辣椒雜交組合表型性狀綜合評價與引種篩選

摘""要：為篩選出適宜江西種植的辣椒優良雜交組合，本研究對國內不同生態區引進的187份辣椒雜交組合的24個表型性狀開展統計學調查、相關性檢測、主成分分析和系統聚類分析。結果表明：供試組合各性狀表現出豐富的遺傳多樣性，12個描述性性狀的Shannon-Weaver遺傳多樣性指數在0.36～1.95之間，平均值為0.82，其中果形的遺傳多樣性指數最大，為1.95；12個數量性狀的變異系數變幅為16.61%～84.48%，單果重的變異系數最大，遺傳多樣性指數在0.67～2.08之間，平均值為1.80；相關性分析發現，單果重與果寬的相關系數最高，達0.86，此外，產量與果寬、果肉厚和單果重均呈極顯著正相關；主成分分析將24個性狀指標簡化為3個主成分，累計貢獻率達69.164%；聚類結果顯示，在歐式距離為8.10處，187份雜交組合可分為5個類群，類群間的單果重、果色、果形和株高等方面存在較大差異；綜合評分篩選出10個適宜江西種植的優良雜交組合。研究結果為辣椒雜交組合的綜合評價與選擇應用提供科學依據。

關鍵詞：辣椒；雜交組合；相關性分析；主成分分析；聚類分析中圖分類號：S641.3""""""文獻標志碼：A

Comprehensive"Evaluation"of"Phenotypic"Traits"and"Introduction"Screening"of"Hybrid"Combinations"in"Pepper

FANG"Yu，"CHEN"Xuejun，"ZHOU"Kunhua，"YUAN"Xinjie，"LEI"Gang，"HUANG"Yueqin，"LI"Gege，"FANG"Rong*

Institute"of"Vegetable"and"Flowers，"Jiangxi"Academy"of"Agricultural"Sciences，"Nanchang，"Jiangxi"330200，"China

Abstract："Based"on"24"phenotypic"traits，"statistical"analysis，"correlation"analysis，"principal"component"analysis"and"systematic"cluster"analysis"were"carried"out"on"187"pepper"hybrid"combinations"introduced"from"different"ecological"regions"in"China"to"screen"out"the"best"hybrid"combinations"of"pepper"suitable"for"planting"in"Jiangxi."The"Shannon-Weaver"genetic"diversity"index"of"12"descriptive"traits"was"ranged"from"0.36"to"1.95，"with"an"average"of"0.82."The"genetic"diversity"index"of"fruit"shape"was"highest"（1.95）."The"variation"coefficient"of"12"quantitative"traits"was"ranged"from"16.61%"to"84.48%，"and"the"variation"coefficient"of"single"fruit"weight"was"the"largest.nbsp;The"genetic"diversity"index"was"ranged"from"0.67"to"2.08，"with"an"average"of"1.80."Correlation"analysis"showed"that"the"correlation"coefficient"（rs）"between"single"fruit"weight"and"fruit"diameter"was"the"highest，"reaching"0.86."In"addition，"yield"was"significantly"positively"correlated"with"fruit"diameter，"fruit"flesh"thickness"and"single"fruit"weight."Principal"component"analysis"simplified"the"24"traits"index"into"3"principal"components，"and"the"cumulative"contribution"rate"reached"69.164%."The"cluster"analysis"showed"that"the"187"hybrid"combinations"could"be"divided"into"5"groups"at"8.10"Euclidean-distance，"and"there"were"significant"differences"in"single"fruit"weight，"fruit"color，"fruit"shape"and"plant"height"among"the"groups."After"comprehensive"scoring，"10"excellent"hybrid"combinations"suitable"for"planting"in"Jiangxi"were"selected."The"above"results"would"provide"scientific"basis"for"the"comprehensive"evaluation，"selection"and"application"of"pepper"hybrid"combination.

