基于表型性状和SRAP标记的观赏用辣椒种质资源遗传多样性分析

赫 卫，张 慧

（1.贵州中医药大学药学院 贵州贵安 550025； 2.黑龙江省农业科学院园艺分院 哈尔滨 150069）

观赏辣椒起源于南美洲热带，在明朝时传入中国，最早作为观赏花卉。辣椒色彩丰富、果形奇特，果形有羊角形、牛角形、球形、樱桃形、风铃形、指天形、线形、灯笼形等，果色有红、紫、黄、橙、黑、白、绿等，极具观赏价值。观赏辣椒可应用于家庭园艺、花坛及现代农业观光园，也可开发为礼品蔬菜、辣椒工艺品等。王学工等探讨了观赏辣椒的应用开发前景，认为其可用于医药化工产品、辣椒加工产品和辣椒工艺品等。陈红娜等报道了观赏辣椒的应用，表明其可用于庭院和室内的摆放，还可用于学校科普植物实物教材。种质资源筛选是观赏辣椒应用和新品种选育的关键环节。王佳敏等应用AHP 法和灰色关联法评价了12 份观赏辣椒果实的外观品质。赵东风等利用隶属函数法结合生理测定评价9 份观赏辣椒种质资源的耐热性。余文中等分析了50 份观赏椒种质材料的主要农艺性状差异性。目前，观赏辣椒的研究主要集中在国内外新品种选育、栽培技术、生理指标测定等方面。采用表型性状评价的方法，对观赏辣椒种质资源的农艺性状和观赏性的研究较少。笔者调查了20 份辣椒材料的33 个农艺性状，作了相关性分析，并进一步采用相关序列扩增多态性（Sequence-related amplified polymorphism，SRAP）分子标记研究了辣椒间的遗传关系，希望为观赏用辣椒的品种选育提供更为广泛的亲本来源。

1 材料与方法

1.1 材料

选用了20 份辣椒材料（表1，图1），由黑龙江省农业科学院园艺分院提供。

图1 20 份辣椒材料结果期成株照片

表1 20 份辣椒材料的类型

1.2 性状调查

辣椒材料于2014 年在黑龙江省农业科学院园艺分院试验基地种植，3 月18 日催芽，3 月25 日穴盘育苗，穴盘规格12 cm×6 cm；5 月25 日定植于大棚中，每个品种30 株，常规水肥管理。依据《辣椒种质资源描述规范和数据标准》，共选取33 个农艺性状进行统计分析。其中，数量性状9 个，分别为株高、株幅、首花节位、商品果纵径、商品果横径、果梗长度、果肉厚、单果质量、单株果数；质量性状24 个，分别为株型、分枝性、叶节色、主茎色、茎茸毛、叶形、叶色、花冠色、花药色、花柱色、花柱长度、花梗着生状态、熟性、青熟果色、老熟果色、果形、果面棱沟、果面特征、果肩形状、果顶形状、果基部宿存花萼、外果皮厚薄、胎座大小、果实横切面形状（表2），发现叶色中有绿叶带紫脉的新类型。首花节位、叶节色、主茎色、茎茸毛、叶形、叶色、花冠色、花药色、花柱色、花柱长度、花梗着生状态在6 月调查，株高、株幅、株型、分枝性、单株果数、青熟果色、果形、果面棱沟、果面特征、果肩形状、果顶形状、果基部宿存花萼、熟性在9 月调查，老熟果色、外果皮厚薄、胎座大小、果实横切面形状、商品果纵径、商品果横径、果梗长度、果肉厚、单果质量在10 月收获时调查。

1.3 SRAP标记分析

采用CTAB 法提取辣椒叶片基因组DNA，从已报道文献的SRAP 标记序列中选取26 对引物（me1- em2、me1- em3、me1- em4、me1- em5、me1-em6、me1-em7、me1-em11、me2-em2、me2-em4、me2-em7、me2-em9、me2-em10、me3-em1、me3-em7、me4-em4、me5-em2、me5-em5、me5-em7、me6-em3、me7-em4、me7-em6、me8-em1、me8-em3、me8-em5、me9-em1 和me12-em5）

PCR 总反应体系20 μL：引物0.30 µmol·L，酶 0.75 U，dNTP 0.20 mmol · L，Mg2.50 mmol · L，模 板DNA 50 ng，ddHO 补 齐20 μL。反应程序：94 ℃预变性5 min；94 ℃变性1 min，35 ℃复性1 min，72 ℃延伸1 min，5 个循环；94 ℃变性1 min，50 ℃复性1 min，72 ℃延伸1 min，35 个循环；72 ℃延伸10 min。采用6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，银染法染色。

1.4 数据分析

变异系数CV=SD/AVG×100%，SD 是标准差，AVG 是均值。多样性指数Shannon-Weave公式为=－ΣPlnP其中，P是某一表型（比如果形）的第个性状值出现的频率。质量性状的频率根据表2 的描述，数量性状的频率根据平均值（）和标准差（）将数据分为10 级，0.5为1 级，从第1 级X＜（-2）到10 级≥（+2），每一级的相对频率用于计算多样性指数。SRAP 引物的扩增产物电泳图谱上同一位置扩增条带的有和无分别记为“1”和“0”。应用Ntsys 2.01 软件和UPGMA 法进行聚类分析，利用SPSS 18.0 和Excel 2017 进行相关性分析和PIC 值统计。

