華南地區(qū)辣椒品種選育及育種技術(shù)研究進(jìn)展

李 穎 ，王恒明，徐小萬(wàn)，徐曉美，王得元，李乃堅(jiān)，余小林

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所/廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

辣椒（Capsicum annuumL.）是華南地區(qū)（包括廣東、廣西、海南）南菜北運(yùn)最重要的蔬菜，其中廣東省年辣椒播種面積達(dá)9.92萬(wàn)hm2左右，居全省蔬菜播種面積的第2位；廣西年播種面積也達(dá)8.53萬(wàn) hm2；海南年播種面積為4.59萬(wàn) hm2。辣椒生產(chǎn)已成為華南地區(qū)許多地市的特色農(nóng)業(yè)、扶貧攻堅(jiān)的支柱產(chǎn)業(yè)或當(dāng)?shù)氐闹饕?jīng)濟(jì)作物，為繁榮地方經(jīng)濟(jì)作出了重要貢獻(xiàn)。華南地區(qū)辣椒品種種類(lèi)繁多，有羊角椒、甜椒、泡椒、指天椒、線椒、螺絲椒、美人椒等，其中湛江、茂名、陽(yáng)江等粵西地區(qū)種植品種主要有羊角椒、指天椒、泡椒、線椒、甜椒、螺絲椒、美人椒等類(lèi)型；惠州、河源等粵東地區(qū)種植品種主要有羊角椒、指天椒、泡椒、線椒、螺絲椒等類(lèi)型；韶關(guān)、清遠(yuǎn)等粵北山區(qū)種植品種主要有青皮椒、黃皮椒、指天椒、泡椒、線椒、美人椒等類(lèi)型；廣州、江門(mén)、肇慶、中山、東莞等珠江三角洲地區(qū)種植品種主要有青皮椒、指天椒、泡椒、線椒等類(lèi)型。目前，華南地區(qū)開(kāi)展辣椒品種選育及育種技術(shù)研究的單位主要有廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所、海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所、廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院、廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院、中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所、三亞市南繁科學(xué)院、茂名市茂蔬種業(yè)科技有限公司、廣州綠霸種苗有限公司等。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所辣椒課題組自1994年成立以來(lái)，專(zhuān)注于辣椒品種選育及育種技術(shù)、栽培技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)課題組近30年的不懈努力，取得較好成績(jī)。至2020年，共選育辣椒品種19個(gè)，其中5個(gè)通過(guò)國(guó)家農(nóng)作物品種審（鑒）定、3個(gè)通過(guò)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部品種登記，選育品種已在廣東、廣西、海南、湖南等省區(qū)大面積種植；獲廣東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利6項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)科技論文93篇。在辣椒育種技術(shù)研究方面，華南地區(qū)主要對(duì)辣椒抗青枯病轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)、耐高溫耐濕澇育種技術(shù)、抗疫病遺傳規(guī)律及QTL、雄性不育育種技術(shù)等進(jìn)行了研究。本文對(duì)華南地區(qū)辣椒品種選育及主要育種技術(shù)進(jìn)行了概述，并對(duì)今后華南地區(qū)辣椒育種進(jìn)行了展望。

1 華南地區(qū)辣椒品種選育研究

辣椒于1640年左右傳入中國(guó)，開(kāi)辟了自繁自育歷史，創(chuàng)造了豐富的辣椒品種資源，華南地區(qū)也產(chǎn)生了許多優(yōu)良的地方品種。上世紀(jì)80年代，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所和廣州市蔬菜研究所等開(kāi)始進(jìn)行辣椒品種選育工作。1999年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所李穎等、廣州市蔬菜研究所黃邦海等選育出廣東省第一代雜交一代辣椒品種粵椒一號(hào)、辣優(yōu)4號(hào)，這2個(gè)品種于2002年4月通過(guò)國(guó)家農(nóng)作物品種審定，成為華南地區(qū)第一代國(guó)審辣椒品種。通過(guò)廣大辣椒育種工作者30多年的努力，華南地區(qū)的辣椒品種選育工作取得了很大發(fā)展，選育的辣椒品種包括青皮椒、黃皮椒、指天椒、線椒、螺絲椒、美人椒等類(lèi)型，其中粵椒一號(hào)、辣優(yōu)4號(hào)、茂椒4號(hào)、東方神劍、匯豐二號(hào)等品種在當(dāng)時(shí)的辣椒種子市場(chǎng)占有較大份額。

1.1 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所選育品種

主要品種有粵椒一號(hào)、粵椒三號(hào)、粵椒90、粵椒8號(hào)、粵紅1號(hào)、粵紅3號(hào)、金田8號(hào)、金田11號(hào)［1］、福康1號(hào)、?？?號(hào)、?？?號(hào)、福康6號(hào)、?？?號(hào)、?？?號(hào)［2］、匯豐一號(hào)、匯豐二號(hào)、匯豐3號(hào)、粵研1號(hào)、白秀一號(hào)等。最具代表性的品種有：

