1000份辣椒种质形态学性状的遗传多样性分析

2024-04-30 14:22裴红霞武旭霞冯海萍高晶霞
江苏农业科学 2024年6期
关键词:遗传多样性种质资源辣椒

裴红霞 武旭霞 冯海萍 高晶霞

摘要:明确辣椒种质的遗传多样性,可为辣椒育种的亲本选配及种质资源评价提供理论依据。本研究对宁夏农林科学院園艺研究所收集的1 000份辣椒种质的19个形态学性状进行数量性状和质量性状的遗传多样性分析、主成分分析和聚类分析,并对开展果实形状、始花节位、辣椒机械采收理想株型等的育种工作进行了讨论。结果表明,1 000份辣椒种质具有丰富的遗传多样性,数量性状的变异系数范围为30.80%~6 199.29%,单果重的变异系数最大;质量性状的遗传多样性指数范围为0.203~2.274,果实形状的遗传多样性指数最大;171对性状形成了相关性,有131对性状的相关系数达到显著水平;前8个主成分的累计贡献率为72.75%,8个主成分主要与果实性状有关;聚类分析将1 000份种质聚为8类,每类的遗传多样性各不相同,可服务于不同的育种目的。本研究采用的辣椒种质份数多达 1 000 份,遗传多样性丰富,为辣椒品种选育提供了丰富的试材。

关键词:辣椒;种质资源;形态学性状;遗传多样性;果实形状

中图分类号:S641.302;S641.303  文献标志码:A

文章编号:1002-1302(2024)06-0173-18

收稿日期:2023-06-27

基金项目:宁夏自然科学基金(编号:2023AAC03424)。

作者简介:裴红霞(1980—),女,山西运城人,博士,副研究员,主要从事辣椒遗传育种与栽培研究。E-mail:810444147@qq.com。

通信作者:高晶霞,博士,副研究员,主要从事蔬菜遗传育种与栽培研究。E-mail:774350762@qq.com。

辣椒(Capsicum annuum L.)是我国乃至世界上重要的蔬菜作物之一,即可单独成菜,又可以作为调味品,同时兼具药用和观赏价值[1-5]。种质资源为作物育种提供物质基础,是保障国家粮食安全、维护生物多样性的战略基础[6]。没有突破性的种质资源,就不会选育出突破性的品种。“十三五”期间,我国辣椒遗传育种研究快速发展,为辣椒产业的可持续发展提供了有力支撑[7-8]。目前从国外引进的辣椒品种仍然占比较高,我国辣椒育种缺少突破性品种。辣椒种质资源虽然丰富,但在育种过程中,人们长时间地选择了某些特定的性状进行培育,如高产、早熟、抗病等,这种选择性育种会导致辣椒种质资源的遗传基础越来越窄[9],不利于辣椒育种工作的深入开展。明确种质资源的遗传多样性是育种工作的基础,对种质资源遗传多样性的研究可以挖掘出优异资源,为基因资源的发掘提供必要信息。辣椒的遗传多样性主要体现在其形态、生理特征和基因组上的差异[10-11]。辣椒的品种繁多,形态各异,包括但不限于辣椒、甜椒、朝天椒等,这些品种在颜色、形状、大小、质地等方面都有所不同,从而在视觉上呈现出丰富的多样性[12-13]。在基因组层面,辣椒的遗传多样性主要通过研究其遗传变异来进行分析。随着生物技术的发展,人们已经可以通过分子标记、DNA测序等技术手段深入探索辣椒的基因组,从而揭示其遗传变异和遗传多样性[14-16]。这种深入研究不仅有助于人们了解辣椒的演化历程和遗传特征,还有助于育种工作,培育出更适应不同环境条件的新品种。收集和保护辣椒基因资源是维护辣椒遗传多样性的关键,为了收集保护这些宝贵的基因资源,各国和组织建立了辣椒品种保存库和基因库,进行辣椒的生物学研究,确保辣椒基因资源的保存和可持续利用[17-19]。辣椒的遗传多样性体现在形态、生理特征和基因组上的差异,这种多样性使得辣椒具有广泛的适应性和丰富的品种资源[20-22]。通过深入研究辣椒的遗传多样性,可以为辣椒的育种和基因改良提供重要的基础材料,同时保护好辣椒的基因资源,为农业的可持续发展做出贡献。宁夏农林科学院园艺研究所长期以来注重辣椒种质收集工作,已经收集辣椒种质1 000份。形态学性状能直观简明地展示种质的特点,是研究种质遗传多样性及开展作物育种工作的良好手段。本研究以宁夏农林科学院园艺研究所收集的1 000份辣椒种质为材料,利用19个形态学性状的数据,开展了遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析,以期为辣椒育种工作等提供参考。

