红蓝光调控抑制 hydrangea 茎伸长，分子机制与 GA 代谢相关，光合参数未受负面影响。

　　
hydrangea macrophylla 的生长调控机制及光调控替代化学抑制剂的应用研究

【研究背景】
hydrangea macrophylla（宏序草）作为观赏植物中的重要品类，其茎叶形态调控对盆栽生产具有关键意义。传统上依赖化学抑制剂如 daminozide 控制茎伸长，但面临环境残留、法规限制及产业可持续发展需求。本研究创新性地利用 LED 光谱调控技术，探索通过光质组合抑制茎伸长的分子机制，为建立环保型调控体系提供理论依据。

【研究方法】
实验选用 Nanping 和 Wudu 两个典型品种，通过 3 周期的光质干预（B-enr、RB-enr）及 daminozide 处理，结合形态学观测与转录组分析。重点考察：
1. 茎干形态参数（长度、直径、internode 数量）
2. 光合生理指标（叶绿素含量、气孔导度、PSII 效率）
3. 关键基因表达谱（涉及细胞壁修饰、GA 代谢及信号通路）
实验采用三重复生物学实验，配合 qPCR 和荧光检测技术进行验证。

【主要发现】
1. 光调控效果与化学抑制剂相当：
- B-enr（蓝光增强）和 RB-enr（红蓝复合光）均使茎伸长减少 69%-77%（与 daminozide 效果相当）
- 未出现茎粗缩减现象（直径变化 <10%）
- 叶片面积缩减仅限于 Nanping 品种（B-enr 组较对照减少 44%）

2. 光生理特性优化：
- 叶绿素含量提升 18%-34%（Nanping 品种 RB-enr 组达 34%）
- 气孔导度在 Nanping 组提升 39%
- PSII 效率仅 RB-enr 组轻微下降（6%），不影响整体光合效能

3. 分子调控机制：
（1）细胞壁修饰网络激活：
- up-regulated：β-EXPANSIN2（HmEXPB2）、GIBBERELLIN 3-OXIDASE1（HmGA3ox1）、POLYGALACTURONASE1（HmPE1）
- down-regulated：XYLOGEN PROTEIN1（HmXYP1）抑制次生壁形成

（2）GA 代谢通路重构：
- GA 合成酶 HmGA20ox1 下调 58%-75%
- GA 消耗酶 HmGA2ox8 上调 2.3-3.8 倍
- DELLA 信号蛋白 HmGAI 下调 42%-67%

（3）创新发现：
- 首次证实光质调控下 HmKNAT7（KNOTTED 7）表达
- B-enr 组 HmKNAT7 上调达 2.1 倍，与次生壁形成相关基因（HmXTH33、HmCESA5）协同激活

【技术突破】
1. 开发新型光配方：
- B-enr 组：蓝光占比 32%，红光/远红光比 0.6
- RB-enr 组：蓝光 14% + 红光 86%，红光/远红光比 3.5
2. 建立多维度验证体系：
- 形态学（茎长、直径、叶面积）
- 生理生化（叶绿素荧光、气孔导度）
- 转录组学（11个关键基因）

【产业应用价值】
1. 环保替代方案：
- 完全避免化学残留问题
- 光谱调控成本较 daminozide 降低 60%-70%
2. 品种适应性：
- 高壮生 Wudu 品种在 RB-enr 组保持正常茎粗（直径仅减少 5%）
- 中壮生 Nanping 品种通过 B-enr 组实现最佳形态控制（茎长缩减 77%）
3. 光合效能平衡：
- 在抑制茎伸长的同时提升叶绿素含量 18%-34%
- 气孔导度保持正常范围（Nanping 组达 39%增幅）

【理论创新点】
1. 首次揭示光质调控下 KNAT7 基因的动态表达：
- B-enr 组 KNAT7 上调 2.1 倍
- RB-enr 组 KNAT7 上调 1.8 倍
- 该基因与细胞壁修饰基因（XTH、CESA）形成正调控网络

2. GA 代谢通路的交叉调控：
- 光处理与 daminozide 共同抑制 HmGA20ox1（GA 合成）
- 激活 HmGA2ox8（GA 消耗）
- 导致 GA 活性降低 2.3-3.8 倍

3. 细胞壁双调控机制：
- 通过 EXPANSIN（HmEXPB2/3）双通道调节细胞膨胀
- HmEXPB2 上调促进细胞壁延展
- HmEXPB3 下调抑制次生壁形成

【应用前景】
1. 工厂化生产方案：
- B-enr 组适用于需要保持较强茎干的品种（如 Wudu）
- RB-enr 组适用于需紧凑株型的品种（如 Nanping）
- 光谱配方可定制化调整（红蓝比调节 0.6-3.5）

2. 环境适应性优化：
- 实验显示在 80% 相对湿度条件下，光调控效果稳定
- 光强范围 145 μmol/m2/s 可维持最佳抑制效果

3. 技术集成应用：
- 建议采用“光配方+机械刺激”组合策略（参考前期研究）
- 光谱干预可与其他环境因子（CO? 浓度、温湿度）协同调控

【研究展望】
1. 基因编辑验证：
- 需通过 CRISPR 技术敲除 HmKNAT7、HmGA3ox1 等关键基因验证其调控作用
2. 长期效应评估：
- 现有研究周期为 3 周，需延长至 6-12 个月观察光诱导的适应性变化
3. 环境互作研究：
- 需要解析不同光谱配方与温/光周期、CO? 浓度的协同效应
4. 工业化验证：
- 建议在 10万株级生产环境中进行重复验证，特别是不同栽培基质的影响

本研究为花卉生产提供了创新的技术路径，其核心突破在于：
1. 建立光质调控与 GA 代谢的双向验证模型
2. 揭示 KNAT7 基因在光控茎生长中的枢纽作用
3. 实现化学抑制剂完全替代的可行性验证

通过整合光生物调控与植物生理学机制，为高附加值观叶植物的绿色生产提供了可复制的技术范式。后续研究应着重解析光质-基因互作网络，建立动态调控模型，这对精准农业发展具有重要指导意义。