1.1.1 粵椒一號(hào) 該品種中早熟，豐產(chǎn)，果實(shí)粗牛角形，果皮綠色，有光澤，果長(zhǎng)16 cm、寬3.8 cm，肉厚0.23 cm，三心室，單果質(zhì)量47 g，味微辣，每100 g鮮重Vc含量為120 mg；經(jīng)苗期人工抗病性鑒定，高抗青枯?。òl(fā)病率為9.9%）、中抗疫?。ú∏橹笖?shù)為35）和病毒?。ú∏橹笖?shù)為16）。1999年通過(guò)廣東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，2002年通過(guò)全國(guó)農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（國(guó)審2002067）［3］。

1.1.2 匯豐二號(hào) 該品種早中熟，植株生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，青果綠色，成熟果大紅色，果實(shí)羊角形，果面光滑有光澤、無(wú)棱溝，果長(zhǎng)18.2 cm、寬2.6 cm，果肉厚0.32 cm，單果質(zhì)量39 g，單株產(chǎn)量0.55 kg；早熟性好、抗病性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、耐高溫高濕，特別適宜在華南地區(qū)栽培［4］。2010—2013年連續(xù)4年被評(píng)為廣東省農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種，已連續(xù)銷(xiāo)售超過(guò)10年，目前已成為廣東省辣椒主栽品種，其種植面積約占廣東省青皮尖椒面積的35%，有力地促進(jìn)了華南地區(qū)辣椒品種結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級(jí)。

1.2 廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育品種

主要品種有辣優(yōu)2號(hào)、辣優(yōu)4號(hào)、辣優(yōu)8號(hào)、辣優(yōu)9號(hào)、辣優(yōu)13號(hào)、辣優(yōu)15號(hào)、辣優(yōu)16號(hào)等。具有代表性的品種是辣優(yōu)4號(hào)。該品種植株生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，株形較平展，株高 52 cm，開(kāi)展度75 cm，葉色濃綠；熟性早，始花節(jié)位9節(jié)，果實(shí)長(zhǎng)牛角形，果長(zhǎng)18 cm、橫徑3.3 cm，果皮較光滑，色綠，肉厚0.3 cm，單果質(zhì)量40 g；味辣，品質(zhì)優(yōu)良，商品性好［5］。

1.3 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所選育品種

主要品種有海椒3號(hào)、海椒5號(hào)、海椒109等。具有代表性的品種是海椒5號(hào)。該品種株高53 cm，株幅48 cm，分枝性中等，中熟偏早，前期掛果集中，單株掛果28個(gè)；果實(shí)粗長(zhǎng)、羊角形，果長(zhǎng)20 cm、果肩寬3.2 cm，果肉厚0.3 cm，單果質(zhì)量55 g，果身勻直，果皮光滑，皮色黃綠；中抗病毒病，高抗炭疽病，適宜在海南、廣東、廣西等南菜北運(yùn)基地推廣［6］。

1.4 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所、桂林市蔬菜研究所選育品種

主要品種有桂椒7號(hào)、桂椒8號(hào)、桂椒10號(hào)、桂牛5號(hào)、桂航2號(hào)等。具代表性的品種為桂椒7號(hào)。該品種冬春茬栽培從播種到青熟果始收120 d，夏秋茬栽培從播種到青熟果始收95 d；植株生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，直立型，株高約92 cm，開(kāi)展度74.4 cm，座果率高，果實(shí)長(zhǎng)線形，果長(zhǎng)20 cm、橫徑1.8 cm，果肉厚0.24 cm，單果質(zhì)量21 g；青熟果深綠色，老熟果鮮紅色，光滑亮麗，可鮮食或加工；耐熱性強(qiáng)，抗病性好［7］。

1.5 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院選育品種

主要品種有華椒5號(hào)。該品種早中熟，從播種至始收春季93 d，秋季77 d；株高52 cm；第1朵花著生節(jié)位9節(jié)；青果淺綠色，熟果大紅色；果實(shí)長(zhǎng)羊角形，果面光滑、有光澤，有棱溝，果皺縮，果實(shí)著生方向向下，果頂部漸細(xì)尖；果長(zhǎng)18.2 cm、果寬2.81 cm，果肉厚0.32 cm；大果型，單果質(zhì)量 37.6 g［8］。