1  材料与方法

1.1  试验材料与地点

1 000份辣椒种质资源由宁夏农林科学院园艺研究所提供(表1),试验时间为2020年3月27日至10月8日、2021年3月29日至10月10日。2020年3月27日育苗,5月5日定植;2021年3月29日育苗,5月7日定植。试验地点为宁夏农林科学院农业现代化蔬菜资源圃基地(106.27°E,38.47°N),露地栽培。采用随机区组设计,设3次重复,株行距35 cm×40 cm,常规栽培管理。

1.2  测定项目

本研究选取10个数量性状和9个质量性状参照李锡香等编著的《辣椒种质资源描述规范和数据标准》[23]对辣椒的形态学性状进行描述并赋值。茎、花、叶、株幅等性状在植株生长盛期或首次采摘期调查;果实性状的调查在绿熟期之后转色期之前进行,每个小区随机取10株进行调查;花的性状在07:00—09:00进行调查,每株取10朵花记录。测量的10个数量性状包括始花节位、株高、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、果长、果实横径、果肉厚和单果重(表2)。调查的9个质量性状包括分枝性、主茎颜色、叶片颜色、花冠颜色、花药颜色、花梗着生状态、青熟果色、果面特征和果实形状(表3)。

1.3  数据统计

利用SPSS 20.0计算质量性状的频率分布和Shannon多樣性指数以及数量性状的变异范围、平均值、标准差和变异系数,计算19个性状的相关性,提取主成分,采用组间联接法进行聚类分析,遗传距离为平方欧氏距离。

2  结果与分析

2.1  数量性状的多样性分析

由表4可知,1 000份辣椒种质数量性状的变异系数范围在30.80%~6 199.29%之间,从大到小的顺序依次为单果重(6 199.29%)、果实横径(2 049.00%)、株幅(1 356.57%)、株高(967.52%)、果肉厚(266.01%)、果长(254.92%)、叶片长(78.14%)、叶片宽(52.65%)、始花节位(49.39%)、果柄长(30.80%)。

2.2  质量性状的多样性分析

由表5可知,1 000份辣椒种质的分枝性以中等为主,比例为63.5%;主茎颜色以绿色为主,比例为52.0%;叶片颜色以绿色为主,比例为63.0%;花冠颜色以白色为主,比例为98.2%;花药颜色以紫色为主,比例为61.4%;花梗着生状态以侧生为主,比例为44.0%;青熟果色以紫色为主,比例为46.5%,果面特征以光滑为主,比例为95.6%;果实形状以长羊角形为主,比例为20.6%。

1 000份辣椒种质的Shannon多样性指数范围为0.090~2.274,从大到小的顺序依次为果实形状(2.274)、青熟果色(1.271)、主茎颜色(1.254)、花梗着生状态(1.071)、花药颜色(1.019)、叶片颜色(0.935)、分枝性(0.821)、果面特征(0.203)、花冠颜色(0.090)。

2.3  相关性分析

对1 000份辣椒种质19个形态学性状进行相关性分析,结果(表6)表明,171对性状形成了相关性,有131对性状的相关系数达到显著水平,具体如下。

始花节位与株高、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、分枝性、主茎颜色、叶片颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的正相关性,与果肉厚、单果重、花药颜色具有显著的负相关性,共有13个性状与始花节位显著相关。

