EFFECT OF GAMMA IRRADIATION ON CHILI PEPPER (Capsicum spp.)

Abstract

Chili pepper (Capsicum spp.) is an important commercial crop and widely consumed. Induced mutagenesis is a great potential tool for plant improvement through creating new characters among the existing commercial variation. This study was aimed to determine the effect of gamma irradiation on seed germination, survival, morphological characteristic and genetic variation using molecular technique. The result showed in effect of the dosage of gamma irradiation at 0, 150, 300, 450 and 600 Gy on seed germination time that non-irradiation was 5.67 days after sowing faster than irradiated seed (8.33-11.67 days after sowing). At 2 weeks and 3 weeks after sowing, the seed germination percentage decreased significantly comparing with control. The average of seed germination in the gamma treatment at 150, 300, 450 and 600 Gy were 55.13-57.69%, 71.15-76.92%, 55.77-87.17%, and 73.08-75.64%, respectively. Survival percentage in gamma irradiation at 8 weeks after sowing was decreased significantly comparing with control (100%). Gamma dose 150 Gy and 300 Gy had 18 plants (11.53%) and 2 plants (1.28%), respectively. While the gamma ray in 450 Gy and 600 Gy could not survival. Lethal dose 50% of population (LD50) was 105 Gy. Morphological characteristics of chili pepper plants at mature stage (120 days after transplanting) were different in height, diameter of canopy, diameter of stem, leaf width, leaf length, number of leaves per plant, number of flowers per plant, number of fruits per plant, yield as well as fruit quality in fresh weigh per fruit, fruit width, fruit length, fruit color and number of seed. Six chili pepper plants including with 4 plants in 150 Gy (G150/6, G150/8, G150/11 and G150/13) and 2 plants in 300 Gy (G300/1 and G300/2) were selected. The phenotype of M1 population were divided into 2 groups; the number of plants that had phenotype higher than the control and those that had phenotype lower than the control. The genetic variation with 30 RAPD primers to test in M0 and M1 population was found that 3 primers showed polymorphic band (OPA-12, OPJ-01 and OPAB-20). M0 plants showed DNA fragment was 2,000 bp (13 plants, 65%) with OPA-12, 1,600 bp in OPJ-01 (11 plants, 55%) and 1,400 bp in OPAB-20 (3 plants, 15%). The polymorphic band in M1 selected line, 91 plants showed 2,000 bp (OPA-12), 1,600 bp (OPJ-01). While OPAB-20 showed 2 polymorphic bands range 1,400 bp and 900 bp. Comparison in the relation of phenotype and genotype in M1 population was found that 3 RAPD primers showed the polymorphism but no relation with phenotype and genotype of chili pepper.

