常曉軻，董曉宇，韓婭楠，程志芳，姚秋菊，李 麗

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所 鄭州 450000）

21 世紀(jì)是中國(guó)辣椒產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展階段，據(jù)國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)辣椒面積穩(wěn)定在210 萬(wàn)hm2以上，成為中國(guó)種植面積最大的蔬菜，河南的辣椒種植面積超過(guò)24 萬(wàn)hm2[1]，其中朝天椒占1/4。朝天椒主要種植區(qū)域?yàn)樵|的柘城、睢縣，豫中的臨潁，豫南的鄧州、內(nèi)鄉(xiāng)、方城、社旗，豫西的新安、宜陽(yáng)、澠池，豫北的內(nèi)黃、滑縣、清豐等地。其中，柘城縣以辣椒為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，先后被評(píng)為“全國(guó)農(nóng)村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展先導(dǎo)區(qū)”“國(guó)家農(nóng)村創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園區(qū)”“省級(jí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園”，榮獲“全國(guó)辣椒產(chǎn)業(yè)化發(fā)展示范縣”等榮譽(yù)，實(shí)現(xiàn)了由“中國(guó)三櫻椒之鄉(xiāng)”向“中國(guó)辣椒之都”的精彩蝶變。“柘城辣椒”被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部確定為農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記產(chǎn)品，榮登地理標(biāo)志品牌百?gòu)?qiáng)榜第56 位，品牌價(jià)值達(dá)到60.52億元[2-3]。

辣椒除菜用、調(diào)味、加工功能外，還具有藥用、飼用、觀賞功能，是消費(fèi)功能最多的蔬菜，因而越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)。近年來(lái)，為了提高辣椒的產(chǎn)量和品質(zhì)，科技工作者多在辣椒栽培[4]、病蟲(chóng)害防治[5-6]、綜合評(píng)價(jià)[7-8]等方面進(jìn)行研究。蓬桂華等[8]對(duì)93 份辣椒種質(zhì)資源按平均隸屬度可分為4 大類型，即高品質(zhì)型、中品質(zhì)型、一般品質(zhì)型和特殊品質(zhì)型。白健君等[9]對(duì)40 份辣椒果實(shí)依據(jù)其果色和果形進(jìn)行系統(tǒng)分類，通過(guò)相關(guān)性分析和聚類分析，較全面地對(duì)辣椒的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行了描述與分析。郝衛(wèi)等[10]研究表明在改良辣椒形態(tài)性狀時(shí)，按育種目標(biāo)的要求選取主要性狀，同時(shí)也要注意與其他性狀間的關(guān)聯(lián)。任朝輝等[11]開(kāi)展了朝天椒種質(zhì)資源品質(zhì)和產(chǎn)量的綜合評(píng)價(jià)分析，未發(fā)現(xiàn)品質(zhì)和干椒產(chǎn)量同時(shí)表現(xiàn)較好的品種。目前，對(duì)朝天椒的研究主要集中在農(nóng)藝性狀上，對(duì)朝天椒農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià)報(bào)道不多，同時(shí)河南地區(qū)朝天椒品種比較單一化，同質(zhì)化嚴(yán)重，因此，亟需引進(jìn)綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)異的朝天椒，綜合評(píng)價(jià)朝天椒表現(xiàn)。筆者通過(guò)對(duì)40 份朝天椒的14 項(xiàng)性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析和聚類分析，綜合評(píng)價(jià)篩選出綜合表現(xiàn)優(yōu)良的朝天椒品種，以期為河南的朝天椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展和朝天椒品種選育工作提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)材料為40 個(gè)朝天椒品種，詳見(jiàn)表1。試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)于河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院柘城試驗(yàn)基地，試驗(yàn)地地勢(shì)平整，土壤肥力均勻。采用72 孔穴盤育苗，于2021 年3 月15 日播種，5 月4 日定植，10 月30 日采收，露地高壟栽培，壟長(zhǎng)8.5 m，壟寬1.8 m，株行距40 cm×50 cm，小區(qū)面積15.3 m2，每小區(qū)20 株，3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列。

表1 供試品種名稱和來(lái)源

1.2 測(cè)定指標(biāo)

