我国辣椒属种质资源研究进展
2021-09-09
来源:榕意旅游网
108 安徽农学通报,Anhui Agi.Sci.Bul1.2010,16(15) 我国辣椒属种质资源研究进展 刘伟良 钟海挽 (1惠州市农业科学研究所,广东惠州516023;2龙门县农业科学研究所,广东龙门516800) 摘要:综合相关文献资料,从辣椒属起源与分布和种质资源研究与应用剖析我国辣椒属种质研究现状。辣椒属起 源与分布的认识是辣椒属种质资源研究的基础,目前多数学者都承认辣椒起源南美洲,全世界有25个种,其中5个栽 培种,我国分布有1个野生种。对辣椒属种质资源遗传多样性研究,有利于辣椒属种质资源的收集、保存、鉴定、创新 和合理利用。DNA分子标记技术是辣椒属遗传多样性研究的重要工具,可以对辣椒属的分类、亲缘关系、辅助育种作 较为精确的研究。 关键词:辣椒属;种质资源;遗传多样性 中图分类号¥641.3 文献标识码A 文章编号1007—7731(2010)15—108—03 Progress of Research of Capsicum Germplasm Resources in China Liu Weiliang et a1. (1 Huizhou Science Research Institute for Agriculture,Huizhou 516023,China) Abstract:Capsicum is very important global vegetable.This paper reviewed the research of Capsicum germplasm resources in China.It was based that we knew the origin and distributing of Capsicum to study the germplasm resource.Most research- ers considered Capsicum originated in South America.All over the world,there are about 25 species and 5 cultivated,and one species in China The study on the genetic diversity of Capsicum can benefit the conservation,classiifcation,identiifca- tion,genetic enhancement and effective utilization of the germplasm resources.DNA marker systems have developed in Cap- sicum to classify,genetic relation,genetic diversity and assist breeding. Key words:Capsicum;Germplasm resources;Genetic diversity 作物种质资源,又称品种资源、遗传资源或基因资源, 植甜椒,产品大多出口至港澳地区,或者内销至高档酒店、 作为生物资源的重要组成部分,是培育作物优质、高产的 宾馆和超级市场,具有较好的经济效益和社会效益。 物质基础,是维系国家食物安全的重要保证,是我国农业 开展辣椒属种质资源的研究,对指导辣椒和甜椒种质 得以持续发展的重要基础。作物种质资源研究是指对作 资源保存和种质创新具有重要意义。本文综述了国内外 物品种进行调查、引进、收集、鉴定、评价、保存和利用,是 有关辣椒和甜椒起源演化、资源评价、种质创新及遗传育 种质创新的基础。种质资源是世界上最重要的自然资源 种等方面的研究进展。 之一,为作物育种提供充足的材料,保证种质创新工作的 l辣椒属的起源与分布 顺利完成。 全世界辣椒属(Capsicum z船眦 )大约有25个种,大 辣椒属(Capsicum)有25个种,其中5个栽培种,中国 多数分布在南美洲,其中几个栽培种分布在世界各地,中 分布有1个野生种 。由于辣椒属植物适应性强,种子 国只发现1个野生种 。考古学家认为,人类开始种植 小而容易传播,以及特别的辛辣味道,使其从南美洲发现 辣椒属作物大约是在公元前5000~3400年,是人类种植 后就很快成为世界性食物。