加工型辣椒种质资源遗传多样性分析

为了解加工型辣椒种质资源的遗传多样性,本研究对33份加工型辣椒种质的24个农艺性状、8个品质性状和炭疽病抗性进行遗传多样性、相关性和聚类分析。结果表明,24个农艺性状中株幅、果梗长度、果肉厚的Shannon-Wiener多样性指数(H′)较大,性状遗传较丰富;单株产量变异系数最大(73.55%),心室数变异系数最小(9.18%)。单株产量与果肉厚、果纵径、果横径极显著正相关。8个品质性状中,辣椒素和二氢辣椒素含量的变异系数较大,分别为106.98%和112.44%。相关性分析表明,辣度与粗纤维和蛋白质含量显著正相关,与辣椒素和二氢辣椒素含量极显著正相关,与水分含量显著负相关。根据品质性状的隶属度将33份加工型辣椒种质聚为三大类群(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),平均隶属度分别为0.32、0.47、0.64。炭疽病抗性与农艺、品质性状相关性分析表明,辣椒炭疽病抗性与水分含量、果纵径、心室数极显著正相关,与蛋白质、粗纤维含量极显著负相关。本研究结果可为加工型辣椒品种的应用及选育提供一定的理论依据。

1000份辣椒种质形态学性状的遗传多样性分析

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园艺研究所收集的1000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,1000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%~6199.29%,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1000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1000份,遗传多样性丰富,为辣椒品种选育提供了丰富的试材。

基于主成分分析和隶属函数法筛选低镉高产辣椒品种

为筛选高产且适合在轻度镉(Cd)污染土壤中种植的低镉积累辣椒品种,选取了4个辣椒类型(朝天椒、泡椒、牛角椒、线椒)主产区的12个主栽品种为供试材料,通过Cd污染(2.5 mg/kg)土壤盆栽试验,研究不同辣椒品种中Cd积累量的差异,分析Cd对光合色素、光合能力、产量的影响,并通过主成分分析和隶属函数法从果实Cd含量、产量和光合能力等3个维度筛选具有低Cd、高产特性的辣椒品种。结果表明:12个辣椒品种中长兴8号和龙福椒的单株产量较高,分别为402.35、384.26 g,显著高于其他品种;供试辣椒品种中根、茎、叶、果中的Cd含量依次降低;4个类型中,牛角椒的根和茎富集系数最高,线椒的根和茎富集系数最低,朝天椒叶片的富集系数最低;长兴8号、湘辛28号、龙福椒的果实富集系数较低;龙福椒鲜果中Cd含量最低,为0.11 mg/kg;目标危险系数(THQ)显示,健康风险较高的是星秀(1.373)、橙艳(1.125)和湘辣699(1.152),较低的是龙福椒(0.587)、湘辛28号(0.722)、长兴8号(0.732);Cd对叶片CO_(2)同化效率的抑制程度高于其对光化学效率的抑制程度,Pn和Fv/Fm共同影响辣椒在Cd处理下的产量,路径系数分别为0.58和0.37;通过综合评价值,龙福椒具备低镉高产的特性,可优先考虑在轻度Cd污染农田推广种植。

辣椒雄性不育系的筛选与鉴定

将细胞质雄性不育机制应用于辣椒育种工作,可加快辣椒杂交种的生产及利用杂种优势来提高辣椒产量和品质,并降低制种成本。在众多F2代辣椒中筛选鉴定出雄性不育源(HG),通过切片分析不育株辣椒细胞组织的发育情况,进一步筛选鉴定出辣椒的雄性不育株。同时,选用性状优良的父本与筛选出的不育株进行杂交、回交育种,为辣椒三系育种提供理论基础。