1.6 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所選育品種

主要品種有熱辣1號(hào)、熱辣2號(hào)、熱辣6號(hào)等。具有代表性的品種為熱辣2號(hào)。該品種生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，葉表無(wú)毛；花梗長(zhǎng)，花萼與花梗之間收縮，花白色，花藥黃色或淺藍(lán)色，柱頭中等或長(zhǎng)；每節(jié)3～10朵花；果實(shí)方燈籠至長(zhǎng)燈籠形，未成熟果綠色或綠白色，生理成熟果黃色至深黃色；果長(zhǎng)5.6 cm、寬3.9 cm，平均單果質(zhì)量14.6 g；每果位1～3個(gè)果，單株坐果約130個(gè)；播種至開(kāi)花約80 d，至大量收獲約142 d；產(chǎn)量45 000 kg/hm2;抗黃瓜花葉病毒??；果實(shí)具有濃郁香味,辣度174212 SHU［9］。

1.7 茂名市茂蔬種業(yè)科技有限公司選育品種

主要品種有茂椒4號(hào)、茂青5號(hào)等。具有代表性的品種為茂椒4號(hào)。該品種株形緊湊，株高約55 cm，開(kāi)展度62 cm左右；播種至始收期春植99 d、秋植76 d；始花節(jié)位10節(jié)，果實(shí)長(zhǎng)羊角形，縱徑22 cm，橫徑3.5 cm，肉厚0.28 cm，單果質(zhì)量60 g；味較辣，品質(zhì)優(yōu)良；青果黃綠色，熟果鮮紅色，果面光滑，光澤好，水分含量少，耐貯運(yùn)，商品性好；座果力強(qiáng)，平均產(chǎn)量60 000 kg/hm2［10］。

1.8 廣州綠霸種苗有限公司選育品種

主要品種有東方神劍。該品種生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，株高46 cm，開(kāi)展度58 cm，葉片小，中熟；播種至始收春季98 d，秋季78 d；始花節(jié)位10節(jié)，果實(shí)羊角形，微辣，青果綠色，熟果大紅色；果面平滑，無(wú)棱溝，有光澤；果長(zhǎng)16 cm、橫徑2.6 cm，果肉厚0.3 cm，單果質(zhì)量38 g。

2 辣椒抗青枯病轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究

2.1 建立辣椒組織培養(yǎng)和植株再生體系

自George于1996年首次開(kāi)展辣椒組織培養(yǎng)［11］以來(lái)，國(guó)內(nèi)外相繼有采用不同辣椒外植體（如子葉、莖尖、葉片、下胚軸、子葉柄、花藥及原生質(zhì)體等）組培成功的報(bào)道。余小林等［12］通過(guò)辣椒子葉離體培養(yǎng)建立了高效的植株再生體系，優(yōu)選出辣椒子葉不定芽分化、生長(zhǎng)及生根成苗的最佳培養(yǎng)基配方，建立了辣椒子葉高效分化再生體系：分化頻率達(dá)100%，單個(gè)外植體小苗分化數(shù)目超過(guò)10株，辣椒組培再生周期縮短至44～50 d。

LY是多種氨基酸混合物，主要成分為絲氨酸、谷氨酸鈉、氨基丁酸等對(duì)不定芽誘導(dǎo)分化及生長(zhǎng)有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。余小林等［12］在MS培養(yǎng)基中添加LY，配合添加5 mg/L 6-BA 、1 mg/L IAA，能較好地誘導(dǎo)辣椒子葉正常分化，分化頻率最高可達(dá)100%；用LY配合6-BA 3 mg/L+IAA 1 mg/L+GA31 mg/L可使分化的不定芽正常生長(zhǎng)，伸長(zhǎng)頻率平均可達(dá)75%，且重復(fù)性強(qiáng)、成功率高。對(duì)不同辣椒品種，上述最佳激素配比和添加物均能獲得較高分化頻率和伸長(zhǎng)頻率，說(shuō)明該培養(yǎng)基配方和培養(yǎng)技術(shù)對(duì)辣椒子葉離體培養(yǎng)植株再生有著較為廣泛的適應(yīng)性。此外，LY能很好地解決辣椒組培中外植體褐化現(xiàn)象，保證分化苗的正常生長(zhǎng)；而且從外植體接種至再生植株出瓶最快只需44 d，平均為50～55 d，能基本滿足遺傳轉(zhuǎn)化對(duì)受體再生體系的要求，同時(shí)為今后利用基因工程技術(shù)進(jìn)行辣椒的品種改良奠定了基礎(chǔ)。

