辣椒种质色价及主要果实性状指标的聚类分析

杨志刚，胡栓红，王 勇，崔世茂，付崇毅，庞 杰，杨新宇，刘 燕

(1 内蒙古农业大学 农学院,内蒙古 呼和浩特 010019;2 内蒙古农牧业科学院 蔬菜研究所,内蒙古 呼和浩特 010031;3 包头市农业技术推广站,内蒙古 包头 014010)

辣椒种质色价及主要果实性状指标的聚类分析

杨志刚1，2，胡栓红2，王 勇2，崔世茂1，付崇毅2，庞 杰2，杨新宇3，刘 燕2

(1 内蒙古农业大学 农学院,内蒙古 呼和浩特 010019;2 内蒙古农牧业科学院 蔬菜研究所,内蒙古 呼和浩特 010031;3 包头市农业技术推广站,内蒙古 包头 014010)

【目的】 评价辣椒资源材料果实的色价值及性状指标，为选育干制红辣椒提供参考。【方法】 以92份辣椒资源为材料，分别对辣椒色价值和辣椒单果质量、果肉厚、果实横径、果实纵径进行聚类分析，从中筛选干制红辣椒的优良种质材料。【结果】 (1)对辣椒色价值进行单一性状聚类分析，可以将92份辣椒资源分为5大组群，辣椒色价值为5.90～20.62，在不同材料中表现出多样性，但色价值极高型材料仅有7份，所占比例较小(7.61%)，且变异系数较大(0.54)。(2)对辣椒果实色价值、单果质量、果肉厚、果实横径和果实纵径5个性状指标进行聚类分析，可以将92份辣椒分为6大组群，各组群性状存在差异，性状表现丰富，单果质量为26.17～33.59 g，果肉厚为0.21～0.35 cm，果实横径为2.21～2.67 cm，果实纵径为13.30～16.65 cm。其中17份材料具有果肉薄(0.24 cm)、色价值高(18.11)、果型适中(横径2.38 cm，纵径15.71 cm，单果质量30.31 g)的特点，是选育干制红辣椒的优良材料。【结论】 92份辣椒材料在色价值和果型指标等特征上表现出多样性，但色价值高、果型适宜作为干制红辣椒的资源材料所占比例仍然较小。

辣椒；色价；果实性状；聚类分析

辣椒原产于墨西哥、中南美洲的安第斯山脉等热带地区，是世界上栽培面积最大的蔬菜作物之一。我国是辣椒种植大国，根据农业部统计我国每年的辣椒种植面积在130万hm2以上[1]。干制、高色素辣椒主要供工业企业提取辣椒红色素[2]。目前，国内外干制色素辣椒市场已经将辣椒色价和果型作为重要的候选品质和主要的选育目标[3-4]，但目前我国种植的干制色素辣椒品种色素含量参差不齐，高色素含量品种较为缺乏[5]。

国内外学者已针对色素辣椒品种培育及其遗传规律开展了一些研究[6-12]。如Todorova等[10]证实，低色素含量的辣椒品种在杂交组配时比较适合做母本，若作为父本其F1代具有不完全显性。此外，还有研究指出，色素含量的高低与品种、果实成熟度以及栽培条件有关[13]。郭爽等[12]以44份辣椒种质为材料，研究不同基因型辣椒红色素含量的差异，结果表明44份辣椒种质资源的红色素含量为1.367～7.899 g/kg,极差达到6.532 g/kg，色素含量在品种与品系之间存在较大差异。尹成刚等[5]对北方地区109份色素辣椒材料进行了色价评估，表明辣椒红色素的色价在不同遗传型间的杂种优势均值并不高，色价遗传属于数量性状遗传，但超亲遗传力低。近年来，国内对干制、鲜食和酱制辣椒的市场需求不断加大，但其不仅对辣椒色素含量有要求，而且对辣椒果型和果实脱水程度、果实单果质量等指标都有特定要求。为此，本试验对92份辣椒材料的色价及果实主要性状指标进行了聚类分析和评估，以期摸清现有辣椒资源材料的果实品质状况，为今后开展干制色素辣椒专用品种的选育工作奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料是由内蒙古农牧业科学院蔬菜研究所收集的92份色素辣椒资源材料，主要包括已经纯化的自交系材料和部分杂交种资源材料,详见表1。