測(cè)量朝天椒農(nóng)藝性狀包括株高、株幅、始花節(jié)位、單株果數(shù)、果長(zhǎng)、果橫徑、果肉厚度、單果質(zhì)量、干鮮比等9 個(gè)形態(tài)指標(biāo)，其中，干鮮比（%）=干果質(zhì)量/鮮果質(zhì)量×100。于辣椒紅熟期，各小區(qū)隨機(jī)選取5 株進(jìn)行相關(guān)性狀指標(biāo)的測(cè)量并記錄，結(jié)果取平均值。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)參照李錫香《辣椒種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[12]。測(cè)定蛋白質(zhì)、可溶性糖、粗纖維、辣椒素、二氫辣椒素的含量。每個(gè)樣品田間采收1000 g 紅辣椒備用，采用GB 5009.5－2016 的方法測(cè)定蛋白質(zhì)含量[13]，3 次重復(fù)；采用NY/T 1278－2007 銅還原碘量法測(cè)定可溶性糖含量[14]，3 次重復(fù)；采用GB/T 5009.10－2003 的方法測(cè)定粗纖維含量[15]，3 次重復(fù)；采用NY/T 1381－2007 高效液相色譜法測(cè)定辣椒素和二氫辣椒素含量[16]，2 次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與整理；采用DPS v7.05 進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 朝天椒品種性狀遺傳多樣性分析

由表2 可知，40 份朝天椒的14 個(gè)性狀指標(biāo)變異系數(shù)為8.66%～57.76%；單果質(zhì)量的變異系數(shù)是57.76%，單株果數(shù)的變異系數(shù)是50.44%，果橫徑的變異系數(shù)表現(xiàn)為41.67%，表明與產(chǎn)量相關(guān)的性狀進(jìn)行遺傳改良的潛力較大。辣椒素含量的變異系數(shù)為37.71%，二氫辣椒素含量的變異系數(shù)為44.74%，表明朝天椒辣度表現(xiàn)出較高的變異性。株高、株幅、始花節(jié)位、果長(zhǎng)、果肉厚度、干鮮比、粗纖維含量、可溶性糖含量的變異系數(shù)在10%～40%，只有蛋白質(zhì)含量的變異系數(shù)為8.66%。14 個(gè)性狀變異系數(shù)關(guān)系為：?jiǎn)喂|(zhì)量>單株果數(shù)>二氫辣椒素含量>果橫徑>辣椒素含量>株幅>果肉厚度>株高>果長(zhǎng)>可溶性糖含量>始花節(jié)位>粗纖維含量>干鮮比>蛋白質(zhì)含量，40 份朝天椒品種間性狀差異較大，具有較為豐富的遺傳多樣性，適宜篩選優(yōu)異朝天椒品種。

表2 辣椒品種性狀遺傳多樣性分析

2.2 朝天椒品種性狀相關(guān)性分析

40 個(gè)朝天椒的14 個(gè)性狀相關(guān)性分析表明（表3），株高與株幅、單株果數(shù)，株幅與單株果數(shù)，始花節(jié)位與蛋白質(zhì)含量，果橫徑與果肉厚度、單果質(zhì)量，果肉厚度與單果質(zhì)量，單果質(zhì)量與可溶性糖含量，辣椒素含量與二氫辣椒素含量均呈極顯著正相關(guān)；株幅與可溶性糖含量，始花節(jié)位與粗纖維含量，單株果數(shù)與粗纖維含量、二氫辣椒素含量，果橫徑與可溶性糖含量，果肉厚度與可溶性糖含量均呈顯著正相關(guān)；株幅與蛋白質(zhì)含量，單株果數(shù)與果橫徑，果橫徑與干鮮比、辣椒素含量、二氫辣椒素含量，果肉厚度與干鮮比呈極顯著負(fù)相關(guān)；單果質(zhì)量與干鮮比、粗纖維含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)；株高與果橫徑，株幅與始花節(jié)位，始花節(jié)位與果肉厚度、可溶性糖含量，果肉厚與粗纖維含量、辣椒素含量、二氫辣椒素含量，單果質(zhì)量與辣椒素含量、二氫辣椒素含量，干鮮比與可溶性糖含量均呈顯著負(fù)相關(guān)。

表3 主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)

2.3 朝天椒品種農(nóng)藝性狀的主成分分析

對(duì)14 個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（表4），以特征值＞1.0 為標(biāo)準(zhǔn)，提取到5 個(gè)主成分，方差貢獻(xiàn)率依次為31.06%、20.79%、11.07%、8.82%、8.00%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)79.74%，即這5 個(gè)成分可以代表大部分篩選信息。第一主成分方差貢獻(xiàn)率最高，為31.06%，占比較高的指標(biāo)分別為單果質(zhì)量、果橫徑、果肉厚度，說(shuō)明第一主成分是反映果實(shí)性狀因子。第二主成分占比較高的指標(biāo)分別為株幅和蛋白質(zhì)含量。第三主成分主要影響因子是株高、辣椒素含量和二氫辣椒素含量，說(shuō)明第三主成分是反映高度和辣度因子。第四主成分主要影響因子是果長(zhǎng)，說(shuō)明第四主成分是反映果實(shí)長(zhǎng)度因子。第五主成分主要影響因子是干鮮比和粗纖維含量，說(shuō)明第五主成分是反映干椒性狀因子。