例如,东西方菜肴里都出现的 的最古老的农作物之一。玛雅人可能是最早种植辣椒的, 甜椒(Capsicum annuum L var.grosum),有紫色、白色、黄 西班牙人最先在南美洲发现辣椒,但是,是葡萄牙强大的 色、橙色、红色、绿色等多种颜色,俗称西椒、彩椒、甜辣椒、 海上力量在1500年左右把辣椒带到欧洲和印度的 。 菜椒。甜椒是辣椒的变种之一,由人工选择和长期栽培驯 由于辣椒适应性强,味道特别,几乎全世界都很快接受它, 化而来,其果肉厚而脆嫩,维生素c含量丰富,可凉拌、炒 使其成为全球作物之一。我国只有小米椒一种野生辣椒 食、煮食、作馅、腌渍和加lI二制蜜饯,在广东等南方地区种 属植物,但是全国各地种植有辣椒属栽培种,是我国重要 作者简介:刘伟良(1976一),男,广东惠州人,从事作物遗传育种工作。 收稿日期:2010—07—15 16卷15期 刘伟良等我困辣椒属种质资源研究进展 109 的经济作物之一。辣椒属栽培种大约是在明代传人我国 栽培,传人中国的途径可能有2条:一是经丝绸之路到我 学性状调查标准,并利用这41个植物学性状对67份观赏 辣椒种质材料进行植物学性状多样性研究,结果表明:植 国新疆、甘肃、陕西等地栽培,二是经海路传播到我国广 东、广西、云南、福建等地栽培 。 物学性状中,平均多样性信息指数为2.06;质量性状中, “第一花节位”多样性信息指数最大,“果皮光滑”最小;数 量性状中,“果柄长”多样性信息指数最大,“果柄凹进”多 样性指数最小。 辣椒属有5个栽培种(Capsicum annuum L Capsicum chinense Jacquin、Capsicum frutescens L.Capsicum baccatum L和Capsicumpubescens Ruiz&pay) “ ,这些栽培种的原 始起源中心可能是墨西哥,次级起源中心是危地马拉,中 3.2辣椒属种质资源分子遗传多样性的研究 在种质资 源遗传多样性研究中,虽然形态学描述有很多优点,但受 南美洲和加勒比海地区都有分布。其中甜椒是由原产这 些中南美洲热带地区的辣椒在北美演化而来,经长期栽培 驯化和人工选择,使果实发生体积增大,果肉变厚,辣味消 失和心皮及子房腔数增多等性状变化。甜椒传到欧洲的 时间比辣椒晚,大约18世纪后半叶从保加利亚引入俄国。 甜椒喜温、不耐寒、不耐热,不及辣椒的抗逆性和适应性 强,全世界主产区集中在温带区域。中国于100多年前引 入甜椒,目前全国各地普遍栽培。 2辣椒属种质资源的收集和保存 种质资源收集和保存就是有目的地汇集种质资源,是 整个种质资源研究工作的首要环节,主要通过普查或考 察、征集和引种等途径进行。目前还没有开展过甜椒种质 资源专项收集工作,甜椒种质资源收集_T作都是跟辣椒种 质资源收集工作一起开展。 辣椒种质资源收集工作开始于30a前,由国际植物遗 传资源委员会(IBPGR)联合29个国家对辣椒属种质进行 收集和整理。巴西从1980年开始建设辣椒种质资源库, 目前该资源库已保存有辣椒材料1220份,包括开花授粉 品种、杂交种、栽培种群体及品系,以及一些野生种等。 1999年6月,为了保存和研究辣椒野生种质资源,美国正 式建立了世界上第一个包括野生辣椒在内占地1012hm 的植物园区。亚洲蔬菜研究和发展中心(AVRDC)收集了 各种地理生态类型的辣椒种质6901份 ,建立了世界最 大的辣椒种质资源库之一。在我国,辣椒属种质资源收集 主要中国农科院蔬菜花卉所、湖南省农科院、江苏省农科 院等单位统一分工进行,并将种子贮存于国家种质资源 库,目前入库种质材料已2000多份 。 3辣椒属种质资源的评价方法 3.1辣椒属种质资源形态性状描述标准种质资源的评 价就是对种质资源的遗传多样性进行分析研究,形态学方 法是最古老的方法,这种评价方法简单、直观、实用。国际 植物遗传资源研究所(IPGRI)、亚洲蔬菜研究和发展中心 (AVRDC)和国际植物新品种保护联盟(UPOV)等先后提 出了辣椒农艺性状描述及赋值标准 。雷进生 结 合这3个机构的标准和实际,制定出观赏辣椒41个植物 环境影响太大,不如分子DNA标记稳定性好。一般认为 研究遗传多样性的有效方法是将形态学性状为主的表型 分析与分子水平检测相结合 。