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Advance in Capsicum annuum germplasm resources

  • GESANG Quzhen ,
  • ZHAXI Dunzhu
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  • Vegetable Research Institute, Xizang Autonomous Region Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Lhasa 850000, China

Received date: 2024-11-04

  Online published: 2025-07-17

Abstract

The research progress on Capsicum annuum germplasm resources, including 6 aspects: collection, sorting and evaluation, resistance identification, quality research, phenotypic traits, preservation techniques, and development and utilization were reviewed. In terms of the collection, sorting and evaluation of Capsicum annuum germplasm resources, it is mainly collected collaboratively by units such as the Institute of Vegetables and Flowers of the Chinese Academy of Agricultural Sciences and the Hunan Academy of Agricultural Sciences. More than 2 000 germplasm materials have been stored in the database, and a preliminary evaluation has been conducted on its key horticultural traits, economic characteristics and disease resistance. In terms of resistance identification, methods such as root irrigation with zoospores, inoculation of isolated fruits, and field resistance assessment are the basic means for resistance identification of Capsicum annuum, which are conducive to obtaining resistance materials. In terms of quality research, through the detection of Capsicum annuum fruit components, the main agronomic traits and the correlation analysis among them, the precise and targeted improvement of quality traits is achieved. In terms of phenotypic traits, the phenotypic characteristics of Capsicum annuum show high diversity and variability in germplasm resources. In terms of preservation technology, the preservation method combining a dryer with silica gel and plastic bags is suitable for short-term preservation. By using low-temperature refrigeration facilities and dehumidification equipment, better medium and long-term preservation effects can be achieved. In terms of development and utilization, Capsicum annuum is widely used in the food, pharmaceutical and cosmetic industries through various utilization methods such as fresh consumption, drying, condiment processing, pickling and processing extraction. This article provides a reference for the creation of Capsicum annuum germplasm resources and the breeding of characteristic varieties.

Cite this article

GESANG Quzhen , ZHAXI Dunzhu . Advance in Capsicum annuum germplasm resources[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2025 , 31(13) : 27 -31 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.13.007

辣椒(Capsicum annuum)是茄科一年生或多年生植物,其既可作为蔬菜食用,也可用作化工原料或天然色素等[1-2]。该植物富含多种营养成分,如辣椒红素、辣椒素、维生素C以及矿物质等,具有抗氧化、消炎、抗菌、降低胆固醇等功效[3-4]。辣椒具有独特的口味和丰富的营养,种植面积较大,深受消费者喜爱[5]。其果实形态多样,依据外形特征可划分为灯笼椒、羊角椒、牛角椒以及线椒等;按口味可分为青椒、麻椒。近年来,辣椒的市场不断扩大,已成为多个地区的关键经济作物[6]。辣椒产业迅速发展,在实际生产中,对优质品种的需求量较大。盛祥参[7]将辣椒种质资源分为1年生辣椒、浆果状辣椒、灌木辣椒等5种。李清超等[8]采用聚类分析、隶属函数分析等方法对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,195份辣椒种质资源被划分为3个类群,cp-114等10份种质资源综合表现较好。本文综述了辣椒种质资源的收集、整理与评价,抗性鉴定,品质研究,表型性状,保存技术、开发利用6个方面的研究进展,为辣椒种质资源创制及特色品种选育提供参考。

1 辣椒种质资源的收集、整理与评价

辣椒种质资源主要由中国农科院蔬菜花卉研究所、湖南省农科院等单位协同收集。目前,已有超过2 000份的种质材料入库,并且对其关键的园艺性状、经济特性以及抗病能力进行了初步评价[9]。对辣椒种质资源进行评价时,涉及植物形态特征、农业表现以及遗传多样性等多个方面。此外,为满足研究需求,相关学者对地方收集到的辣椒资源进行了系统整理和分析[10-11]

