?

1000份辣椒種質形態學性狀的遺傳多樣性分析

2024-04-30 14:22裴紅霞武旭霞馮海萍高晶霞
江蘇農業科學 2024年6期
關鍵詞:遺傳多樣性種質資源辣椒

裴紅霞 武旭霞 馮海萍 高晶霞

摘要:明確辣椒種質的遺傳多樣性,可為辣椒育種的親本選配及種質資源評價提供理論依據。本研究對寧夏農林科學院園藝研究所收集的1 000份辣椒種質的19個形態學性狀進行數量性狀和質量性狀的遺傳多樣性分析、主成分分析和聚類分析,并對開展果實形狀、始花節位、辣椒機械采收理想株型等的育種工作進行了討論。結果表明,1 000份辣椒種質具有豐富的遺傳多樣性,數量性狀的變異系數范圍為30.80%~6 199.29%,單果重的變異系數最大;質量性狀的遺傳多樣性指數范圍為0.203~2.274,果實形狀的遺傳多樣性指數最大;171對性狀形成了相關性,有131對性狀的相關系數達到顯著水平;前8個主成分的累計貢獻率為72.75%,8個主成分主要與果實性狀有關;聚類分析將1 000份種質聚為8類,每類的遺傳多樣性各不相同,可服務于不同的育種目的。本研究采用的辣椒種質份數多達 1 000 份,遺傳多樣性豐富,為辣椒品種選育提供了豐富的試材。

關鍵詞:辣椒;種質資源;形態學性狀;遺傳多樣性;果實形狀

中圖分類號:S641.302;S641.303? 文獻標志碼:A

文章編號:1002-1302(2024)06-0173-18

收稿日期:2023-06-27

基金項目:寧夏自然科學基金(編號:2023AAC03424)。

作者簡介:裴紅霞(1980—),女,山西運城人,博士,副研究員,主要從事辣椒遺傳育種與栽培研究。E-mail:810444147@qq.com。

通信作者:高晶霞,博士,副研究員,主要從事蔬菜遺傳育種與栽培研究。E-mail:774350762@qq.com。

辣椒(Capsicum annuum L.)是我國乃至世界上重要的蔬菜作物之一,即可單獨成菜,又可以作為調味品,同時兼具藥用和觀賞價值[1-5]。種質資源為作物育種提供物質基礎,是保障國家糧食安全、維護生物多樣性的戰略基礎[6]。沒有突破性的種質資源,就不會選育出突破性的品種?!笆濉逼陂g,我國辣椒遺傳育種研究快速發展,為辣椒產業的可持續發展提供了有力支撐[7-8]。目前從國外引進的辣椒品種仍然占比較高,我國辣椒育種缺少突破性品種。辣椒種質資源雖然豐富,但在育種過程中,人們長時間地選擇了某些特定的性狀進行培育,如高產、早熟、抗病等,這種選擇性育種會導致辣椒種質資源的遺傳基礎越來越窄[9],不利于辣椒育種工作的深入開展。明確種質資源的遺傳多樣性是育種工作的基礎,對種質資源遺傳多樣性的研究可以挖掘出優異資源,為基因資源的發掘提供必要信息。辣椒的遺傳多樣性主要體現在其形態、生理特征和基因組上的差異[10-11]。辣椒的品種繁多,形態各異,包括但不限于辣椒、甜椒、朝天椒等,這些品種在顏色、形狀、大小、質地等方面都有所不同,從而在視覺上呈現出豐富的多樣性[12-13]。在基因組層面,辣椒的遺傳多樣性主要通過研究其遺傳變異來進行分析。隨著生物技術的發展,人們已經可以通過分子標記、DNA測序等技術手段深入探索辣椒的基因組,從而揭示其遺傳變異和遺傳多樣性[14-16]。這種深入研究不僅有助于人們了解辣椒的演化歷程和遺傳特征,還有助于育種工作,培育出更適應不同環境條件的新品種。收集和保護辣椒基因資源是維護辣椒遺傳多樣性的關鍵,為了收集保護這些寶貴的基因資源,各國和組織建立了辣椒品種保存庫和基因庫,進行辣椒的生物學研究,確保辣椒基因資源的保存和可持續利用[17-19]。辣椒的遺傳多樣性體現在形態、生理特征和基因組上的差異,這種多樣性使得辣椒具有廣泛的適應性和豐富的品種資源[20-22]。通過深入研究辣椒的遺傳多樣性,可以為辣椒的育種和基因改良提供重要的基礎材料,同時保護好辣椒的基因資源,為農業的可持續發展做出貢獻。寧夏農林科學院園藝研究所長期以來注重辣椒種質收集工作,已經收集辣椒種質1 000份。形態學性狀能直觀簡明地展示種質的特點,是研究種質遺傳多樣性及開展作物育種工作的良好手段。本研究以寧夏農林科學院園藝研究所收集的1 000份辣椒種質為材料,利用19個形態學性狀的數據,開展了遺傳多樣性分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析,以期為辣椒育種工作等提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料與地點

