云南地方小米辣資源評價及遺傳多樣性分析

劉發萬，羅紹康，龍榮華，秦 榮，李衛芬，李 帆，張麗琴，楊 東，肖鳳梅， 顧維圣

(1.云南省農業科學院園藝作物研究所，云南 昆明 650205；2丘北縣樹皮鄉農技站，云南 丘北 663200；3丘北縣辣椒研究所，云南 丘北 663200；4.丘北縣種子管理站，云南 丘北 663200)

【研究意義】小米辣(CapsicumfrutescensL.)，為茄科辣椒屬1年生(冷涼地區)或多年生(熱區)灌木狀辣椒，花果直立或側生，果實通常呈短指形或長指形，少部分果實米粒狀(雀辣)。云南各少數民族有嗜辣習慣，小米辣栽培歷史悠久，分布有較為豐富的小米辣種質資源，是全國小米辣遺傳多樣性中心和生態多樣性中心，其種質資源數量和種類特別豐富?！厩叭搜芯窟M展】云南小米辣富含多種人體所需的礦質元素和微量元素[1]，因其辣味香濃，風味獨特，已經得到了國內外市場的認可，引起了國內外研究機構的廣泛關注。王利群，張西露，戴雄澤對小米辣進行了初步分類[2]，顧曉振，鄭宇峰，張正海等基于小米辣園藝性狀和分子標記對逸生小米辣(雀辣)進行了分類研究[3]，羅承良，陸顯榮對逸生小米辣(雀辣)生長特性及人工栽培技術進行了初步研究[4]，王寶森, 白紅麗, 郭俊明等對云南部分地區小米辣微量元素含量進行了測定[5-7]。近年來，在辣椒種質資源表型性狀評價[8-9]與遺傳多樣性分析[10-11]方面已開展了大量工作，為小米辣種質資源遺傳多樣性分析奠定了基礎。主成分分析法和聚類分析法是種質資源和遺傳育種研究中常用的兩種方法，已在大果型辣椒[12-14]、番茄[15]、白菜[16]等主要蔬菜作物資源研究中廣泛應用?！颈狙芯壳腥朦c】基于云南豐富的小米辣資源優勢，利用聚類分析和主成分分析2種方法，綜合評價、分析云南小米辣種質資源遺傳多樣性?！緮M解決的關鍵問題】挖掘特異種質，確定小米辣核心親本，培育優良小米辣新品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地點

供試材料共86份，來自于云南13個地州(市)29個縣、市(表1)。試驗地點丘北縣樹皮鄉農技站試驗基地位于103°54′E，23°56′N，海拔1502 m，年平均氣溫15.2 ℃，年降水量1100 mm，年日照時數1920 h，無霜期年平均295 d。試驗地為紅壤土，肥力中等。

表1 云南小米辣資源調查收集表

續表1 Continued table 1

編號Code種質名稱Germplasm name來源地Source place種植民族Planting nation編號Code種質名稱Germplasm name來源地Source place種植民族Planting nationP028小米辣建水縣漢族P071小米辣瀾滄縣佤族P029小白辣滄源縣傣族P072小米辣瀾滄縣哈尼族P030雀屎辣(小)滄源縣哈尼族P073小米辣孟連縣傣族P031雀屎辣(大)滄源縣傣族P074雀屎辣孟連縣傣族P032朝天辣滄源縣佤族P075小米辣石屏縣哈尼P033蓮花灘辣椒河口縣壯族P076小米辣石屏縣彝族P034新街小米辣河口縣傣族P077小米辣硯山縣回族P035本地小米辣河口縣傣族P078小米辣硯山縣漢族P036頂坪小米辣河口縣瑤族P079火山小米辣大姚縣漢族P037小米辣羅平縣哈尼P080朝天椒劍川縣白族P038小米辣羅平縣彝族P081朝天椒巧家縣漢族P039朝天辣羅平縣彝族P082小米辣瑞麗市傣族P040朝天辣羅平縣漢族P083白殼小米辣西盟縣佤族P041小米辣勐?？h傣族P084小米辣新平縣彝族P042小米辣勐?？h傣族P085小米辣騰沖縣彝族P043曼列小米辣勐?？h傣族P086小米辣永德縣景頗族

