林子翔，馬嘯威，吳建國(guó)，朱祝軍，祝 彪

（浙江農(nóng)林大學(xué) 園藝科學(xué)學(xué)院 浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311300）

觀賞辣椒為辣椒屬Capsicum中一類主要作為觀賞用途的特殊類型，通常指那些果形奇特、果色斑斕、株型緊湊、適合盆栽的辣椒品種，既可用于日常食用，又可作園藝用途、花壇布置與家居裝飾，具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景[1]。多年來(lái)，國(guó)外育種者開始有針對(duì)性地對(duì)觀賞辣椒的表型性狀進(jìn)行遺傳改良，培育出了很多具有新奇性狀的新品種。ASMA等[2]用雜交方式培育了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高出普通辣椒12%且適合觀賞和盆栽種植的觀賞辣椒品種；METTUPALAYAM等[3]在研究辣椒果實(shí)提取物對(duì)糖尿病治療療效的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)多個(gè)觀賞辣椒品種果實(shí)提取物對(duì)糖尿病患者的療效要優(yōu)于普通辣椒果實(shí)；MANDARSARI等[4]發(fā)現(xiàn)：觀賞辣椒的遺傳特性明顯優(yōu)于普通辣椒，對(duì)高溫干旱環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)。中國(guó)學(xué)者對(duì)觀賞辣椒也進(jìn)行了專門研究，如郭詠梅等[5]以3個(gè)紫色觀賞辣椒品種的果實(shí)為試材，進(jìn)行花青素的提取工藝優(yōu)化以及pH示差法測(cè)定條件的確定，并進(jìn)一步證實(shí)觀賞辣椒果實(shí)花青素含量與色差值存在顯著的相關(guān)性；王云梅等[6]通過(guò)雜交方式育成了6個(gè)適合涼山地區(qū)種植，耐寒且極具觀賞價(jià)值的觀賞辣椒品種。雜交育種是當(dāng)前觀賞辣椒新品種培育中的常用方法。目前，針對(duì)普通辣椒果實(shí)品質(zhì)與辣椒素含量遺傳規(guī)律的研究較多，對(duì)于觀賞辣椒觀賞特性、營(yíng)養(yǎng)特性和環(huán)境適應(yīng)性方面的研究也見報(bào)道，但針對(duì)觀賞辣椒果實(shí)著生方式、葉形與株型以及辣椒花器等性狀的遺傳規(guī)律研究還未見報(bào)道。果實(shí)著生方式、葉形與株型等都是決定觀賞價(jià)值的重要特性，了解其遺傳規(guī)律將極大地提高育種效率。本研究以直立型簇生椒與開展型單生椒為材料，配置正反交組合及構(gòu)建F2群體，測(cè)量和統(tǒng)計(jì)親本、F1和F2的葉形、果實(shí)著生方式、株型性狀，研究其遺傳規(guī)律，為后續(xù)新品種選育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究選用從美國(guó)進(jìn)口單生椒Capsicum annuum‘Salsa Deep Orange’的高代自交系P6，簇生椒C.annuum‘Salsa XP Red’的高代自交系P15，雜交獲得F1，F(xiàn)1自交獲得F2。P6最顯著的特點(diǎn)為開展型株型，果實(shí)著生方式單生，披針形葉片，青熟果顏色黃色；P15最顯著的特點(diǎn)為直立型株型，果實(shí)著生方式簇生，卵圓形葉片，青熟果顏色綠色(表1)。

表1 觀賞辣椒親本及其正反交組合主要性狀特征Table 1 Main characteristics of ornamental pepper parents and their reciprocal cross combinations

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在浙江農(nóng)林大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的塑料溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)材料于2019年8月12日播種，9月13日田間定植，10?12月觀察記錄。親本定植各20株，正反交F1各定植20株，正反交F2群體分別定植150株。株行距45 cm×50 cm，采取常規(guī)田間管理。材料進(jìn)入果實(shí)成熟期后調(diào)查其表型性狀。