1 000份辣椒種質資源由寧夏農林科學院園藝研究所提供(表1),試驗時間為2020年3月27日至10月8日、2021年3月29日至10月10日。2020年3月27日育苗,5月5日定植;2021年3月29日育苗,5月7日定植。試驗地點為寧夏農林科學院農業現代化蔬菜資源圃基地(106.27°E,38.47°N),露地栽培。采用隨機區組設計,設3次重復,株行距35 cm×40 cm,常規栽培管理。

1.2? 測定項目

本研究選取10個數量性狀和9個質量性狀參照李錫香等編著的《辣椒種質資源描述規范和數據標準》[23]對辣椒的形態學性狀進行描述并賦值。莖、花、葉、株幅等性狀在植株生長盛期或首次采摘期調查;果實性狀的調查在綠熟期之后轉色期之前進行,每個小區隨機取10株進行調查;花的性狀在07:00—09:00進行調查,每株取10朵花記錄。測量的10個數量性狀包括始花節位、株高、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、果長、果實橫徑、果肉厚和單果重(表2)。調查的9個質量性狀包括分枝性、主莖顏色、葉片顏色、花冠顏色、花藥顏色、花梗著生狀態、青熟果色、果面特征和果實形狀(表3)。

1.3? 數據統計

利用SPSS 20.0計算質量性狀的頻率分布和Shannon多樣性指數以及數量性狀的變異范圍、平均值、標準差和變異系數,計算19個性狀的相關性,提取主成分,采用組間聯接法進行聚類分析,遺傳距離為平方歐氏距離。

2? 結果與分析

2.1? 數量性狀的多樣性分析

由表4可知,1 000份辣椒種質數量性狀的變異系數范圍在30.80%~6 199.29%之間,從大到小的順序依次為單果重(6 199.29%)、果實橫徑(2 049.00%)、株幅(1 356.57%)、株高(967.52%)、果肉厚(266.01%)、果長(254.92%)、葉片長(78.14%)、葉片寬(52.65%)、始花節位(49.39%)、果柄長(30.80%)。

2.2? 質量性狀的多樣性分析

由表5可知,1 000份辣椒種質的分枝性以中等為主,比例為63.5%;主莖顏色以綠色為主,比例為52.0%;葉片顏色以綠色為主,比例為63.0%;花冠顏色以白色為主,比例為98.2%;花藥顏色以紫色為主,比例為61.4%;花梗著生狀態以側生為主,比例為44.0%;青熟果色以紫色為主,比例為46.5%,果面特征以光滑為主,比例為95.6%;果實形狀以長羊角形為主,比例為20.6%。

1 000份辣椒種質的Shannon多樣性指數范圍為0.090~2.274,從大到小的順序依次為果實形狀(2.274)、青熟果色(1.271)、主莖顏色(1.254)、花梗著生狀態(1.071)、花藥顏色(1.019)、葉片顏色(0.935)、分枝性(0.821)、果面特征(0.203)、花冠顏色(0.090)。

2.3? 相關性分析

對1 000份辣椒種質19個形態學性狀進行相關性分析,結果(表6)表明,171對性狀形成了相關性,有131對性狀的相關系數達到顯著水平,具體如下。

始花節位與株高、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、分枝性、主莖顏色、葉片顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與果肉厚、單果重、花藥顏色具有顯著的負相關性,共有13個性狀與始花節位顯著相關。

株高與始花節位、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、果長、分枝性、主莖顏色、葉片顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與果肉厚、單果重、花藥顏色、花梗著生狀態、果面特征之間具有顯著的負相關性,共有16個性狀與株高顯著相關。

株幅與始花節位、株高、葉片長、葉片寬、果柄長、果長、果實橫徑、主莖顏色、葉片顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與果肉厚、單果重、分枝性、花藥顏色之間具有顯著的負相關性,共有15個性狀與株幅顯著相關。

葉片長與始花節位、株高、株幅、葉片寬、果柄長、果實橫徑、單果重、主莖顏色、葉片顏色、花冠顏色、青熟果色之間具有顯著的正相關性,與果長、花藥顏色、花梗著生狀態、果面特征、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有16個性狀與葉片長顯著相關。

