全 文 ：文章编号 :100028551 (2004) 042317204
飞船搭载处理对辣椒 SP1 发芽和生物学
特性的影响
汪炳良1 　郑积荣1 , 2 　王慧俐3 　黄凯美4 　马建斌1
(11 浙江大学园艺系 ,浙江 杭州　310029 ;21 杭州市蔬菜科学研究所 ,浙江 杭州　310004 ;
31 杭州万向职业技术学院 ,浙江 杭州　310023 ;41 杭州市农业局 ,浙江 杭州　310002)
摘 　要 :以 4 个辣椒品种为材料 ,探讨飞船搭载对辣椒种子发芽力、植株生长特性、果实性状的
影响。结果表明 :飞船搭载对辣椒种子的发芽率和发芽势有一定的影响 ,这种影响随材料而
异 ;搭载种子平均初花期较对照提早 012～312d ,且株间变异增加 ,植株有矮化的趋势 ;第 1 花
序节位也呈降低态势 ,结果能力有所提高 ,但果实长度、直径和平均单果重呈下降趋势。
关键词 :辣椒 ;飞船搭载处理 ;发芽力 ;形态性状
THE EFFECT OF SPACE MUTATION TREATMENT ON SEED GERMINATING ABILITY
AND THE BIOLOGICAL CHARACTERS OF SP1 HOT PEPPERS
WANG Bing2liang1 　ZHENGJi2rong1 , 2 　WANG Hui2li3 　HUANG Kai2mei4 　MA Jian2bin1
(11 Department of Horticulture , Zhejiang University , Hangzhou , Zhejiang , 310029 ; 21 Hangzhou Vegetable Research Institute ,
Hangzhou , Zhejiang , 310004 ; 31 College of Wanxiang Vocational Technology , Hangzhou , Zhejiang , 310023 ;
41 Hangzhou Agricultural Bureau , Hangzhou , Zhejiang , 310002)
Abstract :The seeds of four pepper cultivars were carried by Shenzhou No. 4 spaceship . The seed germinating ability
was changed after the space exposed , however , the changes varied with cultivars. The time from transplant to bloom
of the first flower was 012～312 days earlier than that of control , and the variation among individual plant was
somewhat larger than that of control . It was also found that the plant height and the number of leaves on which the
first flower emerged were lower than that of control . Number of fruits was more , but the fruit length and diameter
was smaller than that of control .
Key words :hot pepper ; space treatment ; seed germinating ability ; morphological traits
收稿日期 :2003212224
基金项目 :杭州市科技局重点资助项目 (2003122B14)
作者简介 :汪炳良 (1962～) ,男 ,浙江海宁人 ,博士 ,副教授 ,从事蔬菜遗传育种研究。
自 1987 年 8 月 5 日利用我国自行研制的长二丙运载火箭和尖兵卫星第 1 次搭载植物种子以来 ,我
国已成功地进行了 12 次植物种子的搭载 ,育成了一批丰产、优质、早熟、多抗的作物新品系 ,并从中获得
了一些有可能对产量有突破性影响的罕见突变体[1 ] 。
到目前为止 ,有关辣椒空间诱变的报道较少 ,仅甜椒有些报道。本试验通过对经“神舟 4 号”飞船搭
载后的 4 个尖椒类辣椒的种子发芽力、植物学性状、果实性状进行观测 ,比较各材料经搭载处理和未搭
载之间的性状差异 ,为辣椒太空诱变育种积累资料。
1 　材料和方法
1. 1 　试验材料
4 个辣椒品种 (10 - 11、10 - 12 - 1、10 - 13 - 2、10 - 13 - 3) 的种子分为 2 组 ,1 组进行飞船搭载处理
713　核 农 学 报　2004 ,18 (4) :317～320Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
(飞船搭载种子) ,另一组未进行飞船搭载处理 (对照种子) 。其中飞船搭载种子系搭载“神舟 4 号”飞船
在太空进行了 162h 的轨道运行 ,对照组在地面作常温干燥保存。
112 　试验方法[ 2]
试验在浙江大学和杭州市蔬菜科学研究所的大棚内进行。
11211 　种子发芽力测定 　将飞船搭载种子和对照种子在智能人工气候箱内发芽 ,重复 3 次 ,每重复 50
粒 ,测定种子发芽势 (发芽 7d)和发芽率 (发芽 14d) ,并对测定结果进行显著性检验 ( t 测验) 。