株高与始花节位、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、果长、分枝性、主茎颜色、叶片颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的正相关性,与果肉厚、单果重、花药颜色、花梗着生状态、果面特征之间具有显著的负相关性,共有16个性状与株高显著相关。

株幅与始花节位、株高、叶片长、叶片宽、果柄长、果长、果实横径、主茎颜色、叶片颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的正相关性,与果肉厚、单果重、分枝性、花药颜色之间具有显著的负相关性,共有15个性状与株幅显著相关。

叶片长与始花节位、株高、株幅、叶片宽、果柄长、果实横径、单果重、主茎颜色、叶片颜色、花冠颜色、青熟果色之间具有显著的正相关性,与果长、花药颜色、花梗着生状态、果面特征、果实形状之间具有显著的负相关性,共有16个性状与叶片长显著相关。

叶片宽与始花节位、株高、株幅、叶片长、果柄长、果实横径、果肉厚、单果重、主茎颜色、叶片颜色、花冠颜色、青熟果色之间具有显著的正相关性,与果长、花药颜色、花梗着生状态、果面特征、果实形状之间具有显著的负相关性,共有17个性状与叶片宽显著相关。

果柄长与始花节位、株高、株幅、叶片长、叶片宽、果长、单果重、主茎颜色、叶片颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的正相关性,与果肉厚、分枝性、花药颜色、果面特征之间具有显著的负相关性,共有15个性状与果柄长显著相关。

果长与株高、株幅、果柄长、果面特征、果实形状之间具有显著的正相关性,与叶片长、叶片宽、果实横径、果肉厚、单果重、主茎颜色、花冠颜色之间具有显著的负相关性,共有12个性状与果长显著相关。

果实横径与株幅、叶片长、叶片宽、单果重、主茎颜色、叶片颜色、青熟果色之间具有显著的正相关性,与果长、果肉厚、分枝性、花梗着生状态、果面特征、果实形状之间具有显著的负相关性,共有13个性状与果实横径显著相关。

果肉厚与叶片宽、单果重、花梗着生状态、果面特征之间具有显著的正相关性,与始花节位、株高、株幅、果柄长、果长、果实横径、分枝性、主茎颜色、花药颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的负相关性,共有15个性状与果肉厚显著相关。

单果重与叶片长、叶片宽、果柄长、果实横径、果肉厚、主茎颜色、叶片颜色之间具有显著的正相关性,与始花节位、株高、株幅、果长、分枝性、花药颜色、果面特征、果实形状之间具有显著的负相关性,共有15个性状与单果重显著相关。

分枝性与始花节位、株高、主茎颜色、花药颜色、花梗着生状态、青熟果色、果实形状之间具有显著的正相关性,与株幅、果柄长、果实横径、果肉厚、单果重、果面特征之间具有显著的负相关性,共有13个性状与分枝性显著相关。

主茎颜色与始花节位、株高、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、果实横径、单果重、分枝性、叶片颜色、花药颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的正相关性,与果长、果肉厚、花梗着生状态、果面特征具有显著的负相关性,共有17个性状与主茎颜色显著相关。

叶片颜色与始花节位、株高、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、果实横径、单果重、主茎颜色、青熟果色之间具有显著的正相关性,与花药颜色、果实形状之间具有显著的负相关性,共有12个性状与叶片颜色显著相关。

花冠颜色与叶片长、叶片宽之间具有显著的正相关性,与果长之间具有显著的负相关性,共有3个性状与花冠颜色显著相关。

花药颜色与分枝性、主茎颜色、果实形状之间具有显著的正相关性,与始花节位、株高、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、果肉厚、单果重、叶片颜色、花梗着生状态、果面特征之间具有显著的负相关性,共有14个性状与花药颜色显著相关。

花梗着生状态与果肉厚、分枝性、果面特征之间具有显著的正相关性,与株高、叶片长、叶片宽、果实横径、主茎颜色、花药颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的负相关性,共有11个性状与花梗着生状态显著相关。