基于遗传距离和配合力预测辣椒辣度杂种优势

【目的】利用简化基因组测序(GBS)技术估算辣椒亲本间的SNP遗传距离,并通过配合力分析,预测杂交后代辣度相关性状的杂种优势,为高辣度辣椒新品种的亲本选配及杂种优势利用提供理论依据。【方法】选取11个辣椒自交系为亲本材料(母本A1~A5,父本B1~B6),采用不完全双列杂交法(NCⅡ)配制30个杂交组合,对亲本及杂交组合的5个辣度相关性状[二氢辣椒素、辣椒素、辣椒素总量、斯科维尔指数(SHU)和辣度]进行测定,并对各性状的SNP遗传距离、配合力和杂种优势间的相关分析。【结果】通过Illumina测序共获得20.0 Gb原始数据,有效数据为19.9 Gb,Q20平均97.3%,平均GC含量36.59%;通过比对共获得1671621个SNP位点,1732641个SNP变异位点;11份辣椒亲本材料间的遗传距离为0.0299~0.4762。辣椒各辣度相关性状普遍存在杂种优势,A5×B6的二氢辣椒素、A5×B1的辣椒素及A5×B3的辣椒素总量、SHU和辣度杂种优势最明显。不同亲本的不同辣度相关性状间的一般配合力(GCA)效应值差异较大,其中A5的辣椒素和B6的二氢辣椒素具有较高的GCA效应值,二者配制的杂交组合A5×B6(二氢辣椒素)、A5×B1(辣椒素)的特殊配合力(SCA)效应值最高,表明亲本之一具有较高GCA效应值易组配出SCA效应值较高的杂种后代。各辣度相关性状的SCA与杂种优势均呈极显著正相关(P<0.01,下同),相关系数为0.466~0.782,而GCA与杂种优势相关性较弱或呈负相关;二氢辣椒素、辣椒素总量、SHU和辣度的杂种优势与SNP遗传距离均呈显著(P<0.05)或极显著正相关,相关系数为0.382~0.579。【结论】利用SNP遗传距离和SCA预测辣椒辣度相关性状杂种优势是可行的,但还需考虑亲本间的GCA。因此,在对辣椒辣度相关性状杂交组合预测杂种优势时,可将配合力与遗传距离相结合,以配制辣度更高的杂交组合。

辣椒种质资源表型性状多样性分析及综合评价

为探究辣椒种质资源表型性状多样性,加速种质资源的创新应用,采用多种方法对195份辣椒种质资源材料的10个表型性状进行多样性分析及综合评价。结果表明,10个表型性状变幅较大,其平均变异系数在13.9%~56.1%之间,表型多样性指数在1.58~2.13之间。聚类分析结果表明,195份辣椒种质资源被划分为3个类群,类群Ⅰ包括34份材料,主要特征为第一节间距最短,其余性状均最大;类群Ⅱ包括89份种质资源,主要特征为第一节间距适中,其余性状最小;类群Ⅲ包括72份材料,主要特征为第一节间距最长,其余性状适中。对3个类群进行方差分析与多重比较发现,3个类群除第一节间距、茎粗、单株果数及果长未达显著差异水平外,其余性状均达极显著差异水平。通过主成分分析筛选到10份综合表现优异的辣椒种质资源,可作为辣椒新材料创制和育种利用的基础材料。

引进辣椒品种主要农艺性状鉴定与筛选

研究引进辣椒品种的主要农艺性状,以期为当地辣椒优质品种选育和利用提供参考依据。在甘肃省中部沿黄灌区对不同生态区引进的154份辣椒品种的21个主要农艺性状进行调查和观测,运用描述性统计、遗传多样性、相关性、主成分和系统聚类等多元分析方法进行分析鉴定。结果表明,供试材料各性状的遗传变异较丰富,7个质量性状的遗传多样性指数在0.72~1.87之间,其中果形的多样性指数最大,为1.863 21,叶色的多样性指数最小,为0.721 78;14个数量性状的变异系数范围在3.36%~89.98%之间,遗传多样性指数在1.39~2.14之间,其中果横径的变异系数最大,为89.980%,生育日数的变异系数最小,为3.367%;辣椒各农艺性状间的相关性较为密切,其中220对性状具有相关性,有104对性状的相关系数达到极显著水平(P<0.01);21个性状可简化为6个主成分,分别代表了果实性状、生育期、始花节位、熟性等因子,累计贡献率达到68.68%;基于农艺性状分析在欧氏距离为7.66处将154份资源划分为5个类群,分别包括3、14、1、3、133个品种;品种比较试验中各类果形的辣椒产量存在显著差异(P<0.05)。本研究筛选出单果质量大、熟性为中早熟的3份材料(ROBUR、E44.18760、京旋104),辣味浓厚、短营养生长日数的中熟材料TTS2013-13,果味甜、方灯笼形的晚熟彩椒材料3份(三星、维克特207、红贝拉),为甘肃省中部沿黄灌区引进辣椒品种的深入研究与高效利用提供参考依据。