Keywords："pepper;"hybrid"combination;"correlation"analysis;"principal"component"analysis;"cluster"analysis

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2025.04.010

辣椒（Capsicum"spp.）為茄科辣椒屬蔬菜作物，原產中南美洲，富含辣椒素、維生素C及葉酸等營養成分，具有重要的營養保健作用，是全球消費量最大的辛辣調味品和消費功能最多的蔬菜作物[1]。“十三五”以來，我國辣椒播種面積逐年增加，現已成為我國種植面積最大、產值最高的蔬菜作物[1-2]，截至2017年，辣椒種植面積達213.96萬hm2，位列全國第一[3]。

目前，國內育成的辣椒品種大多屬于一代雜種，市場上辣椒雜交組合數量多，但遺傳多樣性低，品種創新不足造成同質化問題嚴重[2]；為提高辣椒優良雜交組合篩選效率，促進品種改良，亟需利用多元統計分析法對辣椒雜交組合進行科學鑒定與綜合評價[4]。李燕等[5]采用主成分分析法、聚類分析法綜合評價了石家莊地區引進的不同辣椒雜交品種的產量和品質，為當地辣椒品種的引種篩選提供了依據；陳彩霞等[6]對甘肅省引進的154份辣椒雜交組合的21個農藝性狀進行調查，通過遺傳力分析、主成分分析和聚類分析評價了遺傳多樣性，最終篩選出品質優良的早、中、晚熟雜交組合7個；王新珂[7]對25個辣椒雜交組合15個農藝性狀開展雜種優勢和相關性分析，篩選出4份配合力強、產量高和品質優良的雜交組合；姚子巍等[8]對15個不同辣椒雜交組合的光合生理指標進行測定以探明最佳耐弱光雜交組合，結果表明15號雜交組合的凈光合速率、氣孔導度和胞間CO2濃度顯著高于其他雜交組合，可作為耐弱光雜交組合。

江西是我國鮮食辣椒重要產區，主要以羊角椒、牛角椒、線椒、螺絲椒和薄皮泡椒等類型辣椒為主，年播種面積達8.67萬hm2，年產量達到260萬t，其中，高安、永豐、寧都、信豐等地辣椒栽培面積大，產業化程度高[9]，江西辣椒除滿足本省消費需求外，還銷往粵港澳大灣區以及湖南、湖北、上海、山東等地區。近年來江西設施蔬菜產業發展迅速，辣椒種植面積逐年增加，但由于主栽品種較為單一，加上設施多年連作種植，辣椒品種的品質和抗病抗逆性均有所下降，難以滿足市場多樣化需求。為此，本研究從省內外引進187份辣椒雜交組合進行系統分析和綜合評價，以期為辣椒雜交組合的篩選與示范應用提供理論依據[10]。

1""材料與方法

1.1""材料

供試辣椒雜交組合共187份，均為一年生辣椒（Capsicum"annuum），熟性以早熟居多，部分中晚熟。其中江西省農業科學院蔬菜花卉研究所選育的辣椒雜交組合76個，國內其他育種單位選育的辣椒雜交組合111個，包括線椒、羊角椒、牛角椒、泡椒、甜椒、螺絲椒和朝天椒等多種類型。具體信息詳見表1。

1.2""方法

1.2.1""試驗設計""試驗在江西省農業科學院高安基地進行，試驗面積共6666.67"m2試驗地地勢平坦，土壤肥力均勻。該基地屬于亞熱帶季風氣候，雨量充沛，光照充足，無霜期長，平均日溫差8～"14"℃。試驗采用常規穴盤育苗，于2022年11月4日播種，2023年3月29日定植于連棟大棚，以高畦地膜覆蓋方式栽培，采用雙行單株的形式，株行距為40"cm×70"cm，隨機區組方式排列[11]，重復3次，每小區定植40株。試驗區四周設保護行，水肥管理與常規相同。

1.2.2""表型性狀采集""表型性狀的采集于2023年6月30日進行，性狀統計參考《辣椒種質資源描述規范和數據標準》[12]并略作調整。數量性狀每個組合隨機選擇5株進行調查，盛花期觀察記載株高、主莖高、株幅、始花節位、花冠和花柱的顏色等；商品果成熟期每個組合隨機選擇5株，每株測定3個果實的單果重、果長、果寬、果肉厚度和辣味等性狀，取平均值；采收期通過五點取樣法選取長勢均勻的5個單株測定單株坐果數和單株產量。