2 辣椒种质资源的抗性鉴定

辣椒病害的发生会影响种植户的经济收入,以及辣椒产业的可持续发展。化学药剂的施用不仅增加经济成本,也对人类健康构成潜在威胁。因此,抗病性是辣椒品种选育的核心目标之一[12]
张晓敏等[13]对363份地方辣椒进行了黄瓜花叶病毒(CMV)抗性检测,结果表明,抗病性材料有2份,中等抗性材料有124份,感病材料有237份,其中CMV抗性较强的样本中,羊角椒、圆锥椒、指形椒及线椒占比较大。何烈干等[14]使用悬浮孢子液灌根法对208份辣椒样本进行疫病抗性测试,鉴定出18份高抗性材料、23份抗性材料、33份中抗性材料以及134份感病材料。林清等[15]研究表明,离体果实接种方法在辣椒炭疽病抗性鉴定中具有较好的适用性。陈丽等[16]研究发现,采用单斑分离与回接验证的方式,从收集到的126份与辣椒病毒病相关的样本中筛选出5种分离物,其中陕西辣椒病毒病致病因子有CMV、烟草花叶病毒(TMV)、烟草蚀纹病毒(TEV)、马铃薯Y病毒(PVY)和蚕豆萎蔫病毒(BBWV),涂抹3.85%病毒必克水乳剂500倍稀释液能够有效防治CMV和TMV。
王飞等[17]研究指出,引进的24份辣椒材料在生长势、坐果性、果形及果色等经济性状方面存在差异,P14和P24表现出较好的育种潜力,其余材料需进一步进行观察和改良。秦蕾等[18]对51份辣椒种质进行了TMV田间抗性评估,结果表明,各种质的病害指数在17.04~75.56,其中14份种质在田间表现出对TMV的抗性;不同品种的抗性基本呈正态分布趋势,略微偏向对病害敏感的区域;TMV田间成株自然发病病情指数与苗期人工接种鉴定病情指数呈极显著相关;抗性辣椒种质在主要农艺特性上显示出一定的多样性。
党峰峰等[19]利用青枯菌FJC100301菌株,对比研究了高抗品种76a和感病品种TW-1在不同温度、接种量及接种方法下的抗性表现,结果表明,在实验室条件下,采用浸根法(20 min)、接种浓度为3×10⁸ cfu/mL、培养温度为28 ℃时,辣椒青枯病抗性较强。在经历田间接种后,每隔10 d观察并记录病害情况,依据辣椒对青枯病的抗性建立了分级标准,最后识别了14份高抗材料、23份中等抗性材料、23份中等敏感材料、20份敏感材料以及18份高敏感性材料。张凯[20]选取了广东和江苏地区的菌株作为实验材料,采用苗期灌根的方式对50份辣椒材料进行了抗病性评估,结果表明,在使用广东地区的菌株进行接种时,显示出高抗性能的材料1份、抗病性良好的材料2份、中等抗性材料4份、感病材料43份;在使用江苏地区的菌株进行接种时,观察到高抗材料1份、抗病材料3份、中抗材料4份。综上,悬浮孢子灌根、离体果实接种、田间抗性评估等方法是辣椒抗性鉴定的基础手段,有利于获取抗性材料,其为探索辣椒的抗病性提供了宝贵的基因资源。

