不同朝天椒种质资源品质和产量的综合评价

2021-09-14任朝辉陈兴侣田浩廖卫琴周安韦童琳田欢

热带作物学报 2021年8期

任朝辉陈兴侣田浩廖卫琴周安韦童琳田欢

摘要：為了筛选适应贵州地区种植的朝天椒品种，以资源圃收集的48份朝天椒种质资源为研究对象，对其粗脂肪、蛋白质、维生素C、辣椒素、粗纤维、干物质等6项品质指标和产量进行测定，并利用隶属函数值法和聚类分析法对所得数据进行综合评价分析。结果表明：48份朝天椒种质资源的品质和产量存在较大差异。其中，粗脂肪含量范围在0.12～0.71 g/100 g之间，平均含量为0.47 g/100 g，品种‘黔辣10号含量最高;蛋白质含量范围在2.36～3.67 g/100 g之间，平均含量为2.90 g/100 g，品种‘DZ-33含量最高;维生素C含量范围在48.51～74.64 mg/100 g之间，平均含量为59.07 mg/100 g，品种‘子弹头含量最高;辣椒素含量范围在6.63～72.54 mg/100 g之间，平均含量为31.49 mg/100 g，品种‘香脆白米椒含量最高;粗纤维含量范围在2.32%～10.45%之间，平均含量为7.59%，品种‘黔辣18号含量最高;干物质含量范围在11.12%～20.98%之间，平均含量为15.66%，品种‘单生理想含量最高;干椒产量范围在189.66～442.81 kg/667 m2之间，平均产量为304.62 kg/667 m2，品种‘2018-70平均干椒产量最高。6项品质指标的平均隶属度值在0.29～0.75之间，相差0.46，种质资源间差异较大。聚类分析可将48份朝天椒种质资源分为3大类群，第Ⅰ类群包括26份种质资源，占总资源数的54.17%，6项品质指标的平均含量和平均干椒产量都处于居中水平;第Ⅱ类群包括16份种质资源，占总资源数的33.33%，6项品质指标的平均含量都处于最低水平，但平均干椒产量处于最高水平;第Ⅲ类群包括6份种质资源，占总资源数的12.50%，6项品质指标的平均含量都处于最高水平，综合品质表现最好，但平均干椒产量最低。开展朝天椒种质资源品质和产量的综合评价分析，可为朝天椒种质资源的创新利用以及新品种选育奠定基础。

关键词：朝天椒;品质;产量;隶属函数值法;聚类分析;综合评价

Abstract： To screen the pod pepper varieties suitable for cultivation in Guizhou， 48 pod pepper varieties were chosen to measure and analyze the crude fat， protein， vitamin C， capsaicin， crude fiber， dry matter and yield， and were comprehensively evaluated through the membership function value method and cluster analysis method. The results showed that there were differences in the comprehensive quality and yield of the 48 pod pepper germplasm resources. The crude fat content was between 0.12 to 0.71 g/100 g， with as average 0.47 g/100 g， and the highest for ‘Qianjiao No. 10， The protein content was between 2.36 to 3.67 g/100 g， with an average 2.90 g/100 g， and the highest for ‘DZ-33. The vitamin C content was between 48.51 to 74.64 mg/100 g， with an average 59.07 mg/100 g， and the highest for ‘Zidantou. The capsaicin content was between 6.63 to 72.54 mg/100 g， with an average 31.49 mg/100 g， and the highest for ‘Xiangcuibaimijiao. The crude fiber content was between 2.32% to 10.45%， with asn average 7.59%， and the highest for ‘Qianjiao No. 18. The dry matter content was between 11.12% to 20.98 %， with an average 15.66%， and the highest for ‘Danshenglixiang. The yield of dried pepper content was between 189.66 to 442.81 kg/667 m2， with an average 304.62 kg/667 m2， and the highest for ‘2018-70. The average membership value of the 6 quality traits was between 0.29 to 0.75， with a difference of 0.46， and there was a large difference between the resources. Cluster analysis could divide the 48 pod pepper germplasm resources into 3 major groups. GroupⅠincluded 26 germplasm resources， accounting for 54.17% of the total resources. The average content of the 6 quality indicators and the average yield content were all in the middle level. GroupⅡincluded 16 germplasm resources， accounting for 33.33% of the total resources. The average content of the 6 quality indicators wais at the lowest level， but the average yield was at the highest level. GroupⅢincluded 6 germplasm resources， accounting for 12.50% of the total resources. The average content of the 6 quality indicators was at the highest level， and the overall quality was the best， but the average yield of dried pepper per mu was the lowest. The study couls lay a foundation for the innovative utilization of pod pepper germplasm resources and the breeding of new varieties.