1.3""數據處理

為便于數據分析，對24個性狀進行量化處理，具體賦值分級標準如表2所示。描述性性狀參考《辣椒種質資源描述規范和數據標準》[12]的賦值分級方法，數量性狀賦值方法如下：對株高、主莖高、株幅、始花節位、果長、果寬、果肉厚等數量性狀根據平均值和標準差進行10級分類，從第一級Xilt;（M–2S）到第10級Xi≥（M+2S），每0.5S為1級，M為平均值，S為標準差[13]，根據公式計算遺傳多樣性指數（genetic"diversity"index，"H′）H′=–∑PilnPi，式中，Pi表示某性狀第i級樣品頻率[14]。利用Microsoft"Excel"2016對農藝性狀的表型數據進行處理分析，計算各性狀的分布頻率、最小值、最大值、平均值、標準差、變異系數（coefficient"of"variation，"CV）等。利用R4.0.3軟件（https：//www."r-project.org/）、IBM"SPSS"Statistics"25軟件和Origin"2024軟件進行相關性分析、主成分分析和系統聚類分析。

2""結果與分析

2.1""描述性性狀的遺傳多樣性分析

12個描述性性狀的變異系數范圍為12.87%～"58.38%，平均值為28.78%（表3）；青熟果色澤的變異系數最小，為12.87%；果面棱溝的變異系數最大，為58.38%；花梗著生狀態次之，為49.61%。12個描述性性狀的遺傳多樣性指數（H'）變化范圍為0.36～1.95，平均值為0.82。其中，果形的多樣性指數最高，為1.95，莖表茸毛密度的遺傳多樣性指數最小，為0.36，供試組合中有90.37%的材料表現為稀茸毛。187份雜交組合田間抗性整體表現優良，田間抗性的遺傳多樣性指數達0.86，中抗及強抗的組合分布頻率最高，達89.30%，僅10.70%

的組合抗性差。供試組合的熟性差異較大，變異系數達27.47%，早熟組合的分布頻率最高，達68.44%，其中有0.53%表現為極早熟，晚熟組合僅占9.09%，其余均為中熟組合（22.46%）。供試材料的果實性狀遺傳變異較為豐富，多樣性指數（H'）大于1.0的除了果形（1.95）外，還有果面特征（1.05）、果面棱溝（1.19）和辣味（1.19）。果形分布主要以長牛角果形的辣椒分布頻率最高（21.39%），其次是長羊角形（19.79%）和短羊角形（18.72%），果面又以果面光滑、無棱溝的辣椒分布頻率最高，分別為41.71%和52.94%。青熟果皮色以綠色為主要果色，分布頻率為90.37%，黃綠色和紫黑色占比較小，均僅為0.53%。老熟果色以鮮紅色為主，分布頻率為90.91%。供試組合有33.69%的材料表現為微辣，47.06%表現為辣。

2.2""數量性狀的遺傳多樣性分析

187份辣椒雜交組合12個數量性狀的遺傳多樣性統計如表4所示。變異系數的分布范圍在16.61%～84.48%之間，平均值為42.25%。其中單果重的變異系數最大，為84.48%，其次是單株結果數，為66.17%，單株產量再次之，為59.72%。株幅、株高和心室數變異系數較小，分別為16.61%、17.83%和21.95%。遺傳多樣性指數（H'）在0.67～2.08之間，平均值為1.80，其中果長的多樣性指數最高（2.08），其次為株高（2.07）和株幅（2.06），心室數的多樣性指數最小（0.67）。果長、果寬和果形指數都是辣椒果實性狀的重要指標，株高和株幅與植株生長勢有關。由此可見，供試組合的果實性狀、植株性狀均差異較大，存在著豐富的遺傳變異。

2.3""相關性分析

對供試組合的數量性狀進行相關性分析（圖1），結果表明，性狀間相關系數差異較大，相關系數（rs）介于–0.67～0.86之間，多對性狀間存在顯著或極顯著相關；其中，單果重與果寬的相關系數最高，達0.86，其次是果肉厚與單果重的相關系數達0.81，說明果寬和果肉厚是影響單果重的2個關鍵性狀。產量是農業生產中最重要的性狀，相關性分析結果顯示，產量與單果重、果寬、果肉厚度、果長和心室數呈極顯著正相關，其中，產量與單果重的相關系數最高，達0.72；產量與單株結果數、始花節位和株高均呈極顯著負相關，相關系數均在–0.34左右。