辣椒DUF966基因家族鉴定及表达模式分析

【目的】鉴定辣椒DUF966基因家族成员,并分析其表达模式,为揭示该家族基因对辣椒生长发育和逆境响应的调控机制及辣椒抗逆育种提供理论参考。【方法】从Pfam数据库下载DUF966(PF06136)的隐马尔可夫模型种子序列,并以拟南芥和水稻DUF966家族蛋白序列作为参考序列,从辣椒基因组中鉴定出DUF966家族成员,利用生物信息学方法对其基因结构、保守基序、蛋白质特征、启动子顺式作用元件及miRNA和DUF966基因家族间的靶向关系进行系统分析,并利用转录组数据分析辣椒DUF966基因家族成员在不同组织生长发育及不同激素和胁迫处理下的表达模式。【结果】共鉴定到7个辣椒DUF966基因家族成员,将其命名为CaDUF966-1~CaDUF966-7。将辣椒DUF966基因家族成员分为3个亚群,其中,Ca DUF996-2和Ca DUF996-7属于I亚群,Ca DUF996-3和Ca DUF996-5属于II亚群,CaDUF996-1、CaDUF996-4和CaDUF996-6属于III亚群。7个CaDUF966s基因分布在1、2、6、11和12号染色体上。7个CaDUF966s基因含有2~5个内含子,外显子数为3~6个。所有CaDUF966s均为亲水的不稳定蛋白,亚细胞定位于细胞核内,共含有20个Motif(Motif 1~Motif 20),同一亚群CaDUF966s蛋白含有的Motif越相似。除CaDUF966-3蛋白外,其余6个CaDUF966s蛋白的二级结构和三维结构相似,均以无规则卷曲所占比例较大(36.31%~51.80%),以β-转角所占比例较小(8.56%~10.71%)。基于非同义替换率/同义替换率的比值(Ka/Ks)分析发现,DUF966基因家族成员在辣椒品种间和茄科物种间高度保守,同源基因对的Ka/Ks均小于1.000,表明其在进化过程中经历了强烈的纯化选择压力。7个CaDUF966s基因启动子区域共含有17个生物和非生物胁迫相关顺式作用元件、7个生长发育相关顺式作用元件及10个植物激素反应相关顺式作用元件。7个CaDUF966s基因具有明显的组织和时空特异性,说明CaDUF966s基因参与辣椒的生长发育和胁迫响应。9个miRNA通过切割作用靶向CaDUF966-3和CaDUF966-6基因,5个miRNA靶向CaDUF966-6基因,4个miRNA靶向CaDUF966-3基因。【结论】7个辣椒DUF966基因家族成员在不同组织生长发育过程及响应生物和非生物胁迫过程中具有调控作用。

辣椒雄性不育系小孢子发生的细胞学观察

辣椒雄性不育系小孢子发育过程的细胞学观察表明,雄性不育系小孢子败育发生在四分小孢子形成以前。由于绒毡层细胞发育异常,高度液泡化,挤压小孢子母细胞,严重影响了减数分裂的正常进行,不能形成正常花粉粒而导致败育。辣椒雄性不育系的花器明显小于保持系,前者成熟花药瘦小、千瘪,无花粉粒或花粉粒极少,花粉粒碘化反应不着色或着色极淡。扫描电镜下观察:辣椒雄性不育系的花粉粒表面光滑,无明显乳状突起,保持系花粉粒则有明显的萌发沟,表面有规则的乳状突起。