Keywords： pod pepper; quality; yield; membership function method; cluster analysis; comprehensive analysis

辣椒（Capsicum annuum L.）属茄科辣椒属一年或有限多年生植物，是人们不可或缺的鲜食蔬菜和辣味调味品，富含粗脂肪、蛋白质、维生素C、辣椒素、辣椒红色素、植物多糖等有效成分，具有颇高的营养价值和保健功效[1]，其中，粗脂肪含量与辣椒香味物质相关联，粗脂肪含量越高，辣椒香味越浓;辣椒富含蛋白质，且含有人体所需的必需氨基酸，是一种优质的植物蛋白资源[2-3];辣椒果实中维生素C的含量居各类蔬菜首位，可参与人体内的氧化还原反应和芳香族氨基酸的代谢途径[4];辣椒素是一种天然生物碱，被广泛应用于食品、医疗、化工、军事等领域[5-8];粗纤维不能被人体消化吸收，但对肠道的蠕动有着重要作用;干物质是衡量辣椒产量的重要指标，对干椒型品种尤为重要。

近年来，贵州由于大力推进农业产业结构调整，贵州辣椒的年种植面积也逐年增加，诸多国内外辣椒种质资源也源源不断地被引进。随着经济的快速发展和人民生活水平日益不断提高，人们对食品的消费意识由温饱型向营养保健型转变，营养健康和保健功能问题越来越受到人们的重视。辣椒营养品质综合评价分析已成为当前的研究热点，同时，种质资源营养品质综合评价分析是种质资源研究的重要组成部分，也是优质种质资源挖掘和创新利用的基础[9]。目前，不同辣椒种质资源的品质分析报道较多[10-15]，但针对不同辣椒种质资源品质和产量的综合评价分析报道较少。利用隶属函数和聚类分析法对不同辣椒种质资源品质和产量进行综合评价分析还未见报道，因此，全面分析不同辣椒种质源资品质和产量的综合评价具有十分重要的意义。本研究以资源圃收集的48份朝天椒种质资源为供试材料，对其粗脂肪、蛋白质、维生素C、辣椒素、粗纤维和干物质6项品质指标进行含量测定，并结合产量指标对不同朝天椒种质资源进行综合评价分析，以期为朝天椒种质资源的创新利用以及新品种选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用的48份朝天椒种质资源（表1）由遵义市农业科学研究院辣椒研究所的科研人员于2018年10月陆续从我国贵州、北京、湖北、广东、四川、辽宁、安徽、河南、山东、湖南、江苏以及泰国等地引进而来，种植在贵州省遵义市虾子镇贵州辣椒科技示范园区试验基地内。

1.2 方法

1.2.1 试验设计田间试验于2019年在贵州省遵义市虾子镇贵州辣椒科技示范园区试验基地内（地理坐标：27°378.76 N，107°858.74 E）进行，地势向阳平整，排灌方便，质地为壤土，土壤肥力中等。播种前先将种子用0.2%的高锰酸钾溶液浸泡处理10 min，期间不断搅拌，然后再将其种子捞出、清水洗净，晾干备用。3月5日播种，漂浮育苗，每穴1粒。定植前，以有机肥500 kg/667 m2，复合肥100 kg/667 m2，作为基肥一次性施用。移栽大田的垄面宽80 cm，垄高20 cm，垄沟40 cm。5月2日定植大田，双行单株定植，株距40 cm，每个朝天椒品种定植60株，田间设计采用完全随机区组排列，每个品种3次重复。

1.2.2 品质和产量指标测定待辣椒果实充分红熟后，挑选生长状况一致且无病害的红椒果实，迅速带回实验室对其品质指标进行含量测定，3次重复，取平均值。采用索氏抽提法测定粗脂肪（crude fat）含量[16]，凯氏定氮法测定蛋白质（protein）含量[17]，HPLC法测定维生素C（vitamin C）含量[18]，HPLC法测定辣椒素（capsaicin）總量含量[19]，植物类食品中粗纤维的测定方法测定粗纤维（crude fiber）含量[20]，直接干燥法测定干物质（dry matter）含量[21]。最后对辣椒小区产量进行调查，以小区产量折合计算每667 m2的干椒产量，观察和记录方法依照《辣椒种质资源描述规范和数据标准》进行[22]。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel软件进行整理与统计，并使用SPSS 20.0软件进行方差分析，不同资源间差异显著性检验采用Duncan法;DPS7.05软件进行聚类分析，聚类距离采用欧氏距离，聚类方法为类平均法（UPGMA）。综合品质评价采用模糊数学中的隶属函数值法[23]，以粗脂肪、蛋白质、维生素C、辣椒素、粗纤维、干物质含量等指标进行综合评价。隶属函数计算公式为：R（Xi）= （Xi–Xmin）/（Xmax–Xmin），式中Xi为指标测定值，Xmax和Xmin分别为所有种质资源某一指标的最大值和最小值。