1.3 性狀調(diào)查

依據(jù)《辣椒種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[7]選定13個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中品質(zhì)性狀4個(gè)，分別為果實(shí)著生方式、分枝類型、葉形、株型；數(shù)量性狀9個(gè)，分別為株高、株幅、側(cè)枝數(shù)、分枝級(jí)數(shù)、單株結(jié)果數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)及單節(jié)葉腋著生花數(shù)；數(shù)量性狀使用美耐特游標(biāo)卡尺測(cè)量，每個(gè)指標(biāo)設(shè)置10次重復(fù)。使用Canon EOS30D單反相機(jī)拍攝記錄性狀。使用SPSS和Excel軟件對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析、方差分析、性狀變異頻率和卡方檢驗(yàn)分析。變異系數(shù)(VC)計(jì)算方法參考段曉銓[8]方法：VC=DS/NM×100%，DS為標(biāo)準(zhǔn)偏差，NM是平均值；中親優(yōu)勢(shì)=(F1?MP)/MP×100%，超親優(yōu)勢(shì)=(F1?HP)/HP×100%，F(xiàn)1為雜交組合F1代表型，Mp與Hp為雙親表型性狀的均值與高值親本的表型。

2 結(jié)果與分析

2.1 觀賞辣椒重要數(shù)量性狀方差分析

由表2可知：P6和P15在單株結(jié)果數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)、株高、側(cè)枝數(shù)、分枝級(jí)數(shù)、單節(jié)葉腋著生花數(shù)等指標(biāo)均存在顯著差異(P＜0.05)，P6×P15與P15×P6在葉長(zhǎng)、株幅、側(cè)枝數(shù)、分枝級(jí)數(shù)4個(gè)性狀上存在顯著差異(P＜0.05)，正反交的F2代群體在分枝級(jí)數(shù)性狀上表現(xiàn)出顯著差異(P＜0.05)。

表2 觀賞辣椒親本、F1、F2各重要數(shù)量性狀方差分析Table 2 Comparative analysis of variance of different quantitative traits in parents, F1 and F2 generations of ornamental pepper

結(jié)合遺傳多樣性分析方法，對(duì)F2代群體的數(shù)量性狀進(jìn)行變異分析。由表3可知：P6×P15的F2代群體9個(gè)數(shù)量性狀中，方差最大的前5個(gè)數(shù)量性狀從大到小依次為葉長(zhǎng)、單株結(jié)果數(shù)、葉柄長(zhǎng)、葉寬、株幅，可見葉長(zhǎng)和單株結(jié)果數(shù)等性狀的單株間差異最顯著；各性狀變異系數(shù)為20%～45%，平均值為33%。9個(gè)數(shù)量性狀中變異系數(shù)最大的是單節(jié)葉腋著生花數(shù)(VC=45%)，其次為分枝級(jí)數(shù)(VC=40%)和單株結(jié)果數(shù)(VC=37%)，因此可認(rèn)為單節(jié)葉腋著生花數(shù)、分枝級(jí)數(shù)、單株結(jié)果數(shù)的基因遺傳穩(wěn)定性較低，表型易產(chǎn)生變化。變異最低的是株幅(VC=20%)和株高(VC=25%)，可以認(rèn)為這2個(gè)性狀的基因穩(wěn)定性較好，不易變異。由表4可知：組合P15×P6的F2代群體9個(gè)數(shù)量性狀中，方差最大的前5個(gè)性狀從大到小依次為葉長(zhǎng)、單株結(jié)果數(shù)、葉柄長(zhǎng)、葉寬、株幅，單株間的葉長(zhǎng)和單株結(jié)果數(shù)等性狀差異較大。變異系數(shù)為23%～42%，平均值為35%。數(shù)量性狀中變異系數(shù)最大的是單節(jié)葉腋著生花數(shù)(VC=42%)，其次是單株結(jié)果數(shù)(VC=41%)，再次是分枝級(jí)數(shù)(VC=38%)、葉長(zhǎng)和葉寬(VC=36%)。綜上所述，正反交組合得到的F2代群體中，單株結(jié)果數(shù)、分枝級(jí)數(shù)、單節(jié)葉腋著生花數(shù)和葉片性狀都存在顯著變異，后代易發(fā)生變異，而株高和株幅性狀變異最少，可以較好保留。

