不同朝天椒種質資源品質和產量的綜合評價

任朝輝 陳興侶 田浩 廖衛琴 周安韋 童琳 田歡

摘 ?要：為了篩選適應貴州地區種植的朝天椒品種，以資源圃收集的48份朝天椒種質資源為研究對象，對其粗脂肪、蛋白質、維生素C、辣椒素、粗纖維、干物質等6項品質指標和產量進行測定，并利用隸屬函數值法和聚類分析法對所得數據進行綜合評價分析。結果表明：48份朝天椒種質資源的品質和產量存在較大差異。其中，粗脂肪含量范圍在0.12～0.71 g/100 g之間，平均含量為0.47 g/100 g，品種‘黔辣10號含量最高;蛋白質含量范圍在2.36～3.67 g/100 g之間，平均含量為2.90 g/100 g，品種‘DZ-33含量最高;維生素C含量范圍在48.51～74.64 mg/100 g之間，平均含量為59.07 mg/100 g，品種‘子彈頭含量最高;辣椒素含量范圍在6.63～72.54 mg/100 g之間，平均含量為31.49 mg/100?g，品種‘香脆白米椒含量最高;粗纖維含量范圍在2.32%～10.45%之間，平均含量為7.59%，品種‘黔辣18號含量最高;干物質含量范圍在11.12%～20.98%之間，平均含量為15.66%，品種‘單生理想含量最高;干椒產量范圍在189.66～442.81 kg/667 m2之間，平均產量為304.62 kg/667 m2，品種‘2018-70平均干椒產量最高。6項品質指標的平均隸屬度值在0.29～0.75之間，相差0.46，種質資源間差異較大。聚類分析可將48份朝天椒種質資源分為3大類群，第Ⅰ類群包括26份種質資源，占總資源數的54.17%，6項品質指標的平均含量和平均干椒產量都處于居中水平;第Ⅱ類群包括16份種質資源，占總資源數的33.33%，6項品質指標的平均含量都處于最低水平，但平均干椒產量處于最高水平;第Ⅲ類群包括6份種質資源，占總資源數的12.50%，6項品質指標的平均含量都處于最高水平，綜合品質表現最好，但平均干椒產量最低。開展朝天椒種質資源品質和產量的綜合評價分析，可為朝天椒種質資源的創新利用以及新品種選育奠定基礎。

關鍵詞：朝天椒;品質;產量;隸屬函數值法;聚類分析;綜合評價

Abstract： To screen the pod pepper varieties suitable for cultivation in Guizhou， 48 pod pepper varieties were chosen to measure and analyze the crude fat， protein， vitamin C， capsaicin， crude fiber， dry matter and yield， and were comprehensively evaluated through the membership function value method and cluster analysis method. The results showed that there were differences in the comprehensive quality and yield of the 48 pod pepper germplasm resources. The crude fat content was between 0.12 to 0.71 g/100 g， with as average 0.47 g/100 g， and the highest for ‘Qianjiao No. 10， The protein content was between 2.36 to 3.67 g/100 g， with an average 2.90 g/100 g， and the highest for ‘DZ-33. The vitamin C content was between 48.51 to 74.64 mg/100 g， with an average 59.07 mg/100 g， and the highest for ‘Zidantou. The capsaicin content was between 6.63 to 72.54 mg/100 g， with an average 31.49 mg/100 g， and the highest for ‘Xiangcuibaimijiao. The crude fiber content was between 2.32% to 10.45%， with asn average 7.59%， and the highest for ‘Qianjiao No. 18. The dry matter content was between 11.12% to 20.98 %， with an average 15.66%， and the highest for ‘Danshenglixiang. The yield of dried pepper content was between 189.66 to 442.81 kg/667 m2， with an average 304.62 kg/667 m2， and the highest for ‘2018-70. The average membership value of the 6 quality traits was between 0.29 to 0.75， with a difference of 0.46， and there was a large difference between the resources. Cluster analysis could divide the 48 pod pepper germplasm resources into 3 major groups. GroupⅠincluded 26 germplasm resources， accounting for 54.17% of the total resources. The average content of the 6 quality indicators and the average yield content were all in the middle level. GroupⅡincluded 16 germplasm resources， accounting for 33.33% of the total resources. The average content of the 6 quality indicators wais at the lowest level， but the average yield was at the highest level. GroupⅢincluded 6 germplasm resources， accounting for 12.50% of the total resources. The average content of the 6 quality indicators was at the highest level， and the overall quality was the best， but the average yield of dried pepper per mu was the lowest. The study couls lay a foundation for the innovative utilization of pod pepper germplasm resources and the breeding of new varieties.