表2 辣椒质量性状描述

2 结果与分析

2.1 数量性状的多样性分析

对20 份材料的9 个数量性状进行分析（表3），平均变异系数为52.81%。其中，单果质量（116.32%）的变异系数最大，表明单果质量的表现型变异范围广，本试验中单果质量最大的是一个短牛角果形的品种，最小的是一个圆球果形的品种。变异系数最小的是株幅（19.89%），表明株幅的人工选择面窄。其余性状变异系数分布范围为29.08%～80.01% ，性状间变异幅度差别大。9 个数量性状的平均遗传多样性指数为1.74，分布范围为1.40～1.97。其中，多样性指数最大的是株高，最小的是单果质量。所选材料中，单果质量变化范围很大，为1.61～75.53 g，但平均值只有15.34 g，说明绝大部分材料的单果质量小，单果质量分布不均匀，这可能是导致单果质量多样性指数较低的原因。

表3 辣椒数量性状统计

2.2 质量性状的多样性分析

分析20 份材料的24 个质量性状（表4），多样性指数范围为0.50～1.89，平均值为0.97。其中，多样性指数最高的是青熟果色（1.89），其次是果形（1.88），最低的是花冠色（0.50）。根据多样性指数的意义，发现辣椒的青熟果色的表现型最多，果形其次，20 份材料共展示了8 种青熟果色和7 种果形。

表4 辣椒质量性状统计

多样性指数与分布频率有关。大部分性状的分布频率相对均匀，包括果形和果色。几个性状的分布频率不均匀：花冠色以白色为主，紫色分布频率为20%；叶色和主茎色以各种深度的绿色为主，紫色分布频率分别仅为5%；而叶节色以紫色和浅紫色为主，绿色分布频率仅为5%；果肩形状、果顶形状、果实横切面形状、分枝性、茎茸毛、花柱长度的分布频率不均匀。花冠色只有2 个表现型，且分布不均匀，因此多样性指数最低。花柱色也是2 个表现型，分布十分均匀（白色占50%，紫色占50%）。因此，多样性指数较高（0.69）。茎茸毛虽有3 个性状，但分布不均匀，这也是其多样性指数（0.52）较低的原因。由以上分析可知，所收集资源的果色和果形虽没有囊括已知的所有表现型，但表现型多样且分布均匀，多样性指数较高，可满足品种选育的需求。

2.3 主要农艺性状的相关性分析

不同组织器官颜色是观赏用辣椒重要性状之一。颜色性状有8 个，分别为叶节色、主茎色、叶色、花冠色、花柱色、花药色、青熟果色和老熟果色。对33 个主要农艺性状进行相关性分析（图2）表明，花冠色、主茎色、叶色与青熟果色四者彼此呈显著正相关（相关系数＞0.583），花冠色越浅，主茎色、叶色和青熟果色颜色越浅。当几个品种的花冠色是紫色时，主茎色以紫色或绿带紫条纹为主，叶色是紫或绿带紫脉，青熟果色是紫色。推测这些品种与其他品种，在花青素的代谢上有所不同。花柱色与老熟果色呈显著负相关（-0.599）；花药色与主茎色呈显著正相关（0.678）；叶节色与其他颜色性状无显著相关。

图2 辣椒主要农艺性状相关性

果形是观赏用辣椒又一重要性状。调查了果实形态的13 个性状（图2）。结果表明，果形与果顶形状（-0.487）、商品果纵径（-0.593）、果梗长度（-0.458）呈显著负相关；商品果纵径（0.484）、果梗长度（0.618）与果面特征呈显著正相关；果顶形状与果面棱沟（0.499）、果肩形状（0.476）呈显著正相关；果面棱沟与商品果横径（0.573）、果实横切面形状（0.725）呈显著正相关；果肩形状也与商品果横径（0.552）、果实横切面形状（0.685）呈显著正相关；果基部宿存花萼与果肩形状（-0.565）、商品果横径（-0.633）、果肉厚（-0.538）、果实横切面形状（-0.493）呈显著负相关，与果面特征（0.502）、商品果纵径（0.463）呈显著正相关；外果皮厚薄与果面棱沟（-0.629）呈显著负相关，与胎座大小（0.614）呈显著正相关。

由上述分析可知，在筛选辣椒种质资源时，需要注重各主要农艺性状之间的相关性。综合各性状来提高辣椒观赏性，以求得到兼具多种优良性状的种质资源，为观赏用辣椒品种选育奠定基础。

