甜椒L3应对辣椒轻斑驳病毒及中椒系列新品种的选育

张宝玺，王立浩，张正海，曹亚从，于海龙

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

我国是世界上甜、辣椒（Capsicumspp.）种植最广和消费量最多的国家。自20世纪80年代，市场需求和种植面积不断扩大，播种面积由80年代末的3×105hm2增加到如今2.2×106hm2（农业部大宗蔬菜产业体系数据）[1]。

为满足市场和生产需求，甜、辣椒遗传育种技术和新品种选育一直被列为国家级科研项目，笔者课题组培育的中椒系列品种自20世纪80年代前后推广获得成功。先后育成了‘中椒4号’‘中椒5号’‘中椒6号’‘中椒7号’‘中椒8号’等系列品种，其抗病性、丰产性大大超过了原有主栽品种，其中‘中椒4号’‘中椒8号’成为北方露地晚熟栽培甜椒品种的主导品种，‘中椒 5号’成为南菜北运基地的主栽品种，‘中椒 7号’成为北方保护地和露地早熟栽培的主导品种，‘中椒 6号’成为微辣辣椒的主栽品种。这一批品种对于我国辣椒生产起到了重要作用，同时引领了辣椒种业的发展[2-3]。由于品种育成的先进性和对产业的巨大贡献，两度获得国家科技进步奖。

进入21世纪以来，随着生产不断发展，对不同类型新品种的需求也越来越强烈，缺乏抗病、抗逆、优质专用品种的问题越来越突出。病毒病是甜、辣椒生产中最主要的病害，可造成减产30%—70%或绝收，同时严重降低产品品质。烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus，TMV）在露地和保护地（特别是保护地）均有发生，原来的抗病品种（含L1、L2）表现为不抗，被病害所克服。目前保护地辣椒生产中烟草花叶病毒属的 TMV、番茄花叶病毒（tomato masaice virus，ToMV）、辣椒轻斑驳病毒（pepper mild mottle virus，PMMoV）对生产造成了很大威胁[4-5]。特别是PMMoV属于烟草花叶病毒属，相继在北京、宁夏、辽宁、福建、山东、新疆等报道危害辣椒生产，其中主要是P(0,1,2)株系[6-7]。据报道，L3抗 TMV P(0,1,2)，L4抗 TMV P(0,1,2,3)[8-10]。L3能够应对我国辣椒生产上的主要问题，抗我国辣椒生产上主要的TMV、ToMV、PMMoV株系类型。此外，保护地长季节生产面积增加较快，但我国传统的辣椒资源生长势不强，限制了保护地品种的选育；我国长期种植的地方品种主要适合露地，很多品种熟性早。由于长期的栽培习惯造成品种的生长势弱，连续发秧能力弱，上部节间距比较短，座果集中，但连续坐果性较差。如茄门、98-42、上海圆椒、83-163、伏地尖、耐湿椒等自交系。国外保护地栽培发展较早，相关的材料选择和育种工作开展也早。长期的栽培选育习惯使其品种和自交系的生长势强，连续发秧能力强，耐低温弱光，上部节间距仍比较长，连续坐果能力强。随着近些年我国保护地甜（辣）椒栽培面积的增长，特别是延迟收获时间和长季节栽培的发展，对于连续强势生长、连续坐果的育种材料和品种提出需求。在国外的品种（如‘曼迪’‘奥黛丽’‘黄贵人’‘37-74’等）快速进入国内市场后，对国产品种的需求更为迫切。因此，培育具有独立知识产权的含L3且生长势强的国内品种成为我国蔬菜育种工作者的迫切任务。含L3的甜（辣）椒品种之前在我国并没有报道过。

因此，从“十五”至“十二五”的国家科技攻关项目[1,11-15]，甜（辣）椒遗传育种技术和新品种选育相关科研项目研究经过10多年努力，通过基因挖掘和材料创新，达到了上述目标，培育了中椒系列新品种，并实现了生产上的大面积推广应用。