表3 組合 P6×P15 F2群體的重要數(shù)量性狀遺傳分析Table 3 Genetic analysis of important quantitative traits in the combined P6×P15 F2 population

表4 組合 P15×P6 F2群體的重要數(shù)量性狀遺傳分析Table 4 Genetic analysis of important quantitative traits in the combined P15×P6 F2 population

2.2 觀賞辣椒重要數(shù)量性狀相關(guān)性分析

對(duì)正反交F2代群體的9個(gè)數(shù)量性狀相關(guān)性分析結(jié)果(表5、表6)表明：株高與株幅、側(cè)枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)；株幅與側(cè)枝數(shù)、分枝級(jí)數(shù)和單株結(jié)果數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)；側(cè)枝數(shù)與分枝級(jí)數(shù)、單株結(jié)果數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)；葉長(zhǎng)與葉寬、葉柄長(zhǎng)、單節(jié)葉腋著生花數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)。

表5 組合 P6×P15 F2群體數(shù)量性狀相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of quantitative traits in the combined P6×P15 F2 population

表6 組合 P15×P6 F2群體數(shù)量性狀相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of quantitative traits in the combined P15×P6 F2 population

2.3 觀賞辣椒重要數(shù)量性狀雜種優(yōu)勢(shì)分析

由表7可知：F1代P6×P15與P15×P6在單株結(jié)果數(shù)、株高、株幅(圖1)、側(cè)枝數(shù)性狀上均表現(xiàn)中親優(yōu)勢(shì)；P6×P15表現(xiàn)中親優(yōu)勢(shì)的性狀依次為單株結(jié)果數(shù)(124.29%)、側(cè)枝數(shù)(37.29%)、株幅(32.84%)、分枝級(jí)數(shù)(12.24%)、株高(8.85%)、單節(jié)葉腋著生花數(shù)(6.06%)，占所有性狀的66.67%；P15×P6表現(xiàn)中親優(yōu)勢(shì)的性狀有單株結(jié)果數(shù)(116.4%)、側(cè)枝數(shù)(101.69%)、株高(10.23%)、株幅(9.83%)，占所有性狀的44.44%。P6×P15的F2代在7個(gè)數(shù)量性狀上表現(xiàn)中親優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)沃杲Y(jié)果數(shù)(75.93%)、株高(22.26%)、葉寬(21.51%)、株幅(13.42%)、側(cè)枝數(shù)(9.66%)、單節(jié)葉腋著生花數(shù)(4.70%)、分枝級(jí)數(shù)(2.45%)；P15×P6的F2代在5個(gè)數(shù)量性狀上表現(xiàn)中親優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)沃杲Y(jié)果數(shù)(77.63%)、葉寬(27.06%)、株高(24.80%)、株幅(11.52%)、單節(jié)葉腋著生花數(shù)(11.52%)?？梢?，正反交組合F1和F2代在株高、單株結(jié)果數(shù)和株幅性狀上均表現(xiàn)較顯著的中親優(yōu)勢(shì)。

圖1 親本與 F1正反交株型與株幅對(duì)比圖Figure 1 Comparison of positive and negative cross plant types and plant amplitudes between parents and F1

表7 不同世代雜種優(yōu)勢(shì)比較分析Table 7 Comparative analysis of heterosis in different generations

