1、为同等贡献作者 李子雄，硕士，专业方向：蔬菜种质创新与分子设计育种，E-mail：；潘兵青，博士研究生，专业方向：蔬菜种质创新与分子设计育种，E-mail：*通信作者（Corresponding authors）：孙亮，男，副教授，博士生导师，专业方向：蔬菜种质创新与分子设计育种，E-mail：liang_sun ；沈火林，男，教授，博士生导师，专业方向：蔬菜种质创新与分子设计育种，E-mail：收稿日期：2023-03-27；接受日期：2023-05-16基金项目：三亚崖州湾科技城项目（SYND-2002-25，SYND-2021-19），海南省重大科技计划项目（ZDKJ2021010），科
2、技创新服务能力建设-高精尖学科建设（CEFF-PXM2019_014207_000032）doi：10.19928/ki.1000-6346.2023.2033辣椒种质资源果实品质与抗病性综合评价李子雄 潘兵青 宋莹莹 马世杰 张 娣 陈 婕 沈火林*孙 亮*（中国农业大学园艺学院，设施蔬菜生长发育调控北京市重点实验室，北京 100193）摘 要：为筛选出优质多抗辣椒种质资源，以 109 份国内外辣椒种质资源为试材，对 6 个果实品质性状进行了测定，同时对是否携带抗烟草花叶病毒病基因 L4、抗辣椒疫病基因 CaPhyto、抗番茄斑点萎蔫病毒病基因 Tsw 和抗马铃薯 Y 病毒病基因Pvr4 进
3、行了鉴定。通过遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析和聚合推进树（ABT）分析进行了综合评价。结果表明：109 份辣椒种质资源遗传多样性丰富，变异系数介于 24.51%123.52%之间，其中-胡萝卜素含量变异程度最大。ABT 分析表明，辣椒红素对色差仪测定各指标影响最大，叶黄素次之，而-胡萝卜素最小。抗性分子标记鉴定筛选出 8 份材料携带 L4 基因，23 份材料携带 CaPhyto 基因，1 份材料携带 Pvr4 基因。主成分分析和聚类分析表明，109 份辣椒种质资源可分为 3 个类群，类群和类群的品质指标均较为优异。最终，筛选出 9 份兼具品质与抗性的优异种质。关键词：辣椒；种
4、质资源；果实品质；抗病性；聚类分析；聚合推进树分析018.12 g kg-1（DW）之 间（王 宁 等，2016；蓬 桂 华 等，2017；Sarpras et al.，2017；刘 志 敏 等，2019；任朝辉 等，2020）；鲜椒的 VC 含量在7.504 233.30 mg kg-1（FW）之间变化（吕玲玲 等，2013；冯 营 等，2015；郝 艳 娟 等，2017；王雪 等，2017；张瑞祥 等，2021；刘宇鹏 等，2022）。辣椒成熟果实颜色主要分为红、橙和黄色（宋钊 等，2018）。根据前人研究，辣椒果色的形成与类胡萝卜素的合成与代谢关系密切。在辣椒果实的类胡萝卜素中，辣椒红素
5、、-胡萝卜素和叶黄素占比较大。在红色辣椒品种中，辣椒红素含量高，有时可达 27.01 mg g-1（DW），占类胡萝卜素总量的 60%以上（刘蓉和刘志敏，2006；张芳芳，2010；袁小钧 等，2022）；在橙色果实中，-胡萝卜素是类胡萝卜素的主要成分（Lang et al.，2004；Guzman et al.，2010），其含量可达2 526.04 mg kg-1（FW）（陈奕聪 等，2018；秦于玲 等，2020；李平平 等，2022）；而黄色果实中的类胡萝卜素主要为叶黄素、玉米黄质和-胡萝卜素，一些材料中叶黄素含量可达 115.20 mg kg-1（FW），占类胡萝卜素总量近 40%（
6、Almela et al.，1991；Deli et al.，1996；陈奕聪 等，2018；秦于玲 等，2020；Tomlekova et al.，2021；Chen et al.，辣椒（Capsicum annuum L.）原产南美洲，是一种重要的世界性蔬菜和调味料。人类有着超过6 000 年的食用和驯化辣椒的历史（邹学校和朱凡，2022）。在漫长的驯化过程中，辣椒积累了丰富的变异，不同种质资源在果实营养物质含量与抗病性上存在着巨大差异。随着我国人民生活水平的提高和园艺产业的升级，优质多抗已成为辣椒重要的育种目标（王立浩 等，2021）。因此，明确不同辣椒种质资源在果实品质和抗病性上的差异
7、，筛选优质多抗种质，对辣椒新品种选育具有重要意义。辣椒素、二氢辣椒素和 VC 与辣椒果实的风味、营养与外观品质密切相关。上述物质在不同辣椒种质间变异很大，其中干椒的辣椒素含量在 46 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES研究论文2023（8）：46-582022）。上述呈色物质与辣椒果色有着较为复杂的关系。前人研究发现，辣椒红素与玉米黄质对色差仪测定的 L*、a*、b*、C*与 h值相对贡献率较大，而-胡萝卜素相对贡献率较小（李平平 等，2022）。病害始终是影响辣椒高产优质的重要因素之一，其中疫病、烟草花叶病毒（TMV）、番茄斑点萎蔫病毒（TSWV）和马铃薯 Y 病毒（PVY）是
