裴紅霞，王學(xué)梅，高晶霞，顏秀娟，馮海萍，趙云霞，桑 婷

（寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所，銀川 750002）

辣椒（Capsicum annum L.）屬于茄科一年生或多年生作物[1]，起源于中南美洲熱帶地區(qū)[2-3]。按照植物學(xué)分類，辣椒被劃分為5個主要栽培種，分別為C.annuum、C.frutescens、C.chinense、C.baccatum和C.pubescens，我國辣椒品種主要為C.annuum[4-5]。辣椒是寧夏栽培主要蔬菜品種，栽培面積占蔬菜播種面積20%，位居第2位。寧夏具有優(yōu)良辣椒品種資源，經(jīng)長期自然和人工選擇，形成以寧夏銀川羊角椒為代表的優(yōu)質(zhì)地方品種[6]，21世紀(jì)90年代末期由于外來商業(yè)品種大面積推廣，寧夏部分品質(zhì)優(yōu)良的地方辣椒品種種植面積逐年減小。同時，傳統(tǒng)育種方式往往未考慮組合配置遺傳組成的差異，大量使用同一親本，育成品種間遺傳基礎(chǔ)日趨狹窄，辣椒育種面臨親本遺傳基礎(chǔ)狹窄的困境，亟需加強引進辣椒種質(zhì)資源并了解其農(nóng)藝性狀、遺傳特性。分析現(xiàn)有育種材料遺傳多樣性，對于配置親本雜交組合具有重要意義[7-8]。

目前，國內(nèi)外辣椒種質(zhì)資源遺傳多樣性相關(guān)報道較多。Nicola?等結(jié)合植物學(xué)性狀，利用28個SSR標(biāo)記分析89個國家1 352份辣椒材料遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)亞群間在植物學(xué)性狀方面差異明顯[9]；雷剛等基于辣椒28個性狀表型數(shù)據(jù)，根據(jù)果型指數(shù)將603份辣椒材料分成5組，根據(jù)所獲優(yōu)化方案最終在表型水平建立辣椒核心種質(zhì)[10]；赫衛(wèi)等鑒定分析全國各地辣椒育種材料，結(jié)果表明，依據(jù)果型、單株果數(shù)、熟期和果色，205份種質(zhì)分成7類；辣椒形態(tài)學(xué)性狀間存在較高相關(guān)性，單株果數(shù)、葉形、株型、果型、莖絨毛、花梗著狀、熟性、花柱色是關(guān)鍵性狀[11]。辣椒遺傳多樣性分析對于辣椒育種材料遺傳基礎(chǔ)研究具有重要作用。

本研究從寧夏地方品種及引進的國內(nèi)外品種中選育部分品質(zhì)優(yōu)良辣椒品種（系）100份，調(diào)查研究其27個表型性狀，明確寧夏辣椒品種（系）資源遺傳特性和親緣關(guān)系，為后期辣椒育種工作親本選配、標(biāo)記輔助選擇等提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料共100份（見表1），均由寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所提供。供試材料于2016年3月27日育苗，5月7日定植，露地栽培。隨機區(qū)組排列，設(shè)3次重復(fù)，株距45 cm，行距65 cm，栽培管理同大田。調(diào)查取樣全部在寧夏農(nóng)林科學(xué)院園林場基地內(nèi)完成。2017年重復(fù)調(diào)查1次。

表1 供試材料Table 1 List of materials

續(xù)表

1.2 方法

參照文獻[12]描述辣椒農(nóng)藝性狀并賦值。在植株生長盛期或首次采摘期調(diào)查莖、花、葉、株幅等性狀，果實性狀調(diào)查在綠熟期后轉(zhuǎn)色期前完成，每小區(qū)隨機調(diào)查10株，上午7：00～9：00，每株取10朵花記錄花性狀。17個數(shù)量性狀包括：株高、株幅、主莖高度、主莖橫莖、每節(jié)花數(shù)、首花節(jié)位、葉片長、葉片寬、葉形指數(shù)、葉面積、果長、果柄長度、果實橫徑、萼片寬度、果肉厚、果實中心柱長、單果重。10個質(zhì)量性狀包括：莖色、株型、分枝習(xí)性、葉色、花著生方位、花冠顏色、花藥顏色、果實顏色、果型、果實表面光滑度。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0整理數(shù)據(jù)并標(biāo)準(zhǔn)化處理，作描述性統(tǒng)計分析、主成分分析，采用非加權(quán)組平均法（UPGMA）作系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型性狀基本統(tǒng)計分析