2.2 利用雙價(jià)抗菌肽基因轉(zhuǎn)化辣椒

抗菌肽B和抗菌肽D是分別從天蠶和柞蠶血淋巴中誘導(dǎo)出的一類(lèi)殺菌活性多肽，對(duì)假單孢青枯菌有強(qiáng)殺傷力［13］。為了提高辣椒基因整合效率和抗性表達(dá)能力，李乃堅(jiān)等［14］運(yùn)用重組技術(shù)將抗菌肽B、D基因構(gòu)建于同一質(zhì)粒pCDB-II中，質(zhì)粒用三親法轉(zhuǎn)化根癌農(nóng)桿菌LBA4404，以粵椒一號(hào)的一個(gè)親本自交系為材料，采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)技術(shù)將抗菌肽B、D雙價(jià)基因?qū)肜苯分幸耘嘤骨嗫莶」こ讨仓?。余小林等?5］通過(guò)對(duì)工程植株進(jìn)行分子生物學(xué)檢測(cè)及連續(xù)多代接菌鑒定和農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)，選育出 48-05-1-0、48-06-18-0、56-12-3-3、56-72-1-4等4份高抗青枯病株系。

2.3 建立植物抗青枯病鑒定新技術(shù)

作物進(jìn)行苗期青枯病抗性鑒定時(shí)一般采用針刺葉脈法（離體或不離體）、浸根法和灌根法（土壤中），后兩者又分傷根和不傷根兩種處理。Perera等［16］認(rèn)為植株在接種青枯菌液時(shí)傷根與不傷根有很大差異，以辣椒雜交種Gi-ant Bell為材料，接菌后25 d傷根植株發(fā)病率達(dá)60%、不傷根植株僅20%。無(wú)論采用何種方法，關(guān)鍵是品種的抗病特性得到正常表達(dá)。

李乃堅(jiān)等［17］在對(duì)轉(zhuǎn)基因辣椒抗青枯病鑒定方法研究基礎(chǔ)上，發(fā)明了“鑒定植物抗青枯病能力的水培接菌法”并獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)，能使病原菌均勻分布于植株受傷根系，并在一定時(shí)間內(nèi)保持致病力。該研究表明水培青枯菌同樣可使植株感染，發(fā)病后能迅速表現(xiàn)癥狀。水培法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）青枯菌分布均勻，能充分接觸植株根系；（2）與土壤接菌相比，可減少其他土傳病害的干擾，提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性；（3）抗病鑒定時(shí)容易進(jìn)行人工控制；（4）可在較短時(shí)間內(nèi)連續(xù)鑒定數(shù)量較大的參試材料；（5）經(jīng)鑒定具有抗性的植株可移栽田間繼續(xù)生長(zhǎng)，且不傷根系，而目前通常采用的方法會(huì)造成植株再次傷根，對(duì)生長(zhǎng)不利。

3 辣椒耐高溫高濕機(jī)理研究

高溫高濕是影響華南主產(chǎn)區(qū)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)形成的重要逆境因子。因此，了解辣椒的耐高溫高濕性、合理評(píng)價(jià)耐高溫高濕種質(zhì)資源以及從分子生物學(xué)角度開(kāi)展辣椒耐高溫高濕研究，對(duì)篩選耐高溫高濕資源、選育抗性品種、提高辣椒耐高溫高濕性具有重要意義。

3.1 多角度多層次研究辣椒耐高溫高濕評(píng)價(jià)體系

隨著全球溫室效應(yīng)日益加劇，異常高溫天氣時(shí)有發(fā)生，高溫條件下造成的熱脅迫已成為辣椒生產(chǎn)的主要障礙因子。然而在自然界中，溫度和濕度往往同時(shí)存在、相互影響，過(guò)高的溫度和濕度易造成辣椒早衰、生育期縮短、病蟲(chóng)害加重、產(chǎn)量品質(zhì)下降。因此，提高辣椒的耐高溫高濕能力是華南產(chǎn)區(qū)育種研究的重要內(nèi)容之一。徐小萬(wàn)等［18-21］利用主成分分析、因子分析、聚類(lèi)分析、多重回歸分析、隸屬函數(shù)分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析、層次分析和多維空間坐標(biāo)分析等多變量統(tǒng)計(jì)方法，從芽期、苗期和現(xiàn)蕾期等多生育期，開(kāi)展辣椒耐高溫高濕鑒定，建立了辣椒耐高溫高濕評(píng)價(jià)體系，綜合分析發(fā)現(xiàn)上述3個(gè)生育期以苗期為最佳，并建立了評(píng)價(jià)方法。