1 种质资源引进、鉴定评价

辣椒起源于中南美，我国辣椒种质资源不够丰富，特别是缺乏抗源和保护地强生长势优异种质资源。2000年以来，经 10余年的努力，自国内外收集和引进甜（辣）椒种质资源 1 400余份，如表 1所示。其中由欧美各国引进甜（辣）椒438份次，主要是利用其综合园艺性状好、抗病性强、适宜保护地栽培等性状；从日本引进甜椒资源15份次，主要利用其早熟性和食用品质好的特点；从南亚地区引进辣椒资源 19份次，主要是抗病性好的抗源材料；由我国各地区收集地方品种、杂交种等资源材料888份次，主要利用其适应性广、坐果性强和前期产量高等特性；从非洲、大洋洲、亚洲其他地区引进资源60份次。

表1 2001—2015年不同年份引进甜（辣）椒种质资源数量统计表Table 1 Statistical table of germplasm resources of introduced sweet pepper and pepper in different years from 2001 to 2015

表2 2001-2015年通过鉴定、评价出的优良育种原始材料Table 2 Excellent breeding original materials were identified and evaluated from 2001 to 2015

通过对引进资源进行鉴定、评价，筛选出不同类型的优良育种原始材料132份，如表2所示，包括抗（高抗）疫病、拥有优良园艺性状的甜（辣）椒原始材料10份；抗TMV材料、抗辣椒叶脉轻斑驳病毒（CVMV）、中抗和抗黄瓜花叶病毒（CMV）的原始材料30份；抗疮痂病的原始材料7份；抗炭疽病的育种原始材料5份；抗根结线虫的辣椒原始育种材料5份；耐低温、弱光的甜椒原始材料7份；此外，筛选出耐寒、抗蓟马、抗青枯病、抗马铃薯Y病毒（PVY）等其他园艺性状优良的育种原始材料68份。极大地丰富了我国甜（辣）椒的种质资源基因库，在种质资源上为我国甜（辣）椒抗病育种奠定了坚实的基础。

2 包括L3在内的分子育种体系构建

完善、优化了甜椒 TMV、CMV、疫病、炭疽病等多抗性鉴定筛选技术[16-22]。揭示了辣（甜）椒抗根结线虫（N、Me1）、抗炭疽病、胞质雄性不育恢复性等性状的遗传规律，构建了上述目的基因的高密度遗传图谱，开发了与其紧密连锁的分子标记[18,20,23-25]。建立了甜（辣）椒抗TMV（L3、L4）[26]、抗番茄斑点萎蔫病毒（TSWV）（Tsw）、抗PVY病毒（Pvr4）、抗根结线虫（N、Me1）、抗炭疽病（P5.1）、雄性不育恢复性（Rf）的分子标记选择体系[27]（表3），获5项发明专利。分子标记用于辅助育种准确率达90%以上；提高了选种的准确性和聚合效率。

表3 辣椒抗病分子标记辅助育种体系Table 3 Molecular marker assisted breeding system for disease resistance of pepper

3 强生长势甜椒自交系的选育

自 2000年以来，笔者课题组引进了大量的国外保护地品种和材料，进行育种材料的分离、选择和纯化工作，选育了一批优良自交系，在生长势、连续坐果性方面得到很大的提高。创新出性状优异的自交系 50余份，已用于配制杂交组合，拓宽了我国特别是保护地甜（辣）椒育种材料的遗传基础（表 4）[38]。

4 利用常规育种技术和分子标记辅助选择手段获得L3抗性

4.1 选育方法和过程

‘Solario’（引种号：200316）是2002年从法国引进的甜椒优异种质资源。果实大，灯笼形，中抗CMV和疫病，抗TMV和TMV P(0,1,2)含有L3。自2002年秋季开始，进行添加杂交、田间分离、单株系统选择、抗性鉴定，选择果实园艺性状优良、抗病性强的单株和株系，结合分子标记辅助选择[27]（图1、图2），2006年经过6代选得稳定的优良株系‘200316-0-14-17-1-3’（0516），开始组合试配。