1.2 试验设计

试验于2013-03-10在内蒙古农牧业科学院蔬菜研究所进行，辣椒种植在试验农场的塑料大棚中，辣椒果型指标在实验室内进行测定。2013-03-15播种育苗，2013-04-29定植,2013-09-02采集辣椒红熟果进行指标测定，所有材料的水肥管理和栽培措施均相同。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 辣椒色价值 辣椒色价值测定采用丙酮浸提法，具体参照GB 10783-2008[14]方法进行。取四母斗位置红熟辣椒果，剥去胎座和果柄后，装入牛皮纸信封袋， 65 ℃下烘干至恒质量，再用粉碎机粉碎，过425 μm(40目)筛后称样。每份材料取10个样品，粉碎混合后进行测定，每份材料重复测定3次。

1.3.2 果型指标 测定指标包括单果质量、果肉厚、果实横径、果实纵径等4项指标。单果质量用电子天平称量(精度为0.01 g)，果实横径与纵径用直尺测量，果肉厚用游标卡尺测量。均取四母斗位置的红熟果备测，每份材料取10个辣椒，结果为10个辣椒的均值。

1.4 数据分析

所有测定数据采用Microsoft Excel 2007进行统计。先对辣椒色价进行单一形状聚类，然后对所测的5个指标进行聚类；聚类分析之前对测定数据进行标准化处理，再用SAS 9.0软件整理数据,采用可变类平均法进行聚类分析,种质指标间的距离为欧氏距离(D)。

2 结果与分析

2.1 辣椒色价值的单一性状聚类分析

色价值是评价辣椒红色素含量的一个指标，可以作为辣椒红色素颜色深浅的衡量标准[15]。将供试92份辣椒资源材料的色价值进行标准化处理后，采用类平均法进行聚类分析。结果显示，在D=0.78处，可以将辣椒资源分为5大组群，按照色价值由低到高排序，将分别为极低型(第1组群)、低型(第2组群)、普通型(第3组群)、高型(第4组群)和极高型(第5组群)。从表2的组群划分结果可知，92份材料中色价值最低为5.90，最高为20.62，不同色素含量的辣椒资源表现出多样性。不同组群中，第3组群占总材料数的29.35%；第4组群占总材料数的33.70%，这2个组群共占63.05%，色价值为12.43～16.78；色价值极高型仅占7.61%，所占比例最小。说明色价值中高型和普通型占有较大比例，但高色价值资源材料仍然偏少。此外，色价值最低和最高组群材料的变异系数均较高，分别为 0.75 和0.54；处于色价值中等的材料变异系数较低。

注：表2和表3中各编号代表的材料与表1相同。

Note:Numbers of materials in Tables 2 and 3 were the same as in Table 1.

2.2 辣椒果型指标的多性状聚类分析

将辣椒单果质量、果肉厚、果实横径、果实纵径和色价值等5个指标的数据进行标准化处理后，使用类平均法进行聚类分析。结果显示，在D=3.42处，可以将92份辣椒资源分成3个大的组群，其中第3组群内性状差异较大，可以分为4个亚组。因此，供试92份辣椒种质资源以果实果型性状可以分为6个组群。由各组群的果实性状特征(表3)来看，92份辣椒资源材料的果实性状表现出多样性，辣椒单果质量均值为26.17～33.59 g，果肉厚均值为0.21～0.35 cm，果横径均值为2.21～2.67 cm，果纵径均值为13.30～16.65 cm。

由表3可见，第1组群有编号为11和12共2份材料，此组群材料的主要特点是单果质量较大，平均为33.59 g；果肉较厚，均值为0.35 cm；果实横径大，均值达到2.67 cm；果实纵径偏小，均值为14.15 cm；色价值高，均值为18.23。本组群材料因单果质量大、果肉厚、红色素含量高，是选育酱制和鲜食辣椒品种的优良亲本材料。