葉片寬與始花節位、株高、株幅、葉片長、果柄長、果實橫徑、果肉厚、單果重、主莖顏色、葉片顏色、花冠顏色、青熟果色之間具有顯著的正相關性,與果長、花藥顏色、花梗著生狀態、果面特征、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有17個性狀與葉片寬顯著相關。

果柄長與始花節位、株高、株幅、葉片長、葉片寬、果長、單果重、主莖顏色、葉片顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與果肉厚、分枝性、花藥顏色、果面特征之間具有顯著的負相關性,共有15個性狀與果柄長顯著相關。

果長與株高、株幅、果柄長、果面特征、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與葉片長、葉片寬、果實橫徑、果肉厚、單果重、主莖顏色、花冠顏色之間具有顯著的負相關性,共有12個性狀與果長顯著相關。

果實橫徑與株幅、葉片長、葉片寬、單果重、主莖顏色、葉片顏色、青熟果色之間具有顯著的正相關性,與果長、果肉厚、分枝性、花梗著生狀態、果面特征、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有13個性狀與果實橫徑顯著相關。

果肉厚與葉片寬、單果重、花梗著生狀態、果面特征之間具有顯著的正相關性,與始花節位、株高、株幅、果柄長、果長、果實橫徑、分枝性、主莖顏色、花藥顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有15個性狀與果肉厚顯著相關。

單果重與葉片長、葉片寬、果柄長、果實橫徑、果肉厚、主莖顏色、葉片顏色之間具有顯著的正相關性,與始花節位、株高、株幅、果長、分枝性、花藥顏色、果面特征、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有15個性狀與單果重顯著相關。

分枝性與始花節位、株高、主莖顏色、花藥顏色、花梗著生狀態、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與株幅、果柄長、果實橫徑、果肉厚、單果重、果面特征之間具有顯著的負相關性,共有13個性狀與分枝性顯著相關。

主莖顏色與始花節位、株高、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、果實橫徑、單果重、分枝性、葉片顏色、花藥顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與果長、果肉厚、花梗著生狀態、果面特征具有顯著的負相關性,共有17個性狀與主莖顏色顯著相關。

葉片顏色與始花節位、株高、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、果實橫徑、單果重、主莖顏色、青熟果色之間具有顯著的正相關性,與花藥顏色、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有12個性狀與葉片顏色顯著相關。

花冠顏色與葉片長、葉片寬之間具有顯著的正相關性,與果長之間具有顯著的負相關性,共有3個性狀與花冠顏色顯著相關。

花藥顏色與分枝性、主莖顏色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與始花節位、株高、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、果肉厚、單果重、葉片顏色、花梗著生狀態、果面特征之間具有顯著的負相關性,共有14個性狀與花藥顏色顯著相關。

花梗著生狀態與果肉厚、分枝性、果面特征之間具有顯著的正相關性,與株高、葉片長、葉片寬、果實橫徑、主莖顏色、花藥顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有11個性狀與花梗著生狀態顯著相關。

青熟果色與始花節位、株高、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、果實橫徑、分枝性、主莖顏色、葉片顏色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,與果肉厚、花梗著生狀態、果面特征之間具有顯著的負相關性,共有14個性狀與青熟果色顯著相關。

果面特征與果長、果肉厚、花梗著生狀態之間具有顯著的正相關性,與株高、葉片長、葉片寬、果柄長、果實橫徑、單果重、分枝性、主莖顏色、花藥顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的負相關性,共有14個性狀與果面特征顯著相關。

果實形狀與始花節位、株高、株幅、果柄長、果長、分枝性、主莖顏色、花藥顏色、青熟果色之間具有顯著的正相關性,與葉片長、葉片寬、果實橫徑、果肉厚、單果重、葉片顏色、花梗著生狀態、果面特征之間具有顯著的負相關性,共有17個性狀與果實性狀顯著相關。

2.4? 主成分分析

利用SPSS 20.0軟件對1 000份辣椒種質的19個形態學性狀進行主成分分析,提取主成分。結果(表7)表明,各主成分的特征值和貢獻率主要信息集中在前8個主成分中,累計貢獻率為72.75%。

第1主成分特征值為3.657,貢獻率為19.249%,特征向量值為正且數值較大的有主莖顏色、株高、果實形狀、青熟果色、果柄長,特征向量值為負且絕對值較大的有果肉厚、果面特征,這些性狀主要與果實和植株形態有關。

第2主成分特征值為2.961,貢獻率為15.585%,特征向量值為正且數值較大的有單果重、葉片長、葉片寬,特征向量值為負且絕對值較大的有果實形狀、果長、花藥顏色,這些性狀主要與植株形態和果實有關。

