275份辣椒种质资源表型性状的遗传多样性分析

摘    要：为明确贵州辣椒研究所收集的辣椒种质资源的遗传多样性，探究不同地区的种质资源多样性水平，对来自国内外不同地区的275份辣椒种质资源的18个表型性状，开展了遗传多样性、相关性、主成分和聚类分析。结果表明，275份材料整体变异系数在17.06%～84.02%；相关性分析表明，有40对表型性状之间的相关系数达到显著或极显著水平；主成分分析结果表明，前7个主成分共同承载了76.41%的变异度；通过聚类分析可将275份种质资源分为5个类群，除少数辣椒种质资源外，5个类群的种质资源多个性状均表现出比较明显的差异性和互补性，同时不同类群间存在比较明显的地域性特征或独特的表型特征。研究结果可为贵州辣椒新品种选育和改良的优异亲本材料的选择提供有效支撑。

关键词：辣椒；表型性状；种质资源；遗传多样性

中图分类号：S641.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）09-047-07

Genetic diversity analysis of phenotypic traits among 275 chili pepper germplasm resources

WU Di1， FU Wenting1， WU Kangyun2， WANG Nanyi1， QIU Tian 3， HE Jianwen1

（1. Guizhou Chili Pepper Research Institute， Guiyang 550006， Guizhou， China; 2. Key Laboratory of Crop Genetic Resources and Germplasm Innovation in Karst Mountain Areas， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Guizhou Academy of Agricultural Sciences， Guiyang 550006， Guizhou， China; 3. College of Agriculture， Anshun University，  Anshun 561000， Guizhou，China）

Abstract： To clarify the genetic diversity of chili germplasm resources collected by the Guizhou Chili Research Institute and explore the diversity levels of germplasm resources from different regions， a study was conducted on 275 chili germplasm resources from various domestic and international regions. The study analyzed 18 phenotypic traits， focusing on genetic diversity， correlation， principal component analysis， and cluster analysis. The results showed that the overall coefficient of variation for the 275 samples ranged from 17.06% to 84.02%. Correlation analysis indicated that 40 pairs of phenotypic traits had significant or extremely significant correlation. Principal component analysis revealed that seven principal components collectively accounted for 76.41% of the variability. Cluster analysis classified the 275 resources into five groups. Except for a few chili germplasm resources， the five groups exhibited noticeable differences and complementarities in multiple traits. Additionally， there were distinct regional characteristics or unique phenotypic features among the different groups. The findings provide effective support for selecting superior parent materials for the breeding and improvement of new chili varieties in Guizhou.

Key words： Pepper; Phenotypic trait; Germplasm resource; Genetic diversity

收稿日期：2024-03-27；修回日期：2024-06-11

基金项目：贵州省山地农业关键核心技术攻关（GZNYGJHX-2023008）；黔科合支撑（〔2022〕重点016号）；黔农科种质资源（2023）01号；贵州省辣椒产业技术体系（GZLJCYJSTX-02）；贵州省普通高等学校青年科技人才成长项目（黔教合KY字〔2022〕027号）