3.2 多組學(xué)研究辣椒耐高溫高濕機(jī)制

為進(jìn)一步揭示辣椒耐高溫高濕機(jī)制，徐小萬(wàn)等［22］對(duì)辣椒現(xiàn)蕾期葉片抗氧化系統(tǒng)開(kāi)展了相關(guān)研究，結(jié)果表明抗氧化劑類(lèi)的貢獻(xiàn)大于抗氧化酶類(lèi)，辣椒耐高溫高濕性與抗氧化性并不一致，且耐熱濕辣椒在高溫高濕脅迫下膜損傷程度顯著輕于熱濕敏感品種；應(yīng)用cDNA-AFLP技術(shù)，對(duì)高溫高濕脅迫4～6片葉期辣椒葉片基因表達(dá)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄本衍生片段分析，共分離得到315條TDFs，其中4條在耐高溫高濕材料中特異表達(dá)、5條在熱濕敏感材料中特異表達(dá)，為獲得有價(jià)值的耐熱濕相關(guān)基因奠定了基礎(chǔ)［23］。

Xu等［24］以耐高溫高濕辣椒成熟功能葉為材料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，最終獲得66 571 508個(gè)片段，檢索到53 679個(gè)編碼蛋白序列，在96 340個(gè)Unigenes中檢測(cè)到5 426個(gè)SSR位點(diǎn)；同時(shí)還預(yù)測(cè)到5 960個(gè)SNP標(biāo)記，并對(duì)其堿基轉(zhuǎn)換進(jìn)行了分析。Li等［25］應(yīng)用RNA-Seq技術(shù)對(duì)辣椒在熱脅迫下的基因表達(dá)譜進(jìn)行分析，共獲得21、954、497個(gè)轉(zhuǎn)錄本，耐逆材料R597經(jīng)高溫脅迫處理后有2 141個(gè)差異基因表達(dá)上調(diào)、1 658個(gè)差異基因表達(dá)下調(diào)，敏感材料S590受高溫誘導(dǎo)后檢測(cè)到4 010個(gè)差異基因，其中2 093個(gè)差異基因表達(dá)量上調(diào)、1 917個(gè)差異基因表達(dá)量下降，可見(jiàn)次生代謝產(chǎn)物合成和熱激轉(zhuǎn)錄因子提高了辣椒耐高溫高濕能力。

microRNA（miRNA）是一類(lèi)內(nèi)源性非編碼小分子RNA，在許多植物的發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中扮演著重要角色。Xu等［26］以耐高溫高濕材料和熱濕敏感材料為研究對(duì)象，采用高通量Solexa測(cè)序技術(shù)，分別在4個(gè)RNA庫(kù)中分別獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)小RNA的長(zhǎng)度分布在RNA文庫(kù)之間差異顯著，Unique sRNA序列較總RNA序列存在更廣泛的特異性，說(shuō)明高溫高濕處理對(duì)兩個(gè)辣椒材料中的小RNA表達(dá)有非常顯著的影響。統(tǒng)計(jì)共發(fā)現(xiàn)78個(gè)miRNAs在抗性材料中受高溫高濕誘導(dǎo)表達(dá)差異顯著，其中60個(gè)miRNAs表達(dá)量顯著上升、18個(gè)miRNAs表達(dá)量顯著下降，以miR3631上調(diào)最為明顯、表達(dá)量為原來(lái)的16.4倍，miR6253下調(diào)最為明顯、表達(dá)量為原來(lái)的14.7倍；分別從miRNAs預(yù)測(cè)到多個(gè)潛在靶基因位點(diǎn)。

徐小萬(wàn)等［27］以耐高溫高濕材料和熱濕敏感材料為試材，在全基因組水平上研究了二者在高溫高濕脅迫下DNA甲基化水平及模式變化特征差異。結(jié)果表明，高溫高濕脅迫誘導(dǎo)的DNA甲基化水平變化具有品種特異性，耐高溫高濕品種與高溫高濕敏感品種在高溫高濕脅迫下甲基化狀態(tài)存在一定差異；兩個(gè)材料高溫高濕脅迫誘導(dǎo)的甲基化修飾模式間的變化可能在一定程度上與基因組的轉(zhuǎn)錄活性密切相關(guān)，進(jìn)而影響到不同抗性辣椒品種的耐高溫高濕性。

4 辣椒抗疫病遺傳規(guī)律及QTL研究

辣椒疫病是由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsiciLeonian）引起的一種土傳病害，在世界范圍內(nèi)廣泛傳播［28］。培育辣椒抗疫病品種是防治該病害的有效途徑之一，其中通過(guò)鑒定、定位疫病抗性基因（QTL）并通過(guò)分子標(biāo)記輔助育種培育抗疫病品種被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、最高效和最安全的方法。

野生辣椒對(duì)疫霉菌具有較高抗性，栽培種通過(guò)與野生辣椒進(jìn)行雜交也能獲得較高的抗病性。目前國(guó)際公認(rèn)的辣椒抗疫病材料有墨西哥的小果型辛辣品種 CM334［29-30］以及中美洲的 AC2258［31-32］、PI201232［33］、PI201234［34］。 研究表明，CM334對(duì)來(lái)源于多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的辣椒疫霉生理小種均表現(xiàn)出高水平抗性［35-37］，已在辣椒抗病研究和育種中廣泛應(yīng)用。