第3主成分特征值為2.058,貢獻率為10.834%,特征向量值為正且數值較大的有株幅、始花節位、果柄長、果面特征,特征向量值為負且絕對值較大的有花藥顏色、主莖顏色、果實橫徑,這些性狀主要與辣椒開花特征和果實有關。

第4主成分特征值為1.326,貢獻率為6.977%,特征向量值為正且數值較大的有分枝性、始花節位,特征向量值為負且絕對值較大的有果長、果柄長、果實橫徑,這些性狀主要與果實和植株形態有關。

第5主成分特征值為1.062,貢獻率為5.587%,特征向量值為正且數值較大的有分枝性、果長,特征向量值為負且絕對值較大的有葉片顏色、始花節位,這些性狀主要與植株形態、果實、葉片以及開花有關。

第6主成分特征值為0.998,貢獻率為5.253%,特征向量值為正且數值較大的有花梗著生狀態、葉片顏色,特征向量值為負且絕對值較大的有花冠顏色,這些性狀主要與開花和葉片有關。

第7主成分特征值為0.953,貢獻率為5.014%,特征向量值為正且數值較大的有葉片顏色、花冠顏色,特征向量值為負且絕對值較大的有始花節位,這些性狀主要與葉片和開花有關。

第8主成分特征值為0.809,貢獻率為4.256%,特征向量值為正且數值較大的有花藥顏色,特征向量值為負且絕對值較大的有青熟果色,這些性狀主要與果實和開花有關。

2.5? 聚類分析

對1 000份辣椒種質使用組間法系統聚類,聚類結果可以分為8類(表1)。各類的多樣性描述見表8和表9。

第1類:共288份種質,是種質最多的一類。第1類種質數量性狀的變異系數范圍為18.10%~83.02%,從大到小的順序依次為果肉厚(83.02%)、果實橫徑(80.08%)、單果重(37.61%)、株幅(30.44%)、果長(25.71%)、葉片寬(21.46%)、葉片長(19.60%)、始花節位(18.88%)、果柄長(18.30%)、株高(18.10%)。第1類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為0.041~1.965,從大到小的順序依次為果實形狀(1.965)、主莖顏色(1.142)、青熟果色(1.112)、花梗著生狀態(1.078)、花藥顏色(0.806)、葉片顏色(0.794)、分枝性(0.669)、果面特征(0.477)、花冠顏色(0.041)。第1類辣椒種質的分枝性以中等為主,主莖顏色以綠色為主,葉片顏色以綠色為主,花冠顏色以白色為主,花藥顏色以紫色為主,花梗著生狀態以側生為主,青熟果色以綠色為主,果面特征以光滑為主,果實形狀以扁燈籠形和長羊角形為主。

第2類:共3份種質,是種質最少的一類。第2類種質數量性狀的變異系數范圍為9.17%~68.00%,從大到小的順序依次為果實橫徑(68.00%)、果肉厚(54.17%)、果長(50.18%)、果柄長(35.85%)、株幅(27.70%)、葉片寬(24.24%)、株高(22.71%)、始花節位(18.05%)、葉片長(10.84%)、單果重(9.17%)。第2類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為0~1.099。

第3類:共164份種質。第3類種質數量性狀的變異系數范圍為19.96%~874.67%,從大到小的順序依次為始花節位(874.67%)、果肉厚(763.98%)、單果重(646.07%)、果實橫徑(606.24%)、株幅(527.99%)、株高(205.51%)、果長(145.99%)、果柄長(43.78%)、葉片長(32.73%)、葉片寬(19.96%)。第3類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為0.037~1.679,從大到小的順序依次為果實形狀(1.679)、花藥顏色(1.218)、主莖顏色(1.107)、花梗著生狀態(1.087)、青熟果色(1.081)、葉片顏色(0.883)、分枝性(0.815)、花冠顏色(0.103)、果面特征(0.037)。第3類辣椒的分枝性以中等為主,主莖顏色以綠色為主,葉片顏色以綠色為主,花冠顏色以白色為主,花藥顏色以紫色為主,花梗著生狀態以側生為主,青熟果色以紫色為主,果面特征以光滑為主,果實形狀以長牛角形和長羊角形為主。