3 辣椒种质资源的品质研究

随着生产和消费水平的提升以及育种技术的进步,辣椒育种的核心目标已逐渐由追求产量转向注重改善品质。了解辣椒果实在成熟过程中的维生素C、辣椒素及干物质含量变化对提升其品质和实际生产具有指导意义。
王金玲等[21]研究发现,辣椒果实在不同层位的抗坏血酸与可溶性糖含量呈现出先下降后上升的趋势。蓬桂华等[22]研究表明,93份贵州辣椒样本粗纤维的含量在22.99%~44.06%,粗脂肪含量在11.49%~27.46%,蛋白质含量在12.81%~22.97%,辣椒素含量在0.28~7.61 mg/g,这4个标准的平均隶属度在0.21~0.68,其中S106等4种辣椒的隶属度值超过了0.60。韩微莉等[23]对引进的202份辣椒材料主要农艺性状及其之间的相关性进行分析,结果表明,株高与果形之间存在显著正相关关系,与果肉厚度、维生素C含量和平均单果重存在显著负相关关系;果形与果肉厚度、维生素C含量存在负相关关系,而与胎座大小存在显著正相关关系;单果的平均质量与果肉厚度、果实宽度存在显著正相关关系,表明果实越粗壮,其质量越优良。在选择高产辣椒品种时,优先选取叶片饱满、果实宽大且形态接近灯笼型的品种进行杂交,可有效提高单果重;若将较高的维生素C含量作为育种的主要目标,则选择小型且果肉厚实的品种进行培育。
詹永发等[24]对贵州地区的主要地方辣椒品种、部分培育品种及引进品种的成分进行了分析,包括干物质、粗纤维、维生素C等8个指标,干物质含量在18.18%~25.12%,粗纤维含量在15.3%~24.3%,维生素C含量在0.774~2.248 mg/g,脂肪含量在11.45%~16.71%,辣椒素含量在0.097%~0.812%,辣椒红色素含量在0.137%~0.516%,灰分含量在4.03%~5.40%,盐酸不溶性灰分含量在0.173%~0.526%,其维生素C、脂肪、辣椒素含量均较高。赵红等[25]研究表明,331份辣椒核心种质在性状变异性方面的平均系数为41.4%;最长侧枝长度、果肉厚度以及单果重等性状的变异系数超过70%,性状表现较丰富。

4 辣椒种质资源的表型性状

夏碧波等[26]采用变异系数、多样性指数及聚类分析等方法对引种的30份辣椒种质资源的39个表型性状进行了遗传多样性研究,结果表明,其平均变异系数达42.14%,其中单果重的变异系数最高,达132.40%,而子叶颜色变异系数最低,为6.01%。基于39个表型特征,当欧氏距离为13.75时,30份辣椒材料可被细分为3个小类,其中8份属于第Ⅰ组,10份属于第Ⅱ组,12份属于第Ⅲ组。辣椒种质资源的表型特征展现出较高的多样性和变异性,表明其在遗传组成上较丰富。雷进生[27]研究发现,辣椒的17个数量性状和23个质量性状平均变异系数为4.75%;在所研究的质量性状中,花冠颜色的变异系数最高,为101.28%,叶子颜色的变异系数最低,为2.227%,首花节位的多样性指数最高,为2.38;在所研究的数量性状中,果柄凹陷的变异系数最高,为187.61%,花期相对较低,为8.94%,果柄长度多样性指数最高,为4.06。刘发万等[28]研究发现,云南地区的辣椒品种在果实特征、品质、形状、颜色等多个方面展现出丰富的多样性,根据果形特征,其可被分类为灯笼型、圆锥型、扁柿型、指形、羊角型、牛角型、樱桃型等。耿广东等[29]对92份辣椒样本的表型特征进行了聚类分析,结果表明,这些样本间的距离系数在1.25~33.37,其被划分为7个主要类群,其中一些来源相似或相同地区的材料被聚类在一起,表明其多样性分布与种质的原产地相符合,各类别样本在果实外形和植物形态等特征上具有相似的表现。
相关学者[30-33]对辣椒种质资源表型性状进行了分析和整理,筛选出一些适合选育辣椒品种的亲本资源,为优良种质资源的利用奠定了坚实基础。相关研究为未来辣椒种质资源分类、遗传特性探讨,以及各性状间内在联系和性状的选择、利用与改良提供了理论支持。

5 辣椒种质资源的保存技术

对辣椒种质的考察和采集主要集中在云南、西藏以及湖北神农架等地区。辣椒栽培历史悠久,分布广泛,形成了丰富的辣椒种质资源[7]。鲜辣椒的消费需求处于主导地位,随着辣椒生产技术的不断进步,鲜辣椒的消费量在整体辣椒消费中的占比逐步上升。以贵州虾子镇、河南香花镇、河南柘城县、云南嫁依镇、山东武城县和吉林洮南市为核心的辣椒专业批发市场迅速发展,形成了一定的规模与市场影响力。
随着辣椒种质资源保存期限的延长及保存规模的扩大,实际生产中对其保存技术更新的需求日益迫切。在短期保存中,采用干燥器结合硅胶与塑料袋的保存方法,兼具经济性与高效性。采用低温冷藏设施与除湿设备,可实现更优的中长期保存效果。尽管种子保存操作简便且效果明显,但不建议保存时间超过10年。此外,种子更新可能导致种质遗传特性流失。辣椒的无土栽培具有繁殖系数高、环境敏感性低、空间需求小、管理成本低以及全程可控无菌等优势,能有效规避病虫害及自然灾害风险,有利于维持种质稳定性。超低温保存技术无需定期更新种子,可有效防止原有种质特性消失或基因产生变异,因此被视为一种可以长期、安全的种质保存技术[34]