辣椒疫病抗性遺傳機(jī)制復(fù)雜，研究結(jié)果與所用遺傳群體、疫霉菌生理小種和表型篩查條件有關(guān)，目前已報(bào)道的研究結(jié)果呈現(xiàn)出單基因、二基因和多基因遺傳3種模式。Saini等［38］發(fā)現(xiàn)一個(gè)燈籠椒品種對(duì)果腐疫病抗性表現(xiàn)為顯性單基因控制，而后多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)辣椒根腐、莖枯和葉枯疫病抗性分別由不同顯性單基因控制［39-42］。Smith等［31］首次報(bào)道了辣椒疫病抗性遺傳的二基因系統(tǒng)，認(rèn)為存在兩個(gè)獨(dú)立顯性基因共同控制辣椒根腐疫病的抗性。多項(xiàng)研究結(jié)果表明辣椒疫病抗性性狀由多個(gè)基因共同控制［30,35-37,43］。研究認(rèn)為，導(dǎo)致辣椒疫病抗性遺傳機(jī)制變得復(fù)雜的原因主要有兩個(gè)：一是由于病原菌侵染部位的不同，感病植株表現(xiàn)出根腐、果腐、莖枯和葉枯等不同病癥［44］，且根腐、果腐、莖枯和葉枯疫病抗性的遺傳機(jī)理并不完全相同［40］；二是由于辣椒疫霉菌存在生理小種分化，同一抗病材料對(duì)不同辣椒疫霉菌生理小種的抗性存在明顯差異［44-45］。

由于辣椒疫病抗性基因遺傳機(jī)制復(fù)雜，辣椒疫霉存在生理小種分化［46］，這給辣椒疫病抗性基因（QTL）的分子標(biāo)記輔助選擇育種帶來(lái)諸多困難，育種家?guī)缀醪豢赡苡梢粋€(gè)對(duì)所有辣椒疫霉菌生理小種都具有完全抗性的品種。針對(duì)其數(shù)量抗性的特點(diǎn)，在育種實(shí)踐中重點(diǎn)利用的是其主效抗性基因；針對(duì)其特異抗性的特點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)當(dāng)?shù)匾呙咕N鑒定抗性基因并將其定位，并通過(guò)回交轉(zhuǎn)育和分子標(biāo)記輔助選擇將抗性基因轉(zhuǎn)移到當(dāng)?shù)乩苯分髟云贩N中獲得抗性。

對(duì)抗性基因（或主效QTL）的定位是利用分子標(biāo)記輔助選育辣椒抗疫病品種的前提，從目前研究報(bào)道來(lái)看，已定位的辣椒疫病抗性基因（或主效QTL）并不多。Lefebvre等［29］利用分子標(biāo)記定位到一個(gè)位于5號(hào)染色體的主效QTL位點(diǎn)，該位點(diǎn)對(duì)于辣椒疫病的抗性具有41%～55%的貢獻(xiàn)率。Liu等［47］利用BSA法篩選到一個(gè)與主效QTL位點(diǎn)連鎖的Single Position Polymorphism（SPP）標(biāo)記Phyto5SAR，該標(biāo)記同樣定位于辣椒基因組5號(hào)染色體，并且該標(biāo)記位點(diǎn)對(duì)低毒性的疫霉菌生理小種具有約90%的抗性貢獻(xiàn)。Rehrig等［48］利用一個(gè)由66個(gè)RIL（抗性親本為CM334、感病親本為Early Jalape?o）群體構(gòu)成的高密度連鎖圖譜定位到一個(gè)基因CaDMR1，可能是辣椒對(duì)疫霉菌的抗性基因。Wang等［41］利用抗性材料PI201234與一個(gè)甜椒感病材料Shanghaiyuan構(gòu)建的雜交群體F2、BC1P1與BC1P2進(jìn)行遺傳分析，發(fā)現(xiàn)PI201234對(duì)辣椒疫霉菌生理小種2的抗性是由一個(gè)單顯性基因控制的，并將該基因定位到辣椒基組5號(hào)染色體的3.3 cM區(qū)間內(nèi)。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所利用從國(guó)外引進(jìn)的抗疫病材料CM334和高世代純合感病材料10399為親本構(gòu)建遺傳分離群體，并對(duì)辣椒根腐疫病抗性遺傳規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果表明在廣東省辣椒疫霉菌優(yōu)勢(shì)生理小種Race 3［49］侵染下，辣椒根腐疫病抗性性狀為顯性單基因控制。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)利用SLAF-seq并結(jié)合BSA方法將抗性基因PhR10定位在16.39 Mb區(qū)間內(nèi)，隨后加大群體并加密標(biāo)記，進(jìn)一步將抗性基因PhR10定位在約2.6 Mb 范圍內(nèi)［42］。