第4類:共30份種質。第4類種質數量性狀的變異系數范圍為14.46%~59.33%,從大到小的順序依次為果實橫徑(59.33%)、株幅(40.02%)、果柄長(31.21%)、果長(28.69%)、果肉厚(27.37%)、株高(25.00%)、葉片寬(17.56%)、單果重(16.88%)、葉片長(16.17%)、始花節位(14.46%)。第3類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為0~1.420,從大到小的順序依次為果實形狀(1.420)、青熟果色(1.057)、花梗著生狀態(1.052)、分枝性(0.970)、花藥顏色(0.956)、主莖顏色(0.916)、葉片顏色(0.889)、花冠顏色(0.146)、果面特征(0)。第4類辣椒的分枝性以弱為主,主莖顏色以深綠色為主,葉片顏色以深綠色為主,花冠顏色以白色為主,花藥顏色以紫色為主,花梗著生狀態以下垂為主,青熟果色以橙色為主,果面特征以光滑為主,果實形狀以扁燈籠形和長燈籠形為主。

第5類:共200份種質。第5類種質數量性狀的變異系數范圍為15.16%~153.22%,從大到小的順序依次為果肉厚(153.22%)、始花節位(125.12%)、果實橫徑(63.66%)、單果重(55.33%)、果柄長(55.21%)、果長(39.76%)、株幅(35.33%)、葉片寬(27.13%)、葉片長(22.75%)、株高(15.16%)。第5類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為0.109~1.861,從大到小的順序依次為果實形狀(1.861)、青熟果色(1.211)、花梗著生狀態(1.114)、主莖顏色(1.096)、葉片顏色(1.088)、花藥顏色(0.889)、分枝性(0.853)、花冠顏色(0.176)、果面特征(0.109)。第5類辣椒的分枝性以中等為主,主莖顏色以綠色為主,葉片顏色以綠色為主,花冠顏色以白色為主,花藥顏色以紫色為主,花梗著生狀態以側生為主,青熟果色以紫色為主,果面特征以光滑為主,果實形狀以線形為主。

第6類:共108份種質。第6類種質數量性狀的變異系數范圍為13.60%~90.75%,從大到小的順序依次為果實橫徑(90.57%)、果長(51.42%)、株幅(40.04%)、果肉厚(33.93%)、株高(31.87%)、始花節位(25.63%)、果柄長(24.57%)、葉片寬(23.21%)、葉片長(20.78%)、單果重(13.60%)。第6類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為0~1.716,從大到小的順序依次為果實形狀(1.716)、青熟果色(1.228)、花藥顏色(1.186)、主莖顏色(1.138)、花梗著生狀態(1.063)、葉片顏色(1.049)、分枝性(0.923)、花冠顏色(0.187)、果面特征(0)。第6類辣椒的分枝性以中等為主,主莖顏色以綠色為主,葉片顏色以綠色為主,花冠顏色以白色為主,花藥顏色以紫色為主,花梗著生狀態以側生為主,青熟果色以橙色和紫色為主,果面特征以光滑為主,果實形狀以扁燈籠形和方燈籠形為主。

第7類:共47份種質。第7類種質數量性狀的變異系數范圍為14.03%~159.21%,從大到小的順序依次為果肉厚(159.21%)、單果重(62.96%)、果實橫徑(44.42%)、果長(34.71%)、株幅(27.81%)、葉片長(24.57%)、始花節位(22.08%)、葉片寬(19.71%)、果柄長(19.29%)、株高(14.03%)。第7類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為 0~1.716,從大到小的順序依次為果實形狀(1.716)、主莖顏色(0.979)、花梗著生狀態(0.977)、花藥顏色(0.904)、青熟果色(0.838)、葉片顏色(0.708)、分枝性(0.693)、花冠顏色(0)、果面特征(0)。第7類辣椒的分枝性以中等為主,主莖顏色以綠色為主,葉片顏色以綠色為主,花冠顏色以白色為主,花藥顏色以藍色為主,花梗著生狀態以側生為主,青熟果色以紫色為主,果面特征以光滑為主,果實形狀以長指形和線形為主。

第8類:共160份種質。第8類種質數量性狀的變異系數范圍為18.55%~89.60%,從大到小的順序依次為果實橫徑(89.60%)、果肉厚(59.38%)、株幅(40.76%)、果長(30.92%)、株高(24.64%)、果柄長(22.33%)、單果重(20.56%)、葉片寬(19.74%)、始花節位(19.63%)、葉片長(18.55%)。第8類種質質量性狀的Shannon多樣性指數范圍為0.117~2.159,從大到小的順序依次為果實形狀(2.159)、青熟果色(1.219)、主莖顏色(1.211)、花梗著生狀態(1.054)、葉片顏色(0.958)、分枝性(0.864)、花藥顏色(0.737)、花冠顏色(0.117)、果面特征(0.117)。第8類辣椒的分枝性以中等為主,主莖顏色以綠色為主,葉片顏色以綠色為主,花冠顏色以白色為主,花藥顏色以紫色為主,花梗著生狀態以側生為主,青熟果色以綠色和紫色為主,果面特征以光滑為主,果實形狀以扁燈籠形、短羊角形和長羊角形為主。

