LED是种将电能转化为可见光的新型光源。20世纪80年代，LED首次应用于植物设施栽培试验，此后，逐步应用于植物的光形态建成与光合作用等有关光对植物机理影响的试验，在植物生命科学研究领域越来越受关注。植物离体培养是指在无菌条件下，将植物器官、组织、细胞或原生质体进行离体培养，使其再生细胞或完整植株的一项技术，该技术发展几十年来，包括冷阴极荧光灯(CCLF)、无糖组培技术、开放式组培技术等在内的许多新技术得到了应用。
目前，植物离体培养所广泛使用的荧光灯、高压钠灯等普通人工光源存在一定的局限，而LED具有这些光源所不具备的优良特性，因此人们尝试用LED替代这些普通人工光源。通过对马铃薯、蝴蝶兰、油菜等研究表明，LED可作为植物离体培养的理想光源。此外，国内外也有不少学者对LED进行了优化改良，使LED进一步适应试管植物的光源特性要求。随着光生物学技术的发展，LED在不同植物离体培养中的应用成为热点问题，具有较好的应用前景。
一、LED应用于植物离体培养的优势
LED诞生于20世纪60年代，其核心部位是P-N结构成的晶片，由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层以及中间的异质结构组成。N区富集有大量的自由电子，当电流通过导线流经晶片时，电子由N层向P层移动，并在P-N结与空穴复合，能量以辐射可见光的形式释放。
目前，用于植物离体培养的荧光灯、日光灯等普遍存在使用寿命短、易损坏、光质不纯、易发热以及植物吸收率低等不理想效果。而LED具有耗电量低、体积小、冷光源、单色性好、寿命长等特点。相比普通人工光源，LED应用于植物离体培养具有诸多优势。
1、低能耗。
普通光源条件下，植物离体培养所需电费通常占到了全部费用的40%-50%，而同等光照效果，LED光源耗电量仅约为普通光源的1/8、荧光灯的1/2。如果LED大量用于植物离体培养，所节约的能源和成本将不容忽视。
2、体积小。
LED体积小，便于常规修理维护，同时可直接安装在培养容器上方，增加了培养室的有效利用空间，可设置多个培养层，进行立体培养，实现植物离体培养的小型集约化生产。
3、冷光源特性。
LED几乎不发热，方便培养室的温度控制，减少制冷费用，进一步压缩成本，而且光源近距离照射植物时，不会造成瓶壁结露，也可避免植物因温度过高而灼伤甚至死亡。
4、单色性好，光质纯度高。
普通人工光源的辐射光谱范围较宽，而植物的光效应对光源的波长有一定要求，故植物的利用效率往往较低。而LED光源半波宽在±20nm左右，根据不同植物需求选择光源后，LED光谱吸收波峰与植物需光波长几乎吻合，生物效能较好。
5、不易损坏，寿命长。
LED使用寿命比普通人工光源长得多，且抗震效果好，不易损坏，减少维修更换，节省成本，减轻废弃物污染。
6、光强和光质的可调性。
LED通过改变导入电流大小，即可直接调节光强和光质，在植物离体培养中利于进行不同光照条件调控。
二、LED在植物离体培养中的应用
光是影响植物生长的重要环境因子。植物生长发育的光学效应与光源的光质、光照强度以及光周期等因素有关。不同光质会影响植物器官分化和细胞的分裂；不同光照强度通过影响植物光合作用的强弱，作用于植物生长;而光周期较多影响植物的成花。目前，在研究不同光质、光强对试管植物的影响中LED的应用较多，而在研究光周期效应时使用较少。
1、LED光质对植物离体培养的影响
研究不同光质对植物离体培养的影响所采用的传统光源，往往依据人眼对光的适应性进行选择，这些光不是只含单一波长的单色光，光谱范围与试管植物的需求通常也不相称，试管苗吸收率较低，且难以具体确定最符合生物特性的波长，故以往实验中也常常用滤光片和吸滤光片或单色仪等对光源光谱进行窄化，但其操作复杂，光量低且光谱不能精确定量，容易影响实验的准确性和可比性。由于LED能较好地弥补这些缺点，利用LED研究不同光质对植物离体培养的影响成为一项重要技术。
（1）对试管苗增殖的影响
利用LED组合光源研究不同光质对洋桔梗试管苗增殖的影响表明，LED红、蓝光2∶1配比，试管苗增殖率最高。对菊花试管苗研究表明，不同光质LED组合形成的复合光明显提高试管苗的增殖效果。