2.4""主成分分析

對12個數量性狀進行主成分分析，在SPSS"25軟件中對數據進行標準化處理，KMO和Bartlett檢驗得KMO度量值為0.784（gt;0.6），Sig值為0.000，說明數據符合主成分分析的條件[7]。主成分分析將12個數量性狀簡化為特征值大于1的3個主成分，累計貢獻率達69.164%（表5）。第1主成分的特征值為4.671，貢獻率為38.922%，載荷較高的性狀有單果重、果寬和果肉厚，可將第1主成分可歸納為果重因子；第2主成分的特征值為2.285，貢獻率為19.040%，載荷較高的性狀有心室數和始花節位，第2主成分與果實內在性狀和熟性有關，歸納為心室數因子。第3主成分的特征值為1.344，貢獻率為11.203%，載荷較高的性狀有主莖高和株高，第3主成分與植株高度性狀有關，歸納為株高因子。3個主成分基本反映了12個數量性狀的基本信息，為進一步綜合評價各組合提供了參考依據。

2.5""辣椒組合的綜合評價

為了更好地對各組合進行綜合比較，對標準化后的數據計算3個主成分得分值，進行綜合排序。3個主成分得分用F1～F3表示，X1～X12分別代表株高、株幅、主莖高、始花節位、果長、果寬、果形指數、果肉厚、心室數、單果重、單株果數和單株產量，主成分得分計算公式如下：

F1=–0.506X1–0.275X2–0.212X3–0.584X4+0.271X5+0.892X6–0.43X7+0.835X8+0.598X9+0.902X10–0.717X11+0.719X12；

F2=0.194X1+0.383X2+0.405X3+0.430X4–0.801X5+0.336X6–0.776X7+0.174X8+0.425X9+0.106X10+0.398X11–0.120X12；

F3=0.536X1+0.436X2+0.615X3+0.105X4+0.443X5–0.013X6+0.294X7+0.181X8–0.009X9+0.268X10+0.003X11+0.300X12。

根據3個主成分因子F1～F3的貢獻率權重，計算每份供試組合的綜合得分，構建的評價模型如下：F=0.38"922F1+0.19"040F2+0.11"203F3。F值越高，表示組合的綜合表現力越好。187份供試組合的綜合得分排名前10如表6所示，F值范圍為3.15～6.07，單果重在34.33～188.47"g之間。排名前3的辣椒雜交組合N41（2023CG41）、N94（黃帝）和N101（海豐108）分別來自江西省農業科學院、湖南長沙和北京海淀，3個組合的單果重、果寬和果肉厚均較高，優質豐產且抗性較強。

2.6""聚類分析

基于系統聚類法，在歐氏距離為8.10處將187份辣椒組合分成5個類群（圖2），不同類群間的表型性狀差異明顯。

第Ⅰ類群包含2個組合，即N1（2023CG01）和N94（黃帝），分別引自江西農業科學院蔬菜花卉研究所和湖南長沙，二者的株高、始花節位、果面特征和果面棱溝均無明顯差異，株型直立緊湊，始花節位均在9節以下，平均為7.50節。果形分別為牛角和燈籠形，果橫徑均較大，均值為6.57"cm，果肉厚度均大于4.00"cm，辣度較低，二者均為早熟豐產組合。

第Ⅱ類群包含165個組合，包括62份牛角椒、54份羊角椒、36份線椒、9份燈籠椒、3份指形椒和1份櫻桃圓椒，分別以N160（辛香皺辣）、N2（2023CG02）、N139（月豐868）、N162（晨紗4號）、N121（川椒483）和N114（圓明珠）為代表。該類群株型直立，株高平均為108.36"cm，始花節位平均為10.59節，青熟果色為淺綠色、綠色或深綠色，果面微皺的組合占Ⅱ類群的44.24%，果面光滑的占35.76%，熟性以中早熟材料居多。果形豐富多樣，以羊角椒、牛角椒和線椒為主，各占Ⅱ類群的38.18%、32.73%和21.21%，燈籠椒和指形椒數量較少。

第Ⅲ類群包含N3（2023CG03）和N4（2023CG04）2個組合，均是江西農業科學院蔬菜花卉研究所培育的雜交組合。N3（2023CG03）為長燈籠椒，N4（2023CG04）為小燈籠椒，2份材料果實表面均有棱溝，辣度均為辣。2份材料的株高較高，均在135.00"cm以上，與其他類群差異明顯，前者為中熟材料，平均始花節位為10.33，后者為中晚熟材料，平均始花節位為15.67。