8、生产中大范围流行或潜在重要病害。辣椒疫病是由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）引起的一种毁灭性土传病害（席亚东 等，2016），可危害辣椒根、茎秆、果实和叶片等部位，常造成全株萎蔫死亡，一般可造成 20%30%的产量损失，严重时甚至绝收（李萍 等，2012；彭玉梅 等，2020）；TMV病症主要表现为叶片皱缩、斑驳、黄化、花叶和植株矮化等，其中落叶、落花、落果现象最为严重，通常情况下可导致辣椒减产 30%50%（李萍 等，2012）；TSWV 是我国辣椒生产的重大潜在病害，主要由蓟马专型传播，会给辣椒生产带来巨大损失，严重时甚至造成绝收（王立浩 等，2016）；PVY 在辣
9、椒的幼苗到成株期均可进行侵染，使植株出现花叶、矮化、果少等症状，导致产量损失和品质下降（李宁 等，2018）。迄今，许多育种工作者已对国内外辣椒资源进行了调查、搜集与研究。任朝辉等（2020）利用高效液相色谱法对 80 份辣椒种质的 VC 和辣椒素含量进行了测定，筛选出黔辣 8261 等 7 个高品质种质资源；王蜜蜜（2020）通过性状与分子标记关联分析筛选出高 VC861.801 842.80 mg kg-1（FW）和高辣椒红素50.10515.61 mg kg-1（FW）的 4 种优良辣椒材料；尹延旭等（2019）对 97 份国外辣椒种质资源的 21 个农艺性状进行了评价，获得种间高辣味材
10、料 LJJA03；李亚林（2019）采用主成分分析法对辣椒产量、果实营养品质等指标进行分析，筛选出高 VC（5 743.0 mg kg-1）材料绵蔬螺丝椒；徐晓美等（2022）采用灌根接种法鉴定了 96 份辣椒种质材料的疫病抗性水平，并利用 SSR 分子标记对其进行遗传多样性分析，获得了 1 份免疫材料和 6 份高抗材料。本试验通过对 109 份辣椒种质资源的辣椒红素、VC、辣椒素、二氢辣椒素、叶黄素和-胡萝卜素含量以及果形、果色等性状指标进行测定与分析，并利用分子标记对 TMV、疫病、TSWV 和PVY 抗病性进行鉴定，同时对种质资源间的相关性进行分析并利用主成分分析和聚类分析对其进行分类，
11、以期为辣椒种质资源创新与利用以及新品种培育提供参考。1 材料与方法1.1 试验材料供试 109 份辣椒种质资源由中国农业大学园艺学院收集保存，包括一年生辣椒（C.annuum）与中国辣椒（C.chinense），其中一年生辣椒主要包括自交系、杂交种和地方品种（表 1）。表 1 109 份辣椒种质的来源与分类材料编号来源地果形植物学分类21C1069甘肃省短羊角形Capsicum annuum L.21C1068甘肃省短羊角形Capsicum annuum L.21C1258甘肃省长牛角形Capsicum annuum L.21C1096广东省短牛角形Capsicum annuum L.21C1
12、107广东省短羊角形Capsicum annuum L.21C1076广东省短羊角形Capsicum annuum L.21C1072广东省短羊角形Capsicum annuum L.21C1457贵州省短牛角形Capsicum annuum L.21C1310贵州省短指形Capsicum annuum L.21C1332贵州省球形Capsicum annuum L.21C1062河北省短牛角形Capsicum annuum L.21C1401河北省短指形Capsicum annuum L.21C1311河南省短指形Capsicum annuum L.21C1340湖南省短指形Capsicum
13、 annuum L.材料编号来源地果形植物学分类21C1090吉林省长指形Capsicum annuum L.21C1476台湾省短牛角形Capsicum annuum L.21C1046台湾省短羊角形Capsicum annuum L.21C1309台湾省短羊角形Capsicum annuum L.21C1048台湾省线形Capsicum annuum L.21C1053山东省短牛角形Capsicum annuum L.21C1270山东省短牛角形Capsicum annuum L.21C1516山东省短牛角形Capsicum annuum L.21C1056山东省短羊角形Capsicum
14、annuum L.21C1285山东省短羊角形Capsicum annuum L.21C1279山东省短羊角形Capsicum annuum L.21C1346市购果实短牛角形Capsicum annuum L.21C1266市购果实短牛角形Capsicum annuum L.21C1297市购果实短牛角形Capsicum annuum L.47 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES研究论文续表材料编号来源地果形植物学分类21C1397市购果实短牛角形Capsicum annuum L.21C1358市购果实短牛角形Capsicum annuum L.21C1398市购果实短牛角形
