基于表型性状和SSR标记的辣椒种质资源遗传多样性分析及其育种应用

《Horticulture Advances》：Genetic diversity analysis of pepper (Capsicum annuum L.) germplasm resources based on the phenotypic traits

本研究针对辣椒种质资源遗传基础狭窄、育种材料同质化严重的问题，通过系统分析50份辣椒种质资源的33个表型性状和SSR分子标记，发现单果重变异系数高达102.91%，主成分分析前三个成分累计贡献率达92.73%，聚类分析将材料分为6个类群。研究为辣椒种质资源创新利用和分子标记辅助育种提供了重要理论依据。

　　

辣椒作为全球重要的蔬菜作物，在中国的产量占世界总产量的三分之一。然而，随着杂交优势的广泛应用，辣椒遗传基础日益狭窄，优良种质资源匮乏，严重制约了新品种选育。种质资源是遗传改良的基石，准确评估辣椒种质资源的遗传多样性对育种工作具有重要意义。传统表型鉴定易受环境影响，而分子标记技术为种质资源评价提供了新途径。

为系统评价辣椒种质资源，山东农业大学园艺科学与工程学院的刘根忠等研究人员在《Horticulture Advances》上发表了题为"Genetic diversity analysis of pepper (Capsicum annuum L.) germplasm resources based on the phenotypic traits"的研究论文。该研究综合运用表型性状分析和SSR分子标记技术，对50份辣椒种质资源进行了全面评价。

研究团队主要采用了表型性状测定、相关性分析、主成分分析(PCA)、聚类分析和SSR分子标记分析等关键技术方法。实验材料包括12个灯笼椒、5个指天椒、4个牛角椒、9个线椒等共计50个栽培品种，在山东农业大学园艺试验站采用完全随机区组设计进行种植。

遗传多样性分析揭示辣椒表型性状的丰富变异

通过对26个形态性状的分析发现，辣椒种质资源存在丰富的表型变异。平均单果重(AFSW)的变异系数高达102.91%，表明不同种质间果实大小差异显著。而叶片色相角(Lh)的变异系数最小，仅为1.52%。33个表型性状的平均变异系数为46.04%，显示出辣椒种质资源具有丰富的遗传多样性。

性状相关性分析揭示产量与品质的权衡关系

相关性分析发现，平均单果重与果实取向(FO)、可溶性固形物含量和维生素C含量呈显著负相关。相反，株高(PH)与叶绿素含量、可溶性固形物含量、维生素C含量等性状呈正相关。这些结果表明，在辣椒生长过程中存在果实重量与品质的权衡关系，为育种中选择理想性状提供了重要依据。

主成分分析明确关键性状贡献

主成分分析显示，前三个主成分的累计贡献率达92.73%，其中PC1贡献率最高(86.66%)。叶片色相角(Lh)、绿果色相角(GFh)和叶片叶绿素含量(LC)是PC1中最具影响力的性状。PC2主要反映果实颜色变异，而PC3则与果实颜色和重量相关。分析表明，叶色和果色是辣椒育种中的关键性状。

聚类分析实现种质资源科学分类

基于32个关键表型性状的聚类分析将50个辣椒品种分为6个类群。第Ⅰ类包含6个品种，特点是株高较高、成熟果亮度低；第Ⅲ类包含18个品种，以高可溶性固形物含量和低叶绿素含量为特征；第Ⅴ类为4个灯笼椒品种，果实大但可溶性固形物和叶绿素含量较低。这种分类为有针对性地利用各类种质资源奠定了基础。

SSR标记辅助遗传多样性评估

研究人员从50对SSR引物中筛选出11对多态性良好的引物进行遗传多样性分析。例如，CaSSR15引物在50个辣椒品种中表现出良好的多态性。基于SSR数据的聚类分析同样将种质资源分为6类，且与表型聚类结果具有一定一致性。相关性分析发现，CaSSR15标记与果实横径(TD)、平均单果重等性状呈负相关，而CaSSR55标记与可溶性固形物含量呈正相关，这些标记为分子标记辅助育种提供了潜在工具。

研究还特别关注了果实取向(FO)这一重要驯化性状。通过关联分析，研究人员在Up基因上游发现了一个579-bp的片段缺失，该缺失与果实取向完全连锁。生物信息学分析预测该片段含有WUS、WOX、JAG等多个与植物器官形态发育相关的转录因子结合位点，以及参与光和赤霉素响应的顺式作用元件，为理解辣椒果实取向的遗传机制提供了新线索。

该研究通过综合表型分析和分子标记评价，全面揭示了辣椒种质资源的遗传多样性，建立了科学的分类体系，并筛选出具有优异性状的种质材料。研究发现的质量与产量性状间的权衡关系为育种目标制定提供了重要参考，而开发的SSR标记和果实取向相关分子标记为辣椒分子育种奠定了基础。这些研究成果对拓宽辣椒遗传基础、加速育种进程具有重要意义，为辣椒种质资源的有效利用和创新提供了理论支撑和实践指导。