激光辐射对大豆种子发芽及幼苗生长的影响

●刘志强（河南省驻马店市农业科学院 河南 驻马店 463000）

大豆（Glycine max（L.） Merr）是豆科一年生草本植物，含有丰富的蛋白质和脂肪，是重要的粮油兼用作物。随着科技的发展，多种先进的科学技术应用于大豆育种过程，这为提高大豆产量，促进大豆生长发育做出了重要贡献[1]。

20世纪70年代，激光辐射育种技术开始实行，并成为重要的物理诱变育种技术之一[2]。激光育种是通过光、电、压力及电磁效应综合作用，使农作物发生DNA突变，从而引发作物品种产生某些性状的变化[3]。另外，激光还有磁场效应，它主要通过影响酶分子或其他蛋白分子的构象而引起生物分子活性的变化。因此，本试验对激光辐射引起的大豆种子发育和幼苗生长变化特征进行了研究，以期为激光辐射应用于大豆育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试大豆品种为“绥农26号”。

1.2 试验方法

试验以不进行激光处理为对照（ck），设置4个激光辐射时间，分别为30 s（T1）、50 s（T2）、70 s（T3）和90 s（T4），每个处理选择30粒颗粒饱满，大小均匀一致的大豆种子。将大豆种子放入培养皿中，激光光斑直径为2 mm，波长为10.6 L，处理完成后将大豆种子放置于恒温培养箱内进行催芽，培养箱温度为25℃，光照时间为12 h。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 种子发芽指标的测定测定发芽势、发芽率和发芽指数，具体公式如下：

发芽率（%）=全部发芽种子数/供试种子总数×100；

发芽势（%）=第三天发芽种子数/供试种子总数×100；

1.3.2 幼苗生长指标的测定将发芽种子移栽到装有基质土的盆中，每盆播种9粒大豆种子，均匀排布，培养至真叶期定苗，每盆留苗3株。处理25 d后进行取样，测定大豆株高、茎粗、根长和叶面积。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS24.0进行数据整理和分析，运用Duncan's多重比较法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 激光辐射对大豆种子发芽的影响

不同激光处理下大豆种子发芽情况，见表1。

表1 不同激光辐射处理大豆种子发芽情况

由表1可知，激光辐射对大豆种子发芽的影响达到显著水平，其中发芽率随辐射时间的增加呈先升高后降低的趋势，在T3处理时达到最大值（87.99%），各处理均显著高于ck。其中，T1、T2、T3和T4分别比ck高出3.39%，9.56%，16.75%，13.21%，处理间差异均显著。发芽势随辐射时间的增加呈逐渐升高的趋势，处理间差异均显著，各处理高于ck，T1、T2、T3和T4分别比ck高出7.56%，20.78%，24.54%，37.76%。发芽指数T1处理显著低于ck，T2处理和ck没有显著差异，T3和T4处理显著高于ck，分别高出6.67%和7.54%，T3和T4处理间差异不显著。

2.2 激光辐射对大豆幼苗生长的影响

不同激光处理下大豆幼苗生长情况，见表2。

表2 不同激光辐射处理大豆幼苗生长情况

由表2可知，激光辐射显著影响大豆幼苗植株形态，株高随辐射时间的增加呈先升高后降低的趋势，在T3处理时达到最大值，除了T4处理外，各处理均显著高于ck，T1、T2、T3分别比ck高出8.80%，27.37%，37.52%；茎粗方面T2和T3处理显著高于ck，激光辐射处理间没有显著差异；根长随辐射时间的增加呈先升高后降低的趋势，T2和T3处理显著高于ck，T1和ck没有显著差异，T4处理显著低于ck；叶面积随辐射时间的增加呈先升高后降低的趋势，在T3处理时达到最大值，处理间差异均显著，T1、T2、T3和T4分别比ck高出7.35%，35.44%，69.46%，38.52%。

3 讨论与结论

激光辐射是目前诱变育种的主要方式之一。李春盈等[4]研究表明合适剂量的激光辐射对小麦的生长发育有刺激作用，但不同的激光辐射对小麦生长发育的影响不同。罗铭欣等[5]研究表明，激光辐射能够促进种子萌发和幼苗生长，但是超过一定剂量的激光辐射对种子的萌动发芽均出现不同程度的抑制效应。本研究表明，激光辐射能够提高大豆种子发芽率、发芽势和发芽指数，这可能是由于线粒体在激光辐射下获得能量，并将其进行转化和储存，从而增加了ATP含量，进而提高发芽率。发芽率随辐射时间的增加呈先升高后降低的趋势，辐射时间过长会抑制种子萌发，这和邵磊等[6]的研究结果一致。

于深州等[7]研究表明植株的长势直接反映辐射的作用效果。本研究表明，激光辐射对大豆幼苗株高、茎粗、根长和叶面积影响达到显著水平，这可能是由于激光辐射使生物分子吸收能量，分子内发生能级跃迁，从而使酶活性提高，有丝分裂加快，从而促进植株的生长。当辐射时间为70 s时，发芽率指标达到最大值。综上，激光辐射能够提高大豆发芽率，促进植株生长，可在育种过程中进行参考。