Keywords： pod pepper; quality; yield; membership function method; cluster analysis; comprehensive analysis

辣椒（Capsicum annuum L.）屬茄科辣椒屬一年或有限多年生植物，是人們不可或缺的鮮食蔬菜和辣味調味品，富含粗脂肪、蛋白質、維生素C、辣椒素、辣椒紅色素、植物多糖等有效成分，具有頗高的營養價值和保健功效[1]，其中，粗脂肪含量與辣椒香味物質相關聯，粗脂肪含量越高，辣椒香味越濃;辣椒富含蛋白質，且含有人體所需的必需氨基酸，是一種優質的植物蛋白資源[2-3];辣椒果實中維生素C的含量居各類蔬菜首位，可參與人體內的氧化還原反應和芳香族氨基酸的代謝途徑[4];辣椒素是一種天然生物堿，被廣泛應用于食品、醫療、化工、軍事等領域[5-8];粗纖維不能被人體消化吸收，但對腸道的蠕動有著重要作用;干物質是衡量辣椒產量的重要指標，對干椒型品種尤為重要。

近年來，貴州由于大力推進農業產業結構調整，貴州辣椒的年種植面積也逐年增加，諸多國內外辣椒種質資源也源源不斷地被引進。隨著經濟的快速發展和人民生活水平日益不斷提高，人們對食品的消費意識由溫飽型向營養保健型轉變，營養健康和保健功能問題越來越受到人們的重視。辣椒營養品質綜合評價分析已成為當前的研究熱點，同時，種質資源營養品質綜合評價分析是種質資源研究的重要組成部分，也是優質種質資源挖掘和創新利用的基礎[9]。目前，不同辣椒種質資源的品質分析報道較多[10-15]，但針對不同辣椒種質資源品質和產量的綜合評價分析報道較少。利用隸屬函數和聚類分析法對不同辣椒種質資源品質和產量進行綜合評價分析還未見報道，因此，全面分析不同辣椒種質源資品質和產量的綜合評價具有十分重要的意義。本研究以資源圃收集的48份朝天椒種質資源為供試材料，對其粗脂肪、蛋白質、維生素C、辣椒素、粗纖維和干物質6項品質指標進行含量測定，并結合產量指標對不同朝天椒種質資源進行綜合評價分析，以期為朝天椒種質資源的創新利用以及新品種選育提供科學依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗所用的48份朝天椒種質資源（表1）由遵義市農業科學研究院辣椒研究所的科研人員于2018年10月陸續從我國貴州、北京、湖北、廣東、四川、遼寧、安徽、河南、山東、湖南、江蘇以及泰國等地引進而來，種植在貴州省遵義市蝦子鎮貴州辣椒科技示范園區試驗基地內。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗設計 ?田間試驗于2019年在貴州省遵義市蝦子鎮貴州辣椒科技示范園區試驗基地內（地理坐標：27°378.76 N，107°858.74 E）進行，地勢向陽平整，排灌方便，質地為壤土，土壤肥力中等。播種前先將種子用0.2%的高錳酸鉀溶液浸泡處理10 min，期間不斷攪拌，然后再將其種子撈出、清水洗凈，晾干備用。3月5日播種，漂浮育苗，每穴1粒。定植前，以有機肥500?kg/667?m2，復合肥100 kg/667 m2，作為基肥一次性施用。移栽大田的壟面寬80 cm，壟高20 cm，壟溝40 cm。5月2日定植大田，雙行單株定植，株距40 cm，每個朝天椒品種定植60株，田間設計采用完全隨機區組排列，每個品種3次重復。