双抗TMV+CMV辣椒转基因工程植株的再生及抗病毒鉴定

在构建 Ｔ Ｍ Ｖｃｐ 和 Ｃ Ｍ Ｖｃｐ 双价表 达载体和 建立 辣 椒高 效转 化 体系 的基 础 上用 农杆 菌 介导法转化 辣椒栽培 品种农 大４０ 和湘 研一号。 对５２ 个抗 卡那霉 素再生植 株进行点 杂交 鉴定 ，结果 １６株为 Ｔ Ｍ Ｖｃｐ 和 Ｃ Ｍ Ｖｃｐ 阳 性，而 Ｐ Ｃ Ｒ 检测发 现 其中 有 ２ 株 为假 阳性 株。 进一 步 温室 攻毒 试 验 表明有７ 个 阳性转基 因植株 对 Ｔ Ｍ Ｖ 和 Ｃ Ｍ Ｖ 同时表 现为免疫 。

辣椒胞质雄性不育恢复基因的RAPD标记

为定位和克隆辣椒8001恢复系中恢复基因提供基础,用9704A8001 F2代群体开展了辣椒胞质雄性不育恢复基因分子标记研究.通过RAPD-BSA分析法,找到了一个与辣椒细胞质雄性不育恢复系8001中的恢复基因紧密连锁的RAPD标记OPL09-763,测定了该标记带的序列,并进行了同源性比较.该标记带与恢复基因之间的交换值为4.17%,遗传距离为4.18 cM.

辣椒细胞质雄性不育系与其保持系线粒体DNA的RAPD分析

以辣椒细胞质雄性不育系21A及其相应的保持系21B为试材，从苗龄10～15d的黄化苗中分离纯化线粒体并提取线粒体DNA。线粒体负染后电镜观察发现，分离纯化的线粒体形态完整，呈椭球形，杂质较少。电泳检测提取的线粒体DNA的琼脂糖，结果表明，线粒体DNA纯度较高，无降解现象，浓度为20～50ng／山，可用作RAPD分析。经初步筛选，100个RAPD随机引物中有8个引物表现出多态性，经再次重复筛选，获得了辣椒细胞质雄性不育系21A线粒体DNA与雄性不育性相关的RAPD标记CMSAG3430。

利用RAPD技术进行辣椒杂种纯度鉴定的研究

为了建立一套快速、受外界环境影响少、结果准确可靠的辣椒杂种纯度鉴定技术，以湘研５号、湘研１０号２个辣椒杂种及其父母本为材料，使用ＭＪ／ＰＴＣ－２００型ＰＣＲ仪及ＧＤＳ－８０００型凝胶成像分析系统，建立了适合辣椒ＲａｎｄｏｍｌｙＡｍｐｌｉｆｉｅｄＰｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃＤＮＡ（ＲＡＰＤ）分析的ＰＣＲ扩增反应的实验体系，从３９个随机引物中找到了２个可用于鉴定湘研５号、４个可用于鉴定湘研１０号杂种纯度的引物．

双价抗菌肽基因转化辣椒

在建立高效快速辣椒（Ｃａｐｓｉｃｕｍ ａｎｎｕｕｍ Ｌ，）子叶离体培养和植株再生体系的基础上，将昆虫抗菌肽Ｂ、Ｄ基因构建而成的双价质粒ｐＣＤＢ－ＩＩ以农杆菌为介导转入５个辣椒栽培品种，共获得ＫａｎＲ植株１２００多株，对部分ＫａｎＲ植株进行点杂交、ＰＣＲ、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交检测，结果证明了外源基因被成功整合。盆栽接青枯菌试验，结果显示，转基因植株具有较强的抗病力。

甜椒核心种质遗传多样性与亲缘关系分析

以102份甜椒核心种质为研究材料,对8个农艺性状进行遗传多样性分析,并且基于基因型效应值进行性状间的相关性和种质间的亲缘关系分析。8个农艺性状的多样性指数分别为4.60、4.60、4.59、4.57、4.60、4.58、4.58和4.53,表明甜椒核心种质存在丰富的遗传多样性。首花节位与株高呈极显著正相关,相关系数为0.38;果纵径与株高呈极显著正相关,与首花节位呈显著相关,相关系数分别为0.37和0.23;果柄长与株高呈显著相关,相关系数为0.20;果肉厚与果纵径、果横径呈极显著正相关,相关系数分别为0.28和0.30;单果质量与果纵径、果横径、果肉厚呈极显著正相关,与首花节位呈显著正相关,相关系数分别为0.37、0.67、0.53和0.20。不同种质间遗传距离变幅为1.51-10.41,表明这些核心材料间遗传差异较大。在聚类重新标定距离为16.5时,102份甜椒核心种质被分为27个类群,其中20个类群分别由1份种质材料组成,表明这20份种质与其余种质亲缘关系较远。该研究明确了不同甜椒种质间的亲缘关系,为甜椒核心种质资源的有效利用和新品种选育提供了理论依据。

