江苏省辣椒地方种质资源表型性状的 遗传多样性评价

潘宝贵 郭广君 刁卫平 刘金兵 高长洲 颜 伟 王述彬*

（1.江苏省农业科学院蔬菜研究所， 江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室， 南京 210014； 2.江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所， 南京 210014）

辣椒属（Capsicumspp.）起源于中南美洲，包含5个栽培种和22个野生种[1]。辣椒具有丰富的种质资源，研究辣椒种质资源的遗传多样性，有利于辣椒种质资源的收集、保存、鉴定、创新和利用。在辣椒表型性状的遗传多样性研究方面，基于种质资源的植株、茎、叶、花、果、种子数量性状和质量性状，可以将种质资源按照属种、地理分布划分为不同的群体，各群体间表型性状的差异明显[2-4]。在分子标记应用于辣椒种质资源的遗传多样性研究方面，利用AFLP、ISSR、SSR、SNP等标记，同样可以按照属种、地区将种质资源划分为不同的群体，且与表型性状的聚类结果具有较好的一致性[5-8]。

辣椒大约于明未清初传入中国[9]，在江苏省最早记载见于《江阴县志》（1640年）[10]，在漫长历史的生态环境适应的过程中，形成了不同类型的地方品种。据《中国蔬菜品种资源目录》，江苏省辣椒地方种质资源有南京早椒、海门小红椒、苏州蜜早椒等。在江苏省地方种质资源利用上，江苏省农业科学院等单位于1972年以南京早椒为母本、上海茄门为父本，育成我国第一个辣椒杂交一代品种早丰1号[11]；在此之后，我国利用南京早椒及其变异系、改良系等，育成了苏椒5号（1994年）、赣丰5号（2002年）、江蔬7号（2005年）、苏椒11号（2006年）、良娇3313号（2012年）、苏椒17号（2013年）、昌蔬2号（2018年）、苏椒1614（2018年）、春早1号（2019年）等品种，推动了我国辣椒杂交一代品种的更新换代。

2015年，国家启动了“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”。2016—2018年，江苏省调查了13个市、60个县区，搜集到35份辣椒种质资源，包含28份地方品种和7份商业品种。2019—2020年，江苏省农业科学院蔬菜研究所承担了辣椒种质资源的扩繁与鉴定工作。本文通过植株、叶片、花、果实等表型性状，对28份辣椒地方种质资源进行遗传多样性分析，以期为辣椒种质资源的保护和利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

依托“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”，在江苏省收集到的28份辣椒地方种质资源，种质名称、采集编号、采集地等信息见 表1。

1.2 试验方法

试验在江苏省农业科学院六合动物科学试验基地（南京市六合区）进行。2019年试验于1月3日播种育苗、3月27日定植；2020年试验于1月13日播种育苗、3月23日定植。采用8 m宽塑料大棚栽培，单畦双行，畦间距80 cm，行距50 cm，株距50 cm，小区面积4 m2，顺序排列，不设重复。水、肥、药等日常管理同生产。

根据《辣椒种质资源描述规范和数据标准》[12]， 门椒成熟期调查株型、株高、株幅、分枝类型、分枝性、主茎色、首花节位等7个性状，四门斗始花期调查叶形、叶色、叶片长、叶片宽、叶柄长等5个性状，门椒始花期调查花梗着生状态、花冠色、花冠斑点、花药色、花柱色、花柱长度、单节叶腋着生花数等7个性状，对椒成熟期调查果形、果面棱沟、果面特征、宿存花萼、果脐附属物、果肩形状、果顶形状、青熟果皮色、单果质量、商品果纵径、商品果横径、果肉厚度、心室数、胎座大小、辣味等15个性状，对椒老熟期调查老熟果皮色。

采用Microsoft Excel 2016软件整理、归纳试验数据。对于质量性状，按照分级标准统计分布频率；对于数量性状，调查10株或10果，根据平均值（M）和标准差（S）将所有材料分为10级并统计分布频率，其中第1级性状表型值＜M-2S，第10级性状表型值≥M+2S，每级跨度0.5S；计算变异系数（CV）和Shannon指数（H′），H′= -∑PiLnPi，式中Pi表示具有第i个性状类型的试验材料的频率[13]。基于花、果实的23个性状，采用DPS 7.05软件进行辣椒种质资源的聚类分析，聚类距离为欧氏距离，聚类方法为类平均法（UPGMA）。