1.2.2 ?品質和產量指標測定 ?待辣椒果實充分紅熟后，挑選生長狀況一致且無病害的紅椒果實，迅速帶回實驗室對其品質指標進行含量測定，3次重復，取平均值。采用索氏抽提法測定粗脂肪（crude fat）含量[16]，凱氏定氮法測定蛋白質（protein）含量[17]，HPLC法測定維生素C（vitamin C）含量[18]，HPLC法測定辣椒素（capsaicin）總量含量[19]，植物類食品中粗纖維的測定方法測定粗纖維（crude fiber）含量[20]，直接干燥法測定干物質（dry matter）含量[21]。最后對辣椒小區產量進行調查，以小區產量折合計算每667 m2的干椒產量，觀察和記錄方法依照《辣椒種質資源描述規范和數據標準》進行[22]。

1.3 ?數據處理

試驗數據采用Excel軟件進行整理與統計，并使用SPSS 20.0軟件進行方差分析，不同資源間差異顯著性檢驗采用Duncan法;DPS7.05軟件進行聚類分析，聚類距離采用歐氏距離，聚類方法為類平均法（UPGMA）。綜合品質評價采用模糊數學中的隸屬函數值法[23]，以粗脂肪、蛋白質、維生素C、辣椒素、粗纖維、干物質含量等指標進行綜合評價。隸屬函數計算公式為：R（Xi）= （Xi–Xmin）/（Xmax–Xmin），式中Xi為指標測定值，Xmax和Xmin分別為所有種質資源某一指標的最大值和最小值。

2 ?結果與分析

2.1 ?不同朝天椒種質資源品質和產量分析

48份朝天椒種質資源6項品質指標和產量指標分析結果見表2。從表2可見，各項品質指標和產量指標在不同朝天椒種質資源之間的含量差異較大。其中，粗脂肪含量范圍在0.12～0.71 g/100 g之間，平均含量為0.47 g/100 g，品種‘黔辣10號含量最高，品種‘高收525含量最低，不同朝天椒種質資源之間的粗脂肪含量呈極顯著性差異;蛋白質含量范圍在2.36～3.67 g/100 g之間，平均含量為2.90 g/100 g，品種‘DZ-33含量最高，品種‘遵辣2167含量最低，不同朝天椒種質資源之間的蛋白質含量無顯著性差異;維生素C含量范圍在48.51～74.64 mg/100 g之間，平均含量為59.07 mg/100 g，品種‘子彈頭含量最高，品種‘皇姑1號含量最低，不同朝天椒種質資源之間的維生素C含量無顯著性差異;辣椒素含量范圍在6.63～72.54 mg/100 g之間，平均含量為31.49 mg/100 g，品種‘香脆白米椒含量最高，品種‘黔辣18號含量最低，不同朝天椒種質資源之間的辣椒素含量呈極顯著性差異;粗纖維含量范圍在2.32%～10.45%之間，平均含量為7.59%，品種‘黔辣18號含量最高，品種‘裕農6號含量最低，不同朝天椒種質資源之間的粗纖維含量呈極顯著性差異;干物質含量范圍在11.12%～20.98 %之間，平均含量為15.66 %，品種‘單生理想含量最高，品種‘1139含量最低，不同朝天椒種質資源之間的干物質含量呈極顯著性差異;干椒產量范圍在189.66～442.81 kg/667 m2之間，平均產量為304.62 kg/667 m2，品種‘2018-70產量最高，品種‘川椒滿天星產量最低，不同朝天椒種質資源之間的產量呈極顯著性差異。此外，不同朝天椒種質資源各項品質指標和產量指標之間的變異系數也存在較大差異，以辣椒素含量的變異系數最大，為47.86 %，其余依次為維生素C、蛋白質、粗纖維、干物質、干椒產量和粗脂肪，分別為23.40%、17.73%、16.28%、14.82%、12.93%和12.72%。