1.2 試驗方法及性狀觀察記載

田間評價試驗采用隨機區組排列，3次重復。小區寬1.2 m包溝(溝寬30 cm)、長2.5 m包溝(溝寬30 cm)。田間鑒定評價標準按照中國農科院李錫香主編的《辣椒種質資源描述規范和數據標準》[17]執行。成株期目測觀察株型、分枝性、主莖色、莖茸毛、葉形、葉色、葉緣、葉面特征、花冠色、花藥色、果實著生方向、果色、果型、果肩形狀、果頂形狀、果面特征等性狀；盛果期每小區隨機取樣10株調查株高、株幅、首花節位、單葉掖花數等，成熟后隨機取樣10株調查果長、果寬、果肉厚、單果重、單株果數、果實橫切面形狀等性狀；熟性調查以每個材料定植日期到果實始收期計算。

1.3 數據分析

用Excel 2010計算平均數(X) 、標準差(S)、 極差(R)、變異系數(c.v.)和多樣性指數(H′)，變異系數(c.v.)=(SD÷MN) ×100 %(式中SD為標準差，MN為平均數)，多樣性指數(Shannon-Weiner index,H′)，H′=-∑Pi×lnPi，式中Pi=ni/N(Pi表示樣品中第i個種的個體比例)。利用SPSS 19.0 軟件進行聚類分析和主成分分析，聚類分析首先進行數值標準化轉換，聚類方法采用離差平方和法，種質間遺傳距離為歐氏距離。

2 結果與分析

2.1 小米辣數量性狀遺傳多樣性分析

由表2可知，小米辣10個數量性狀中果肉厚多樣性指數最高，為4.445；其它依次為株幅>首花節位>熟性>株高>果實寬>單葉掖花數>果實長>單果重>單株果數；變異系數最大的是單株果數，為45.12 %，變幅54～539個；其次為單葉掖花數，變異系數39.27 %，變幅為1～3朵；果實長和單果重變異系數分別為38.07 %和36.86 %，變幅為0.4～11 cm和0.1～6.56 g；果實寬和株高變異系數分別為24.73 %和20.88 %，變幅為0.3～1.3和66.4～216 cm；首花節位和熟性變異系數分別為17.69 %和17.25 %，變幅為11～23節和60～130 d；株幅和果肉厚變異系數分別為15.59 %和13.80 %，變幅為52.4～101.8和0.07～0.14 cm。試驗結果表明，供試材料中不同類型的小米辣種質間數量性狀遺傳差異較大，遺傳多樣性較為豐富，可為小米辣核心種質的選擇提供豐富資源，對培育高產、優質、高抗小米辣新品種具有實際意義。

2.2 小米辣質量性狀遺傳多樣性分析

由表3可知，小米辣17個質量性狀中， 株型多直立或半直立，開展較少；分枝性普遍較強，分枝弱和分枝中等的較少；主莖色以深綠色為主，綠色次之，淺綠和紫色較少；莖茸毛稀少為主，莖無茸毛次之，茸毛中等較少；葉形以長卵圓為主，披針形次之，卵圓形葉較少；葉色以綠色為主，淺綠和紫色較少；葉緣以全緣為主，波狀較少；葉面光滑或微皺；花冠色普遍白帶綠，白色次之，紫色較少；花藥以淺藍色為主，淺黃、黃、藍、紫色較少；果形以短指形為主，長指形次之，米粒狀較少；青熟果顏色以淺綠、深綠為主，乳黃、黃綠、綠色次之，紫色、金黃色果較少；果實側生或直立；果面微皺或光滑；果肩凸占多數，少數微凹近平；果頂鈍圓或凹；果實橫切面近圓形、近三角形或近不規則四邊形。遺傳多樣性指數最高的是葉色為4.439，主莖色次之為4.437，莖茸毛遺傳多樣性指數最低為4.325。結果表明，不同質量性狀在不同材料間遺傳差異較大，表現出不同程度的多樣性，為不同用途品種小米辣親本選擇提供了較為豐富的基礎材料。

表2 小米辣數量性狀變異

表3 小米辣質量性狀變異

注：株型：1開展；2直立，3半直立；分枝性： 3強，5中，7弱；主莖色： 1 黃綠，2淺綠，3綠，4深綠，5綠帶紫條紋，6紫；莖茸毛： 1無，2稀，3中，4密；葉形 ：1卵圓，2長卵圓，3披針形；葉色： 1黃綠，2淺綠，3綠，4深綠，5紫；葉緣：1全緣，2波狀，3鋸齒；葉面特征： 1平滑，2皺，3微皺；花冠色： 1白，2淺綠，3白帶綠，4紫；花藥色： 1白，2淺黃，3黃，4淺藍，5藍，6紫；果型： 1燈籠形，2短錐形，3長錐形，4短牛角形，5長牛角形，6短指形，7長指形，8米粒狀；果色： 1黃白，2乳黃，3黃綠，4淺綠，5綠，6深綠，7紫，8金黃；果實著生方向： 1下垂，2側生，3直立；果面特征： 1平滑，2皺，3微皺；果肩： 1無果肩，2凸，2微凹近平，3凹陷；果頂形狀： 1細尖，2鈍圓，3凹，4凹陷帶尖；橫切面形狀： 1近圓形，2近三角形，3近四邊形，4不規則形。