2.4 辣椒品种间的遗传关系分析

以20 份辣椒种质资源为材料，进行了相关序列扩增多态性（SRAP）分析（表5）。结果表明，26个引物组合共扩增出305 条清晰条带。其中，多态性条带为82 条，每一引物组合扩增到5～20 条，平均11.7 条；其中，有多态性条带为1～8 条，平均3.2条，位点多态性信息含量PIC 变幅为0.093～0.935，平均为0.641。表现多态性的条带占总扩增条带的26.89%。引物me2-em9、me1-em6 扩增的条带多，多态性丰富，可以有效地区分材料的差异。

表5 SRAP 标记统计

20 份材料的农艺性状差异很大。因此，通过分子标记来分析它们之间的亲缘关系。根据26 对SRAP 引物的扩增结果进行聚类分析（图3），表明辣椒材料相互分开，在相似系数0.64 处可以将20份供试材料分为5 个类群。

图3 20 个辣椒品种聚类图

Ⅰ类，5 个品种聚在这一类，主要表现为单果质量偏小，果实偏小，无茎茸毛，花柱长于雄蕊，果面光滑，果顶钝圆。

Ⅱ类包括3 个品种，主要表现为无茎茸毛，白色花冠和花柱，果面光滑，果顶钝圆，果基部宿存花萼平展，商品果横径长，果实横切面不规则，老熟果红色。

Ⅲ类，9 个品种，其农艺性状包括了绝大部分表现型。

Ⅳ类，2 个品种，绿叶蓝花药，花梗下垂，无果肩，钝圆果顶，果基部宿存花萼下包，商品果纵径长，果实羊角形，果实横切面近圆形。ICPN21-07（编号16）是青熟果乳黄色，单果较重、熟期最晚；B1436（编号13）是青熟果墨绿色。

Ⅴ类，1 份材料为丑妞（编号19），青熟果色黄绿，老熟果色橙黄，果实横切面不规则，果面棱沟深，果形似长锥形呈皱缩形态。

3 讨论与结论

辣椒主要农艺性状的变异系数分析表明，单果质量变异系数最大，果实的大小是主要观赏点之一，可以利用性状的变异幅度选育新品种。多样性分析表明，20 份辣椒种质具有较丰富的形态多样性，其33 个性状的遗传多样性指数平均为1.16。数量性状的多样性指数数值相对比较集中，分布范围为1.40～1.97。其中，多样性指数最大的是株高，最小的是单果质量。说明了变异系数和多样性指数没有绝对的正负相关关系，与李宁等得出的结论一致。质量性状的多样性指数中最高的是青熟果色（1.89），表现型最丰富，其次是果形（1.88），最低的是花冠色（0.50）。徐睿等也得出相似结果，对40 份观赏辣椒种质资源的主要农艺性状进行遗传多样性分析发现，质量性状中果形的多样性指数最高，表现型最丰富。果色和果形也都是主要的观赏点，丰富多样的性状可满足人们的观赏需求。辣椒作为观赏品种，选育的主要观赏性状是果形和颜色，果形和青熟果色多样性指数高，揭示所选材料多样性丰富，有选育和改良的空间。性状间的相关性分析结果表明，果形、果肩形状、果基部宿存花萼、商品果纵径、商品果横径、果实横切面形状与多种性状显著相关，性状之间联系紧密。因此，要提高辣椒的观赏性，特别是果形的观赏性，可以以这6个性状为主进行选育；要提高辣椒的果色的观赏性，若育种目标是改变青熟果色，需要关注花冠色、主茎色、叶色；若育种目标是改变老熟果色，需要关注花柱色。在观赏用辣椒品种选育过程中，可将上述性状作为优先筛选目标。

笔者采用SRAP 标记明确区分了20 个辣椒品种，有研究表明，SRAP 标记可以用来进行辣椒种质资源间的遗传多样性分析或品种鉴定。SRAP标记揭示了品种间的亲缘关系，对20 份辣椒种质资源聚类分析发现，遗传相似系数为0.54，遗传进化关系比较远，可以应用杂交技术选育品种。西安市农业技术推广中心已经经过收集、自交纯化、筛选和杂交这一过程培育出观赏椒杂交新品种。本文的品种已经经过收集和纯化，在筛选后可通过杂交技术培育新品种。如紫簇星（编号4）和B144（编号19）的相似系数最高，遗传进化关系最近，两个品种都是紫色花冠，紫色青熟果，鲜红色老熟果。丑妞（编号17）的花冠是紫色，青熟果是黄绿色，老熟果是橙黄色。丑妞与紫簇星或B144 的遗传关系最远，可以通过杂交改良花冠色和果色。20 份辣椒种质资源材料的多样性指数说明了观赏性相关辣椒品种有较丰富的遗传多样性，聚类分析也表明亚组间和亚组内的表现型丰富，多样性高。余文中等同样通过50 份材料的遗传多样性分析，结果表明观赏性辣椒种质材料的性状存在较大的差异性。说明观赏辣椒多样性丰富，为品种选育提供了较多的选择。笔者用26 对具有多态性SRAP 标记进行聚类分析，鉴定区分辣椒品种，并建立品种间的亲缘关系，为观赏用辣椒品种选育提供理论支持。