6 辣椒种质资源开发利用

6.1 鲜食辣椒

辣椒富含多种营养成分,包括维生素C、β-胡萝卜素、叶酸、蛋白质、脂肪、钙、磷、镁和钾等,其中维生素C含量较为突出。新鲜辣椒具有增加食欲的作用。

6.2 制干及调味品加工

干辣椒便于储存和处理,经过加工后可制作出多种调味品,例如,干辣椒粉、香辣酱、辛辣调味粉、麻辣鸡肉调料、麻辣鱼调料、火锅底料以及方便面调味包等,其有助于提升辣椒相关产品的附加价值。

6.3 泡渍辣椒

经酸、盐腌制处理的辣椒,可形成独特风味,且储存期明显延长,此加工方式有助于延长辣椒产业链并提升产品附加值。其中,泡渍小米辣可作为凤爪、方便面及多种复合调味料、休闲食品的原料。近年来,随着小米辣种植面积的持续扩大,其泡渍加工产业已成为国际贸易的重要组成部分,市场份额稳步提升,相关产业链初步形成。

6.4 加工提取

辣椒素与辣椒红素是辣椒的特征性活性成分。辣椒素是赋予辣椒辛辣味的主要生物碱,其属于香草基胺类衍生物,该化合物具有镇痛、调节血脂、抗菌抗炎、减重及抗疲劳等功效,在医药、化妆品、食品等领域被广泛应用。天然辣椒素具有较大的商业潜力。辣椒红素是从成熟红辣椒中提取的一种橙红色四萜类色素,属于类胡萝卜素家族,该天然色素色泽鲜艳、着色力强、市场价值高、安全性高,具有一定的营养保健价值,能延长食品保质期,是一种高品质的天然着色剂,其广泛应用于食品、医药及化妆品等行业。辣椒具有7种挥发性成分,其中1,8-桉叶素、右旋龙脑、L-樟脑在检测的5种辣椒品种中普遍存在,其具有清凉的草本香气,并兼具抗菌、抗氧化及降压等生理活性[35]。辣椒富含维生素C,可改善贫血、预防牙龈出血,并能增强白细胞活性及机体免疫力。此外,辣椒素具有抑制黑色素生成及促进皮肤保湿等潜在功效,因此在医药、健康保健及化妆品行业具有广阔的应用前景[36]

7 结语

随着辣椒深加工产业的快速发展,辣椒育种目标逐渐由鲜食型品种转向加工类专用品种。在已有研究的基础上,需继续深入开发适合加工用途的辣椒品种,以培育出满足市场需要的优质品种。深入解析辣椒种质资源间的亲缘关系,阐明其遗传基础,明确分类地位与演化联系。亟须加强种质资源的基础研究,整合传统鉴定方法与现代技术,如同工酶分析、分子标记技术等,对国内资源开展系统调查、整理与综合评价。加大资源保护、创新及利用力度,重点强化优异地方种质的发掘与保护,并积极引进、评价与利用国外种质资源,以丰富遗传多样性。深化资源品质研究,鉴定并创制优异种质,为培育高品质辣椒品种奠定基础。鉴于表型性状的直观性和分子标记的高精确性,未来研究应深度融合农艺性状观测与分子标记技术,构建精准的资源识别与评价体系。这将有效挖掘辣椒抗性及品质相关基因,深化对遗传多样性及其应用潜力的理解,为育种实践和资源保存提供理论依据。
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