分析100份辣椒品種（系）27個表型性狀，結(jié)果顯示其平均變異系數(shù)為18.73%（見表2）。

每個性狀變異系數(shù)與其相對應(yīng)性狀變異程度呈正相關(guān)。17個數(shù)量性狀中，中心柱長變異系數(shù)最大，為48.94%，主莖橫徑變異系數(shù)最小，為12.17%，平均變異系數(shù)為23.23%。10個質(zhì)量性狀中，果型變異系數(shù)最大，為46.55%，平均變異系數(shù)為11.08%。寧夏辣椒種質(zhì)資源間存在一定遺傳差異。對于質(zhì)量性狀而言，由于其統(tǒng)計量是賦值后統(tǒng)計數(shù)據(jù)，賦值差異會影響變異系數(shù)。

2.2 表型性狀多樣性比較

植物學(xué)性狀Shannon信息指數(shù)（H'）是反映種質(zhì)間變異重要指標(biāo)，指數(shù)越高，說明表型性狀變異越豐富。從分析結(jié)果看，本試驗100份辣椒材料數(shù)量性狀平均Shannon信息指數(shù)高于質(zhì)量性狀，介于0.8～3.1；17個數(shù)量性狀中，單果重多樣性信息指數(shù)最大，為3.0320，主莖高度多樣性信息指數(shù)最小，為0.8663（見表3）。表型性狀Shannon信息指數(shù)分析顯示，27個植物學(xué)性狀平均多樣性信息指數(shù)為1.3092（見表3），說明寧夏農(nóng)林科學(xué)院選育的100份品種（系）表型變異較豐富。

2.3 表型性狀聚類分析

運用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件，將100份辣椒種質(zhì)材料27個形態(tài)性狀作聚類分析，得到聚類分析圖（見圖1）。

表2 不同表型性狀變異分析Table 2 Variation analysis of different phenotypic traits

表3 寧夏辣椒種質(zhì)資源表型性狀多樣性比較Table 3 Diversity comparison of phenotypic traits among pepper germplasms in Ningxia

圖1 100份材料基于27個形態(tài)性狀聚類Fig.1 Clusters of 100 acccessions based on 27 morphological traits

由圖1可知，在歐氏距離17.5處，將100份材料聚為六大類（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ）。

第 Ⅰ 類 ： 包 括 K1、 K5、 F14、 F1、 1714、K29、B25、74 號、1712、B24、1701、1702、73號、1707、1708、1719、1709、3-10、1720。19份材料花藥、花柱顏色均為白色，果型為長果型，果肩較寬，中心柱較長。

第Ⅱ類：包括1720、B27兩份材料，均為燈籠椒，果頂多為凹形，無辣味。

第Ⅲ類：包括 F16、F29、F11、F25、F15、F21、F13、F26、F27、F19、B23、61 號、F32、K11、 F23、 F38、 F37、 F8、 1718、 F4、 F2、1711、1722 、F28、F22、F34、F41、K10、F24、K9、 K30、 K12、 K2、 B26、 1704、 F3、 F39、F17、 1721、1710、F35、 F31、 K6、 F18、 K16、K24、 BY、 F40、 K17、 F36、 K4、 K18、 F33、K21、 1715、 K27、 K28、 K13、 K14、 F5、 K26、K15、 F6、 K19、 K25、 F9、 F20、 1713、 F10、K23、F12、K31、K22、K7、1706 、K3，共76份材料。76份材料花藥均為白色，果型為長果型，果實大小適中，青熟果為綠色。

第Ⅳ類：僅有XW一份材料為線椒，花藥、花柱顏色均為白色，果型為長果型，果肩較窄。

第Ⅴ類：僅有3-9一份材料，為線椒與羊角椒雜交后代中篩選出的耐低溫品系。

第Ⅵ類：僅有1716一份材料為朝天椒。

2.4 數(shù)量性狀主成分分析

本試驗采用SPASS 20.0軟件，將17個數(shù)量指標(biāo)作主成分分析。結(jié)果顯示，根據(jù)特征值大于1原則提取前4個主成分，特征值分別為：3.886、3.588、2.051、1.650，方差貢獻率分別為22.858%、21.107%、12.062%、9.704%，累計方差貢獻率達65.731%，前4個主成分基本可反映原變量的全部信息（見表4）。