青熟果色与始花节位、株高、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、果实横径、分枝性、主茎颜色、叶片颜色、果实形状之间具有显著的正相关性,与果肉厚、花梗着生状态、果面特征之间具有显著的负相关性,共有14个性状与青熟果色显著相关。

果面特征与果长、果肉厚、花梗着生状态之间具有显著的正相关性,与株高、叶片长、叶片宽、果柄长、果实横径、单果重、分枝性、主茎颜色、花药颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的负相关性,共有14个性状与果面特征显著相关。

果实形状与始花节位、株高、株幅、果柄长、果长、分枝性、主茎颜色、花药颜色、青熟果色之间具有显著的正相关性,与叶片长、叶片宽、果实横径、果肉厚、单果重、叶片颜色、花梗着生状态、果面特征之间具有显著的负相关性,共有17个性状与果实性状显著相关。

2.4  主成分分析

利用SPSS 20.0軟件对1 000份辣椒种质的19个形态学性状进行主成分分析,提取主成分。结果(表7)表明,各主成分的特征值和贡献率主要信息集中在前8个主成分中,累计贡献率为72.75%。

第1主成分特征值为3.657,贡献率为19.249%,特征向量值为正且数值较大的有主茎颜色、株高、果实形状、青熟果色、果柄长,特征向量值为负且绝对值较大的有果肉厚、果面特征,这些性状主要与果实和植株形态有关。

第2主成分特征值为2.961,贡献率为15.585%,特征向量值为正且数值较大的有单果重、叶片长、叶片宽,特征向量值为负且绝对值较大的有果实形状、果长、花药颜色,这些性状主要与植株形态和果实有关。

第3主成分特征值为2.058,贡献率为10.834%,特征向量值为正且数值较大的有株幅、始花节位、果柄长、果面特征,特征向量值为负且绝对值较大的有花药颜色、主茎颜色、果实横径,这些性状主要与辣椒开花特征和果实有关。

第4主成分特征值为1.326,贡献率为6.977%,特征向量值为正且数值较大的有分枝性、始花节位,特征向量值为负且绝对值较大的有果长、果柄长、果实横径,这些性状主要与果实和植株形态有关。

第5主成分特征值为1.062,贡献率为5.587%,特征向量值为正且数值较大的有分枝性、果长,特征向量值为负且绝对值较大的有叶片颜色、始花节位,这些性状主要与植株形态、果实、叶片以及开花有关。

第6主成分特征值为0.998,贡献率为5.253%,特征向量值为正且数值较大的有花梗着生状态、叶片颜色,特征向量值为负且绝对值较大的有花冠颜色,这些性状主要与开花和叶片有关。

第7主成分特征值为0.953,贡献率为5.014%,特征向量值为正且数值较大的有叶片颜色、花冠颜色,特征向量值为负且绝对值较大的有始花节位,这些性状主要与叶片和开花有关。

第8主成分特征值为0.809,贡献率为4.256%,特征向量值为正且数值较大的有花药颜色,特征向量值为负且绝对值较大的有青熟果色,这些性状主要与果实和开花有关。

2.5  聚类分析

对1 000份辣椒种质使用组间法系统聚类,聚类结果可以分为8类(表1)。各类的多样性描述见表8和表9。

第1类:共288份种质,是种质最多的一类。第1类种质数量性状的变异系数范围为18.10%~83.02%,从大到小的顺序依次为果肉厚(83.02%)、果实横径(80.08%)、单果重(37.61%)、株幅(30.44%)、果长(25.71%)、叶片宽(21.46%)、叶片长(19.60%)、始花节位(18.88%)、果柄长(18.30%)、株高(18.10%)。第1类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为0.041~1.965,从大到小的顺序依次为果实形状(1.965)、主茎颜色(1.142)、青熟果色(1.112)、花梗着生状态(1.078)、花药颜色(0.806)、叶片颜色(0.794)、分枝性(0.669)、果面特征(0.477)、花冠颜色(0.041)。第1类辣椒种质的分枝性以中等为主,主茎颜色以绿色为主,叶片颜色以绿色为主,花冠颜色以白色为主,花药颜色以紫色为主,花梗着生状态以侧生为主,青熟果色以绿色为主,果面特征以光滑为主,果实形状以扁灯笼形和长羊角形为主。