这些研究结果都说明了LED复色光对试管苗增殖具有促进作用，这可能因为不同光质影响植物器官分化的方式和程度不同，而相比单色光，复色光包含不同光质成分，彼此之间相互补充，从而提高增殖率。
（2）对试管苗生长的影响
研究表明，LED红蓝复合光对百合试管苗生长最为有利。LED红、蓝光7∶3复合照射时，草莓试管苗生长较好。总体来说，不同光质的LED组合照射试管苗较使用LED单色光处理更有利于试管苗的生长，这可能与单色光导致系统可利用的光能分布不平衡有关。
（3）对试管苗植株内含物的影响
在研究不同光质LED对试管植物植株体内物质合成的作用时，我们发现LED蓝光下马蹄莲试管苗叶绿素的含量增加效果明显，通过试验表明LED单色蓝光有利于蝴蝶兰试管苗可溶性蛋白质、淀粉以及游离氨基酸的合成。而也有观点却与前两者存在明显不同，通过不同光质配比的LED对洋梗试管苗进行培养试验表明，LED红、蓝光1∶1配比有利于其淀粉和可溶性蛋白质的合成。这种差异的形成可能与试验材料不同有关，另一方面，LED蓝光对试管植物体内各种物质的合成有积极的促进作用，而对不同内含物的具体影响又存在差别。
（4）对试管苗光形态建成的影响
研究表明，单一LED红光容易造成菊花试管苗枝叶徒长，而LED蓝光矮壮效果好。而同样以菊花作为研究材料，LED红、蓝光9∶4时，有利于非洲菊试管苗矮壮；红、蓝光3∶1时，普通菊花试管苗矮壮效果较好。以上表明，不同光质LED对试管苗植株形态的影响主要表现为红光LED促进植株的生长和光形态建成，而蓝光LED抑制植株的伸长。
（5）对愈伤组织的影响
愈伤组织培养是植物离体培养的重要组成部分，已有不少学者就不同光质对伤组织的作用进行了探索，而随着LED在植物离体培养中的应用，有学者将LED替代普通光源进行愈伤组织试验。用不同光质LED处理葡萄愈伤组织表明，红光LED对葡萄愈伤组织的生长有促进作用，却抑制白藜芦醇的合成，而蓝光LED虽不影响愈伤组织的生长，但提高了白藜芦醇的含量。而通过对LED光质精量调制后，在大蒜愈伤组织研究中也发现红光LED促进愈伤组织分化，而蓝光LED会抑制愈伤组织分化。由此可见，光质的选择对愈伤组织生长的影响具有决定性作用。
2、LED光强对植物离体培养的影响
一般来说，环境条件适宜时，如果光照强度处于植物的光饱和点以下，植物的光合作用受抑制，相应地增加光照强度，植物的光合作用加强，当达到光饱和点后，继续增加光强，植物的生长不发生显著变化，反而可能产生不利效果。在植物离体培养中，利用LED的光强可控性，已有不少人将LED用于试管植物光强需求特性研究。
在不同光照强度对试管植物生长的影响试验中，发现LED红蓝复合光光强为22.50μmol·m-2·s-1时，甘薯试管苗生长最优，与其他处理组存在较大差异。利用LED新型光源培养架进行相关试验也表明，LED红蓝光组合光强为70μmol·m-2·s-1时，最有利于牡丹试管苗生长。研究表明，LED复合光光强在45-55μmol·m-2·s-1时，葡萄的生长最佳。比较三者可发现，植物最佳生长对光强的敏感和适应性不同，与物种本身有关。
在同类植物中，我们发现，LED复合光在40μmol·m-2·s-1光强下菊花试管苗生长最好。LED光强为60μmol·m-2·s-1时，菊花试管苗状态较优，各方面生长较一致。
光强主要影响试管植物的光合作用，而光合作用的强弱也可通过植株营养器官的变化来间接测定。研究发现，适宜的LED红蓝光组合，当光强为60μmol·m-2·s-1时白鹤芋试管苗的根茎鲜重达到最大，而光强为60μmol·m-2·s-1时，香蕉试管植株根茎鲜重最大。在探索外界因素影响植物生长的研究中，可单独调控光强的LED的应用，对研究不同光照度对离体试管苗光合作用的影响具有重要意义。
3、LED光周期对植物离体培养的影响
目前有关试管植物光周期效应的探讨相对较少。利用LED红蓝光(光周期白天16h/夜间8h)交替照射马铃薯试管苗表明，两种处理对马铃薯试管苗的影响不同，LED红蓝光同时照射的马铃薯试管苗干重明显高于交替处理的试管苗。由此也证实了具有不同光谱的光共存是试管植物最佳生长的必要条件。
三、问题与展望
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