辣椒(Capsicum spp.)遗传资源与分子育种进展

综述了辣椒的起源(起源于美洲热带地区)、分类(有5个栽培种:Capsicumannuum、C.chinense、C.frutescens、C.baccatum、C.pubecens和若干野生种)、遗传演化背景、种间杂交障碍(单向不亲和性、种子败育、胞质雄性不育)、染色体倍性控制以及辣椒分子育种(分子连锁遗传图谱的构建、质量性状和数量性状的分子标记)研究进展等。

辣（甜）椒雄性不育系21A、8A、17A的选育及鉴定

以国外引进的长灯笼形甜椒雄性不育系ＬＡＮＥＳ为不育源，通过回交转育，选育出不育性稳定、园艺性扶优良的辣椒雄性不育系２１Ａ、甜椒雄性不育系８Ａ和１７Ａ。花蕾观察表明，２１Ａ基本无花粉或仅有少量败育畸形花粉，其遗传类型属于一对隐性基因控制的核胞质型雄性不育系。

辣椒不同品种果实维生素C含量与果实相关性状的分析

以55份辣椒品种为材料,测定不同品种间辣椒果实的维生素C含量,对辣椒的主要果实性状与维生素C含量进行相关分析,以期筛选出与维生素C含量最相关的果实性状,并为高维生素C含量的辣椒品种的选育提供理论依据。结果发现,不同品种间的维生素C含量差异较大,18号品种的维生素C含量最高,达到1 206 mg/kg,而21号品种的维生素C含量最低,仅为298 mg/kg,维生素C含量与平均单果质量呈极显著正相关,与果横径、果纵径呈显著正相关,与心室数呈极显著正相关。说明在选育高维生素C的辣椒品种时,应选择平均单果质量较大且心室数多的作为亲本材料。

辣椒雄性不育系选育及遗传研究

用1986年在8633辣椒株系中发现的雄不育株,进行测交、连续回交和父本株自交,育成了灯笼椒、羊角椒、线辣椒等不同类型的雄性不育系和相应的保持系,并筛选出恢复系。在测交过程中,发现不同品种对雄性不育的保持能力有明显差异。不育系的花明显小于保持系,不育系花药瘦小、干瘪,花粉粒无或极少,碘化反应不着色或着色极浅。扫描电镜观察表明不育系花药、花粉粒形态和表面结构异常。雄性不育属核质互作型,细胞核中有一对隐性基因控制雄不育性。雄性不育系基因型为 Smsms,保持系的基因型为 Nmsms。

鲜食型辣椒农艺性状比较及新品种筛选

通过对红秀王、长香1号、干椒2号、干鲜3号、干椒5号、湘妹籽007、天祥114、S-322尖椒、艳红、长虹362、长虹366、红圣008、艳红1、艳红2、艳红3、剑圣1、剑圣2、剑圣3、07-F1、红秀、红艳、博辣5号、08-H31、08-H27、08-H11、红丰、148×141、H802等28个鲜食型辣椒品种(组合)进行露地栽培试验,对其农艺学性状进行比较并筛选适合江苏沿海地区推广的新品种。结果表明,艳红比对照增产112%,比长香1号增产4.4%且有极显著差异,可与长香1号一起作为中晚熟品种在江苏沿海地区重点推广,08-H31可作为青椒早熟品种推广,S-322尖椒适合作为晚熟品种在劳动力较多区域推广,博辣5号、干椒2号适合作为早熟品种密植栽培推广,红秀适合作为优质剁椒品种推广。