辣椒數(shù)量性狀主成分矩陣顯示各性狀在各主成分矩陣中權(quán)重系數(shù)。由表4可知，主成分1中，果肩寬、萼寬、果肉厚權(quán)重系數(shù)較大，表明主成分1主要反映果實形態(tài)性狀特征；主成分2中，葉片長、葉片寬、葉面積權(quán)重系數(shù)較高，表明主成分2主要反映葉片形態(tài)性狀特征；主成分3中，株高、株幅權(quán)重系數(shù)較高，表明主成分3主要反映植株長勢形態(tài)性狀特征；主成分4中，主莖高度權(quán)重系數(shù)較高，表明主成分4反映植株長勢形態(tài)性狀特征。

3 討論與結(jié)論

植物學(xué)性狀基本統(tǒng)計量分析是研究種質(zhì)資源最直觀方法[13-14]。本研究參照文獻[12]觀測100個辣椒品種（系）27個植物學(xué)性狀，利用主成分和聚類分析方法發(fā)掘育種價值。結(jié)果表明，供試資源表型性狀具有較豐富遺傳變異，27個形態(tài)學(xué)性狀變異系數(shù)為18.73%，說明供試?yán)苯焚Y源形態(tài)學(xué)特征存在較廣泛變異，遺傳多樣性比較豐富。供試資源17個數(shù)量性狀變異系數(shù)為12.17%～48.94%，其中中心柱長變異系數(shù)最大，為48.94%，可能原因是數(shù)量性狀受多基因控制。

Shannon-Wiener's多樣性指數(shù)表明分析數(shù)值豐富度及均勻度[15-16]。親本材料是開展辣椒育種工作前提基礎(chǔ)，但遺傳基礎(chǔ)狹窄，難以培育出突破性品種。因此，分析親本材料遺傳多樣性，比較材料相互間親緣關(guān)系遠近，對于辣椒育種工作具有重要指導(dǎo)意義。本研究表明，參試材料數(shù)量性狀遺傳多樣性較豐富，可為辣椒果實性狀新品種選育提供參考數(shù)據(jù)和親本資源。27個植物學(xué)性狀平均多樣性信息指數(shù)為1.3092，其中單果重多樣性指數(shù)最大，為3.0320。說明這批育種材料具有較高變異性和多樣性，在辣椒遺傳育種工作中具有較高利用價值。

主成分分析結(jié)果顯示，前四個主成分積累方差貢獻率為65.731%，主成分1反映果肩寬、萼寬、果肉厚等果實數(shù)量形態(tài)特征，主成分2反映葉片長、葉片寬、葉面積等葉片數(shù)量形態(tài)特征，主成分3、4反映株高、株幅、主莖高度等植株長勢數(shù)量形態(tài)特征。四個主成分分別可概括為果型因子、葉型因子、株型因子，其性狀可作為評價辣椒種質(zhì)資源主要指標(biāo)，與聶楚楚等研究結(jié)果[17]一致。

本研究將100份材料分為六類，聚類分析結(jié)果可使辣椒雜交育種開展針對性種質(zhì)資源優(yōu)化組合，并采用最佳方案，選育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)辣椒品種。同時應(yīng)考慮到，雖然產(chǎn)量、品質(zhì)是育種主要目標(biāo)，但隨目前育種方向多元化，仍需依據(jù)寧夏氣候因素和市場特征加大地方品種資源收集及國內(nèi)外引種力度。形態(tài)學(xué)標(biāo)記研究是檢測遺傳變異最傳統(tǒng)方法，但考慮表型性狀易受基因上位效應(yīng)及環(huán)境因素影響，若更準(zhǔn)確揭示辣椒資源遺傳多樣性，還需與分子標(biāo)記技術(shù)結(jié)合，獲得更全面的辣椒種質(zhì)資源親緣關(guān)系及客觀評價。