第2组材料有编号为19、21、22等9份材料。此组材料单果质量轻，均值为26.17 g；果肉薄，均值为0.21 cm；色价值中等，均值为13.55；果实横径和纵径值低，果型偏小。因为本组群材料色价值低，单果小，因此将其作为选育鲜食和干制辣椒资源的利用价值较小，但可以利用此组群材料与色价值高、果肉厚的材料进行回交转育，充分利用其果肉薄的特性，筛选干制辣椒的优良亲本材料。

第3组材料有编号为5、6、7等15份材料。此组群材料的主要特征是单果质量偏大、果肉较厚、色价值中等。此组材料可以作为绿果鲜食品种选育的资源材料。

第4组材料共有编号为3、4、9等28份材料，该组材料占总材料数的30.43%，是材料份数最多的一组。该组材料的主要特点是单果质量中等，均值为28.92 g，果肉较薄，果型偏细长，色素含量低。此组材料可以作为选育干制辣椒的基础材料，通过回交转育充分利用其果肉薄的特点，可以筛选干制辣椒的亲本材料。

第5组材料包括编号为2、8、13等21份材料，占到总材料数的22.83%，该组群材料的主要特征是单果质量较大，均值为31.59 g，果型长，果宽中等，果实横径均值为16.65 cm，纵径均值为2.44 cm，色价值较低，均值为10.67。该组群材料可以作为露地和保护地鲜食辣椒的选育材料进行利用。

第6组材料主要包括编号为1、10、38等17份材料，占到总材料数的18.48%，该组材料的主要特征是单果质量中等、果肉薄、色素含量高，果实纵径和横径分别为15.71和2.38 cm。此组材料是选育干制红辣椒的优良资源材料，符合干制红辣椒脱水快、色价值高、果型中等的育种目标，在今后选育中应重点加以利用。

3 讨论与结论

辣椒红色素的红色组分主要是辣椒红素(Capsanthin)和辣椒玉红素(Capsorubin),占色素总量的50%～60%，具有安全性高、稳定性好、色泽艳丽、附着力强等特点[2]。本试验根据色价值不同，将92份供试辣椒材料分为5大组群，其色价值为5.90～20.62。辣椒色价值在不同材料间表现出了多样性，其中色价值极高型材料有7份，占总材料数的 7.61%；色价值极低型材料有14份，占总材料数的15.22%，育种需求的高色价材料资源较少，多数材料是色价值中等的材料；色价值最低和最高的组群变异系数都较高。该结果与前人的研究结果[5,12]相似。张芳芳[16]针对辣椒红色素进行QTL定位分析发现，辣椒红素含量是受到多个基因控制的数量性状，共检测到3个与辣椒红素含量相关的QTL位点，分别位于第2、10、12号染色体上。此外，在选育辣椒新品种的过程中，要充分考虑环境因素对于表现型的影响。如前人研究表明，光照是辣椒红素合成的重要因素，光照强度越大，辣椒红色素的合成量越多，两者呈直线正相关关系[17-18]。

辣椒果型和色素含量是干制色素辣椒新品种选育的重要指标。目前生产中推广应用的干制辣椒和酱辣椒对辣椒色素含量和果型都有严格要求。干制红辣椒要求辣椒果肉薄，红熟果果肉厚为0.20～0.25 cm，果面光滑，果尖为钝尖型，果长为12.0～15.0 cm。本试验通过对辣椒单果质量、果肉厚、果实横径、纵径和色价值进行聚类分析，发现可以将供试的92份材料分为6个组群，其中可用于干制红辣椒的优良材料共有17份，占总材料数的18.48%，该组辣椒单果质量中等、果肉薄、色素含量高，是选育干制红辣椒的优良材料，在今后的新品种选育中应重点利用。

[1] 张宝玺，王立浩，毛胜利，等.“十一五”我国辣椒遗传育种研究进展 [J].中国蔬菜,2010(24):1-9.

Zhang B X,Wang L H,Mao S L,et al.Research progress on pepper genetic breeding during China’s ‘Eleventh Five-year Plan’ [J].China Vegetables,2010(24):1-9.(in Chinese)

[2] 黄 巍，邹学校，马艳青.辣椒红色素的研究进展 [J].辣椒杂志,2008(2):32-36.