5 辣椒雄性不育研究

在辣椒繁制種中，利用辣椒雄性不育系（CMS系）繁育雜交一代種子，不僅能簡(jiǎn)化制種程序、降低制種成本，還可以提高種子純度。目前廣東省多家育種單位報(bào)道選育成功辣椒CMS系，并成功實(shí)現(xiàn)三系配套及應(yīng)用。

5.1 辣椒雄性不育系和保持系選育

辣椒CMS不育性由細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核共同作用產(chǎn)生。育種工作者通常以不育株或不育系為母本，選取綜合性狀優(yōu)良的純合自交系為父本成對(duì)測(cè)交，觀察F1的育性，選擇不育度為100%的親本〔即基因型為N（msms）的父本為輪回轉(zhuǎn)育親本〕進(jìn)行回交轉(zhuǎn)育，淘汰育性分離的株系。通過(guò)一次雜交和連續(xù)回交3～4代即可獲得具有轉(zhuǎn)育親本性狀的不育系，同時(shí)轉(zhuǎn)育親本連續(xù)自交可獲得相應(yīng)保持系。

目前，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所選育出大果型青椒不育系和保持系4556A與4556B［50］、2298A與2298B［51］、線椒不育系和保持系3901A和3901B、朝天椒不育系和保持系3816A和3816B。廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院成功創(chuàng)制出10對(duì)不育株率達(dá)100%、不育度達(dá)99%以上的辣椒胞質(zhì)雄性不育系和保持系，包括32A與32、33A與33、21A與 21、384A與 384、385A與 385、862A與862、483A 與 483、487A 與 487、556A 與 556、561A 與 561等［52］。

5.2 辣椒恢復(fù)系選育

王恒明等［50］利用4556A與103個(gè)辣椒純系測(cè)交配組發(fā)現(xiàn)，僅有30個(gè)組合育性全部恢復(fù)并能正常結(jié)果，其中15個(gè)小果型純系與4556A配置的測(cè)交組合全部恢復(fù)。徐小萬(wàn)等［53］利用SCAR引物對(duì)359份未知育性的辣椒進(jìn)行恢復(fù)基因的鑒定，結(jié)果顯示35份材料有恢復(fù)基因特異條帶，占9.75%。可見(jiàn)，在辣椒三系選育中，保持不育的資源非常豐富，而恢復(fù)資源較少。因此，直接測(cè)交篩選恢復(fù)系予以應(yīng)用有一定困難，仍需要進(jìn)一步通過(guò)回交轉(zhuǎn)育或恢復(fù)基因累加等方法選育出大果型優(yōu)良恢復(fù)系。

利用辣椒雄性不育系與恢復(fù)源材料雜交，以其F1及后代高可育株作母本，再與優(yōu)良辣椒自交系進(jìn)行連續(xù)回交，在不育細(xì)胞質(zhì)的基礎(chǔ)上，將自交系的優(yōu)良性狀逐步轉(zhuǎn)育到恢復(fù)源中，選育出新的具有不育系細(xì)胞質(zhì)基因“S”的辣椒強(qiáng)優(yōu)恢復(fù)系。采用此方法，王恒明等［54］定向選育出青椒的恢復(fù)系3038、3039和3045；黃貞等［55］成功轉(zhuǎn)育了大果型N690恢復(fù)系，且從基因型為N（Msms）、S（Msms）后代材料中選育出辣椒恢復(fù)系Z154、X559、Z577、Z557、Y679。

5.3 辣椒CMS三系配套及應(yīng)用

目前，質(zhì)核互作不育型在生產(chǎn)上應(yīng)用較為廣泛，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所利用已選育的不育系和恢復(fù)系，選育出線椒三系組合2501、朝天椒三系組合2511。廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院利用胞質(zhì)雄性不育技術(shù)，選育出中熟長(zhǎng)羊角椒辣優(yōu)1號(hào)、早熟羊角椒辣優(yōu)2號(hào)［56］、早熟長(zhǎng)羊角椒辣優(yōu)8號(hào)［57］、中早熟青紅兼收辣椒辣優(yōu)9號(hào)［58］、中熟紅椒辣優(yōu)13號(hào)［59］、中遲熟紅椒辣優(yōu)14號(hào)和辣優(yōu)19號(hào)［60］以及葉用型品種農(nóng)普辣椒葉。