4.2 自交系‘0516’特点及其配合力分析

甜椒自交系‘0516’植物学特征：中晚熟，始花节位9.7，平均单果重200 g，果实绿（略浅），果面光滑、有光泽。抗病性表现：经人工接种鉴定，病情指数：TMV8.9；CMV29.5，疫病 43.9。经接种鉴定‘0516’抗TMV（0,1,2）株系。配合力分析：‘0516’与多个自交系杂交，都表现出很强的杂种优势，具有很好的配合力，表现具有骨干亲本的优良特性。表5、6显示‘0516’的产量一般配合力在6个自交系中最高。后来，由于西花蓟马传播番茄斑点萎蔫病毒（TSWV）的缘故；添加抗TSWV的特性育成自交系‘0516Tsw’[30,39]。

5 ‘中椒105号’‘中椒106号’‘中椒107号’‘中椒108号’‘中椒0808号’的品种特性和推广应用

利用创新材料‘0516’与其他自交系配组，育成的甜椒新品种‘中椒105号’‘中椒107号’‘中椒108号’‘中椒0808号’和辣椒品种‘中椒106号’，在全国大面积应用推广。

中椒 105号：‘0516’与自交系‘04Q-3’杂交育成了‘中椒105号’[40]。表现出抗病性、果实商品性、生态适应性的互补。品质提高：平均单果重比对照品种增加约26 g；Vc含量1 600 mg·kg-1（对照品种1 100 mg·kg-1）。抗病性提高：TMV（P0，P0,1，P0,1,2）病情指数11.1（对照品种57.8）、CMV病情指数21.8（对照品种33.3）、疫病病情指数39.3（对照品种38）。2005—2007年进行品比试验，总产量增加66.3%；2006—2009年在全国多地开展的区域试验和生产试验中总产增加5.4%，生产示范平均增产10.1%。2010年通过全国农作物新品种鉴定（国品鉴定2010011），命名为‘中椒105号’（图3）。主要在广东、广西、福建、海南、云南等南菜北运基地反季节种植，是该区域甜椒的主栽品种；也在山东、河北等地推广。‘中椒105号’被农业部办公厅推介为2012年主导品种。

表4 优异自交系的选育、特征和应用[38]Table 4 Selection, characteristics and application of excellent inbred lines

图2 L3的在中间世代分子标记鉴定Fig. 2 Identification of molecular markers of L3 gene in the middle generation

表5 不完全双列杂交组合的平均折合亩产情况（2010年，中国农业科学院蔬菜花卉研究所农场）Table 5 The average equivalent yield per mu of incomplete double-row hybrid combinations ( IVF farm in 2010)

表6 6份材料产量一般配合力表现（GCA）Table 6 General combining ability performance of 6 materials yields

中椒106号：采用辣椒自交系‘04Q-29’和甜椒自交系‘0516’进行杂交，育成了微辣型辣椒‘中椒106号’（图 3），表现出强杂交优势。2005—2007年进行品种比较试验，品质提高：果实比对照品种果实重15—25 g，果色绿，生理成熟后亮红色，Vc含量1 310 mg·kg-1（对照 1 180 mg·kg-1）；抗 TMV（P0，P0,1，P0,1,2）（病情指数 11.1）、CMV（病情指数 36.3）；丰产性强：比对照增产10%—15%。定名为‘中椒106号’。2015年云南省登记。在河南、湖北、山东等地推广。

中椒107号：‘0516’与‘06-164’杂交，育成了‘中椒 107号’果实商品性与品质性状、抗病性互补，表现出强杂交优势。2005—2007进行品比试验。品质优良：平均单果重提高35.4 g，肉薄、美味，Vc含量1 470 mg·kg-1（对照1 360 mg·kg-1）；抗TMV（P0，P0,1，P0,1,2）（病情指数11.1）、CMV（病情指数 27.4）；丰产性强，尤其是中、后期产量（比对照品种增产12.4%，达极显著差异）。定名为‘中椒107号’（图3）。2012年山西省认定，2014年云南省登记，2016年获新品种权。主要在山东、河北、北京、辽宁、山西等省、市推广，是早春和秋延早熟甜椒的主栽品种。