第2类:共3份种质,是种质最少的一类。第2类种质数量性状的变异系数范围为9.17%~68.00%,从大到小的顺序依次为果实横径(68.00%)、果肉厚(54.17%)、果长(50.18%)、果柄长(35.85%)、株幅(27.70%)、叶片宽(24.24%)、株高(22.71%)、始花节位(18.05%)、叶片长(10.84%)、单果重(9.17%)。第2类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为0~1.099。

第3类:共164份种质。第3类种质数量性状的变异系数范围为19.96%~874.67%,从大到小的顺序依次为始花节位(874.67%)、果肉厚(763.98%)、单果重(646.07%)、果实横径(606.24%)、株幅(527.99%)、株高(205.51%)、果长(145.99%)、果柄长(43.78%)、叶片长(32.73%)、叶片宽(19.96%)。第3类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为0.037~1.679,从大到小的顺序依次为果实形状(1.679)、花药颜色(1.218)、主茎颜色(1.107)、花梗着生状态(1.087)、青熟果色(1.081)、叶片颜色(0.883)、分枝性(0.815)、花冠颜色(0.103)、果面特征(0.037)。第3类辣椒的分枝性以中等为主,主茎颜色以绿色为主,叶片颜色以绿色为主,花冠颜色以白色为主,花药颜色以紫色为主,花梗着生状态以侧生为主,青熟果色以紫色为主,果面特征以光滑为主,果实形状以长牛角形和长羊角形为主。

第4类:共30份种质。第4类种质数量性状的变异系数范围为14.46%~59.33%,从大到小的顺序依次为果实横径(59.33%)、株幅(40.02%)、果柄长(31.21%)、果长(28.69%)、果肉厚(27.37%)、株高(25.00%)、叶片宽(17.56%)、单果重(16.88%)、叶片长(16.17%)、始花节位(14.46%)。第3类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为0~1.420,从大到小的顺序依次为果实形状(1.420)、青熟果色(1.057)、花梗着生状态(1.052)、分枝性(0.970)、花药颜色(0.956)、主茎颜色(0.916)、叶片颜色(0.889)、花冠颜色(0.146)、果面特征(0)。第4类辣椒的分枝性以弱为主,主茎颜色以深绿色为主,叶片颜色以深绿色为主,花冠颜色以白色为主,花药颜色以紫色为主,花梗着生状态以下垂为主,青熟果色以橙色为主,果面特征以光滑为主,果实形状以扁灯笼形和长灯笼形为主。

第5类:共200份种质。第5类种质数量性状的变异系数范围为15.16%~153.22%,从大到小的顺序依次为果肉厚(153.22%)、始花节位(125.12%)、果实横径(63.66%)、单果重(55.33%)、果柄长(55.21%)、果长(39.76%)、株幅(35.33%)、叶片宽(27.13%)、叶片长(22.75%)、株高(15.16%)。第5类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为0.109~1.861,从大到小的顺序依次为果实形状(1.861)、青熟果色(1.211)、花梗着生状态(1.114)、主茎颜色(1.096)、叶片颜色(1.088)、花药颜色(0.889)、分枝性(0.853)、花冠颜色(0.176)、果面特征(0.109)。第5类辣椒的分枝性以中等为主,主茎颜色以绿色为主,叶片颜色以绿色为主,花冠颜色以白色为主,花药颜色以紫色为主,花梗着生状态以侧生为主,青熟果色以紫色为主,果面特征以光滑为主,果实形状以线形为主。

