基于主成分分析的不同朝天椒品种品质综合评价

摘    要：为了研究不同朝天椒品种综合性状的差异，筛选朝天椒新品种，对40份辣椒品种的14个性状进行差异性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果表明，品种间性状差异较大，变异系数范围为8.66%～57.76%；辣椒性状间存在着较显著的相关性；通过主成分分析发现H2143的综合评价得分最高，珠农38号的综合评价得分次之，说明二者综合表现好，适应能力较强；泰美簇生9号的综合评价得分最低，说明其14个性状的综合表现较差，适应能力较差；通过聚类分析把40份辣椒品种分为4个类群，第一类既适合做干椒亦可以做鲜椒，第二类是普通朝天椒类型，第三类是辣椒素专用类型，第四类是大果类型。综上所述，H2143、珠农38号、红海、江宝劲霸、314朝天椒、楚龙182、白指天椒等7个品种综合表现良好。

关键词：辣椒；品质评价；主成分分析；聚类分析

中图分类号：S641.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）03-042-06

Comprehensive quality evaluation of different pepper varieties by principal component analysis

CHANG Xiaoke， DONG Xiaoyu， HAN Yanan， CHENG Zhifang， YAO Qiuju， LI Li

（Horticultural Research Institute， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450000， Henan， China）

Abstract： In order to explore the difference in the comprehensive quality of different pepper varieties， 40 pepper varieties were analyzed for their 14 traits to investigate genetic diversity of agronomic traits with genetic diversity analysis， correlation analysis， principal component and cluster analysis. The results showed that there were rich genetic diversities. Coefficient of variation of quantitative traits ranged from 8.66% to 57.76%. There was a high correlation between the morphological characteristics of pepper. It was found the comprehensive evaluation of H2143 was higher， Zhunong No. 38 was second， the comprehensive quality traits were the better， indicating that H2143， Zhunong No. 38 had relatively strong ability to adapt to the ecological environment in Henan. The comprehensive evaluation of Taimeicusheng No. 9 was the lowest， and its comprehensive quality traits were the worst， indicating that Taimeicusheng No. 9 had relatively weak ability to adapt to the ecological environment in Henan. Cluster analysis divided 40 pepper varieties into 4 classes. The first class could be used as fresh and dried pepper. The second class has 7 cultivars which were ordinary pod pepper.The third class has 20 cultivars which were characterized by high capsaicin content. The fourth class has 9 cultivars which were big fruit. In conclusion， H2143， Zhunong No. 38， Honghai， Jiangbaojinba， 314 chaotianjiao， Chulong 182， Baizhitianjiao performed well overall.

Key words： Pepper;quality evaluation; Principal component analysis; Cluster analysis

21世纪是中国辣椒产业飞速发展阶段，据国家大宗蔬菜产业技术体系统计，近年来辣椒面积稳定在210万hm2以上，成为中国种植面积最大的蔬菜，河南的辣椒种植面积超过24万hm2[1]，其中朝天椒占1/4。朝天椒主要种植区域为豫东的柘城、睢县，豫中的临颍，豫南的邓州、内乡、方城、社旗，豫西的新安、宜阳、渑池，豫北的内黄、滑县、清丰等地。其中，柘城县以辣椒为主导产业，先后被评为“全国农村一二三产业融合发展先导区”“国家农村创新创业园区”“省级现代农业产业园”，荣获“全国辣椒产业化发展示范县”等荣誉，实现了由“中国三樱椒之乡”向“中国辣椒之都”的精彩蝶变。“柘城辣椒”被农业农村部确定为农产品地理标志登记产品，荣登地理标志品牌百强榜第56位，品牌价值达到60.52亿元[2-3]。

辣椒除菜用、调味、加工功能外，还具有药用、饲用、观赏功能，是消费功能最多的蔬菜，因而越来越受到消费者的喜爱。近年来，为了提高辣椒的产量和品质，科技工作者多在辣椒栽培[4]、病虫害防治[5-6]、综合评价[7-8]等方面进行研究。蓬桂华等[8]对93份辣椒种质资源按平均隶属度可分为4大类型，即高品质型、中品质型、一般品质型和特殊品质型。白健君等[9]对40份辣椒果实依据其果色和果形进行系统分类，通过相关性分析和聚类分析，较全面地对辣椒的主要农艺性状进行了描述与分析。郝卫等[10]研究表明在改良辣椒形态性状时，按育种目标的要求选取主要性状，同时也要注意与其他性状间的关联。任朝辉等[11]开展了朝天椒种质资源品质和产量的综合评价分析，未发现品质和干椒产量同时表现较好的品种。目前，对朝天椒的研究主要集中在农艺性状上，对朝天椒农艺性状和品质性状综合评价报道不多，同时河南地区朝天椒品种比较单一化，同质化严重，因此，亟需引进综合性状表现优异的朝天椒，综合评价朝天椒表现。笔者通过对40份朝天椒的14项性状指标进行主成分分析和聚类分析，综合评价筛选出综合表现优良的朝天椒品种，以期为河南的朝天椒产业发展和朝天椒品种选育工作提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试验地点

