CO2激光輻射對(duì)不同辣椒品種生物學(xué)效應(yīng)的影響

張 艷

（長(zhǎng)沙市蔬菜科學(xué)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410003）

激光誘發(fā)突變育種自20世紀(jì)70年代初在我國(guó)起步以來(lái)，在農(nóng)業(yè)、園藝、遺傳育種、生物工程等方面獲得了廣泛的應(yīng)用[1－2]，激光作為誘變?cè)矗坏す獯龠M(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，也可誘變選育新品種和新的育種資源，縮短育種周期。激光輻照能打破種子休眠,提高發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)，促進(jìn)苗期生長(zhǎng)，早熟高產(chǎn)，并提高植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力[3]，我國(guó)已培育出油菜、豆角、番茄等40多個(gè)新品種[4]。實(shí)踐證明，用不同波長(zhǎng)，輻照功率密度和輻照劑量不同的激光照射作物種子，可產(chǎn)生種種不同的效應(yīng)[5-7]。由于激光對(duì)蔬菜種子作用的研究多集中于種子，而對(duì)辣椒（Capsicum frutescans）萌動(dòng)種子種胚的研究少有報(bào)到，筆者采用CO2激光對(duì)萌動(dòng)種子的胚進(jìn)行照射，觀察不同照射時(shí)間對(duì)不同辣椒品種生物學(xué)效應(yīng)的影響，并對(duì)激光輻射誘變效應(yīng)進(jìn)行探討，以期為辣椒誘變育種遺傳基礎(chǔ)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)苯菲贩N：伏地尖椒、河西牛角椒、東山光皮椒、潭陽(yáng)泡椒和湘晚13號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

采用CO2激光器，功率為140 J，光束直徑10 mm對(duì)不同辣椒品種萌動(dòng)種子胚進(jìn)行照射處理。激光照射時(shí)，材料距光源8 cm，同一品種設(shè)5 s、10 s、15 s、30 s 4個(gè)處理，分別采用沒(méi)有照射的同一品種辣椒為對(duì)照，田間管理措施一致，對(duì)辣椒材料的植株生長(zhǎng)狀況和開(kāi)花結(jié)果等情況進(jìn)行調(diào)查。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙頭苗百分率

對(duì)4個(gè)處理分別進(jìn)行激光照射5 s，伏地尖椒、河西牛角椒、東山光皮椒和湘晚13號(hào)出現(xiàn)了雙頭苗，雙頭苗百分率分別為5%、2%、1%、2%，其他處理未發(fā)現(xiàn)成活的雙頭苗。其中伏地尖椒出現(xiàn)的雙頭苗數(shù)最多，明顯高于其他品種。出現(xiàn)雙頭苗的原因是激光照射使材料的胚芽發(fā)生變異，致使部分材料產(chǎn)生雙頭苗。后期的觀察也顯示，各芽的生長(zhǎng)發(fā)育基本一致，始花節(jié)位變低，坐果早且多。

2.2 激光照射對(duì)辣椒的生長(zhǎng)效應(yīng)

由圖1～圖5可以看出，當(dāng)萌動(dòng)胚激光照射時(shí)間為5 s時(shí)，各辣椒品種的生長(zhǎng)得到促進(jìn)，伏地尖椒、河西牛角椒和東山光皮椒生長(zhǎng)促進(jìn)明顯，在不同處理中，株高增長(zhǎng)效果最好。當(dāng)激光照射時(shí)間為10s時(shí)，伏地尖椒、潭陽(yáng)泡椒和湘晚13號(hào)株高明顯高于對(duì)照，潭陽(yáng)泡椒和湘晚13號(hào)株高在此照射時(shí)間株高增長(zhǎng)最高，促進(jìn)相應(yīng)最明顯。當(dāng)激光照射時(shí)間為15 s時(shí)，除河西牛角椒之外，其余品種都表現(xiàn)為株高變高，但不同品種的促進(jìn)效應(yīng)不盡一致。當(dāng)處理時(shí)間為30 s時(shí)，伏地尖椒和河西牛角椒的株高明顯降低。由此可見(jiàn)，伏地尖椒、河西牛角椒和東山光皮椒的萌動(dòng)胚在激光照射時(shí)f間為5 s左右時(shí)，生長(zhǎng)的促進(jìn)作用明顯，潭陽(yáng)泡椒和湘晚13號(hào)的最佳處理時(shí)間為10 s左右，隨著激光照射時(shí)間的延長(zhǎng)，株高的增長(zhǎng)效應(yīng)下降，甚至降低了植株株高，河西牛角椒的其余處理，株高都明顯低于對(duì)照，說(shuō)明過(guò)量時(shí)長(zhǎng)的激光照射并不利于株高的增加。