表4 朝天椒品種性狀的主成分因子

2.4 朝天椒品種綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣及其所對(duì)應(yīng)的主成分，可以計(jì)算出5 個(gè)主成分因子得分，公式如下所示：

其中，X1～X14 分別表示株高、株幅、始花節(jié)位、單株果數(shù)、果長(zhǎng)、果橫徑、果肉厚度、單果質(zhì)量、干鮮比、可溶性蛋白含量、粗纖維含量、可溶性糖含量、辣椒素含量、二氫辣椒素含量14 個(gè)性狀指標(biāo)；F1、F2、F3、F4、F5 分別表示主成分因子1、2、3、4、5 得分。以各主成分特征值比率為權(quán)重，構(gòu)建40 個(gè)品種性狀綜合評(píng)價(jià)得分函數(shù)，公式如下所示：

F=0.39F1+0.26F2+0.14F3+0.11F4+0.10F5。（6）

其中，F(xiàn)為40 個(gè)辣椒品種14 個(gè)性狀的綜合評(píng)價(jià)得分。將X1～X14 分別代入F中，計(jì)算成分得分和綜合得分表。根據(jù)式（6）的綜合評(píng)價(jià)得分函數(shù)可得出不同辣椒品種性狀的綜合得分及其排序（表5），F(xiàn)值越大，表明該品種品質(zhì)性狀的綜合性狀越好。其中，編號(hào)14（H2143）F值為77.10，排名第1；編號(hào)35（珠農(nóng)38 號(hào)）值為68.37，排名第2；編號(hào)3（紅海）F值為68.30，排名第3；編號(hào)19（泰美簇生9號(hào)）的F值21.87，排名最后；40 個(gè)品種的排名依次為14、35、3、16、1、17、34、4、11、28、33、20、2、40、5、26、18、7、22、27、30、9、24、36、39、12、8、25、37、38、10、29、32、23、6、31、13、15、21、19（編號(hào)對(duì)應(yīng)的品種見(jiàn)表1）。

表5 40 份辣椒主成分得分

2.5 辣椒品種聚類分析

采用離差平方和法，在歐氏距離為728 處，可以將40 個(gè)辣椒品種分為4 大類（圖1）。第一類包括H2143、珠農(nóng)38 號(hào)、314 朝天椒、白指天椒這4 個(gè)品種，編號(hào)分別是14、35、1、34，特征是植株高，株幅大，單株果數(shù)多，果實(shí)小，干鮮比大，粗纖維含量高，辣椒素含量較高。第二類包括7 個(gè)品種，編號(hào)分別是4、16、9、12、26、18、33，特征是株高、株幅中等，可溶性糖含量較高，其他性狀均處于中等水平。第三類包括20 個(gè)品種，編號(hào)分別是2、5、17、20、3、11、28、6、7、8、22、25、36、10、21、24、13、29、23、30，特征是株高、株幅中等，辣椒素含量高，其他性狀均處于中等水平。第四類包括泰美簇生9 號(hào)、H10 等在內(nèi)的9 個(gè)品種，編號(hào)分別是15、19、37、38、27、39、31、32、40，特征是株高、株幅小，單果質(zhì)量大，果橫徑大，果肉厚，干鮮比小，辣度低，粗纖維含量低。

圖1 辣椒品種的聚類分析樹(shù)狀圖

3 討論與結(jié)論

筆者對(duì)來(lái)自全國(guó)的40 個(gè)朝天椒品種進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，為朝天椒的規(guī)?；N植奠定基礎(chǔ)。從研究結(jié)果可以看出，40 份朝天椒品種在各性狀上表現(xiàn)出了不同程度的多樣性，14 個(gè)性狀變異系數(shù)大小順序?yàn)閱喂|(zhì)量>單株果數(shù)>二氫辣椒素含量>果橫徑>辣椒素含量>株幅>果肉厚度>株高>果長(zhǎng)>可溶性糖含量>始花節(jié)位>粗纖維含量>干鮮比>蛋白質(zhì)含量，表明在同一栽培種植條件和材料數(shù)量較多的情況下，表現(xiàn)出了品種間的遺傳多樣性。其中單果質(zhì)量的變異系數(shù)最大，果實(shí)性狀表現(xiàn)出較大的差異，張秀榮等[17]的研究也表明，產(chǎn)量和單果質(zhì)量變異較大，具有豐富的遺傳信息和選擇潛力。