3? 討論與結論

在本研究中,1 000份辣椒種質數量性狀的變異系數范圍為30.80%~6 199.29%。根據馬蓉麗等提出的變異系數標準[24],屬于中強等級變異。單果重的變異系數最大,達到了6 199.29%,為強變異,這與裴紅霞等的研究結果[25-27]一致。因此,認為單果重的變異豐富。變異系數大,選擇的潛力大,容易通過雜交或人工選擇來達到育種目的[28-29]。在今后的育種工作中,可以有針對性地合理利用單果重變異豐富的種質開展育種工作[30]。

果實形狀是辣椒育種的目的性狀之一[21,30-31]。在本研究中,1 000份辣椒種質質量性狀的遺傳多樣性指數范圍為0.203~2.274,果實形狀的遺傳多樣性指數最大,達到了2.274。由此,可以推斷出本研究1 000份種質中果實形狀具有很大的遺傳改良潛力。長羊角形的辣椒種質占比最大,這與裴紅霞等的研究結果[25]一致。除了沒有圓球形辣椒外,本研究1 000份種質的果實形狀頻率分布較為均勻,這為辣椒果實形狀遺傳改良提供更多的選擇性。

植物性狀的相關性分析體現了各性狀間聯系的緊密程度。在開展育種工作時,應用相關性分析,對一種性狀的選擇相當于對其他性狀的間接選擇。利用相關性分析,可以提高不容易鑒定的數量性狀的選擇效果[32]。1 000份辣椒種質,19個性狀形成了171對性狀,其中有131對性狀的相關系數達到顯著水平,達到顯著水平的性狀對超過了70%,說明這19個性狀之間的相關性較高,大部分的性狀之間存在著密切聯系,所以在育種時不能只考慮某一個性狀,要綜合考慮協調各個性狀之間的相互聯系。本研究提出的19個性狀中,與果實形狀、葉片寬顯著相關的性狀最多,各有17個,與株高、葉片長顯著相關的性狀各有16個,與株幅、果柄長、果肉厚、單果重顯著相關的性狀各有15個,表明這些性狀是利用這1 000份辣椒種質開展育種工作應重點考慮的關鍵性狀。

始花節位是指辣椒第1次開花的節位,通常用來確定開花的時間,反映了辣椒的熟性,與成熟采收期和產量顯著相關[33-34]。始花節位低的辣椒開花坐果早,能在春茬種植時避開雨水,減少病害[33],能在秋茬種植時避開秋冬低溫,降低秋冬設施栽培能耗[35];而始花節位高的辣椒開花坐果晚,可以避開上市旺季。始花節位受到許多研究者的重視[36-38]。在本研究中,始花節位與株高、株幅、葉片長、葉片寬、果柄長、分枝性、主莖顏色、葉片顏色、青熟果色、果實形狀之間具有顯著的正相關性,說明這些性狀是決定始花節位的主要因素。開展辣椒早熟育種工作必須要考慮到與始花節位具有正相關性的性狀。

辣椒采摘的勞動力成本過高制約了辣椒產業發展,發展機械采收能降低勞動成本,但培育理想的機械采收株型是前提。有研究表明,始花節位、株高、株幅等性狀顯著相關,可作為辣椒機械采收的株型評價指標[39]。本研究中,始花節位與株高、株幅均呈顯著正相關關系,株高與株幅呈顯著正相關關系,這與何建文等的研究結果[39]一致,再次印證了辣椒機械采收的株型評價指標。

前人的研究表明,果實形狀與果實橫徑有連鎖遺傳的現象[36]。本研究的結果中,果實形狀與果實橫徑之間具有顯著的負相關性。因此,關于果實形狀的辣椒育種工作中,也要考慮果實橫徑。在本研究中,單果重與果實橫徑、果肉厚之間具有顯著的正相關性。因此,要提高單果重,就要重點考慮果實橫徑、果肉厚等性狀。

主成分分析可以排除冗余的性狀信息以及意義不大的性狀,凸顯重要性狀。在本研究中,8個主成分主要與果實和植株形態有關。這也說明了果實和植株形態的信息在1 000份辣椒種質的描述中具有重要意義。利用1 000份辣椒種質開展育種工作時,可以根據育種目標選擇合適的主成分。例如要培育合適植株形態的辣椒品種,就要考慮果實性狀。由于主成分能反映所有性狀的公共特性,在育種工作中,以主成分為單位進行選擇能同時改良主成分包含的性狀,這比單一性狀的選擇更能提高效率[40-41]。