圖1 小米辣種質資源基于27個性狀的聚類圖Fig.1 Cluster figure of millet germplasm resources by analysis of 27 traits

2.3 聚類分析

利用SPSS19.0軟件，根據小米辣27 個性狀在86份不同種質資源間的不同表現，聚類分析采用離差平方和法，以歐氏距離為遺傳距離，在遺傳距離10.0處將供試材料聚為6大類群(圖1)，第Ⅰ類群包含32份材料，其主要特征是主莖綠色為主，葉形長卵圓，葉綠色、花冠綠帶白，果實側生，果形短指形，果色以淺綠、黃綠為主，株高平均172.05 cm，單株果數平均206.94個，果實長平均4.93 cm，果實寬平均0.9 cm，單果重平均3.68 g，熟性晚熟，為云南原生小米辣種質，栽培歷史悠久，是云南大面積商品化種植的小米辣類型。第Ⅱ類群包含16份材料，其主要特征是主莖綠色，葉形長卵圓，葉淺綠色、花冠綠帶白，果實側生，果形短指形，果乳黃色，株高平均181.13 cm，株幅平均80.56 cm，單株果數平均206.18個，果實長平均4.46 cm，果實寬平均0.87 cm，單果重3.38 g，熟性晚熟，為云南熱區原生小米辣生態類型，普遍為多年生，植株生長勢旺，分枝能力強，由于是長期濕熱環境選擇保留種植，抗病蟲能力相對較強。第Ⅲ類群包含28份材料，其主要特征是主莖深綠或綠，葉形披針形，葉綠色，花冠白色，果形長指形，果深綠或綠色，果實直立，株高平均138.5 cm，株幅平均74.91 cm，單株果數平均180.21個，果實長平均6.34 cm，果實寬平均1.04 cm，單果重4.26 g，熟性中熟，為典型的朝天椒類型，植株矮壯，分枝能力強，果實直且光滑。第Ⅳ類群包含6份材料，其主要特征是主莖深綠色，葉形卵圓，葉綠色，花冠綠帶白，果形米粒形，果綠色，果實直立，株高平均199.37 cm，株幅平均78.89 cm，單株果數平均425個，果實長平均0.84 cm，果實寬平均0.36 cm，單果重0.19 g，熟性晚熟，為云南特有“雀辣”類型，多年生，采擇期長，熱區一年四季均可開花掛果，植株生長勢旺，抗逆性強，單株掛果數多。第Ⅴ類群包含2份材料，其主要特征是主莖淺綠色，葉形鈹針形，葉綠色，花冠白色，果形長指形，果金黃色，果實直立，株高平均91.5 cm，株幅平均82.95 cm，單株果數平均236.5個，果實長平均5.95 cm，果實寬平均1.25 cm，單果重4.1，熟性早熟，為云南藏區特有小米辣品種，株型緊湊，果金黃色。第Ⅵ類群包含2份材料，其主要特征是主莖紫色，葉形鈹針，葉紫色，花冠紫色，果形長指形，果紫色，果實直立，株高平均71 cm，株幅平均68.95 cm，單株果數平均130個，果實長平均3.95 cm，果實寬平均0.75 cm，單果重2.3 g，熟性早熟，果紫黑色。

