CO2激光輻射對不同辣椒品種生物學效應的影響

張 艷

（長沙市蔬菜科學研究所，湖南 長沙 410003）

激光誘發突變育種自20世紀70年代初在我國起步以來，在農業、園藝、遺傳育種、生物工程等方面獲得了廣泛的應用[1－2]，激光作為誘變源，不但激光促進作物生長發育，提高產量和品質，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,提高發芽率、發芽勢，促進苗期生長，早熟高產，并提高植物對環境的適應能力[3]，我國已培育出油菜、豆角、番茄等40多個新品種[4]。實踐證明，用不同波長，輻照功率密度和輻照劑量不同的激光照射作物種子，可產生種種不同的效應[5-7]。由于激光對蔬菜種子作用的研究多集中于種子，而對辣椒（Capsicum frutescans）萌動種子種胚的研究少有報到，筆者采用CO2激光對萌動種子的胚進行照射，觀察不同照射時間對不同辣椒品種生物學效應的影響，并對激光輻射誘變效應進行探討，以期為辣椒誘變育種遺傳基礎研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試辣椒品種：伏地尖椒、河西牛角椒、東山光皮椒、潭陽泡椒和湘晚13號。

1.2 試驗方法

采用CO2激光器，功率為140 J，光束直徑10 mm對不同辣椒品種萌動種子胚進行照射處理。激光照射時，材料距光源8 cm，同一品種設5 s、10 s、15 s、30 s 4個處理，分別采用沒有照射的同一品種辣椒為對照，田間管理措施一致，對辣椒材料的植株生長狀況和開花結果等情況進行調查。

2 結果與分析

2.1 雙頭苗百分率

對4個處理分別進行激光照射5 s，伏地尖椒、河西牛角椒、東山光皮椒和湘晚13號出現了雙頭苗，雙頭苗百分率分別為5%、2%、1%、2%，其他處理未發現成活的雙頭苗。其中伏地尖椒出現的雙頭苗數最多，明顯高于其他品種。出現雙頭苗的原因是激光照射使材料的胚芽發生變異，致使部分材料產生雙頭苗。后期的觀察也顯示，各芽的生長發育基本一致，始花節位變低，坐果早且多。

2.2 激光照射對辣椒的生長效應

由圖1～圖5可以看出，當萌動胚激光照射時間為5 s時，各辣椒品種的生長得到促進，伏地尖椒、河西牛角椒和東山光皮椒生長促進明顯，在不同處理中，株高增長效果最好。當激光照射時間為10s時，伏地尖椒、潭陽泡椒和湘晚13號株高明顯高于對照，潭陽泡椒和湘晚13號株高在此照射時間株高增長最高，促進相應最明顯。當激光照射時間為15 s時，除河西牛角椒之外，其余品種都表現為株高變高，但不同品種的促進效應不盡一致。當處理時間為30 s時，伏地尖椒和河西牛角椒的株高明顯降低。由此可見，伏地尖椒、河西牛角椒和東山光皮椒的萌動胚在激光照射時f間為5 s左右時，生長的促進作用明顯，潭陽泡椒和湘晚13號的最佳處理時間為10 s左右，隨著激光照射時間的延長，株高的增長效應下降，甚至降低了植株株高，河西牛角椒的其余處理，株高都明顯低于對照，說明過量時長的激光照射并不利于株高的增加。

2.3 激光照射對莖粗的影響

激光照射對辣椒植株的莖粗也有影響，當激光照射時間為5 s時，湘晚13號莖粗達到最粗，河西牛角椒、東山光皮椒和潭陽泡椒的莖粗在激光照射時間為10 s時最高，而伏地尖椒在激光照射時間為5 s和15 s出現兩個峰值（圖6）。總體而言，激光處理會使辣椒的莖變粗，但隨著處理時間的延長，莖粗的增加并不明顯，甚至會變細。

圖1 不同時長激光照射伏地尖椒種胚生長曲線

圖2 不同時長激光照射河西牛角椒種胚生長曲線

圖3 不同時長激光照射東山光皮椒種胚生長曲線

圖4 不同時長激光照射潭陽泡椒種胚生長曲線

圖5 不同時長激光照射湘晚13號種胚生長曲線

圖6 不同處理莖粗變化曲線

2.4 始花節位的變化

不同品種在受到不同時間的激光照射處理后，其變化趨勢并不一致，從表1中可以看出，伏地尖椒和東山光皮椒的變化趨勢比較一致，在激光照射時間為10 s時，始花節位達到最高，其余處理基本都比對照低，伏地尖椒經30 s激光照射處理，始花節位比對照略高。河西牛角椒的始花節位變化并不大，呈現先降后升的趨勢，在激光照射處理10 s時，始花節位最低。潭陽泡椒和湘晚13號在激光處理后都表現為始花節位降低，其中在激光照射10s時，始花節位最低。可見不同辣椒品種對激光照射時間的反應并不一致，處理時間一致時，有的明顯降低了始花節位，有的卻使始花節位升高。多數處理表現為使始花節位變低。

表1 不同處理對5個辣椒品種莖粗的影響

2.5 開花結果期的變化

根據表2可以看出，“伏地尖”激光照射萌動胚，表現為現蕾、開花，結果時間延遲，蕾期延長，開花結果之間時間縮短，開花結果需時變長，當激光照射時間為10 s時，需時最長。河西牛角椒照射萌動胚，照射時間為5 s、10 s時，現蕾、開花和結果期提前，隨著照射時間的延長現蕾、開花、結果期延遲，當照射時間為15 s和30 s時，現蕾等相關所需時間比對照時間更長。4個處理表現出現蕾到開花之間時間縮短，開花結果之間時間增長。可見照射時間過長，對早、中熟品種發育有抑制作用。東山光皮椒經激光照射處理后，開花結果明顯提早，對現蕾、開花、結果之間時間的影響不是很大。潭陽泡椒所有處理區，從現蕾到結果所需時間比對照短，開花著果時間提前。其中，照射時間為5 s時，時間提前更為明顯，比對照提前10 d開花，提早6 d坐果。湘晚13號所有處理都表現為提前現蕾、開花和結果，從現蕾到開花之間時間縮短。其中，照射時間為5 s時，其提前的效果更為明顯。

表2 不同處理對5個辣椒品種開花結果的影響 （d）

經激光照射處理后，不同品種的表現存在差異，早熟品種現蕾、開花、結果時間延遲，而中、晚熟品種的現蕾、開花和結果時間提前，并且激光誘導能夠一定程度上縮短現蕾和開花之間的時間。

3 小 結

從試驗結果可知，激光刺激能對辣椒產生明顯的生物學效應，適量的對胚的處理能使辣椒的芽尖產生變化，提高辣椒植株前期生長勢，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為生育期提前，同時激光處理能夠一定程度的縮短現蕾和開花之間的時間，但是，隨著處理時間的延長，其促進效應并不明顯，甚至不利于植株的生長發育，可見采用照射刺激需因作物、品種等不同而異。利用激光，要求獲得理想的結果，應掌握品種特性，清楚品種對激光的有利敏感時期以及激光刺激作物的有效劑量。激光誘導能夠使作物的生物學效應發生變化，原因還是激光誘導致其遺傳基礎發生一定程度的改變，這對其遺傳基礎的研究、對辣椒的誘變育種將起到十分重要的作用。

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

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