2.3 激光照射對(duì)莖粗的影響

激光照射對(duì)辣椒植株的莖粗也有影響，當(dāng)激光照射時(shí)間為5 s時(shí)，湘晚13號(hào)莖粗達(dá)到最粗，河西牛角椒、東山光皮椒和潭陽(yáng)泡椒的莖粗在激光照射時(shí)間為10 s時(shí)最高，而伏地尖椒在激光照射時(shí)間為5 s和15 s出現(xiàn)兩個(gè)峰值（圖6）。總體而言，激光處理會(huì)使辣椒的莖變粗，但隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，莖粗的增加并不明顯，甚至?xí)兗?xì)。

圖1 不同時(shí)長(zhǎng)激光照射伏地尖椒種胚生長(zhǎng)曲線

圖2 不同時(shí)長(zhǎng)激光照射河西牛角椒種胚生長(zhǎng)曲線

圖3 不同時(shí)長(zhǎng)激光照射東山光皮椒種胚生長(zhǎng)曲線

圖4 不同時(shí)長(zhǎng)激光照射潭陽(yáng)泡椒種胚生長(zhǎng)曲線

圖5 不同時(shí)長(zhǎng)激光照射湘晚13號(hào)種胚生長(zhǎng)曲線

圖6 不同處理莖粗變化曲線

2.4 始花節(jié)位的變化

不同品種在受到不同時(shí)間的激光照射處理后，其變化趨勢(shì)并不一致，從表1中可以看出，伏地尖椒和東山光皮椒的變化趨勢(shì)比較一致，在激光照射時(shí)間為10 s時(shí)，始花節(jié)位達(dá)到最高，其余處理基本都比對(duì)照低，伏地尖椒經(jīng)30 s激光照射處理，始花節(jié)位比對(duì)照略高。河西牛角椒的始花節(jié)位變化并不大，呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，在激光照射處理10 s時(shí)，始花節(jié)位最低。潭陽(yáng)泡椒和湘晚13號(hào)在激光處理后都表現(xiàn)為始花節(jié)位降低，其中在激光照射10s時(shí)，始花節(jié)位最低?？梢?jiàn)不同辣椒品種對(duì)激光照射時(shí)間的反應(yīng)并不一致，處理時(shí)間一致時(shí)，有的明顯降低了始花節(jié)位，有的卻使始花節(jié)位升高。多數(shù)處理表現(xiàn)為使始花節(jié)位變低。

表1 不同處理對(duì)5個(gè)辣椒品種莖粗的影響

2.5 開(kāi)花結(jié)果期的變化

根據(jù)表2可以看出，“伏地尖”激光照射萌動(dòng)胚，表現(xiàn)為現(xiàn)蕾、開(kāi)花，結(jié)果時(shí)間延遲，蕾期延長(zhǎng)，開(kāi)花結(jié)果之間時(shí)間縮短，開(kāi)花結(jié)果需時(shí)變長(zhǎng)，當(dāng)激光照射時(shí)間為10 s時(shí)，需時(shí)最長(zhǎng)。河西牛角椒照射萌動(dòng)胚，照射時(shí)間為5 s、10 s時(shí)，現(xiàn)蕾、開(kāi)花和結(jié)果期提前，隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)現(xiàn)蕾、開(kāi)花、結(jié)果期延遲，當(dāng)照射時(shí)間為15 s和30 s時(shí)，現(xiàn)蕾等相關(guān)所需時(shí)間比對(duì)照時(shí)間更長(zhǎng)。4個(gè)處理表現(xiàn)出現(xiàn)蕾到開(kāi)花之間時(shí)間縮短，開(kāi)花結(jié)果之間時(shí)間增長(zhǎng)?？梢?jiàn)照射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)早、中熟品種發(fā)育有抑制作用。東山光皮椒經(jīng)激光照射處理后，開(kāi)花結(jié)果明顯提早，對(duì)現(xiàn)蕾、開(kāi)花、結(jié)果之間時(shí)間的影響不是很大。潭陽(yáng)泡椒所有處理區(qū)，從現(xiàn)蕾到結(jié)果所需時(shí)間比對(duì)照短，開(kāi)花著果時(shí)間提前。其中，照射時(shí)間為5 s時(shí)，時(shí)間提前更為明顯，比對(duì)照提前10 d開(kāi)花，提早6 d坐果。湘晚13號(hào)所有處理都表現(xiàn)為提前現(xiàn)蕾、開(kāi)花和結(jié)果，從現(xiàn)蕾到開(kāi)花之間時(shí)間縮短。其中，照射時(shí)間為5 s時(shí)，其提前的效果更為明顯。