พริก (Capsicum spp.) เป็นพืชผักเศรษฐกิจที่มีความสำคัญและนิยมบริโภคกันอย่างแพร่หลาย การชักนำให้เกิดการกลายด้วยรังสีจึงเป็นเครื่องมือหนึ่งที่ใช้ในการพัฒนาพืชโดยการสร้างลักษณะใหม่ที่เป็นพันธุ์ที่ต้องการในตลาด งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบการฉายรังสีแกมมาที่มีผลต่อการงอกของเมล็ด การรอดชีวิต ลักษณะสัณฐานวิทยา และความหลากหลายทางพันธุกรรมด้วยเทคนิคชีวโมเลกุล ผลการทดลองพบว่า การฉายรังสีแกมมาปริมาณ 0, 150, 300, 450 และ 600 เกรย์ ระยะเวลาในการงอกของเมล็ดที่ไม่ฉายรังสีแกมมาเริ่มงอกเร็วกว่าเมล็ดที่ฉายรังสีแกมมาเฉลี่ยที่ 5.67 วัน ส่วนเมล็ดที่ฉายรังสีแกมมาปริมาณ 150 - 600 เกรย์ ระยะเวลาเริ่มงอกอยู่ในช่วง 8.33 - 11.67 วันหลังการเพาะเมล็ด เมื่อตรวจสอบการงอกที่ 2 สัปดาห์ และ 3 สัปดาห์หลังการเพาะเมล็ด การงอกของเมล็ดลดลงอย่างมีนัยสำคัญยิ่งเทียบกับเมล็ดที่ไม่ฉายรังสีแกมมา เมล็ดที่ฉายรังสี ปริมาณ 150, 300, 450 และ 600 เกรย์ มีการงอกอยู่ระหว่าง 55.13-57.69, 71.15-76.92, 55.77- 87.17 และ 73.08-75.64 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ในสัปดาห์ที่ 8 หลังการเพาะเมล็ด พริกที่ได้รับรังสีแกมมามีการรอดชีวิตลดลงอย่างมีนัยสำคัญยิ่งทางสถิติกับชุดควบคุม โดยพริกที่ไม่ฉายรังสีแกมมา มีการรอดชีวิตของต้นกล้า 100 เปอร์เซ็นต์ และการฉายรังสีแกมมากับเมล็ดพบต้นรอดชีวิตเฉพาะปริมาณ 150 เกรย์ และ 300 เกรย์ จำนวน 18 ต้น (11.53 เปอร์เซ็นต์) และจำนวน 2 ต้น (1.28 เปอร์เซ็นต์) ตามลำดับ ส่วนรังสีแกมมาปริมาณ 450 เกรย์ และ 600 เกรย์ ต้นพริกไม่มีการรอดชีวิต และ ค่า LD50 ในงานทดลองนี้ คือ 105 เกรย์ การเจริญเติบโตของพริกที่ 120 วันหลังการย้ายปลูก พบว่า ต้นพริกทั้ง 20 ต้น มีลักษณะสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันทั้งความสูงของต้น เส้นผ่าศูนย์กลางทรงพุ่ม เส้นผ่าศูนย์กลางลำต้น ความกว้างใบ ความยาวใบ จำนวนใบต่อต้น จำนวนดอกต่อต้น จำนวนผลต่อต้น น้ำหนักผลผลิตต่อต้น ตลอดจนลักษณะคุณภาพ ได้แก่ น้ำหนักสดต่อผล ความกว้างผล ความยาวผล สีผล และจำนวนเมล็ด และทำการคัดเลือกพริกจำนวน 6 ต้น จากพริกที่ฉายรังสีแกมมา 150 เกรย์ จำนวน 4 ต้น คือ G150/6, G150/8, G150/11 และ G150/13 และที่ฉายรังสีแกมมา 300 เกรย์ จำนวน 2 ต้น คือ G300/1 และ G300/2 จากนั้นปลูกทดสอบการแสดงออกด้านฟีโนไทป์ของประชากรรุ่น M1 เปรียบเทียบกับต้นที่ไม่ฉายรังสีแกมมา (ชุดควบคุม) สามารถแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ จำนวนต้นที่มีค่าฟีโนไทป์มากกว่าชุดควบคุม และจำนวนต้นที่มีค่าฟีโนไทป์น้อยกว่าชุดควบคุม และจากการทดสอบเครื่องหมายดีเอ็นเอชนิด RAPD จำนวน 30 ไพรเมอร์ พบว่า มี 3 ไพรเมอร์ (OPA-12, OPJ-01 และ OPAB-20) แสดงความแตกต่างของแถบดีเอ็นเอ จึงนำไปทดสอบกับประชากรรุ่น M0 และประชากรรุ่น M1 พบว่า ประชากรรุ่น M0 จำนวน 20 ต้น ไพรเมอร์ OPA-12 แสดงแถบดีเอ็นเอที่แตกต่างกับชุดควบคุมที่ดีเอ็นเอขนาด 2,000 bp จำนวน 13 ต้น (65 เปอร์เซ็นต์) ไพรเมอร์ OPJ-01 แสดงที่ขนาด 1,600 bp จำนวน 11 ต้น (55 เปอร์เซ็นต์) และไพรเมอร์ OPAB-20 แสดงที่ขนาด 1,400 bp จำนวน 3 ต้น (15 เปอร์เซ็นต์) เมื่อทำการทดสอบกับประชากรรุ่น M1 ของสายต้นที่ได้คัดเลือกไว้ทั้งหมด 91 ต้น พบว่า ไพรเมอร์ OPA-12 แสดงแถบดีเอ็นเอที่แตกต่างขนาด 2,000 bp ไพรเมอร์ OPJ-01 แสดงที่ขนาด 1,600 bp และไพรเมอร์ OPAB-20 แสดงที่ขนาด 1,400 bp และ 900 bp จากนั้นเปรียบเทียบความสัมพันธ์กับการแสดงออกด้านฟีโนไทป์และจีโนไทป์ของประชากรรุุ่น M1 นี้ พบว่า ไพรเมอร์ RAPD ทั้ง 3 ไพรเมอร์ที่ใช้ตรวจสอบ สามารถแสดงแถบดีเอ็นเอที่แตกต่างกันได้ แต่ยังไม่มีความสัมพันธ์กับลักษณะฟีโนไทป์และจีโนไทป์ของพริกที่เกิดขึ้นได้