中椒108号：‘0516’与‘04Q-15’杂交，果实商品性“强强”互作，抗病性互补，育成‘中椒 108号’（图3），抗TMV（P0，P0,1，P0,1,2）（病情指数11.1）、CMV（病情指数 26.6）、疫病（病情指数 23.3），品质提高：果实比对照品种平均单果重约重30 g。露地比对照品种增产4.1%；保护地大棚产量比国外品种‘红英达’和‘红罗丹’分别增加 33.6%和 58.2%，达到极显著差异；温室总产量比‘红罗丹’平均增加12.4%。2014年云南省登记，2016年安徽省登记。在云南、福建、海南、北京、山东、河北等地推广。

图3 中椒系列甜（辣）椒品种Fig. 3 Zhongjiao brand series sweet (chili) pepper varieties

6 小结与展望

据不完全统计，新育成的4个中椒品种已在全国20多个省、市、区累计推广约33万hm2。‘中椒105号’替代了‘中椒5号’，成为南菜北运基地甜椒的主栽品种，生产占有率超过80%。‘中椒106号’部分替代了‘中椒6号’，成为高山蔬菜和微辣牛角椒的主栽品种之一，在河南、河北、山西、山东、湖北、云南、广西等省成为主栽品种，占同类型品种栽培面积的30%—60%。‘中椒107号’在河北、山东、河南、广东、山西等省占早熟甜椒品种播种面积的20%—80%，特别是在山东中北部占秋季早熟甜椒的80%—90%，替代了‘中椒7号’，已成为华北地区早熟甜椒的主栽品种，是目前国内推广面积最大的保护地早熟大果型优良甜椒品种。‘中椒105号’‘中椒106号’‘中椒107号’‘中椒108号’等新品种因具有突出的优点，其推广范围和种植面积还将扩大，在蔬菜周年供应、增加农民收入、保护生态环境等方面的经济效益和社会效益将更加显著。甜椒生长势、TMV抗性水平提高及中椒系列新品种的选育，提高了我国的甜（辣）椒育种水平。

（1）进一步加强资源搜集和引进、精准鉴定和基因挖掘

未来遗传育种的竞争首先是资源的竞争，资源工作是重中之重。本研究中烟草花叶病毒（TMV）的抗性基因L3，可以抗TMV的P(0)、P(1)、P(1,2)生理小种，而L3是在中国辣椒PI159236（C. chinense）中发现的，PI152225（C. chinense）也含有。对于抗PMMoV P(1,2)生理小种起到重要作用。

（2）加强技术革新和创新性育种，提高品种创新能力

目前国内辣椒遗传育种研究处在快速、全面的发展时期，在方法和技术层面不断有新生物技术平台、植保和病理学平台的建立，对于深入发现和利用基因有重要的意义。通过病原物研究、抗病鉴定技术发展、基因编辑技术的发展、高通量分子技术平台建立，进行高效的基因型和表型筛查，大大促进辣椒遗传育种的发展。数字育种技术随着组学发展也开始深入。以上这些为加强育种的原始创新能力，深入研究抗病机理，发掘抗病资源，进行材料创新创造了更好的条件。

（3）“发现问题、解决问题，为产业服务”是辣椒遗传育种研究的出发点和落脚点

辣椒生产中来自环境变化和生物、非生物胁迫的挑战一直存在，随着市场向消费主导型转变，新型流行病害和品质成为辣椒遗传育种工作者不容忽视的一个问题。不断迎接新病害的挑战和不断提高品质，始终围绕产业和消费市场发展，发现、解决产业问题，为产业和消费者服务，不断培育人们消费和农民生产需要的辣椒品种是长期的遗传研究和育种方向。