雷进生 ¨就利用形态 性状和RAd ̄D 2种标记对67份观赏辣椒材料进行研究,结 果表明国外的种质与国内种质遗传距离较远、灯笼大果甜 椒类型种质材料之间遗传距离较近、植株高大的与矮小的 遗传距离较远。 我国一些学者最初是采用核型分析 和同工 酶 等方法研究辣椒属遗传多样性。近几年,有越来 越多科研机构和个人不断利用分子标记开展辣椒属种质 资源遗传多样性的研究工作Ⅲ ,为种质的创新和利用 夯实基础。陈学军等Ⅲ 利用RAPD标记对我国辣椒属5 个栽培种的31份材料进行分析,结果发现Capsicum annu— um与其他4个栽培种亲缘关系由近到远依次为:Capsicum chinense Capsicum frutescens、Capsicum pubescens Capsicum baccatum,同时发现我国现行主要基于果实形态的变种分 类体系不能准确反映Capsicum annuum种质的遗传差异。 刘金兵等¨ 和张璐等 也采用RAPD对辣椒种质遗传多 样性进行分析,结果发现果味或果形与辣椒品种之间的遗 传相似性没有对应关系。罗玉娣等 利崩SSR对33份 辣椒属材料进行分析研究,可将33份辣椒材料分为5类, 同个种的辣椒种质资源基本聚在一起。 4辣椒属种质创新和利用 种质资源创新主要是有3个途径:一是育种过程中产 生的新品种、新品系和新的种质材料;二是天然变异,包括 自然突变和天然杂交产生的新类型和新物种;三是通过生 物技术手段有目标地扩大遗传基础,综合不同种属间优良 性状,形成的新种质。辣椒属种质资源人丁创新技术一般 有:花药培养、人工诱变、空间诱变、离子注入诱变、胚培 养、原生质体培养等 。当中辣椒单倍体培养技术对于 选育具有突出优点的亲本品系、加速育种过程、培育优势 辣椒组合具有重要意义瞳 。王立浩等 利用4个辣椒材 料进行辣椒花药培养,研究表明:硝酸银、维生素c能有效 地减轻组织褐化;植物生长调节剂、活性炭、硝酸银、维生 素C依次影响花药培养愈伤组织生成率;对胚状体发生率 ll0 安徽农学通报,Anhui Agri.Sei.Bul1.2010,16(15) 影响较大的前4位依次是维生素c、取蕾时期、碳源和硝 酸银。 [10]Lefebvre V.,Gofifnet B.,Chauvet J,C.,et a1.Evaluation ofge— netic distances between peppe ̄inbred lines for cuhivar protection 种质资源利用是种质资源工作最终目标,直接利用种 质就是开发出经济效益、生态效益和社会效益比较好的种 purposes:comparison of AFLP,RAPD and phenotypic data[J]. Theor.Appl,Genet.2001,102:741—750. 质材料,并直接在生产上应用。刘荣云等 应用CMS三 系配套技术选育出优育品种辣椒“湘研803”;张树根 等 利用优良自交系为母本,以花药培养品系为父本,两 者杂交成新品种“海丰25号”;王得元等 应用三向选择 [11]雷进生.观赏辣椒种质资源遗传多样性研究[D].华中农业大 学.2005. [12]钱迎倩,马克平主编,生物多样性研究的原理与方法[M].北 京:中国科学技术出版社,1994. [13]李林初,沈敏健,李懋学.辣椒的核型研究[J].园艺学报, 策略和分子标记辅助育种技术选育出“福康2号”辣椒。 可见,依据丰富的种质资源和现代生物技术的支撑, 我国辣椒属种质创新和利用工作进展迅速。 5问题与展望 我国辣椒属种质资源研究与国际上有较大的差距,主 要体现在辣椒属种质资源的收集、创新和利用未跟上其他 发达国家。在我国,还没有专门的辣椒属种质圃和种质 库,特别是在辣椒属核心种质方面的研究滞后;生物技术 在辣椒属种质资源的应用不多;在抗病育种和专用辣椒育 种方面进展缓慢。目前我国应该加强种质资源收集和整 理及其遗传多样性研究,建立起我国辣椒遗传图谱,提高 生物技术与常规育种结合力度,逐步完善育种技术,选育 出适合出口销售、温室或保护地栽培品种和专用优良 品种。 参考文献 [1]吴征镒.中国植物志fM].