2.2 ?不同朝天椒種質資源綜合品質評價分析

借助模糊數學中的隸屬函數值分析法，分別計算48份朝天椒種質資源的粗脂肪、蛋白質、維生素C、辣椒素、粗纖維、干物質6項品質指標的隸屬度值，并計算出48份朝天椒種質資源的平均隸屬度值，綜合評價48份朝天椒種質資源的綜合品質，從表3可見，48份朝天椒種質資源6項品質指標的平均隸屬度在0.29～0.75之間，相差0.46，種質資源間差異較大。

2.3 ?不同朝天椒種質資源綜合品質和產量評價分析

根據平均隸屬度值的大小，采用歐氏距離-類平均法（UPGMA）對48份朝天椒資源進行聚類分析。結果顯示，當歐式距離在D=0.13水平上，可以將48份朝天椒品種劃分為3大類群（圖1）：第Ⅰ類群包括品種‘驕陽2號‘遵辣10號‘LH-26號等共26份資源，占總資源數的54.17%。其中，該類群的粗脂肪平均含量為0.48 g/100 g，蛋白質平均含量為2.99 g/100 g，維生素C平均含量為60.61 mg/100 g，辣椒素平均含量為31.83?mg/100 g，粗纖維平均含量為7.65%，干物質平均含量為15.51%，6項品質指標的平均含量和干椒的平均產量都處于居中水平（表4）。第Ⅱ類群包括品種‘驕陽14‘47‘黔辣8號等共16份資源，占總資源數的33.33%。其中，該類群的粗脂肪平均含量為0.41?g/100 g，蛋白質平均含量為2.73?g/100 g，維生素C平均含量為54.09 mg/100 g，辣椒素平均含量為22.17 mg/100 g，粗纖維平均含量為7.26%，干物質平均含量為14.91%，6項品質指標的平均含量都處于最低水平，但干椒的平均產量最高（表4）。第Ⅲ類群包括品種‘紅滿天‘金驕干3號‘香脆白米椒等共6份種質資源，占總資源數的12.50%。其中，該類群的粗脂肪平均含量為0.55 g/100?g，蛋白質平均含量為2.99?g/100?g，維生素C平均含量為65.67?mg/100?g，辣椒素平均含量為54.89 mg/100 g，粗纖維平均含量為8.23%，干物質的平均含量為18.36%（表4），6項品質指標的平均含量都處于最高水平，品質最佳，但該類群的平均干椒產量最低，其原因是由于該類群大部分高品質朝天椒種質資源的產量很低所致。

3 ?討論

種質資源是作物遺傳育種的基礎，運用科學的研究方法對不同種質資源的品質指標進行全面的綜合評價分析，有助于優異種質資源的深度挖掘和創新利用。本研究通過對48份朝天椒種質資源的粗脂肪、蛋白質、維生素C、辣椒素、粗纖維、干物質6項品質指標和產量指標進行含量測定及綜合評估分析，結果表明，各項品質指標和產量指標在不同朝天椒種質資源之間的含量差異較大。其中，粗脂肪含量在0.12～0.71 g/100 g之間，平均含量為0.47 g/100 g;蛋白質含量在2.36～3.67 g/100 g之間，平均含量為2.90 g/100 g;維生素C含量在48.51～74.64 mg/100 g之間，平均含量為59.07 mg/100 g;辣椒素含量在6.63～ 72.54 mg/100 g之間，平均含量為31.49 mg/100 g;粗纖維含量在2.32%～10.45%之間，平均含量為7.59%;干物質含量在11.12%～20.98%之間，平均含量為15.66%;干椒產量范圍在189.66～442.81 kg/667 m2之間，平均產量為304.62 kg/667 m2。此外，不同朝天椒種質資源各項品質指標和產量指標之間的變異系數也存在較大差異，以辣椒素含量的變異系數最大，為47.86%，維生素C、蛋白質、粗纖維、干物質、干椒產量和粗脂肪依次分別為23.40%、17.73%、16.28%、14.82%、12.93%和12.72%，其中，蛋白質、粗纖維、干物質、干椒產量和粗脂肪含量的變異系數較小，為中等變異（10%?變異系數≤20%），基因多樣性較低;而辣椒素和維生素C的變異程度較大，為強變異（變異系數?20%）[24]，基因多樣性較高，選育空間大，這對篩選優質朝天椒種質資源具有較大的選擇空間。