15、Capsicum annuum L.21C1323市购果实短牛角形Capsicum annuum L.21C1249墨西哥长牛角形Capsicum annuum L.21C1255墨西哥长锥形Capsicum annuum L.21C1071日本短羊角形Capsicum annuum L.21C1095日本长指形Capsicum annuum L.21C1470市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1438市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1349市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1298市购果实短指形Capsicum annu
16、um L.21C1350市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1447市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1384市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1260市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1402市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1359市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1440市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1343市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1337市购果实短指形Capsicum annuum L.21C1262
17、市购果实短锥形Capsicum annuum L.21C1334市购果实短锥形Capsicum annuum L.21C1347市购果实短锥形Capsicum annuum L.21C1336市购果实方灯笼形Capsicum annuum L.21C1439市购果实球形Capsicum annuum L.21C1328市购果实线形Capsicum annuum L.21C1329市购果实樱桃形Capsicum annuum L.21C1265市购果实长灯笼形Capsicum annuum L.21C1268市购果实长灯笼形Capsicum annuum L.21C1269市购果实长牛角形Cap
18、sicum annuum L.21C1295市购果实长牛角形Capsicum annuum L.21C1292市购果实长牛角形Capsicum annuum L.21C1316市购果实长指形Capsicum annuum L.21C1456市购果实长指形Capsicum annuum L.21C1296市购果实长指形Capsicum annuum L.21C1455市购果实短牛角形Capsicum annuum L.21C1361市购果实短线形Capsicum annuum L.21C1321市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1407市购果实短羊角形Capsicum a
19、nnuum L.21C1473市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1475市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1468市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1360市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1326市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1342市购果实短羊角形Capsicum annuum L.材料编号来源地果形植物学分类21C1341市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1327市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1267市购果实短羊角