北京:农业出版社,1978,67(1):61 —63. [2]Zhang Zhiyun,Lu Anming,W.G.D ̄trcy.Capsicum.In:C.Y.Wu and H.Raven(eds ),Flora of China.1994,17:313. [3]Nils—Bertil Wallin.Chili:A Small Fruit that Sets Global Palettes on Fire.YaleGlobal Online.2004,6.http://yalegloba1.yale.edu/a— bout/chili.jsp. [4]中国农业百科全书总编辑委员会蔬菜卷编辑委员会.中国农业 百科全书.蔬菜卷[M].北京:北京出版社,1990,11:135—137. [5]Piekemgill B.Relationships between weedy and cultivated forms in some species of chili peppem(genus Capsicum)[J].Evolution, 1971,25:683—691. [6]IPGRI.Descriptors for Capsicum(Capsicum spp.).International Plant Genetic Resources Institute,Rome,Italy.1995 [7]Berke T.,Engle L.Current status of major Capsicum Germplasm Collections worldwide.Capsicum and Eggplant Newslett,1997,33: 279—282. [8]邹学校.中国辣椒[M].北京:中国农业出版社,2002,11—17. [9]AVRDC.Asian Vegetable Research and Development Center.In: 1996 repo ̄.Taiwan,1997,49—63. 1984,11(2):l19—121. [14]钟珍萍,林学建.不同辣椒变种的核型观察[J】.福建农学院学 报,1990,19(3):277—281. [15]马德华.辣椒种质资源的同工酶研究[D].杨凌:西北农业大 学,1987,15—20. [16]陈璋,卢勤,朱秀劳.辣椒过氧化物同工酶的研究[J].福建农 学院学报,1990,19(2):167—172. [17]陈学军,陈劲枫,耿红,等.辣椒属5个栽培种部分种质亲缘关 系的RAPD分析[J].园艺学报,2006,33(4):751—756. [18]刘金兵,侯喜林,王述彬,等.42个甜(辣)椒自交系恢复基因的 分布及亲缘关系的RAPD分析[J].南京农业大学学报,2009,32 (2):20—24. [19]张璐,杨若林,刘文轩.辣椒部分栽培种遗传相似性的RAPD分 析[J].上海大学学报(自然科学版),2003,9(5):433— 437,444. [20]罗玉娣,李建国,李明芳.用SSR标记分析辣椒属种质资源的 遗传多样性[J].生物技术通报,2006(增刊):337—341. [21]孙凌云 辣(甜)椒种质资源的RAPD分析[J】.山东农业大学, 2o02. [22]王玲,郑金贵,赖钟雄.辣椒遗传多样性的RAPD分析[J].福 建农业大学学报(自然科学版),2003,32(2):213—216. [23]马艳青,刘志敏,邹学校.辣椒种质资源的RAPD分析[J].湖 南农业大学学报(自然科学版),2003,29(2):120—123. [24]张菊平,张兴志.辣椒种质资源创新的技术途径[J].安徽农业 科学,2008,36(1):188—189. [25]陈斌,耿三省,张晓芬,等.辣椒单倍体培养研究进展[J].长江 蔬菜,2007(12):36—41. [26]王立浩,张宝玺,郭家珍,等.辣椒花药培养中若干影响因素的 研究[J].园艺学报,2004,31(2):199—204. [27]刘荣云,缪武,黄书乎,等.CMS三系配套辣椒湘研803(湘椒62 号)的选育[J].中国蔬菜,2009(2):68—7O. [28]张树根,邢永萍,王振泉,等.微辣型灯笼椒新品种海丰25号的 选育[J].中国蔬菜,2008(5):31—32. [29]王得元,李颖,王恒明.抗疫病辣椒新品种“福康2号”[J].园 艺学报,2006,33(3):691. (责编:张琪琪)