CO2激光辐射对不同辣椒品种生物学效应的影响

张 艳

（长沙市蔬菜科学研究所，湖南 长沙 410003）

激光诱发突变育种自20世纪70年代初在我国起步以来，在农业、园艺、遗传育种、生物工程等方面获得了广泛的应用[1－2]，激光作为诱变源，不但激光促进作物生长发育，提高产量和品质，也可诱变选育新品种和新的育种资源，缩短育种周期。激光辐照能打破种子休眠,提高发芽率、发芽势，促进苗期生长，早熟高产，并提高植物对环境的适应能力[3]，我国已培育出油菜、豆角、番茄等40多个新品种[4]。实践证明，用不同波长，辐照功率密度和辐照剂量不同的激光照射作物种子，可产生种种不同的效应[5-7]。由于激光对蔬菜种子作用的研究多集中于种子，而对辣椒（Capsicum frutescans）萌动种子种胚的研究少有报到，笔者采用CO2激光对萌动种子的胚进行照射，观察不同照射时间对不同辣椒品种生物学效应的影响，并对激光辐射诱变效应进行探讨，以期为辣椒诱变育种遗传基础研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试辣椒品种：伏地尖椒、河西牛角椒、东山光皮椒、潭阳泡椒和湘晚13号。

1.2 试验方法

采用CO2激光器，功率为140 J，光束直径10 mm对不同辣椒品种萌动种子胚进行照射处理。激光照射时，材料距光源8 cm，同一品种设5 s、10 s、15 s、30 s 4个处理，分别采用没有照射的同一品种辣椒为对照，田间管理措施一致，对辣椒材料的植株生长状况和开花结果等情况进行调查。

2 结果与分析

2.1 双头苗百分率

对4个处理分别进行激光照射5 s，伏地尖椒、河西牛角椒、东山光皮椒和湘晚13号出现了双头苗，双头苗百分率分别为5%、2%、1%、2%，其他处理未发现成活的双头苗。其中伏地尖椒出现的双头苗数最多，明显高于其他品种。出现双头苗的原因是激光照射使材料的胚芽发生变异，致使部分材料产生双头苗。后期的观察也显示，各芽的生长发育基本一致，始花节位变低，坐果早且多。

2.2 激光照射对辣椒的生长效应

由图1～图5可以看出，当萌动胚激光照射时间为5 s时，各辣椒品种的生长得到促进，伏地尖椒、河西牛角椒和东山光皮椒生长促进明显，在不同处理中，株高增长效果最好。当激光照射时间为10s时，伏地尖椒、潭阳泡椒和湘晚13号株高明显高于对照，潭阳泡椒和湘晚13号株高在此照射时间株高增长最高，促进相应最明显。当激光照射时间为15 s时，除河西牛角椒之外，其余品种都表现为株高变高，但不同品种的促进效应不尽一致。当处理时间为30 s时，伏地尖椒和河西牛角椒的株高明显降低。由此可见，伏地尖椒、河西牛角椒和东山光皮椒的萌动胚在激光照射时f间为5 s左右时，生长的促进作用明显，潭阳泡椒和湘晚13号的最佳处理时间为10 s左右，随着激光照射时间的延长，株高的增长效应下降，甚至降低了植株株高，河西牛角椒的其余处理，株高都明显低于对照，说明过量时长的激光照射并不利于株高的增加。

2.3 激光照射对茎粗的影响

激光照射对辣椒植株的茎粗也有影响，当激光照射时间为5 s时，湘晚13号茎粗达到最粗，河西牛角椒、东山光皮椒和潭阳泡椒的茎粗在激光照射时间为10 s时最高，而伏地尖椒在激光照射时间为5 s和15 s出现两个峰值（图6）。总体而言，激光处理会使辣椒的茎变粗，但随着处理时间的延长，茎粗的增加并不明显，甚至会变细。