第Ⅳ類群包含15個組合，包括N57（2023CG57）、N111（海花紅6號）、N120（川椒211）和N72（23E"114）等。該類群中有9份羊角椒，6份指形椒，其中有4份指形椒引自四川。15份材料的莖表茸毛均稀少，無果面棱溝，辣度均為辣，老熟果色為紅色居多，平均始花節位為17.53，單果重為2.90～10.00"g，多為中晚熟材料。

第Ⅴ類群包含3個組合，N15（2023CG15）、N49（2023CG49）和N50（2023CG50）。青熟果皮色均為紫色，與其他組合差異明顯，為紫色彩椒。N15（2023CG15）和N50（2023CG50）果形分別為方燈籠形和長燈籠形，該類群組合株型直立，分枝性中等，始花節位為10～12節，屬早熟彩椒，單株產量高，平均單果重為136.64"g，田間抗性中等。

以上聚類分析的結果和主成分分析的結果基本一致，主成分得分相近的組合在聚類分析中基本歸為同一類群。

3""討論

本研究應用多元統計分析方法對187份辣椒雜交組合的24個表型性狀進行鑒定分析，發現描述性性狀中果形的多樣性指數最高，這與裴紅霞等[15]、張國儒等[16]研究結果一致，除錐形外，辣椒的其余11種果形均有分布[12]，以羊角椒、牛角椒和線椒的占比最高；此外，果面棱溝的變異系數最大，說明供試雜交組合在果面棱溝方面存在較大差異；彭澤等[17]認為果面棱溝的形態可能會影響辣椒的市場價值和消費者對辣椒的喜好度，因此，在辣椒新品種選育過程中，要根據市場消費需求，優化果面棱溝的選擇。數量性狀中果長的遺傳多樣性指數最高，而單果重的變異系數最大，這與洪成等[18]、黃冬福等[19]的研究結果基本一致。果形、果面棱溝、果長和單果重等4個果實性狀存在較高的遺傳變異，一方面說明187份辣椒雜交組合的果實性狀存在較大差異，另一方面也說明這4個果實性狀的遺傳選擇潛力大，通過人工定向選擇易于培育出果實性狀差異大的新品種。

本研究相關分析發現單果重與果寬、果肉厚度、果長和心室數均呈極顯著正相關，這與張國儒等[16]、洪成等[18]、白健君等[20]、PRASAD等[21]、SHRESTHA等[22]的研究結果一致，但王丹丹等[23]認為單果重與果長呈極顯著負相關，這可能與供試材料的類型不同有關。因此，在辣椒遺傳改良過程中，要綜合考慮多個性狀間的相關關系，盡量減少與目標性狀呈負相關的性狀可能帶來的不利影響，以加速育種進程。

本研究利用主成分分析將12個數量性狀簡化為3個主成分，累計貢獻率達69.164%，歸納的3個主成分分別為果重因子、心室數因子和株高因子，這與前人劃分有所差異[6，"19]。特別是第2主成分的心室數因子，屬于果實內在性狀，孔子雯等[4]、張婷等[24]對辣椒種質資源農藝性狀開展主成分分析時，主成分中也包含心室數；此外，洪成等[18]對辣椒種質資源綜合評價時，第3主成分為胎座大小，也屬于果實內在性狀，這說明果實內部結構特征也是選擇時的重要參考性狀，上述結果為辣椒雜交組合評價和篩選提供了新的思路。

為了更準確地反映各雜交組合在特定環境下的綜合適應性和生產潛力，本研究采用了主成分權重構建的線性綜合評價模型篩選出了得分最高的前10個組合[25]，分別為N41、N94、N101、N89、N182、N170、N20、N85、N126和N165。這10個組合中，有9個被聚類分析歸入第Ⅱ類群，而N94單獨聚在第Ⅰ類群，與聚類分析結果具有較高的一致性。10個得分最高的組合主要以牛角椒和燈籠椒為主，屬于果重型品種，這與第一主成分——果重因子的貢獻率高達38.922%有直接關聯。本研究結果為辣椒優良組合的篩選與推廣應用提供了理論參考，篩選出的牛角椒和燈籠椒屬于早熟豐產型和大果薄皮椒類型，適合江西本地市場消費需求。

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