Huang W,Zou X X,Ma Y Q.Research advance in capsanthin [J].Journal of China Capsicum,2008(2):32-36.(in Chinese)

[3] 徐秋兰，庞 杰.辣椒化学成分的开发利用 [J].中国辣椒,2003(1):32-35.

Xu Q L,Pang J.Utilization of the chemical matters in capsicum [J].Journal of China Capsicum,2003(1):32-35.(in Chinese)

[4] 邱建生，张彦雄.世界辣椒红色素的历史、现状及发展趋向 [J].中国食品添加剂,2003(6):3-10.

Qiu J S,Zhang Y X.The history,current condition and developing trend of the world paprika oleoresin [J].China Food Additives,2003(6):3-10.(in Chinese)

[5] 尹成刚，刘建萍，易晓华，等.色素辣椒品种资源色价评估及育种潜力分析 [J].中国农学通报,2009,25(23):303-307.

Yin C G,Liu J P,Yi X H,et al.The evaluation of color value unite and analysis of breeding potential of paprika red chilli breeding resources [J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2009,25(23):303-307.(in Chinese)

[6] Lang Y Q,Yanagawa S,Sasanuma T,et al.Orange fruit colour in capsicum due to deletion of capsanthin-capsorubin synthesis gene [J].Breeding Science,2004,54:33-39.

[7] Markus F,Daood H G,Kapitny J,et al.Change in the caroteniod and antioxidant content of spicy red pepper (paprika) as a function of ripening and some technological factors [J].Agric Food Chem,1999,47:100-107.

[8] Howard L R,Talcott S T,Brenes C H, et al.Changes in photochemical and antioxidant activity of selected pepper cultivars(capsicum species) as influenced by maturity [J].Agric Food Chem,2000,48:1713-1720.

[9] 陈学军，方 荣，缪南生，等.辣椒栽培种主要表型性状的评价及相关分析 [J].中国农学通报,2008,24(7):323-327.

Chen X J,Fang R,Miao N S,et al.Evaluation and correlation analysis on main phenotypic traits in the five cultivated capsicum species [J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2008,24 (7):323-327.(in Chinese)

[10] Todorova V,Todorov Y,徐乃林，等.制干辣椒F1代中色素含量的变异和遗传 [J].辣椒杂志,2006(2):47-48.

Todorova V,Todorov Y,Xu N L,et al.Variation and genetic of pigment contents in drying pepper F1generation [J].Journal of China Capsicum,2006(2):47-48.(in Chinese)

[11] 张宝玺，郭家珍，杨桂梅，等.辣椒绿熟期果色及主要色素含量的遗传 [J].园艺学报,1996,23(1):94-96.

Zhang B X,Guo J Z,Yang G M,et al.Genetic analysis of fruit color and major pigment in green ripe stage ofCapsicumannuum[J].Acta Horticulture Sinica,1996,23(1):94-96.(in Chinese)

[12] 郭 爽，黄 贞，常绍东，等.辣椒种质资源的红色素含量评价 [J].热带作物学报,2013,34(2):218-222.

Guo S,Huang Z,Chang S D,et al.The evaluation of capsicum red pigment content on pepper germplasm resources [J].Chinese Journal of Tropical Crops,2013,34(2):218-222.(in Chinese)

[13] 戴雄泽，王利群，陈文超，等.辣椒果实发育过程中果色与类胡萝卜素的变化 [J].中国农业科学,2009,42(11):4004-4011.

Dai X Z,Wang L Q,Chen W C,et al.Changes of fruit colors and carotenoid contents during the development of pepper fruit [J].Scientia Agricultura Sinica,2009,42(11):4004-4011.(in Chinese)

[14] 李慧宜，卢庆国，孙爱俊，等.GB 10783-2008 食品添加剂-辣椒红 [S].北京:中国标准出版社,2008.