20、形Capsicum annuum L.21C1469市购果实短羊角形Capsicum annuum L.21C1430安徽省短指形Capsicum annuum L.21C1320不详球形Capsicum annuum L.21C1080法国短羊角形Capsicum annuum L.21C1324韩国短牛角形Capsicum annuum L.21C1084韩国短羊角形Capsicum annuum L.21C1087韩国短羊角形Capsicum annuum L.21C1049韩国长牛角形Capsicum annuum L.21C1483美国短指形Capsicum annuum L.21C
21、1065美国短指形Capsicum annuum L.21C1357市购果实长锥形Capsicum annuum L.21C1259市购果实长锥形Capsicum annuum L.21C1330新疆维吾尔自治区短牛角形Capsicum annuum L.21C1436云南省短指形Capsicum annuum L.21C1365重庆市短羊角形Capsicum annuum L.21C1367重庆市短羊角形Capsicum annuum L.21C1366重庆市短羊角形Capsicum annuum L.21C1263市购果实长牛角形Capsicum annuum L.21C1507东南亚短羊
22、角形Capsicum chinense Jacq.21C1506东南亚小灯笼形Capsicum chinense Jacq.21C1504东南亚小灯笼形Capsicum chinense Jacq.21C1503东南亚小灯笼形Capsicum chinense Jacq.21C1511东南亚小灯笼形Capsicum chinense Jacq.21C1505东南亚小灯笼形Capsicum chinense Jacq.21C1490福建省短指形Capsicum chinense Jacq.与Capsicum annuum L.杂交后代系谱选育而成的自交系21C1512杂交系选飞碟形Capsicu
23、m chinense Jacq.与Capsicum annuum L.杂交后代系谱选育而成的自交系21C1381杂交系选短牛角形多 年 生 辣 椒 与 Capsicum annuum L.杂交后代系谱选育而成的自交系21C1387杂交系选短指形多 年 生 辣 椒 与 Capsicum annuum L.杂交后代系谱选育而成的自交系21C1380杂交系选短指形多 年 生 辣 椒 与 Capsicum annuum L.杂交后代系谱选育而成的自交系21C1382杂交系选短指形多 年 生 辣 椒 与 Capsicum annuum L.杂交后代系谱选育而成的自交系21C1047美国短指形品种未定21
24、C1364重庆市短指形品种未定 48 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES研究论文1.2 试验方法辣椒种质于 2021 年 1 月 10 日播种，4 月 1 日定植于中国农业大学上庄实验站塑料大棚中，每份材料定植69株，小区面积2.4 m2，随机区组排列，膜下滴灌，常规管理。由于每份材料的试验样本量较小，种植过程中进行精细田间管理，对植株生长状况进行调查，淘汰生长差异过大、生长状况不正常、发生病害的材料，并且验证材料误差的置信程度，确保从正常生长的植株上随机取样。8 月采收，采收标准参考 DB 43/T 9932015辣椒红色素含量测定取样规程，待红色辣椒果实完全转红后 8 d、橙
25、色和黄色辣椒果实完全转色后 12 d 进行取样。每份材料选取不少于 6 株长势一致的植株，采摘至少 9 个果实进行指标测定，每 3 个果实为 1 次重复，共 3 次重复。1.2.1品 质 指 标 测 定采 用 色 差 仪（型 号Lovibond-SP60）测定果实果皮色度，包括亮度（L*）、红绿色度（a*）与黄蓝色度（b*），并计算色泽饱和度（C*）和色相角（h）。C*=（a*）2+（b*）20.5h=arctan（b*/a*）将每个果实去除果蒂，纵向分为两半，一半去除胎座，另一半保留胎座。置于 80 烘箱中杀青30 min，而后于 50 放置 8 h，再升高温度至 65 烘干。不含胎座部分用
26、于测定类胡萝卜素含量，即辣椒红素、-胡萝卜素和叶黄素含量，包含胎座部分用于测定辣椒素和二氢辣椒素含量。同时取鲜果果皮研磨后提取上机测定 VC 含量。其中，类胡萝卜素含量测定参考 Jeong 等（2019）和 Xiao等（2020）的方法，辣椒素和二氢辣椒素含量测定参照 GB/T 212662007辣椒及辣椒制品中辣椒素类物质测定及辣度表示方法，VC 含量测定参照GB 5009.862016食品安全国家标准-食品中抗坏血酸的测定，均使用 Agilent-1260 高效液相色谱测定，色谱柱为 ZORBA SB-C18（4.6 mm 250 mm，5 m，Agilent，USA）和 ShimSen-