2 结果与分析

2.1 不同朝天椒种质资源品质和产量分析

48份朝天椒种质资源6项品质指标和产量指标分析结果见表2。从表2可见，各项品质指标和产量指标在不同朝天椒种质资源之间的含量差异较大。其中，粗脂肪含量范围在0.12～0.71 g/100 g之间，平均含量为0.47 g/100 g，品种‘黔辣10号含量最高，品种‘高收525含量最低，不同朝天椒种质资源之间的粗脂肪含量呈极显著性差异;蛋白质含量范围在2.36～3.67 g/100 g之间，平均含量为2.90 g/100 g，品种‘DZ-33含量最高，品种‘遵辣2167含量最低，不同朝天椒种质资源之间的蛋白质含量无显著性差异;维生素C含量范围在48.51～74.64 mg/100 g之间，平均含量为59.07 mg/100 g，品种‘子弹头含量最高，品种‘皇姑1号含量最低，不同朝天椒种质资源之间的维生素C含量无显著性差异;辣椒素含量范围在6.63～72.54 mg/100 g之间，平均含量为31.49 mg/100 g，品种‘香脆白米椒含量最高，品种‘黔辣18号含量最低，不同朝天椒种质资源之间的辣椒素含量呈极显著性差异;粗纤维含量范围在2.32%～10.45%之间，平均含量为7.59%，品种‘黔辣18号含量最高，品种‘裕农6号含量最低，不同朝天椒种质资源之间的粗纤维含量呈极显著性差异;干物质含量范围在11.12%～20.98 %之间，平均含量为15.66 %，品种‘单生理想含量最高，品种‘1139含量最低，不同朝天椒种质资源之间的干物质含量呈极显著性差异;干椒产量范围在189.66～442.81 kg/667 m2之间，平均产量为304.62 kg/667 m2，品种‘2018-70产量最高，品种‘川椒满天星产量最低，不同朝天椒种质资源之间的产量呈极显著性差异。此外，不同朝天椒种质资源各项品质指标和产量指标之间的变异系数也存在较大差异，以辣椒素含量的变异系数最大，为47.86 %，其余依次为维生素C、蛋白质、粗纤维、干物质、干椒产量和粗脂肪，分别为23.40%、17.73%、16.28%、14.82%、12.93%和12.72%。

2.2 不同朝天椒种质资源综合品质评价分析

借助模糊数学中的隶属函数值分析法，分别计算48份朝天椒种质资源的粗脂肪、蛋白质、维生素C、辣椒素、粗纤维、干物质6项品质指标的隶属度值，并计算出48份朝天椒种质资源的平均隶属度值，综合评价48份朝天椒种质资源的综合品质，从表3可见，48份朝天椒种质资源6项品质指标的平均隶属度在0.29～0.75之间，相差0.46，种质资源间差异较大。

2.3 不同朝天椒种质资源综合品质和产量评价分析

根据平均隶属度值的大小，采用欧氏距离-类平均法（UPGMA）对48份朝天椒资源进行聚类分析。结果显示，当欧式距离在D=0.13水平上，可以将48份朝天椒品种划分为3大类群（图1）：第Ⅰ类群包括品种‘骄阳2号‘遵辣10号‘LH-26号等共26份资源，占总资源数的54.17%。其中，该类群的粗脂肪平均含量为0.48 g/100 g，蛋白质平均含量为2.99 g/100 g，维生素C平均含量为60.61 mg/100 g，辣椒素平均含量为31.83 mg/100 g，粗纤维平均含量为7.65%，干物质平均含量为15.51%，6项品质指标的平均含量和干椒的平均产量都处于居中水平（表4）。第Ⅱ类群包括品种‘骄阳14‘47‘黔辣8号等共16份资源，占总资源数的33.33%。其中，该类群的粗脂肪平均含量为0.41 g/100 g，蛋白质平均含量为2.73 g/100 g，维生素C平均含量为54.09 mg/100 g，辣椒素平均含量为22.17 mg/100 g，粗纤维平均含量为7.26%，干物质平均含量为14.91%，6项品质指标的平均含量都处于最低水平，但干椒的平均产量最高（表4）。第Ⅲ类群包括品种‘红满天‘金骄干3号‘香脆白米椒等共6份种质资源，占总资源数的12.50%。其中，该类群的粗脂肪平均含量为0.55 g/100 g，蛋白质平均含量为2.99 g/100 g，维生素C平均含量为65.67 mg/100 g，辣椒素平均含量为54.89 mg/100 g，粗纤维平均含量为8.23%，干物质的平均含量为18.36%（表4），6项品质指标的平均含量都处于最高水平，品质最佳，但该类群的平均干椒产量最低，其原因是由于该类群大部分高品质朝天椒种质资源的产量很低所致。