第6类:共108份种质。第6类种质数量性状的变异系数范围为13.60%~90.75%,从大到小的顺序依次为果实横径(90.57%)、果长(51.42%)、株幅(40.04%)、果肉厚(33.93%)、株高(31.87%)、始花节位(25.63%)、果柄长(24.57%)、叶片宽(23.21%)、叶片长(20.78%)、单果重(13.60%)。第6类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为0~1.716,从大到小的顺序依次为果实形状(1.716)、青熟果色(1.228)、花药颜色(1.186)、主茎颜色(1.138)、花梗着生状态(1.063)、叶片颜色(1.049)、分枝性(0.923)、花冠颜色(0.187)、果面特征(0)。第6类辣椒的分枝性以中等为主,主茎颜色以绿色为主,叶片颜色以绿色为主,花冠颜色以白色为主,花药颜色以紫色为主,花梗着生状态以侧生为主,青熟果色以橙色和紫色为主,果面特征以光滑为主,果实形状以扁灯笼形和方灯笼形为主。

第7类:共47份种质。第7类种质数量性状的变异系数范围为14.03%~159.21%,从大到小的顺序依次为果肉厚(159.21%)、单果重(62.96%)、果实横径(44.42%)、果长(34.71%)、株幅(27.81%)、叶片长(24.57%)、始花节位(22.08%)、叶片宽(19.71%)、果柄长(19.29%)、株高(14.03%)。第7类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为 0~1.716,从大到小的顺序依次为果实形状(1.716)、主茎颜色(0.979)、花梗着生状态(0.977)、花药颜色(0.904)、青熟果色(0.838)、叶片颜色(0.708)、分枝性(0.693)、花冠颜色(0)、果面特征(0)。第7类辣椒的分枝性以中等为主,主茎颜色以绿色为主,叶片颜色以绿色为主,花冠颜色以白色为主,花药颜色以蓝色为主,花梗着生状态以侧生为主,青熟果色以紫色为主,果面特征以光滑为主,果实形状以长指形和线形为主。

第8类:共160份种质。第8类种质数量性状的变异系数范围为18.55%~89.60%,从大到小的顺序依次为果实横径(89.60%)、果肉厚(59.38%)、株幅(40.76%)、果长(30.92%)、株高(24.64%)、果柄长(22.33%)、单果重(20.56%)、叶片宽(19.74%)、始花节位(19.63%)、叶片长(18.55%)。第8类种质质量性状的Shannon多样性指数范围为0.117~2.159,从大到小的顺序依次为果实形状(2.159)、青熟果色(1.219)、主茎颜色(1.211)、花梗着生状态(1.054)、叶片颜色(0.958)、分枝性(0.864)、花药颜色(0.737)、花冠颜色(0.117)、果面特征(0.117)。第8类辣椒的分枝性以中等为主,主茎颜色以绿色为主,叶片颜色以绿色为主,花冠颜色以白色为主,花药颜色以紫色为主,花梗着生状态以侧生为主,青熟果色以绿色和紫色为主,果面特征以光滑为主,果实形状以扁灯笼形、短羊角形和长羊角形为主。

3  讨论与结论

在本研究中,1 000份辣椒种质数量性状的变异系数范围为30.80%~6 199.29%。根据马蓉丽等提出的变异系数标准[24],屬于中强等级变异。单果重的变异系数最大,达到了6 199.29%,为强变异,这与裴红霞等的研究结果[25-27]一致。因此,认为单果重的变异丰富。变异系数大,选择的潜力大,容易通过杂交或人工选择来达到育种目的[28-29]。在今后的育种工作中,可以有针对性地合理利用单果重变异丰富的种质开展育种工作[30]

果实形状是辣椒育种的目的性状之一[21,30-31]。在本研究中,1 000份辣椒种质质量性状的遗传多样性指数范围为0.203~2.274,果实形状的遗传多样性指数最大,达到了2.274。由此,可以推断出本研究1 000份种质中果实形状具有很大的遗传改良潜力。长羊角形的辣椒种质占比最大,这与裴红霞等的研究结果[25]一致。除了没有圆球形辣椒外,本研究1 000份种质的果实形状频率分布较为均匀,这为辣椒果实形状遗传改良提供更多的选择性。