F1代P6×P15與P15×P6 在單株結(jié)果數(shù)、株幅、株高性狀上表現(xiàn)出超親優(yōu)勢(shì)，P6×P15在單株結(jié)果數(shù)(90.62%)、株幅(29.08%)、株高(1.73%)表現(xiàn)正向優(yōu)勢(shì)；P15×P6在單株結(jié)果數(shù)(83.91%)、側(cè)枝數(shù)(40.00%)、株幅(6.71%)、株高（3.01%）表現(xiàn)正向優(yōu)勢(shì)。P6×P15和P15×P6的 F2代群體均在單株結(jié)果數(shù)(49.52%、50.97%)、株高(14.26%、16.63%)、株幅(10.20%、8.36%)、葉寬(2.23%、6.89%)性狀上表現(xiàn)正向優(yōu)勢(shì)?？梢姡琍6×P15與P15×P6在F1與F2代均在株高、株幅和單株結(jié)果數(shù)上表現(xiàn)超親優(yōu)勢(shì)。

2.4 觀賞辣椒株型、分枝形式、果實(shí)著生方式、葉形遺傳規(guī)律分析

圖2為親本、F1和F2代的株型、分枝形式及果實(shí)著生方式。經(jīng)卡方檢驗(yàn)(表8)，簇生與單生、有限分枝與無(wú)限分枝性狀符合1∶3的孟德爾遺傳模型(χ2=0.03＜χ2(0.05, 1)=3.84)，說(shuō)明觀賞辣椒簇生對(duì)單生、有限生長(zhǎng)對(duì)無(wú)限生長(zhǎng)性狀均由隱性單基因控制。P6(披針形)與P15(長(zhǎng)卵圓形)進(jìn)行雜交，所得F1植株的葉形均為長(zhǎng)卵圓形，說(shuō)明長(zhǎng)卵圓形對(duì)披針形為顯性。將F2群體經(jīng)卡方測(cè)驗(yàn)表明：長(zhǎng)卵圓、卵圓、披針形葉形植株數(shù)量的分離比符合9∶3∶4的分離比(15%的卵圓形葉，61%的長(zhǎng)卵圓形葉，25%的披針形葉)。同理，P15(直立型)與P6(開展型)進(jìn)行雜交，F(xiàn)1代均呈半直立型， F2代中直立型株、半直立型株和開展型植株的數(shù)量分離比符合9∶3∶4的分離比(21%的直立型株，55%的半直立型株，25%的開展型株)，說(shuō)明辣椒葉片形狀與株型性狀受2對(duì)等位基因控制，其遺傳方式符合孟德爾遺傳定律。

表8 P6和P15辣椒正反交F2代群體重要質(zhì)量性狀分離比及卡方檢驗(yàn)Table 8 Segregation ratio and Chi-square test of important quality traits in F2 population of reciprocal cross of P6 and P15

圖2 親本與 F1、F2正反交株型與葉片、果實(shí)性狀對(duì)比圖Figure 2 Comparison of plant type, leaf and fruit traits between parents, F1 and F2 reciprocal crosses

3 討論

相較于張宇斌等[9]、王述彬等[10]通過(guò)境外引種，多代篩選辣椒優(yōu)異品種的育種方式，國(guó)內(nèi)的觀賞辣椒自主育種起步較晚。很多育種者在辣椒的農(nóng)藝性狀表型上做了大量改良[11?12]。多數(shù)研究認(rèn)為：?jiǎn)沃戤a(chǎn)量、單株結(jié)果數(shù)均有雜種優(yōu)勢(shì)，使用雜種優(yōu)勢(shì)選育適合國(guó)內(nèi)推廣的觀賞辣椒品種是可行的。