27、L VD C30柱（4.6 mm 250 mm，3 m）。同时进行色价测定，测定方法参考李甜甜等（2021）。色价是天然色素的主要质量指标之一，一定程度上可以反映色素含量。1.2.2 抗病性分子标记鉴定 取生长点附近幼嫩叶片放入 1.5 mL 灭菌离心管中并在液氮中速冻，而后置于-80 冰箱保存备用。DNA 的提取采用改良 CTAB 法。使用与抗 TMV 基因 L4（高文娇，2019）、抗疫病基因 CaPhyto（王平勇，2016）、抗TSWV 基 因 Tsw（Arnedo-Andrs et al.，2002）和抗 PVY 基因 Pvr4（Moury et al.，2000）连锁的分子标记对辣
28、椒种质进行鉴定，其中具备抗病多态性的材料标记为 2，不抗病的材料标记为 1。1.2.3 果形测定 辣椒果形测定参考辣椒种质资源描述规范和数据标准（李锡香和张宝玺，2006）。1.3 数据分析根据果色、果形及抗病性标记多态性对辣椒种质资源进行分类。使用 Execl 进行数据统计分析（王晓敏 等，2020），利用 DPS 7.01 软件中的 LSD 方法进行数据差异显著性分析，使用 SPSS 2.0 进行相关性分析、主成分分析和变异系数分析，使用 R包 RandomForest 进行 ABT 分析。使用 R 语言中的Bray-Curtis 方法计算距离矩阵，使用类平均法进行聚类分析；最后利用 RS
29、tudio 进行数据可视化。2 结果与分析2.1 辣椒种质资源果实中辣椒素类物质含量分析由表 2 可知，109 份辣椒种质资源果实中总辣椒素类物质含量变化范围为 0.0622.04 g kg-1（DW），其中辣椒素含量变化范围为 0.0414.82 g kg-1（DW），变异系数为 113.61%；二氢辣椒素含量变化范围为 0.027.22 g kg-1（DW），变异系数为 104.87%。通过植物学分类分析，109 份辣椒种质可分为中国辣椒和一年生辣椒两种，其中中国辣椒的辣椒素平均含量5.34 g kg-1（DW），比一年生辣椒的平均含量2.48 g kg-1（DW）高出近 1 倍。根据濮冶
30、民等（1992）对辣椒素类物质含量等级划分标准，109 份辣椒种质中有 11 份材料总辣椒素类物质含量为特高 10.00 g kg-1（DW），15 份 材 料 为 高7.1010.00 g kg-1（DW），15份材料为较高4.107.00 g kg-1（DW），30 份材料为中等1.104.00 g kg-1（DW），36 份材料为较低0.101.00 g kg-1（DW），2 份材料为特低 0.10 g kg-1（DW）。辣椒素和二氢辣椒素含量最高的种质资源均为来自重庆的橙色短羊角 49 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES研究论文表 2 辣椒种质资源辣椒素类物质、类胡萝卜素
31、与 VC 含量材料编号辣椒素二氢辣椒素辣椒红素-胡萝卜素叶黄素VCg kg-1（DW）g kg-1（DW）mg kg-1（DW）mg kg-1（DW）mg kg-1（DW）mg kg-1（FW）21C10468.09 0.044.67 1.34852.04 21.23167.50 0.860.00 0.001 908.2021C10472.74 0.030.84 0.72351.26 8.878.48 0.240.00 0.001 180.9021C10481.42 0.000.95 0.221 765.25 4.34425.07 1.810.00 0.001 094.3021C10490.1
32、8 0.020.15 0.021 834.21 5.42206.35 2.490.00 0.001 086.5021C10530.57 0.050.34 0.10612.28 19.7135.47 0.670.00 0.001 082.5021C10560.35 0.010.23 0.06274.06 1.392.70 0.190.00 0.001 297.6021C10620.38 0.000.31 0.03593.24 6.5163.14 0.340.00 0.001 121.2021C10650.07 0.010.04 0.02833.84 3.7547.50 0.560.00 0.00
33、1 224.0021C10682.88 0.041.84 0.03532.68 3.6619.65 1.580.00 0.001 225.4021C10690.30 0.020.17 0.05886.35 4.7851.10 0.390.00 0.001 679.5021C10711.15 0.050.67 0.161 063.47 7.7650.86 0.480.00 0.001 488.4021C10720.15 0.020.10 0.03866.85 6.5173.47 0.640.00 0.001 348.2021C10760.50 0.000.29 0.10401.58 1.8025