图1 不同时长激光照射伏地尖椒种胚生长曲线

图2 不同时长激光照射河西牛角椒种胚生长曲线

图3 不同时长激光照射东山光皮椒种胚生长曲线

图4 不同时长激光照射潭阳泡椒种胚生长曲线

图5 不同时长激光照射湘晚13号种胚生长曲线

图6 不同处理茎粗变化曲线

2.4 始花节位的变化

不同品种在受到不同时间的激光照射处理后，其变化趋势并不一致，从表1中可以看出，伏地尖椒和东山光皮椒的变化趋势比较一致，在激光照射时间为10 s时，始花节位达到最高，其余处理基本都比对照低，伏地尖椒经30 s激光照射处理，始花节位比对照略高。河西牛角椒的始花节位变化并不大，呈现先降后升的趋势，在激光照射处理10 s时，始花节位最低。潭阳泡椒和湘晚13号在激光处理后都表现为始花节位降低，其中在激光照射10s时，始花节位最低。可见不同辣椒品种对激光照射时间的反应并不一致，处理时间一致时，有的明显降低了始花节位，有的却使始花节位升高。多数处理表现为使始花节位变低。

表1 不同处理对5个辣椒品种茎粗的影响

2.5 开花结果期的变化

根据表2可以看出，“伏地尖”激光照射萌动胚，表现为现蕾、开花，结果时间延迟，蕾期延长，开花结果之间时间缩短，开花结果需时变长，当激光照射时间为10 s时，需时最长。河西牛角椒照射萌动胚，照射时间为5 s、10 s时，现蕾、开花和结果期提前，随着照射时间的延长现蕾、开花、结果期延迟，当照射时间为15 s和30 s时，现蕾等相关所需时间比对照时间更长。4个处理表现出现蕾到开花之间时间缩短，开花结果之间时间增长。可见照射时间过长，对早、中熟品种发育有抑制作用。东山光皮椒经激光照射处理后，开花结果明显提早，对现蕾、开花、结果之间时间的影响不是很大。潭阳泡椒所有处理区，从现蕾到结果所需时间比对照短，开花着果时间提前。其中，照射时间为5 s时，时间提前更为明显，比对照提前10 d开花，提早6 d坐果。湘晚13号所有处理都表现为提前现蕾、开花和结果，从现蕾到开花之间时间缩短。其中，照射时间为5 s时，其提前的效果更为明显。

表2 不同处理对5个辣椒品种开花结果的影响 （d）

经激光照射处理后，不同品种的表现存在差异，早熟品种现蕾、开花、结果时间延迟，而中、晚熟品种的现蕾、开花和结果时间提前，并且激光诱导能够一定程度上缩短现蕾和开花之间的时间。

3 小 结

从试验结果可知，激光刺激能对辣椒产生明显的生物学效应，适量的对胚的处理能使辣椒的芽尖产生变化，提高辣椒植株前期生长势，株高变高，茎粗增加，植株健壮；早熟品种的生育期推迟，而中晚熟品种则表现为生育期提前，同时激光处理能够一定程度的缩短现蕾和开花之间的时间，但是，随着处理时间的延长，其促进效应并不明显，甚至不利于植株的生长发育，可见采用照射刺激需因作物、品种等不同而异。利用激光，要求获得理想的结果，应掌握品种特性，清楚品种对激光的有利敏感时期以及激光刺激作物的有效剂量。激光诱导能够使作物的生物学效应发生变化，原因还是激光诱导致其遗传基础发生一定程度的改变，这对其遗传基础的研究、对辣椒的诱变育种将起到十分重要的作用。

[1]李雨润，郝丽珍，孔生贵.CO2激光辐射黄瓜种子对种子活力影响的研究[J].激光生物学报，1997，6（1）：1001-1005.

[2]欧 琳，陈 荣，陈艳娇，等.不同波长激光辐照花生种子的生物学效应[J].激光生物学报，1998，7（3）：198-202.

[3]梁运章，白亚乡.环境生物物理学 [J].物理，1999，28（1）：39-43.

[4]朱延彬，王孝力.生物光子学与光子生物学[J].光电子·激光，1997，8（1）：67-71.

[5]朱校奇，庞伯良，万贤国.两种激光和γ射线对水稻当代生物学效应的影响[J].湖南农业科学.1990,3（9）：24-26.

[6]万贤国，庞伯良，朱校奇.激光用于水稻诱变育种的探索[J].湖南农业科学.1991,6（6）:12-14.

[7]钱森和，厉荣玉，张文明等.He-Ne激光辐射对糯玉米种子的生物学效应[J].中国农学通报，2007，23（10）：427-432.