表2 不同處理對(duì)5個(gè)辣椒品種開(kāi)花結(jié)果的影響 （d）

經(jīng)激光照射處理后，不同品種的表現(xiàn)存在差異，早熟品種現(xiàn)蕾、開(kāi)花、結(jié)果時(shí)間延遲，而中、晚熟品種的現(xiàn)蕾、開(kāi)花和結(jié)果時(shí)間提前，并且激光誘導(dǎo)能夠一定程度上縮短現(xiàn)蕾和開(kāi)花之間的時(shí)間。

3 小 結(jié)

從試驗(yàn)結(jié)果可知，激光刺激能對(duì)辣椒產(chǎn)生明顯的生物學(xué)效應(yīng)，適量的對(duì)胚的處理能使辣椒的芽尖產(chǎn)生變化，提高辣椒植株前期生長(zhǎng)勢(shì)，株高變高，莖粗增加，植株健壯；早熟品種的生育期推遲，而中晚熟品種則表現(xiàn)為生育期提前，同時(shí)激光處理能夠一定程度的縮短現(xiàn)蕾和開(kāi)花之間的時(shí)間，但是，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，其促進(jìn)效應(yīng)并不明顯，甚至不利于植株的生長(zhǎng)發(fā)育，可見(jiàn)采用照射刺激需因作物、品種等不同而異。利用激光，要求獲得理想的結(jié)果，應(yīng)掌握品種特性，清楚品種對(duì)激光的有利敏感時(shí)期以及激光刺激作物的有效劑量。激光誘導(dǎo)能夠使作物的生物學(xué)效應(yīng)發(fā)生變化，原因還是激光誘導(dǎo)致其遺傳基礎(chǔ)發(fā)生一定程度的改變，這對(duì)其遺傳基礎(chǔ)的研究、對(duì)辣椒的誘變育種將起到十分重要的作用。

[1]李雨潤(rùn)，郝麗珍，孔生貴.CO2激光輻射黃瓜種子對(duì)種子活力影響的研究[J].激光生物學(xué)報(bào)，1997，6（1）：1001-1005.

[2]歐 琳，陳 榮，陳艷嬌，等.不同波長(zhǎng)激光輻照花生種子的生物學(xué)效應(yīng)[J].激光生物學(xué)報(bào)，1998，7（3）：198-202.

[3]梁運(yùn)章，白亞鄉(xiāng).環(huán)境生物物理學(xué) [J].物理，1999，28（1）：39-43.

[4]朱延彬，王孝力.生物光子學(xué)與光子生物學(xué)[J].光電子·激光，1997，8（1）：67-71.

[5]朱校奇，龐伯良，萬(wàn)賢國(guó).兩種激光和γ射線對(duì)水稻當(dāng)代生物學(xué)效應(yīng)的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué).1990,3（9）：24-26.

[6]萬(wàn)賢國(guó)，龐伯良，朱校奇.激光用于水稻誘變育種的探索[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué).1991,6（6）:12-14.

[7]錢森和，厲榮玉，張文明等.He-Ne激光輻射對(duì)糯玉米種子的生物學(xué)效應(yīng)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（10）：427-432.