本研究的聚類分析將1 000份辣椒種質分成了8組,各個組的遺傳多樣性不同,育種時可根據需要在不同的組內選擇合適的種質,縮小了育種材料的范圍,從而提高了辣椒品種選育效率。

與前人的研究[15-22]相比,本研究的試材份數多(達到1 000份),可為辣椒遺傳育種提供豐富的試材。本研究利用了19個形態學性狀對1 000份辣椒種質進行了分析,并對果實形狀、始花節位、辣椒機械采收理想株型等的育種進行了討論。今后的研究將加強對其他農藝性狀、抗病性、果實品質性狀等方面的研究。除了上述性狀外,還應該進一步采取現代分子生物學或基因測序等手段進行遺傳多樣性分析,以期更準確地反映辣椒種質的遺傳多樣性,為挖掘辣椒優異種質以及辣椒品種選育提供科學參考。

參考文獻:

[1]王佳敏,王軍娥. 觀賞辣椒研究進展[J]. 北方園藝,2017(16):186-190.

[2]Jiang T. Health benefits of culinary herbs and spices[J]. Journal of AOAC International,2019,102(2):395-411.

[3]Virga G,Licata M,Consentino B B,et al. Agro-morphological characterization of Sicilian chili pepper accessions for ornamental purposes[J]. Plants,2020,9(10):1400.

[4]Cho S Y,Kim H W,Lee M K,et al. Antioxidant and anti-inflammatory activities in relation to the flavonoids composition of pepper (Capsicum annuum L.)[J]. Antioxidants,2020,9(10):986.

[5]Barik S,Ponnam N,Reddy A C,et al. Breeding peppers for industrial uses:progress and prospects[J]. Industrial Crops and Products,2022,178:114626.

[6]武晶,郭剛剛,張宗文,等. 作物種質資源管理:現狀與展望[J]. 植物遺傳資源學報,2022,23(3):627-635.

[7]王立浩,張寶璽,張正海,等. 辣椒遺傳育種研究進展[J]. 園藝學報,2020,47(9):1727-1740.

[8]王立浩,張寶璽,張正海,等. “十三五” 我國辣椒育種研究進展、產業現狀及展望[J]. 中國蔬菜,2021(2):21-29.

[9]Rivera A,Monteagudo A B,Igartua E,et al. Assessing genetic and phenotypic diversity in pepper (Capsicum annuum L.) landraces from North-West Spain[J]. Scientia Horticulturae,2016,203:1-11.

[10]劉子記,申龍斌,楊衍,等. 基于基因型值的黃燈籠辣椒核心種質遺傳多樣性分析[J]. 南方農業學報,2015,46(9):1545-1550.

[11]李艷,趙紅星,王勇,等. 169份辣椒種質資源的遺傳多樣性分析[J]. 河南農業科學,2018,47(2):91-97.

[12]桂敏,杜磊,張芮豪,等. 引進辣椒種質資源主要農藝性狀的評價鑒定[J]. 山西農業科學,2019,47(6):941-944.

[13]張強強,梁賽,王艷,等. 基于表型性狀和SSR標記的57份辣椒種質遺傳多樣性分析[J]. 熱帶亞熱帶植物學報,2020,28(4):356-366.

[14]徐小萬,夏碧波,吳智明,等. 國外引進辣椒DNA表觀遺傳多樣性分析[J]. 湖北農業科學,2021,60(6):76-81.

[15]李寧,王飛,尹延旭,等. 辣椒種質遺傳多樣性分析[J]. 辣椒雜志,2017,15(4):1-8,13.

[16]趙紅,曹亞從,張正海,等. 我國辣椒核心種質資源園藝性狀多樣性的分析和評價[J]. 中國蔬菜,2018(1):25-34.

[17]徐小萬,夏碧波,宮超,等. 國外引進辣椒遺傳多樣性的ISSR研究[J]. 農學學報,2019,9(11):21-26.

[18]赫衛,張慧.基于表型性狀和SRAP標記的觀賞用辣椒種質資源遺傳多樣性分析[J]. 中國瓜菜,2022,35(1):16-23.

[19]Zhang X M,Zhang Z H,Gu X Z,et al. Genetic diversity of pepper (Capsicum spp.) germplasm resources in China reflects selection for cultivar types and spatial distribution[J]. Journal of Integrative Agriculture,2016,15(9):1991-2001.