11212 　飞船搭载后植株性状的田间观察 　飞船搭载种子和对照种子在智能人工气候箱内催芽 ,温度为
25 ℃,后期调至 28 ℃。种子发芽后播种于 10cm ×10cm 的营养钵内 ,于大棚内育苗 ,40d 后定植于大棚
内 ,行株距 0175cm ×0140cm ,在试验小区内随机取 30 株 (飞船搭载种子) 和 10 株 (对照种子) ,测定始花
期、第 1 花序节位、植株生长势 (包括株高、开展度) 、坐果能力 (门椒、对椒和四门斗结果数) ,并按成组资
料进行显著性测验 ( t 测验) 。在商品果成熟期 ,随机抽取供试品种各 50 个样品 ,测定其果长、横径、单
果重 ,取其平均值 ,按成组资料进行显著性检验 ( t 测验) 。
2 　结果与分析
211 　飞船搭载对种子发芽率和发芽势的影响
与对照相比 ,辣椒种子飞船搭载处理后 ,其发芽率和发芽势有一定的变化 ,但这种变化随材料而异。
从图 1 可见 ,品种 10 - 11 的种子经飞船搭载处理后 ,其发芽势与对照无明显差异 ,但其发芽率则极显著
高于对照 ;相反 ,品种 10 - 13 - 3 种子经飞船搭载处理后 ,其发芽势与对照无明显差异 ,而且其发芽率显
著低于对照 ;品种 10 - 13 - 2 种子经飞船搭载处理后 ,其发芽势显著高于对照 ,但其发芽率与对照无明
显差异 ;另外 ,品种 10 - 12 - 1 种子经宇宙飞行处理后 ,无论是发芽势还是发芽率均与对照无明显差异。
图 1 　飞船搭载处理对不同辣椒品种种子发芽力的影响
Fig. 1 　Effects of the space mutation treatment on seed germinating ability of pepper cultivars3 和 3 3 :分别表示飞船搭载处理与地面对照存在显著 ( P = 0105)和极显著 ( P = 0101)差异 ( t 测验)3 , 3 3 : Represent significances between space mutation treatment and control at 0105 and 0101 level by t2test , respectively
212 　飞船搭载处理对植株始花期及第 1 花序节位的影响
从图 2 可以发现 ,辣椒种子经飞船搭载处理后 ,辣椒植株 (SP1 ) 的初花期呈现明显的规律性变化。
首先是初花期普遍提早 ,特别是 10 - 11 和 10 - 12 - 1 的初花期 (定植到开始开花的天数) 分别由对照的
4213d 和 4712d 提早到 3911d 和 4410d ;其次 ,植株间初花期的变异度 (标准差 SD 和极差 R) 增大 ,特别是
10 - 12 - 1 和 10 - 13 - 2 品种的种子经飞船搭载处理后 ,SP1 初花期的株间差异远大于对照。
与初花期相似 ,辣椒种子经宇宙飞行处理后 ,其第 1 花序节位基本呈降低趋势 ,其中 10 - 11 品种的
第 1 花序节位显著低于对照 ,其余 3 个品种的飞船搭载处理与对照无显著差异 (表 1) 。
213 　飞船搭载对辣椒植株生长势的影响
辣椒种子经飞船搭载处理后 ,植株生长势基本呈减弱趋势。从表 1 可看出 ,除品种 10 - 13 - 3 外 ,
飞船搭载处理的株高均显著或极显著低于对照。在植株开展度方面 ,飞船搭载处理与对照之间差异不
明显。
813 核　农　学　报 18 卷
图 2 　宇宙飞行处理对辣椒 SP1 植株始花期的影响
Fig. 2 　Effects of space treatment on the flowering time of the first flower in SP1 hot pepper
□space treatment (SP1) 　■control
表 1 　飞船搭载处理对辣椒 SP1 植株生长势和第 1 花序节位的影响
Table 1 　Effects of space treatment on plant growth and number of leaves on which
the first flower emerged in SP1 hot peppers (cm)
测定性状
traits
cv1 10 - 11 cv. 10 - 12 - 1 cv. 10 - 13 - 2 cv. 10 - 13 - 3
SP1 CK SP1 CK SP1 CK SP1 CK
株高 plant height (cm) 4818 3 3 5614 4812 3 3 6116 8411 3 7913 6715 6719
开展度 plant spread (cm) 4817 ×4114 5214 ×4312 6016 ×4911 6118 ×5611 5610 ×4713 5414 ×4514 5918 ×4817 5913 ×5010
第 1 花序节位 node of the first
flower emerged 611 3 711 613 616 1112 1119 1010 9163 和 33 :分别表示飞船搭载处理与对照存在显著 ( P = 0105)和极显著 ( P = 0101)差异 ( t 测验) 。3 and 33 : Represent significances between space mutation treatment and control at 0105 and 0101 level by t2test , respectively1
214 　飞船搭载对辣椒坐果性及果实性状的影响