5.4 辣椒雄性不育機(jī)理研究

吳智明等［61-63］以CMS不育系北A及其保持系北B、恢復(fù)系B162和雜種F1為材料，研究辣椒CMS雄性不育機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不育系北A花蕾中，IAA和ABA含量在各個(gè)時(shí)期均顯著高于相應(yīng)的保持系和恢復(fù)系，而ZRS含量則顯著低于可育材料；GA3含量在造孢細(xì)胞期至四分小孢子期呈緩慢降低的趨勢(shì)，且在四分小孢子期顯著低于可育材料。該課題組利用cDNA-AFLP差顯技術(shù)比較分析不育系北A及其保持系北B蕾期基因的表達(dá)差異，通過(guò)對(duì)19條差異轉(zhuǎn)錄片段進(jìn)行序列同源性分析與功能分類(lèi)，推測(cè)辣椒細(xì)胞質(zhì)雄性不育的發(fā)生可能受到多種代謝途徑的共同調(diào)控。該課題組還比較分析了不育系北A及其相應(yīng)保持系北B的nad2、atpA和cob 3個(gè)線粒體基因轉(zhuǎn)錄本的編輯位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)atpA基因轉(zhuǎn)錄本在不育系與保持系中都未發(fā)生編輯，nad2基因在不育系中的編輯位點(diǎn)比保持系增加了3處非C-U的特異編輯位點(diǎn)，cob基因在不育系與保持系中的編輯位點(diǎn)除5處共同的C-U編輯外，各有1處U-C和G-U的特異編輯位點(diǎn)；可見(jiàn)，保持系比不育系相應(yīng)位點(diǎn)的編輯頻率偏高。

Chen等［64-67］系統(tǒng)分析了辣椒核雄性不育兩用系A(chǔ)B114不育株和可育株花蕾的基因表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)了82個(gè)辣椒花藥特異基因，如Camf1、CaMF2、CaPME1等，并對(duì)主要差異基因進(jìn)行了功能鑒定。從辣椒可育株中克隆到的一個(gè)花粉發(fā)育特異基因CaMF2，在第4級(jí)花蕾有一個(gè)表達(dá)高峰，而在不育株中任何部位均不表達(dá)，沉默CaMF2后辣椒材料的萌發(fā)率比對(duì)照花粉下降50%，該基因在辣椒花粉發(fā)育和萌發(fā)中起重要作用，為進(jìn)一步揭示花粉發(fā)育的分子機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。

6 展望

6.1 加強(qiáng)抗逆性辣椒新品種選育

華南地區(qū)北運(yùn)辣椒種植始于上世紀(jì)80年代中后期，連年種植加上廣東特有的高溫多雨天氣等因素，使得辣椒病害頻繁發(fā)生，尤其辣椒疫病是華南地區(qū)最嚴(yán)重的致死性病害。同時(shí)，持續(xù)的高溫高濕天氣導(dǎo)致辣椒落花落果、減產(chǎn)甚至絕收，直接影響到農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收益，給椒農(nóng)造成重大損失。培育抗病、耐高溫高濕新品種是華南地區(qū)辣椒育種者的首要目標(biāo)，以滿足多樣化的市場(chǎng)需求。

6.2 多樣化育種

華南地區(qū)作為我國(guó)主要辣椒產(chǎn)區(qū)之一，辣椒品種繁多，產(chǎn)品類(lèi)型豐富，在保證我國(guó)蔬菜周年均衡供應(yīng)中占重要地位。由于多年的種植習(xí)慣、市場(chǎng)特點(diǎn)不同，各地區(qū)種植的辣椒類(lèi)型也不一樣，而且區(qū)域化明顯。因此，培育多樣化的辣椒品種類(lèi)型才能適應(yīng)激烈的種業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

6.3 地方品種提純復(fù)壯

目前華南地區(qū)各育種單位選育的辣椒品種均以雜交一代為主，有些地方品種如海南黃燈籠椒、廣西天等指天椒、廣東平遠(yuǎn)土椒、乳源公坑指天椒、南雄辣椒等，由于農(nóng)戶長(zhǎng)期種植，品種發(fā)生退化，導(dǎo)致產(chǎn)量較低，產(chǎn)品品質(zhì)、商品性均難以達(dá)到當(dāng)前市場(chǎng)要求。因此，今后應(yīng)重視對(duì)這些區(qū)域特色鮮明的地方品種進(jìn)行提純復(fù)壯，保持其優(yōu)良品質(zhì)。

6.4 加強(qiáng)辣椒種質(zhì)資源搜集及育種新技術(shù)應(yīng)用

綜合利用各種方法及技術(shù)，深入發(fā)掘和創(chuàng)新具有特異性狀的辣椒新種質(zhì)；進(jìn)一步加強(qiáng)分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)、分子聚合技術(shù)和雄性不育系的研究及利用，加快辣椒新品種選育進(jìn)程［68］。