Li H Y,Lu Q G,Sun A J,et al.GB 10783-2008 Food additive-Paprika red [S].Beijing:China Standards Press,2008.(in Chinese)

[15] 邹学校.辣椒遗传育种学 [M].北京:科学出版社,2002:343-344.

Zou X X.Pepper genetics and breeding [M].Beijing:Science Press,2002:343-344.(in Chinese)

[16] 张芳芳.辣椒果实主要色素动态变化级辣椒红素的QTL定位 [D].北京:中国农业科学院,2010.

Zhang F F.Dynamic changes of pigments content and QTL analysis of the capsanthin content of pepper [D].Beijing:Chinese Academy of Agricultural Sciences,2010.(in Chinese)

[17] 郭 爽，沈火林.辣椒红色素含量变化规律研究 [J].中国瓜菜,2012,25(1):20-22.

Guo S,Shen H L.Capsicum red pigment content changes in pepper fruit [J].China Cucurbits and Vegetables,2012,25(1):20-22.(in Chinese)

[18] 孙晓梅.栽培因子对红干椒生长发育、辣椒素及辣椒红素的影响 [D].长春:吉林农业大学,2006.

Sun X M.Effect of cultural factors on the growth development and the content of capsaicin and capsanthin of hot pepper [D].Changchun:Jilin Agriculture University,2006.(in Chinese)

Cluster analysis of color value units and main fruit characters of red chili breeding resources

YANG Zhi-gang1,2,HU Shuan-hong2,WANG Yong2,CUI Shi-mao1, FU Chong-yi2,PANG Jie2,YANG Xin-yu3,LIU Yan2

(1CollegeofAgronomy,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot,InnerMongolia010019,China;2VegetableInstitutes,InnerMongoliaAcademyofAgriculturalandAnimalHusbandrySciences,Hohhot,InnerMongolia010031,China; 3BaotouAgriculturalTechniqueExtensionStation,Baotou,InnerMongolia014010,China)

【Objective】 The color value units and fruit characters of red chili breeding resources were evaluated to provide reference for breeding new varieties.【Method】 The color value units,fruit diameter,fruit length,fruit weight,and fruit wall thickness of 92 pepper breeding resources were evaluated with hierarchical cluster analysis for screening high quality breeding materials of dry chili.【Result】 (1)The pepper breeding resources were divided into 5 groups based on cluster analysis of color value units.Color value units of pepper were 5.90-20.62 with large diversity.But there were only 7 with high color value units among all resource,with the ratio of 7.61% and large variation coefficient of 0.54.(2)The pepper breeding resources were divided into 6 species groups based on cluster analysis on 5 fruit characters.The characters of each group were different and the differences were abundant with the average fruit mass of 26.17-33.59 g,fruit wall thickness of 0.21-0.35 cm,fruit transverse diameter of 2.21-2.67 cm,and fruit vertical diameter of 13.30-16.65 cm.17 materials were chosen as excellent resources for dry red pepper breading,which had the characteristics of thin fruit wall thickness (0.24 cm),high color value units (18.11),and good fruit type (average fruit mass 30.31 g,fruit transverse diameter 2.38 cm,and fruit transverse diameter 15.71 cm).【Conclusion】 Pepper breeding resources showed great diversity in color value units and fruit characters,but the pepper resources with high color value units and suitable fruit type had small proportion.

pepper;color value units;fruit characters;cluster analysis

2014-05-28

内蒙古科技厅应用与研究开发计划项目(20110711)；内蒙古农牧业科技创新基金项目(2015CXJJN03)；内蒙古农牧业科学院青年创新基金项目(2014QNJJN09)；国家大宗蔬菜产业技术体系呼和浩特综合试验站项目(CARS-25-G-15)

杨志刚(1984-)，男，内蒙古凉城人，助理研究员，博士，主要从事蔬菜育种和栽培研究。E-mail:yzg5995@163.com

崔世茂(1961-)，男，山西代县人,教授，博士生导师，主要从事园艺作物抗逆性生理和园艺设施及环境调控等研究。 E-mail:cuishimao@sina.com

时间:2015-04-13 12:59

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.05.006

S641.302.4

A

1671-9387(2015)05-0149-07

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150413.1259.006.html