2 结果与分析

2.1 江苏省辣椒地方种质资源的分布

2016—2018年，调查了江苏省13个市、60个县区，共收集到28份辣椒地方种质资源，见表1。泰州市收集到辣椒种质资源6份，占比21.4%；盐城市和宿迁市各收集到5份，各占比17.9%；徐州市、南通市和淮安市各收集到3份，各占比10.7%；镇江市收集到2份，占比7.1%；扬州市收集到1份，占比3.6%。南京市、无锡市、常州市、苏州市和连云港市等5市则没有收集到辣椒种质资源。

表1 江苏省辣椒地方种质资源信息

2.2 辣椒地方种质资源质量性状的遗传多样性分析

辣椒地方种质资源的23个质量性状表现出不同程度的多样性（表2）。株型分为半直立（67.86%）和直立（32.14%）；分枝类型以无限生长为主（89.29%）；主茎色以绿色为主（92.86%）。叶形分为卵圆形（3.57%）和长卵圆形（96.43%）；叶色以绿色为主（89.29%），其次为深绿色（10.71%）。花冠色分为白色（89.29%）和紫色（10.71%），其中1份（3.57%）种质资源（2018321007）花冠具有斑点，为浆果状辣椒（C.baccatumL.）的特征；花梗着生状态包括下垂（32.14%）、侧生（28.57%）和直立 （39.29%）。

表2 辣椒种质资源质量性状的遗传多样性分析

果形以羊角形（46.43%）、牛角形（21.43%）、锥形（10.71%）为主，同时有灯笼（7.14%）、指形（7.14%）等，其中1份（3.57%）种质资源（2018321007）果实冠形，为浆果状辣椒的特征；青熟果皮色有绿色（78.57%）、浅绿色（7.14%）、紫色（7.14%）、紫黑色（3.57%），老熟果转为红色（89.29%）、橙黄色（7.14%）、橘红色（3.57%）。

23个质量性状Shannon指数为0～1.54，变异系数0～64.62%。果形的Shannon指数为1.54，变异系数为41.89%；果肩形状的Shannon指数为1.14，变异系数为61.97%；花梗着生状态的Shannon指数为1.09，变异系数为41.40%，表明这些性状具有较高的遗传多样性（H′＞ 1）。辣味、果脐附属物、花冠斑点、叶形、主茎色、花柱长度等性状的Shannon指数较低，其中辣味的Shannon指数为0，表明28份种质资源均具有辣味。

2.3 辣椒地方种质资源数量性状的遗传多样性分析

从表3可以看出，12个数量性状的Shannon指数为0.64 ～ 2.01，变异系数14.01% ～ 104.71%。株高等11个性状具有较高的遗传多样性（H′＞ 1.5），其中株高平均为109.4 cm，Shannon指数最高为2.01；其次为首花节位平均为16.8节，Shannon指数为2.00；商品果纵径平均为9.5 cm，Shannon指数为1.93；株幅平均为73.9 cm，Shannon指数为1.93。单节叶腋着生花数的Shannon指数为0.64，遗传多样性较小。单果质量的变异系数最高为104.71%，其次为商品果横径46.95%、商品果纵径42.39%；叶片长的变异系数最小为14.01%，其次为心室数15.42%和叶柄长15.42%。

表3 辣椒种质资源数量性状的多样性分析

2.4 江苏辣椒地方种质资源的聚类分析

基于花、果实的23个农艺性状，采用类平均法（UPGMA）对28份辣椒地方种质资源进行聚类分析，结果见图1。在欧氏距离为11时，将28份地方种质资源分成2个类群。类群I包含27份资源，花冠白色或紫色，果实灯笼形、羊角形、牛角形，属于一年生辣椒（C.annuumL.）；类群II仅1份资源，花冠绿白色，具斑点，果实冠形，属于浆果状辣椒。在欧氏距离为8时，类群I又可以分为I-a、I-b和I-c等3个亚群。亚群I-a包含17份资源，果实羊角形、牛角形、锥形等，平均单果质量6.4 g，果实纵径7.7 cm，果实横径1.3 cm，为小果型种质资源；亚群I-b包括9份资源，果实羊角形、牛角形、锥形等，平均单果质量30.4 g，果实纵径12.8 cm，果实横径 2.6 cm，为大果型种质资源；亚群I-c仅包括1份表型特异资源，果实灯笼形，单果质量7.5 g，果实纵径2.3 cm，果实横径2.8 cm。

