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

摘 要：通过筛选种质资源，为观赏用辣椒的新品种选育提供依据，对20份辣椒材料进行遗传多样性、相关性和SRAP标记分析。结果表明，33个性状的多样性指数范围为0.50～1.97，青熟果色和果形的多样性指数很高。9个数量性状中，单果质量和单株果数的变异系数最大，变异丰富；株幅的变异系数最小，人工选择面窄。果顶形状、商品果纵径、果梗长度与果形显著相关，花冠色、主茎色、叶色与青熟果色4个性状彼此显著正相关。26个SRAP引物组合共扩增出82个多态性条带，每个组合的多态性条带数为1～8条不等，平均3.2个。在相似系数0.64处将20份材料分为5个类群，类群间亲缘关系较远，表现型多样性强。研究结果可为后续筛选和培育果形奇特、色彩丰富的观赏用辣椒品种提供依据。

关键词：辣椒；观赏性；种质资源；表型性状；分子标记

中图分类号：S641.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）01-016-08

Analysis of genetic diversity of pepper germplasm resources for ornamental based on phenotypic traits and SRAP markers

HE Wei 1， ZHANG Hui 2

（1. Department of Pharmacy， Guizhou University of Traditional Chinese Medicine， Gui’an 550025， Guizhou， China; 2. Institute of Horticulture， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin 150069， Heilongjiang， China）

Abstract： The selection of germplasm resources provides a basis for the breeding of new ornamental pepper cultivars. In this study， we analyzed phenotypic traits correlation， diverse genetic backgrounds and SRAP markers of 20 pepper varieties. Results showed that the genetic diversity index of 33 traits ranged from 0.50 to 1.97， and the diversity indices in both color of green mature fruit and fruit shape were very high. Among nine quantitive traits， the variation coefficiens in both the single fruit weight and the number of fruits per plant were the largest， indicating that variations were the richest; while the lowest variation was the plant breadth， indicating that the artificial selection range was narrow. Fruit apex shape， longitudinal diameter， and stem length were related to the fruit shape. Corolla color， main stem color， leaf color and color of green mature fruit were significantly positively correlated. A total of 82 polymorphic bands were amplified using 26 SRAP markers. 1-8 polymorphic bands could be amplified from each primer combination， with an average being 3.2 bands. At the similarity coefficient of 0.64， the 20 materials were divided into 5 groups， which were found to have far genetic relationship and diversified phenotypes. The results of this study can provide information for guiding the breeding of pepper varieties for ornamental.

Key words： Pepper; Ornamental; Germplasm resources; Phenotypic traits; Molecular markers

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[1]。王学工等[2]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[3]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[4]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[5]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[6]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[7-9]、栽培技术[8-10]、生理指标测定[5，11]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。

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》[12]，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[13-14]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-1，Taq酶0.75 U，dNTP 0.20 mmol·L-1，Mg2+ 2.50 mmol·L-1，模板DNA 50 ng，ddH2O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 [15-16]公式为 H =－ΣPilnPi。其中， Pi是某一表型（比如果形）的第i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[17]根据平均值（M）和标准差（S）将数据分为10级，0.5 S 为1级，从第1级 Xi＜（ M-2S） 到10级Xi ≥ （M + 2S） ，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[18]统计。

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。

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。

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。