34、.85 0.470.00 0.001 425.8021C10800.47 0.010.25 0.03293.51 7.7221.87 3.680.00 0.001 855.8021C10840.88 0.050.70 0.07967.86 2.8448.11 0.050.00 0.001 504.6021C10871.14 0.020.70 0.17756.99 5.0157.08 1.070.00 0.00495.9021C10901.38 0.011.09 0.14416.73 2.5230.67 0.200.00 0.001 445.3021C10951.53 0.010.86 0.26
35、548.97 1.3221.11 0.260.00 0.001 159.4021C10960.44 0.020.26 0.09935.35 3.9974.58 1.010.00 0.001 043.7021C11071.02 0.010.67 0.16998.02 2.2179.57 0.550.00 0.001 639.3021C12490.20 0.140.11 0.141 098.90 16.33162.67 2.890.00 0.001 809.1021C12550.25 0.000.16 0.031 019.17 1.41109.59 0.580.00 0.001 374.8021C
36、12580.17 0.000.17 0.00603.29 2.3127.75 0.180.00 0.001 074.3021C12590.18 0.000.17 0.01968.21 3.0039.02 1.230.00 0.00842.6021C12600.95 0.000.64 0.15740.83 7.9699.53 0.480.00 0.001 262.7021C12620.30 0.000.22 0.00992.61 2.6532.53 0.570.00 0.001 353.3021C12630.04 0.000.04 0.01950.96 1.3133.87 0.130.00 0.
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40、6021C13100.92 0.000.57 0.17766.97 3.2893.47 0.560.00 0.001 175.9021C13116.94 0.012.90 1.910.00 0.001.85 0.1814.82 7.281 110.8021C13169.72 0.025.07 2.200.00 0.004.48 0.4735.30 1.691 756.3021C13202.37 0.021.12 0.48565.47 1.4047.61 2.090.00 0.001 074.9021C13212.59 0.082.22 0.17305.58 1.1715.45 0.510.00
41、 0.001 848.6021C13237.31 0.014.62 1.27742.15 3.63271.38 0.990.00 0.001 233.5021C13240.46 0.000.20 0.101 371.17 5.0427.85 0.780.00 0.001 118.9021C13261.13 0.000.68 0.21805.19 0.8335.88 0.550.00 0.001 467.00 50 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES研究论文材料编号辣椒素二氢辣椒素辣椒红素-胡萝卜素叶黄素VCg kg-1（DW）g kg-1（DW）mg kg-1（DW）mg kg-
42、1（DW）mg kg-1（DW）mg kg-1（FW）21C13279.27 0.034.47 1.851 345.78 2.82252.71 1.060.00 0.001 344.1021C13283.69 0.012.19 0.70517.67 0.4678.82 0.580.00 0.001 152.1021C13295.25 0.022.01 1.25309.62 1.4671.47 0.650.00 0.001 595.7021C13301.96 0.061.32 0.28926.79 5.5244.67 3.790.00 0.001 721.6021C13325.02 0.024.
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