植物性状的相关性分析体现了各性状间联系的紧密程度。在开展育种工作时,应用相关性分析,对一种性状的选择相当于对其他性状的间接选择。利用相关性分析,可以提高不容易鉴定的数量性状的选择效果[32]。1 000份辣椒种质,19个性状形成了171对性状,其中有131对性状的相关系数达到显著水平,达到显著水平的性状对超过了70%,说明这19个性状之间的相关性较高,大部分的性状之间存在着密切联系,所以在育种时不能只考虑某一个性状,要综合考虑协调各个性状之间的相互联系。本研究提出的19个性状中,与果实形状、叶片宽显著相关的性状最多,各有17个,与株高、叶片长显著相关的性状各有16个,与株幅、果柄长、果肉厚、单果重显著相关的性状各有15个,表明这些性状是利用这1 000份辣椒种质开展育种工作应重点考虑的关键性状。

始花节位是指辣椒第1次开花的节位,通常用来确定开花的时间,反映了辣椒的熟性,与成熟采收期和产量显著相关[33-34]。始花节位低的辣椒开花坐果早,能在春茬种植时避开雨水,减少病害[33],能在秋茬种植时避开秋冬低温,降低秋冬设施栽培能耗[35];而始花节位高的辣椒开花坐果晚,可以避开上市旺季。始花节位受到许多研究者的重视[36-38]。在本研究中,始花节位与株高、株幅、叶片长、叶片宽、果柄长、分枝性、主茎颜色、叶片颜色、青熟果色、果实形状之间具有显著的正相关性,说明这些性状是决定始花节位的主要因素。开展辣椒早熟育种工作必须要考虑到与始花节位具有正相关性的性状。

辣椒采摘的劳动力成本过高制约了辣椒产业发展,发展机械采收能降低劳动成本,但培育理想的机械采收株型是前提。有研究表明,始花节位、株高、株幅等性状显著相关,可作为辣椒机械采收的株型评价指标[39]。本研究中,始花节位与株高、株幅均呈显著正相关关系,株高与株幅呈显著正相关关系,这与何建文等的研究结果[39]一致,再次印证了辣椒机械采收的株型评价指标。

前人的研究表明,果实形状与果实横径有连锁遗传的现象[36]。本研究的结果中,果实形状与果实横径之间具有显著的负相关性。因此,关于果实形状的辣椒育种工作中,也要考虑果实横径。在本研究中,单果重与果实横径、果肉厚之间具有显著的正相关性。因此,要提高单果重,就要重点考虑果实横径、果肉厚等性状。

主成分分析可以排除冗余的性状信息以及意义不大的性状,凸显重要性状。在本研究中,8个主成分主要與果实和植株形态有关。这也说明了果实和植株形态的信息在1 000份辣椒种质的描述中具有重要意义。利用1 000份辣椒种质开展育种工作时,可以根据育种目标选择合适的主成分。例如要培育合适植株形态的辣椒品种,就要考虑果实性状。由于主成分能反映所有性状的公共特性,在育种工作中,以主成分为单位进行选择能同时改良主成分包含的性状,这比单一性状的选择更能提高效率[40-41]

本研究的聚类分析将1 000份辣椒种质分成了8组,各个组的遗传多样性不同,育种时可根据需要在不同的组内选择合适的种质,缩小了育种材料的范围,从而提高了辣椒品种选育效率。

与前人的研究[15-22]相比,本研究的试材份数多(达到1 000份),可为辣椒遗传育种提供丰富的试材。本研究利用了19个形态学性状对1 000份辣椒种质进行了分析,并对果实形状、始花节位、辣椒机械采收理想株型等的育种进行了讨论。今后的研究将加强对其他农艺性状、抗病性、果实品质性状等方面的研究。除了上述性状外,还应该进一步采取现代分子生物学或基因测序等手段进行遗传多样性分析,以期更准确地反映辣椒种质的遗传多样性,为挖掘辣椒优异种质以及辣椒品种选育提供科学参考。

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