隸屬函數分析法是一種在多指標測定基礎上，通過無量綱化將各指標的系數都轉換為（0，1）的度量值，將不同指標放到同一個比較平臺上對其進行綜合評價分析，為多指標綜合評價不同種質資源的綜合品質提供了一條有效途徑，克服了單一或少量指標對綜合品質評價分析的不足。隸屬函數分析法因其方法操作簡便、直觀，評價結果能準確、全面地反映某一種質資源的綜合品質特性而被運用，目前被廣泛應用于馬鈴薯[25]、子蓮[26]、蘋果[27]、山藥[28]、洋蔥[29]等作物的綜合品質分析。本研究以資源圃收集的48份朝天椒種質資源為供試材料，利用隸屬函數法分別計算出每份供試材料的粗脂肪、蛋白質、維生素C、辣椒素、粗纖維、干物質6項品質指標的隸屬函數值，依據隸屬函數值求得平均隸屬度值，平均隸屬度值在0.29～0.75之間，相差0.46，資源空間差異較大。而聚類分析是將綜合品質相當的種質資源合并為一類的分析方法，根據平均隸屬度值的大小，聚類分析將48份朝天椒資源分成3個類群，其中，第Ⅰ類群包括品種‘驕陽2號‘遵辣10號‘LH-26號等共26份資源，占總資源數的54.17%，該類群的6項品質指標的平均含量都處于居中水平。第Ⅱ類群包括品種‘驕陽14‘47‘黔辣8號等共16份資源，占總資源數的33.33%，該類群的6項品質指標的平均含量都處于最低水平。第Ⅲ類群包括品種‘紅滿天‘金驕干3號‘香脆白米椒等共6份資源，占總資源數的12.50%，該類群綜合品質表現最高，品質最佳，在朝天椒新品種選育的實踐過程中，可將這類種質資源作為優良基礎材料。

作物種質資源品質鑒定評價是作物種質資源研究的重要組成部分，也是優異種質資源挖掘與創新利用的基礎和重要手段，對加快育種工作和農產品加工利用起到積極的推動作用，因此，作物種質資源品質鑒定評價分析越發重要。在辣椒新品種選育的實踐過程中，可將綜合品質表現佳的種質資源作為優良育種材料對其他材料進行雜交優化改良。此外，某些種質資源由于某一品質指標表現不佳，導致該種質資源的綜合品質表現較差，或某些種質資源的某一品質指標表現突出，而其他品質指標表現不佳，如：品種‘黔辣10號的粗脂肪含量最高，品種‘DZ-33的蛋白質含量最高，品種‘子彈頭的維生素C含量最高，品種‘2018-70的干椒產量最高，但它們的綜合品質評價被聚類到第Ⅰ類群，屬于居中水平。此外，品種‘黔辣18號的粗纖維含量最高，但該種質資源的辣椒素含量最低，對這類種質資源往往容易被忽略掉，這類種質資源在辣椒新品種選育過程中也能發揮巨大作用，表現較高的利用價值，對育種工作意義重大。

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責任編輯：沈德發