[20]Lee H Y,Ro N Y,Jeong H J,et al. Genetic diversity and population structure analysis to construct a core collection from a large Capsicum germplasm[J]. BMC Genetics,2016,17(1):142.

[21]Gu X Z,Cao Y C,Zhang Z H,et al. Genetic diversity and population structure analysis of Capsicum germplasm accessions[J]. Journal of Integrative Agriculture,2019,18(6):1312-1320.

[22]Guzmán F A,Moore S,de Vicente M C,et al. Microsatellites to enhance characterization,conservation and breeding value of Capsicum germplasm[J]. Genetic Resources and Crop Evolution,2020,67(3):569-585.

[23]李錫香,張寶璽.辣椒種質資源描述規范和數據標準[M]. 北京:中國農業出版社,2006:1-19.

[24]馬蓉麗,焦彥生,成妍,等. 基于表型性狀的辣椒資源遺傳多樣性分析[J]. 山西農業科學,2015,43(12):1577-1581.

[25]裴紅霞,高晶霞,王學梅. 220份辣椒種質形態學性狀的遺傳多樣性分析[J]. 分子植物育種,2022,20(4):1331-1347.

[26]夏碧波,李穎,王恒明,等. 國外引進辣椒資源形態學性狀的聚類分析[J]. 分子植物育種,2017,15(8):3318-3330.

[27]白健君,郭詠梅,段旭東,等. 41份辣椒種質資源果形果色及其相關性狀的聚類分析[J]. 山西農業大學學報(自然科學版),2021,41(5):68-78.

[28]徐睿,張雅楠,林子翔,等. 觀賞辣椒種質資源農藝性狀遺傳多樣性關聯分析[J]. 浙江農業學報,2018,30(11):1886-1892.

[29]李全輝,侯全剛. 線辣椒主要農藝性狀的評價與分析[J]. 北方園藝,2018(23):9-15.

[30]楊志剛,胡栓紅,王勇,等. 辣椒種質色價及主要果實性狀指標的聚類分析[J]. 西北農林科技大學學報(自然科學版),2015,43(5):149-155.

[31]Du H S,Yang J J,Chen B,et al. Target sequencing reveals genetic diversity,population structure,core-SNP markers,and fruit shape-associated loci in pepper varieties[J]. BMC Plant Biology,2019,19(1):578.

[32]耿廣東,張素勤,盛霞. 辣椒種質資源主要表型性狀的典型相關分析[J]. 中國農學通報,2009,25(5):209-211.

[33]陳學軍,陳勁楓,方榮,等. 辣椒始花節位遺傳研究[J]. 園藝學報,2006,33(1):152-154.

[34]袁欣捷,方榮,周坤華,等. 辣椒始花節位研究進展[J]. 浙江農業學報,2018,30(7):1259-1266.

[35]方榮,陳學軍,周坤華,等. 辣椒早熟性狀遺傳研究進展[J]. 中國蔬菜,2009(22):1-5.

[36]段蒙蒙,王寧,毛勝利,等. 辣椒種內遺傳圖譜的構建及主要農藝性狀的QTL分析[J]. 園藝學報,2014,41(12):2497-2506.

[37]Zhang X F,Wang G Y,Chen B,et al. Candidate genes for first flower node identified in pepper using combined SLAF-seq and BSA[J]. PLoS One,2018,13(3):e0194071.

[38]Zhang X F,Wang G Y,Dong T T,et al. High-density genetic map construction and QTL mapping of first flower node in pepper (Capsicum annuum L.)[J]. BMC Plant Biology,2019,19(1):167.

[39]何建文,吳迪,付文婷,等. 33份簇生辣椒種質機械采收指標綜合評價[J]. 種子,2021,40(8):73-77,149.

[40]陳學軍,方榮,繆南生,等. 辣椒屬栽培種主要表型性狀的因子分析[J]. 中國蔬菜,2009(2):21-25.

[41]陳彩霞,文生輝,宋薇,等. 引進辣椒品種主要農藝性狀鑒定與篩選[J]. 江蘇農業科學,2023,51(22):162-172.

猜你喜歡
遺傳多樣性種質資源辣椒
原來,你還是這樣的辣椒
你的辣椒結出果實了嗎?
辣椒也瘋狂
揀辣椒
綠肥作物紫云英研究進展
大白菜種質資源抗根腫病基因CRa和CRb的分子標記鑒定與分析
茄子種質資源農藝性狀遺傳多樣性分析
玉米種質資源抗旱性鑒定研究進展
西藏野核桃的表型特征及其保育措施
91香蕉高清国产线观看免费-97夜夜澡人人爽人人喊a-99久久久无码国产精品9-国产亚洲日韩欧美综合