表4 不同小米辣類群性狀分類

表5 小米辣主要性狀特征值和貢獻率

2.4 主成分分析

表5表明，在影響小米辣主要農藝性狀的主成分構成中，前6個主成分累計貢獻率達88.76 %，包含了小米辣主要農藝性狀的巨大多數信息。主成分一貢獻率最大為43.33 %，其它依次為主成分二、三、四、五、六，貢獻率分別為13.72 %、10.56 %、8.66 %、7.17 %、5.33 %。第一主成分特征值為4.33、貢獻率為43.33 %，特征向量較高的農藝性狀有株高、首花節位、單株果數、熟性，其特征向量分別為0.726、0.677、0.567、0.53，株高、單株果數與小米辣單株產量構成相關，首花節位、熟性與小米辣生長熟性有直接關系，表明小米辣產量、熟性的影響因子主要集中在第一主成分。第二主成分特征值為1.37，貢獻率為13.72，特征向量較高的農藝性狀有熟性、株高、株幅，與小米辣株型直接相關，表明第二主成分是反應株型的主要因子；第三主成分特征值為1.06，貢獻率為10.56 %，特征向量較高的農藝性狀有果實長、果實寬、單果重，對小米辣果實性狀起主要作用，表明第三主成分是反應果實性狀的主要因子。第四主成分特征值為0.86，貢獻率為8.66 %，特征值較高的農藝性狀有首花節位、單葉掖花數、熟性，表明第四主成分是影響小米辣熟性的主要因子。第五、六主成分主要反應果實性狀、株型、單株產量的綜合影響。主成分分析結果揭示，在小米辣核心親本材料的選擇過程中，首先要考慮株高、單株果數，要選擇株高適中、單株掛果數高的材料作為核心親本材料，其次要選擇株幅適中，直立或半直立緊湊株型材料做親本材料。

3 討 論

優異的種質資源是作物新品種選育的物質基礎[18-19]，小米辣新品種選育的關鍵是小米辣種質資源的高效利用，挖掘優異小米辣種質是小米辣品種改良最為核心的工作。資源材料在田間鑒定評價時，栽培試驗條件與內在遺傳基因共同決定了每份材料各農藝性狀田間的具體表現，在栽培條件相同且材料足夠多的情況下，田間農藝性狀表現可真實反映材料間不同的遺傳差異[20]，觀測的小米辣農藝性狀指標可以表征小米辣種質的相關性狀和特點，根據表型差異來選擇親本材料對小米辣品種改良具有重要的意義。

研究結果表明，云南小米辣資源遺傳多樣性豐富，多樣性指數最高的是葉色為4.439，單株果數變異系數最大為45.12 %，變幅54～539個，果實性狀資源范圍大；單株掛果數超過300個的有15份材料，P030和P074單株掛果數都超過500個，其中P030植株長勢強健，抗逆性強，單株掛果數達539個，遠高于云南小米辣主產區主栽品種的單株果數，由于都是逸生的雀屎辣類型，保持了云南小米辣優良品質風味，可作為優異基因資源應用于小米辣新品種改良；P077和P085單株掛果數都超過了300個，是云南小米辣主栽類型，保持了云南小米辣優良品質風味，可作為小米辣新品種選育的親本材料應用；P057果實金黃色、P060果實紫色，2份材料可作為特稀品種親本材料選擇利用。

主成分分析結果揭示，前6個主成分貢獻率累計達88.76 %，基本反映了小米辣10個主要農藝性狀的大部分信息，各主成分都在一定程度上體現了小米辣性狀間的相關性。在小米辣核心親本選擇時，首先要注意株型，同時要考慮單株果數、果型、熟性，要選擇株型緊湊、單株掛果數高、果實商品性狀好的材料作為親本，根據育種目標，結合這些性狀對種質資源進行精準鑒定評價，為小米辣親本選配提供基礎數據。

利用SPSS19.0軟件基于86份種質間形態性狀的遺傳差異，把86份小米辣種質聚類劃分為6大類群。第Ⅰ類群為云南商品化栽培原生優勢種群，分布范圍廣；第Ⅱ類群為云南熱區生態種群，主要分布在低熱河谷地帶；第Ⅲ類群為朝天椒種群，果實直立、抗性強，分布最為普遍；第Ⅳ類群為云南特有雀辣，保持了小米辣典型特征，只有在云南局部地區有分布；第Ⅴ、Ⅵ類群為特稀小米辣類型。不同類群具有不同的農藝性狀特征，明確了小米辣種質資源不同類型的特征、特性，為小米辣品種改良親本選擇提供了科學依據。

在育種工作中，親本選擇是極其重要的環節[21]，各地收集的小米辣材料其適應性不一，部分材料田間鑒評時有些優良性狀不能表現，而親本選擇時多注重田間農藝性狀具體表現，存在主觀性、經驗性的弊端，結合聚類分析和主成分分析結果選擇親本在一定程度上克服了親本選擇時的主觀性和經驗性，對于優異小米辣親本的選擇具有積極意義。

4 結 論

研究僅針對云南省小米辣種質資源的田間表型性狀進行評價分析，鑒于農藝性狀的表現受環境因素影響較大[22]，基于表型性狀的分類會影響準確性。因此，為深入了解小米辣種質資源，還需對其內含物進一步進行測定，綜合表型性狀和內含物測定，才能更準確、全面地對云南省小米辣種質資源進行精準評價，科學掌握云南小米辣產生、發生、遺傳、演化規律。