图1 江苏省辣椒地方种质资源的聚类分析注：材料编号见表1。

2.5 江苏辣椒地方种质资源的用途与评价

根据辣椒种质资源的调查信息，28份种质资源主要分为3种用途。以鲜食为主的种质资源有13份（46.43%），以亚群I-b为主，如灯笼 椒（2016321503）、新螺 丝 椒（2016322006）、土辣椒（2016323647）等，单果质量、商品果纵径、商品果横径较大，微辣。以调味为主的种质资源有10份（35.71%），以亚群I-a为主，如钉子椒（2016321502）、小红辣椒（2018322008）、佛手椒（2018321309）等，辣味较浓，当地居民常用于佐料、干制、腌制等。观赏为主的辣椒资源有5份（17.86%），如五色椒（2016321511）、花辣椒（2018321007）、紫辣椒（2018321008）等。在28份地方种质资源中，五色椒（2016321511）表型性状特异，株高86 cm，株幅43 cm，花冠7瓣，浅紫色，单株坐果数120个左右，果实灯笼形，青熟果紫色，老熟果红色，单果质量7.5 g，商品果纵径2.3 cm，商品果横径2.8 cm，心室数3～6个，微辣（图2）。

图2 五色椒（2016321511）的花和果实

3 讨论

辣椒传入我国已有400多年历史，在生态环境适应和人工选择过程中，形成了为数众多的地方种质资源。“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”实施以来，湖北省收集到辣椒地方种质资源120份[14]，广西省144份[15]，江西省193份[16]。2016—2018年，江苏省搜集到28份辣椒地方种质资源，主要由部分自然村落的一些农户保留，属于种质资源较少的省份。根据调查与普查的结果，导致江苏省辣椒地方种质资源不多的原因可能有两点：一是江苏省位于东经116°18′～121°57′、北纬30°45′～35°20′之间，以平原为主，生态环境相对单一；二是江苏省辣椒生产规模化程度较高，90%为设施生产、10%为露地生产，均采用杂交一代品种，间接或直接影响了当地农户的种植习惯。

辣椒种质资源遗传多样性是辣椒育种的基础，是解决当前国内辣椒育种优异种质资源缺乏、遗传背景狭窄的前提与基础[17]。对331份我国辣椒核心种质资源的多样性研究表明，质量性状Shannon指数0.17～2.41，较高的有果形、茎茸毛、果肩形状、熟性等，数量性状Shannon指数1.48～2.08，较高的有株高、开展度、叶柄长等[2]。对86份云南小米辣资源的多样性研究表明，质量性状Shannon指数较高依次为叶色、茎茸毛，数量性状Shannon指数较高的依次为果肉厚、株幅、首花节位、熟性、株高 等[3]。本文对江苏省28份辣椒地方种质资源的遗传多样性分析表明，果形、果肩形状、花梗着生状态的遗传多样性较高（H′＞ 1），株高、首花节位、商品果纵径、株幅等11个数量性状的遗传多样性较高（H′＞ 1.5）。从上述研究结果来看，由于研究者采用的试验材料的来源、群体数量等差异较大，导致质量性状或数量性状的遗传多样性表现不同程度的差异。

表型性状是检验遗传变异最直接、最简便的方法，通过辣椒植株、叶片、花、果实等表型性状的聚类分析，可以将种质资源的来源、属种等有效区分开来。赵红等将我国331份辣椒核心种质分为2个群体，群体I多数为中国辣椒、浆果状辣椒、绒毛辣椒（C.pubescensRuiz.& Pav.）等，群体II大多数为一年生辣椒，群组之间表型差异明显[2]；尹延旭等同样将引进的97份辣椒资源分为2个类群，类群I为一年生辣椒和中国辣椒（C.chinense Jacq.），类群II为灌木状辣椒（C.frutescensL.）[4]。本文在欧氏距离为11时，将28份辣椒分为类群I（一年生辣 椒，27份）和类群II（浆果状辣椒，1份），与已发表的研究结果一致，通过表型性状可将种质资源按种属区分开来。对主类群的细分上，由于不同研究者采用的试验材料的来源、聚类性状等不同，亚群间的差异较大。本文在欧氏距离为8时，按果实的大小将类群I细分为亚群I-a（小果型，平均单果质量6.4 g）、亚群I-b（大果型，平均单果质量 30.4 g）和亚群I-c（特异型）等3个亚群。

表型性状聚类与分子标记聚类结果具有一定的一致性，其中表型性状直观，但受环境影响较大，且所需周期长，分子标记高效便捷，但受标记类型和数量影响，需要两者互相结合和互相印证，以便更好分析辣椒种质资源的亲缘关系。在后续研究中，可以利用种间的特异性标记，对种质资源的种属进行精准鉴定[18]，利用GBS、SSR标记等分子生物学技术[7,19-20]，深入研究辣椒地方种质资源的遗传多样性，从而为我国辣椒种质资源的收集、鉴定、保存和利用提供有益支撑。

致谢：鲁东大学园艺学院的索敏和张海亮两位同学，参与了本文中辣椒种质资源表型性状的调查工作，在此表示感谢。