作者简介：吴    迪，男，助理研究员，研究方向为辣椒种质资源创新利用与优异基因挖掘。E-mail：876865710@qq.com

通信作者：何建文，男，研究员，研究方向为辣椒种质资源创新与利用。E-mail：569808092@qq.com

辣椒（Capsicum annuum L.）是一种古老的栽培作物，起源于中南美洲的热带地区，包括墨西哥、秘鲁和玻利维亚等地，拥有丰富的野生种和近缘野生种[1]。作为茄科辣椒属的物种之一，辣椒是一种多年生或一年生的常异花授粉植物[2]。辣椒果实富含维生素C、胡萝卜素、辣椒红素以及辣椒素等多种营养成分，尤其是维生素C含量高于一般蔬菜，使其成为重要的蔬菜和调味品[3]。表型性状的评价是辣椒种质资源鉴定和保护的重要步骤[4]。在确定地方种质资源适应性、综合农艺性状潜力及育种价值方面，表型性状的多样性评价也起到关键作用[5]。目前，国内外学者已经用形态学标记研究各种辣椒的遗传多样性、品种间的性状相关性及种质间亲缘关系等。研究人员对黄灯笼辣椒、观赏辣椒和辣椒种质资源的质量性状和数量性状进行了相关性分析和遗传多样性分析，结果表明，各表型性状间的变异范围很大。同时，通过综合多个表型性状的评价可以判断辣椒遗传差异的大小，在不同性状上遗传多样性指数和变异系数均较高[6-9]。Bozokalfa等[10]利用67种植物形态特征分析土耳其不同地区的辣椒种质，发现不同地区的辣椒种质存在丰富的遗传多样性，这种多样性在辣椒农艺性状改良方面发挥重要作用。Thul等[11]以印度的24份辣椒种质为试验材料，对其表型性状进行分析，并将24份种质分成了6个类群。这些基于表型性状的评价为深入研究辣椒资源和育种提供了重要参考[12]。

我国辣椒种质资源丰富、类型多样，可供育种利用的优异性状也相对较多。然而，部分优异亲本被过度使用且资源研究不够深入，导致辣椒遗传背景变得越来越狭窄。因此，需要发掘更多的优异种质资源来改良与利用。笔者对收集的来自不同国家的275份辣椒种质资源开展遗传多样性分析，研究其遗传背景和亲缘关系，以探究不同来源地的种质资源遗传多样性水平，以期有助于种质资源的开发和保护，并有效促进辣椒资源的高效管理、深入评价和创新利用。

1 材料与方法

1.1 材料

笔者使用的275份材料均为自交系，由贵州省辣椒研究所提供，其来源及数目见表1。试验于2023年3－9月在贵州省遵义市官庄繁育基地进行。3月7日于育苗室育苗，采用136孔育苗盘，每份材料播半盘。5月13日于基地露天移栽，双行单株定植，管理同大田生产。随机区组排列，设3次重复，株行距为40 cm× 80 cm。

1.2 方法

随机区组排列设计，设3次重复，每份材料随机选取10株进行调查。测量的13个数量性状包括株幅、株高、叶片长、叶片宽、叶柄长、首花节位、商品果纵径、商品果横径、果梗长度、果肉厚度、单果质量、单株果数和种子千粒质量等，取样标准及测量时期参考裴红霞等[13]的报道。调查的5个质量性状包括株型、分枝性、主茎色、茎绒毛和叶形等，质量性状的分级描述及赋值参照《辣椒种质资源描述规范和数据标准》[14]，见表2。

表2 辣椒种质资源质量性状描述赋值

Table 2    Description and grouping of quality characters of pepper germplasm resources

[性状

Trait 赋值标准Valuation criteria 1 2              3 4 株型

Plant type 开展

Open 半直立

Semi upright 直立

Upright 分枝性

Branching 强

Strong 中

Middle 弱

Weak 主茎色

Main stem

color 绿

Green 绿带紫条纹

Green with

purple stripes 紫

Purple 茎绒毛

Stem villus 无

Absent 稀

Rare 中

Middle 密

Dense 叶形

Leaf shape 卵圆

Oval shape 长卵圆

Long oval shape 披针形

Lanceolate ]

1.3 数据分析

采用Excel 2010计算辣椒种质资源表型性状的平均值、最大值、最小值和变异系数；采用SPSS 20.0进行性状的相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 275份辣椒种质资源表型性状差异分析

18个性状的变异分析结果如表3所示。叶片长的变异系数最大，为84.02%，变异范围为5.6～12.5 cm，平均值为11.25 cm；首花节位的变异系数最小，为17.06%，变异范围为7～17节，平均值为11.42节。值得注意的是，数量性状中叶片长的变异系数最大，说明这个性状的遗传多样性在所有17个性状中是最丰富的。首花节位的变异相对较小，表明其遗传变异程度相对较低。此外，其他调查性状的变异范围也各不相同。数量性状中，株幅的变异范围最大，为20～130 cm；而果肉厚度的变异范围最小，为0.07～2.20 cm。在质量性状中，茎绒毛的变异范围最大。以上结果表明，275份辣椒材料具有较为丰富的遗传多样性。