通過(guò)對(duì)不同株型和葉形的觀賞辣椒進(jìn)行雜交組合，后代群體的表型性狀優(yōu)勢(shì)指數(shù)與前人研究結(jié)果類似。陳蕊紅[13]選擇了8個(gè)親本辣椒，組配成16個(gè)不完全雙列組合，發(fā)現(xiàn)：超中優(yōu)勢(shì)效果明顯，單株產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)明顯。這與本研究得出的單株結(jié)果數(shù)有顯著雜種優(yōu)勢(shì)結(jié)論一致。果實(shí)數(shù)量和辣椒觀賞性密切相關(guān)，對(duì)于辣椒觀賞價(jià)值起決定性作用。雜種優(yōu)勢(shì)往往也表現(xiàn)在株高、冠幅、葉片等在常規(guī)辣椒育種中常被忽視的表型性狀上。JEONG等[14]在研究盆景辣椒雜交育種過(guò)程中就指出：觀賞辣椒遺傳特性主要表現(xiàn)為葉長(zhǎng)變異性強(qiáng)，側(cè)枝數(shù)量和株型性狀變異不明顯，在親本選擇的時(shí)候可以優(yōu)先考慮選取側(cè)枝表現(xiàn)較優(yōu)的品種。盡管觀賞辣椒屬于辣椒屬中的一個(gè)特異群體，但其在株高、株幅、葉形上較高的變異特性和雜種優(yōu)勢(shì)與常規(guī)辣椒基本一致。通過(guò)雜交育種可改善觀賞辣椒生長(zhǎng)勢(shì)、分枝性等性狀，更有利于觀賞辣椒在全國(guó)范圍內(nèi)的推廣。

辣椒諸多表型性狀間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系[15]。徐睿等[16]分析了40份觀賞辣椒種質(zhì)資源的遺傳性狀，認(rèn)為單株果實(shí)數(shù)量與株幅、株高存在正相關(guān)。陳倩倩等[17]對(duì)19個(gè)辣椒品種的12個(gè)表型性狀進(jìn)行遺傳分析，結(jié)果表明：不同辣椒品種之間性狀差異顯著，變異系數(shù)為8.49%～37.77%。葉長(zhǎng)與葉寬、始花節(jié)位、對(duì)椒單果質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)?？筛鶕?jù)育種目標(biāo)對(duì)辣椒性狀的要求，有目的地篩選育種材料。本研究中辣椒正反交F2代群體的植株性狀與葉片性狀間存在顯著正相關(guān)，與前人研究結(jié)果基本一致。辣椒正反交組合F1、F2代群體中，單株結(jié)果數(shù)、分枝級(jí)數(shù)、單節(jié)葉腋著生花數(shù)和葉長(zhǎng)都存在顯著變異，不易通過(guò)雜交育種保留其葉形與開花性狀，而株高和株幅變異較少，遺傳穩(wěn)定性較好。MAMEDOR等[18]、王昆等[19]也得出了相似的結(jié)果。

辣椒遺傳規(guī)律受到基因的作用與控制，不同學(xué)者在辣椒各表型性狀上進(jìn)行了研究。隋益虎等[20]使用紫色辣椒和綠色辣椒品種配制雜交組合，測(cè)定其葉片花青素相對(duì)含量，研究其遺傳規(guī)律，發(fā)現(xiàn)辣椒葉片花青素含量遺傳模式符合2對(duì)加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因模型，因此，對(duì)辣椒紫葉性狀的遺傳選擇應(yīng)在分離早期世代進(jìn)行。本研究針對(duì)辣椒葉形的研究顯示：長(zhǎng)卵圓形葉片對(duì)披針形葉片為顯性，且披針形葉片對(duì)卵圓形葉片具有隱性上位作用。此研究結(jié)果可為選育具有奇特葉型的辣椒種質(zhì)材料提供理論依據(jù)。李全輝等[21]以線辣椒C. annuum var. longunt黃色突變體為母本，野生型紅色自交系辣椒為父本進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)辣椒果實(shí)紅色對(duì)黃色為顯性，線辣椒成熟果色黃色性狀受1對(duì)隱性基因控制。本研究針對(duì)辣椒果實(shí)著生方式進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)辣椒簇生對(duì)單生和有限分枝對(duì)無(wú)限分枝均為單基因控制隱性遺傳性狀。株型和葉形受2對(duì)等位基因控制，這與Lü等[22]的研究結(jié)果一致。株型、葉形、果實(shí)的著生方式是觀賞性辣椒重要的表現(xiàn)性狀，可為選育優(yōu)良性狀的觀賞辣椒種質(zhì)資源提供依據(jù)。