调查结果显示 ,在自然结果情况下 ,搭载处理对门椒、对椒及四门斗的结果数有一定影响 ,但 t 测验
结果显示搭载处理与对照间差异大多未及显著水平 (表 2) ,经飞船搭载后只有品种 10 - 12 - 1 的四门斗
及品种 10 - 11 的门椒数量显著或极显著地大于对照。
表 2 　飞船搭载处理对辣椒 SP1 结果性(第 1～3 分杈座果数)的影响
Table 2 　Effect of seed space treatment on fruit2set ability
(number of fruits on the first three branches) in the SP1 hot peppers
果实着生部位
fruit2set position cv1 10 - 11 cv. 10 - 12 - 1 cv. 10 - 13 - 2 cv. 10 - 13 - 3SP1 CK SP1 CK SP1 CK SP1 CK
门椒 (第 1 分杈) the first branch 017 3 3 011 014 015 110 110 011 012
对椒 (第 2 分杈) the second branch 213 117 114 111 212 211 019 111
四门斗 (第 3 分杈) the third branch 413 416 214 3 113 413 319 214 119
另一方面 ,搭载对辣椒果重及果实大小虽有一定的影响 ,但除了 10 - 13 - 3 的 SP1 其果重显著大于
对照 ,10 - 11 的 SP1 其果长显著小于对照外 ,其它品种在果实大小及果重方面均无差异 (表 3) 。
3 　讨论
太空育种是一种新兴的育种手段。试验结果表明 ,航天搭载可使植株生育进程等重要性状发生变
913　4 期 飞船搭载处理对辣椒 SP1 发芽和生物学特性的影响
表 3 　宇宙飞行处理对辣椒 SP1 果实性状的影响
Table 3 　Effect of satellite carried seed treatment on fruit character of the SP1 hot peppers
果实性状
fruit characters
cv1 10 - 11 cv. 10 - 12 - 1 cv. 10 - 13 - 2 cv. 10 - 13 - 3
SP1 CK SP1 CK SP1 CK SP1 CK
果重 fruit weight (g) 27180 3 44141 10102 9117 14161 11182 9108 3 15179
果长 fruit length (cm) 12105 3 15110 10110 9179 12121 11119 13120 15110
果实横径 fruit diameter (cm) 3114 3164 2103 1199 1162 1151 2101 3164
异 ,且变异性状明显 ,变异方向集中 ,对种子及植株的损伤小。因此 ,太空诱变是化学诱变与人工地面物
理诱变不可替代的育种新技术。
空间试验证明 ,液体流动在微重力条件下发生变化 ,而这些变化将对植物的生理功能、水分的运输、
营养成分在体内的分配以及叶面蒸腾等产生影响 ,甚至对细胞膜及亚细胞结构水平产生影响。从而导
致植物的性状 ,如始花期、株高、茎粗等发生变化。
从本试验结果可以看出 ,飞船搭载对于辣椒植株的损伤较小 ,变异主要集中于一些数量性状上 ,这
与一般的辐射诱变明显不同。一般的辐射诱变主要是对染色体或 DNA 结构产生伤害而导致突变 ,而且
对植株生长发育有显著的抑制作用 ,许多是致死突变[3 ] ,因此 ,大多突变为有害突变。而在本试验中 ,飞
船搭载对于辣椒的生长发育无显著影响 ,更无明显的抑制作用。但对个别植株的生育进程和器官生长
有一定影响 ,其中对植株生育进程的影响最为显著。植株生育进程、器官大小等性状属于数量性状 ,受
多基因控制 ,上述试验结果很难用一般的辐射诱变理论来解释。因此可以认为 ,飞船搭载诱变所导致的
植物变异不一定是染色体或 DNA 结构的变异 ,其主要作用可能是某种失重而引起的基因表达方面的
变异。
辣椒种子经飞船搭载处理后 ,经过 SP1 的观察 ,证实了种子在发芽力、初花期、植株生长、果实性状
及结果性等方面存在一定的变异。这可能在空间微重力、零磁场条件下与宇宙射线等综合因素有关 ,种
子表皮及内部受到创伤 ,改变了植物学性状和生理指标 ,引起相应结构和代谢的变化[4 ,5 ] ,这些变异能否
遗传还有待对 SP2 的继续观察和研究。
致谢 　本文得到中国农业科学院原子能利用研究所温贤芳教授指导 ,特此感谢。
参考文献 :
[1 ] 　孙野青 , 郭亚华. 空间环境对青椒和番茄遗传诱变研究. 植物研究 , 1997 ,17 (2) : 184～189
[2 ] 　武晶 , 曹云堂. 航天育种———遗传育种的新方法. 生物学教学 , 1997 , (8) : 42
[3 ] 　张天真. 作物育种学总论. 北京 : 中国农业出版社 , 2003
[4 ] 　王雁 , 李潞滨. 空间诱变技术及其在我国花卉育种上的应用. 林业科学研究 , 2002 , 15 (2) : 229～234
[5 ] 　李金国 , 郭亚华. 空间条件对番茄诱变作用及遗传的影响. 航天医学与医学工程 , 2000 , 13 (2) : 114～118
023 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2004 ,18 (4) :317～320