3 讨论

种质资源是作物遗传育种的基础，运用科学的研究方法对不同种质资源的品质指标进行全面的综合评价分析，有助于优异种质资源的深度挖掘和创新利用。本研究通过对48份朝天椒种质资源的粗脂肪、蛋白质、维生素C、辣椒素、粗纤维、干物质6项品质指标和产量指标进行含量测定及综合评估分析，结果表明，各项品质指标和产量指标在不同朝天椒种质资源之间的含量差异较大。其中，粗脂肪含量在0.12～0.71 g/100 g之间，平均含量为0.47 g/100 g;蛋白质含量在2.36～3.67 g/100 g之间，平均含量为2.90 g/100 g;维生素C含量在48.51～74.64 mg/100 g之间，平均含量为59.07 mg/100 g;辣椒素含量在6.63～ 72.54 mg/100 g之间，平均含量为31.49 mg/100 g;粗纤维含量在2.32%～10.45%之间，平均含量为7.59%;干物质含量在11.12%～20.98%之间，平均含量为15.66%;干椒产量范围在189.66～442.81 kg/667 m2之间，平均产量为304.62 kg/667 m2。此外，不同朝天椒种质资源各项品质指标和产量指标之间的变异系数也存在较大差异，以辣椒素含量的变异系数最大，为47.86%，维生素C、蛋白质、粗纤维、干物质、干椒产量和粗脂肪依次分别为23.40%、17.73%、16.28%、14.82%、12.93%和12.72%，其中，蛋白质、粗纤维、干物质、干椒产量和粗脂肪含量的变异系数较小，为中等变异（10%?变异系数≤20%），基因多样性较低;而辣椒素和维生素C的变异程度较大，为强变异（变异系数?20%）[24]，基因多样性较高，选育空间大，这对筛选优质朝天椒种质资源具有较大的选择空间。

隶属函数分析法是一种在多指标测定基础上，通过无量纲化将各指标的系数都转换为（0，1）的度量值，将不同指标放到同一个比较平台上对其进行综合评价分析，为多指标综合评价不同种质资源的综合品质提供了一条有效途径，克服了单一或少量指标对综合品质评价分析的不足。隶属函数分析法因其方法操作简便、直观，评价结果能准确、全面地反映某一种质资源的综合品质特性而被运用，目前被广泛应用于马铃薯[25]、子莲[26]、苹果[27]、山药[28]、洋葱[29]等作物的综合品质分析。本研究以资源圃收集的48份朝天椒种质资源为供试材料，利用隶属函数法分别计算出每份供试材料的粗脂肪、蛋白质、维生素C、辣椒素、粗纤维、干物质6项品质指标的隶属函数值，依据隶属函数值求得平均隶属度值，平均隶属度值在0.29～0.75之间，相差0.46，资源空间差异较大。而聚类分析是将综合品质相当的种质资源合并为一类的分析方法，根据平均隶属度值的大小，聚类分析将48份朝天椒资源分成3个类群，其中，第Ⅰ类群包括品种‘骄阳2号‘遵辣10号‘LH-26号等共26份资源，占总资源数的54.17%，该类群的6项品质指标的平均含量都处于居中水平。第Ⅱ类群包括品种‘骄阳14‘47‘黔辣8号等共16份资源，占总资源数的33.33%，该类群的6项品质指标的平均含量都处于最低水平。第Ⅲ类群包括品种‘红满天‘金骄干3号‘香脆白米椒等共6份资源，占总资源数的12.50%，该类群综合品质表现最高，品质最佳，在朝天椒新品种选育的实践过程中，可将这类种质资源作为优良基础材料。

作物种质资源品质鉴定评价是作物种质资源研究的重要组成部分，也是优异种质资源挖掘与创新利用的基础和重要手段，对加快育种工作和农产品加工利用起到积极的推动作用，因此，作物种质资源品质鉴定评价分析越发重要。在辣椒新品种选育的实践过程中，可将综合品质表现佳的种质资源作为优良育种材料对其他材料進行杂交优化改良。此外，某些种质资源由于某一品质指标表现不佳，导致该种质资源的综合品质表现较差，或某些种质资源的某一品质指标表现突出，而其他品质指标表现不佳，如：品种‘黔辣10号的粗脂肪含量最高，品种‘DZ-33的蛋白质含量最高，品种‘子弹头的维生素C含量最高，品种‘2018-70的干椒产量最高，但它们的综合品质评价被聚类到第Ⅰ类群，属于居中水平。此外，品种‘黔辣18号的粗纤维含量最高，但该种质资源的辣椒素含量最低，对这类种质资源往往容易被忽略掉，这类种质资源在辣椒新品种选育过程中也能发挥巨大作用，表现较高的利用价值，对育种工作意义重大。

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