相關(guān)分析結(jié)果表明，涉及的14 個(gè)性狀，91 對(duì)性狀形成相關(guān)關(guān)系，有35 對(duì)性狀的相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著水平，說(shuō)明大部分性狀間存在著內(nèi)在的聯(lián)系，所以在育種實(shí)踐中不能單純只考慮某個(gè)性狀，應(yīng)該綜合考慮評(píng)價(jià)品種的性狀。主成分分析是用少數(shù)的幾個(gè)綜合指標(biāo)來(lái)代替多個(gè)主要農(nóng)藝指標(biāo)，以期反映樣品的基本信息，達(dá)到降維的目的[18]。因子分析用于綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)在于，因子之間不相關(guān)，每個(gè)因子中能反映變量之間的關(guān)系，有助于更客觀地描述多個(gè)變量對(duì)樣品的聯(lián)系性影響，因子方差貢獻(xiàn)率生成的信息量權(quán)數(shù)，比人為確定權(quán)數(shù)工作量少些，有助于保證客觀性[19]。筆者通過(guò)對(duì)14 個(gè)性狀數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，提取出5 個(gè)主成分因子。根據(jù)各主成分性狀的特征向量，可分別將其稱為反映果實(shí)性狀的因子、反映株幅和品質(zhì)的因子、反映高度和辣度的因子、反映果實(shí)長(zhǎng)度的因子、反映干椒性狀的因子，5 個(gè)主成分因子累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)79.74%，說(shuō)明這些性狀展現(xiàn)了辣椒品種的諸多方面特征，不僅歸納為一個(gè)或幾個(gè)育種目標(biāo)，表明育種的方向可以更加多元化。編號(hào)14 品種H2143 的綜合評(píng)價(jià)得分77.10，其14 個(gè)性狀的綜合表現(xiàn)最好；編號(hào)35 品種珠農(nóng)38 號(hào)的綜合評(píng)價(jià)得分68.37，其14 個(gè)性狀的綜合表現(xiàn)較好；編號(hào)19 品種泰美簇生9 號(hào)的綜合評(píng)價(jià)得分21.87，其14 個(gè)性狀的綜合表現(xiàn)較差。裴紅霞等[20]研究表明特征向量值為正且數(shù)值較大的有果肩形狀、單果質(zhì)量、果橫徑，主要與果實(shí)有關(guān)，主成分分析從另一個(gè)角度說(shuō)明了果實(shí)性狀的重要性，筆者的研究結(jié)果與其部分結(jié)果一致。

步洪鳳等[21]通過(guò)對(duì)26 份辣椒研究發(fā)現(xiàn)果實(shí)形狀和產(chǎn)量是影響聚類分類結(jié)果的最重要因素。夏碧波等[22]對(duì)30 份辣椒資源按照不同的歐式距離聚類分為2 類和3 類。筆者采用聚類分析將40 份辣椒劃分為4 個(gè)不同類型，性狀相近的聚為一類，各個(gè)類群具有一定的形態(tài)學(xué)特征，克服了僅以個(gè)別性狀進(jìn)行直觀、經(jīng)驗(yàn)性分類的弊端。通過(guò)聚類分析，明確了辣椒品種的不同類型，第一類既適合做干椒亦可以做鮮椒，具有植株高度高、株幅大、單株果數(shù)多、果實(shí)小、干鮮比大、粗纖維含量高的特點(diǎn)，包括H2143、珠農(nóng)38 號(hào)、314 朝天椒、白指天椒這4 個(gè)品種。第二類是普通朝天椒類型，株高、株幅中等，可溶性糖含量最高，其他性狀均處于中等水平，包括勝紅92、江寶勁霸等7 個(gè)品種。第三類是辣椒素專用類型，具有株高、株幅中等以及辣椒素含量高的特點(diǎn)，其他性狀均處于中等水平，可以作為專用型辣椒材料利用，包括川椒485、CH023 等20 個(gè)品種。第四類是大果類型，具有株高和株幅最小、單果質(zhì)量大、果長(zhǎng)度大、果橫徑最大、果肉最厚、干鮮比小、辣度低、粗纖維含量低的特點(diǎn)，有泰美簇生9號(hào)、H10 等9 個(gè)品種。聚類分析結(jié)果與主成分分析結(jié)果部分重疊，多種分析方法結(jié)合能夠更全面地對(duì)品種性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

綜上，H2143、珠農(nóng)38 號(hào)、紅海、江寶勁霸、314朝天椒、楚龍182、白指天椒這7 個(gè)品種綜合表現(xiàn)良好，可以進(jìn)一步試種研究，筆者的研究結(jié)果為進(jìn)一步在河南地區(qū)開(kāi)發(fā)、推廣朝天椒新品種提供了參考。