利用激光照射植物种子的奇妙作用 |
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2005-06-08 09:02
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激光照射农作物种子可以产生两方面的奇特效果：一方面能较大幅度地提高产量；另一方面则可以改良品种。 激光照射种子提高农作物产量 激光照射种子，报导较早的是美国和加拿大，用波长为694.3微米的红色激光照射蚕豆、萝卜等种子，结果种子的发芽率和作物的产量都有明显提高。但此后，也许是因为这些国家感到提高农作物产量对他们来说并不十分重要吧，与激光在其他领域的应用相比，这方面的研究与报导都很少。倒是原苏联、捷克、保加利亚和印度等国进行了大量研究，并取得不少成果。据原苏联有关刊物报导，他们用激光处理种子，使大面积种植的番茄产量提高约14％，黄瓜产量提高16％左右。此外，小麦、玉米等粮食作物的产量也有10％～15％的提高。 近年来，我国广大农业科技工作者对水稻、小麦、大豆、番茄等做了大量试验，以适当波长与强度的激光照射种子，证明可促使作物早熟高产。例如，用激光照射过的大豆种子，结的豆荚数和荚内豆粒数均增多，豆粒也比较饱满，使大豆产量提高25％左右。用激光照射过的小麦种子，穗大粒满，产量提高约20％。 激光改良农作物品种 在生物进化的过程中，由于遗传保守作用，物种的自然变迁是非常缓慢的，有些物种历经几千年、甚至几万年，都没有明显的改变。而神奇的激光却可以使一些农作物的特性在几代之间发生较大变化。 在激光育种方面，我国处于国际领先地位，近20年来，通过激光诱变培养出粮食、油料、瓜果等优良品种近40种，很多已大面积推广，取得良好的经济效益。比较典型的如湖南省原子能农业应用研究所用氦-氖等5种激光处理先后培育出的“湘激”水稻系列，因品质优良而在众多省份迅速推广。此外，早熟高产、对赤霉病抗病能力强的浙麦3号和4号小麦，早熟、角多、粒大、抗病能力强的“激光油菜”，以及101早熟玉米等，也都是通过激光育种培育出的优良品种。 物种演变缓慢是由遗传基因决定的，上一代的基因进入下一代的细胞中，从而决定了后者的主要特性与前者的基本相同。如果能设法在细胞中注入其他基因物质，则将得到一种新物种。 但是，怎样才能使其他基因物质进入细胞呢？可以求助于激光。 科学家们将改良品种的细胞浸泡在含有适当基因物质的培养液中，用激光在细胞上打一个极细微的小孔，使基因物质流入细胞中，小孔随后自动愈合，生成携带新基因的细胞。该过程非常类似于嫁接，通过这种方式，正常情况下需要几千年乃至若干万年完成的物种变迁，借助神奇之光瞬息之间便可实现。 激光微生物育种 激光育种技术不仅可以应用于改良农作物物种，而且还可用于工业微生物的育种。工业微生物包括各种工业生产用菌，这些菌类新陈代谢的产物包括有用的酶、酸及抗生素等，它们是合成纤维、塑料等多种工业高分子材料及酒类、农药、医药等的良好添加剂。 在微生物育种中，红外、可见、紫外激光都有应用。红外波段应用最多的是波长为10.6微米的二氧化碳激光，其主要作用是提高菌类有益代谢产物的产出量；可见波段应用最多的是波长为632.8纳米的氦-氖激光，其主要作用是提高霉菌抗生素的产出量或增加抗生素的有效成分；而紫外波段目前应用最多的是波长337纳米的氮分子激光，其主要作用是提高细胞活力，使新陈代谢功能旺盛，并导致谷氨酸产量大幅提高。在实际应用中需根据不同目的、不同菌类，选择适当的激光波长及辐射能量。 |
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