试验材料为40个朝天椒品种，详见表1。试验地点设于河南省农业科学院柘城试验基地，试验地地势平整，土壤肥力均匀。采用72孔穴盘育苗，于2021年3月15日播种，5月4日定植，10月30日采收，露地高垄栽培，垄长8.5 m，垄宽1.8 m，株行距40 cm×50 cm，小区面积15.3 m2，每小区20株，3次重复，完全随机排列。

1.2 测定指标

测量朝天椒农艺性状包括株高、株幅、始花节位、单株果数、果长、果横径、果肉厚度、单果质量、干鲜比等9个形态指标，其中，干鲜比（%）=干果质量/鲜果质量×100。于辣椒红熟期，各小区随机选取5株进行相关性状指标的测量并记录，结果取平均值。测量标准参照李锡香《辣椒种质资源描述规范和数据标准》[12]。测定蛋白质、可溶性糖、粗纤维、辣椒素、二氢辣椒素的含量。每个样品田间采收1000 g红辣椒备用，采用GB 5009.5－2016的方法测定蛋白质含量[13]，3次重复；采用NY/T 1278－2007铜还原碘量法测定可溶性糖含量[14]，3次重复；采用GB/T 5009.10－2003的方法测定粗纤维含量[15]，3次重复；采用NY/T 1381－2007高效液相色谱法测定辣椒素和二氢辣椒素含量[16]，2次重复。

1.3 数据处理

采用Excel对数据进行统计与整理；采用 DPS v7.05 进行相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 朝天椒品种性状遗传多样性分析

由表2可知，40份朝天椒的14个性状指标变异系数为8.66%～57.76%；单果质量的变异系数是57.76%，单株果数的变异系数是50.44%，果横径的变异系数表现为41.67%，表明与产量相关的性状进行遗传改良的潜力较大。辣椒素含量的变异系数为37.71%，二氢辣椒素含量的变异系数为44.74%，表明朝天椒辣度表现出较高的变异性。株高、株幅、始花节位、果长、果肉厚度、干鲜比、粗纤维含量、可溶性糖含量的变异系数在10%～40%，只有蛋白质含量的变异系数为8.66%。14个性状变异系数关系为：单果质量>单株果数>二氢辣椒素含量>果横径>辣椒素含量>株幅>果肉厚度>株高>果长>可溶性糖含量>始花节位>粗纤维含量>干鲜比>蛋白质含量，40份朝天椒品种间性状差异较大，具有较为丰富的遗传多样性，适宜筛选优异朝天椒品种。

2.2 朝天椒品种性状相关性分析

40个朝天椒的14个性状相关性分析表明（表3），株高与株幅、单株果数，株幅与单株果数，始花节位与蛋白质含量，果横径与果肉厚度、单果质量，果肉厚度与单果质量，单果质量与可溶性糖含量，辣椒素含量与二氢辣椒素含量均呈极显著正相关；株幅与可溶性糖含量，始花节位与粗纤维含量，单株果数与粗纤维含量、二氢辣椒素含量，果横径与可溶性糖含量，果肉厚度与可溶性糖含量均呈显著正相关；株幅与蛋白质含量，单株果数与果横径，果横径与干鲜比、辣椒素含量、二氢辣椒素含量，果肉厚度与干鲜比呈极显著负相关；单果质量与干鲜比、粗纤维含量均呈极显著负相关；株高与果横径，株幅与始花节位，始花节位与果肉厚度、可溶性糖含量，果肉厚与粗纤维含量、辣椒素含量、二氢辣椒素含量，单果质量与辣椒素含量、二氢辣椒素含量，干鲜比与可溶性糖含量均呈显著负相关。

2.3 朝天椒品种农艺性状的主成分分析

对14个生长指标进行主成分分析（表4），以特征值＞1.0为标准，提取到5个主成分，方差贡献率依次为31.06%、20.79%、11.07%、8.82%、8.00%，累计方差贡献率达79.74%，即这5个成分可以代表大部分筛选信息。第一主成分方差贡献率最高，为31.06%，占比较高的指标分别为单果质量、果横径、果肉厚度，说明第一主成分是反映果实性状因子。第二主成分占比较高的指标分别为株幅和蛋白质含量。第三主成分主要影响因子是株高、辣椒素含量和二氢辣椒素含量，说明第三主成分是反映高度和辣度因子。第四主成分主要影响因子是果长，说明第四主成分是反映果实长度因子。第五主成分主要影响因子是干鲜比和粗纤维含量，说明第五主成分是反映干椒性状因子。

2.4 朝天椒品种综合评价

根据因子得分系数矩阵及其所对应的主成分，可以计算出5个主成分因子得分，公式如下所示：

F1=-0.24X1+0.14X2-0.41X3-0.40X4+0.21X5+0.79X6+0.84X7+0.89X8-0.61X9-0.15X10-0.59X11+0.66X12-0.56X13-0.54X14；                               （1）