全 文 ：文章编号:1001-4829(2010)03-0810-04
　　收稿日期:2009-10-30
　　基金项目:湖南省科研计划重点资助项目(2009FJ2008);湖南
省教育厅资助项目(09C755);民族药用植物资源研究与利用湖
南省重点实验室项目(SYSXM200909)
作者简介:蒋向辉(1974-),男 ,湖南安化人 , 讲师 ,主要从事分
子植物育种研究 , ＊为通信作者 , E-mail:shechaowe@tom.com。
应用形态学与 RAPD标记对朝天椒遗传多样性的分析
蒋向辉 1, 2, 3 ,佘朝文 1, 2, 3＊ ,许　栋 1 ,张青桦 1 ,赵　旺 1
(1.怀化学院生命科学系;2.怀化学院民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室;3.怀化学院湘西药用植物与民族植物学
湖南省高校重点实验室 ,湖南怀化　 418008)
摘　要:为阐明朝天椒种质资源的遗传基础 ,结合运用形态标记与 RAPD标记对 7份朝天椒种质资源的遗传多样性进行分析。结
果表明 ,形态标记以 10.25的遗传距离将 7个朝天椒辣椒种质材料分成了 5类 , RAPD分子标记以 15的遗传距离将供试辣椒种质
分成 4类 ,扩增片段的多态性比例为 24.4%,扩增多态性位点多 ,材料间遗传相似系数变幅不明显 ,对于亲缘关系较近的品种 ,从
分子水平和传统形态学方法进行聚类分析的结果相似。
关键词:朝天椒;形态学标记;RAPD标记;遗传多样性;聚类分析
中图分类号:S641.3　　　文献标识码:A
MorphologyComparisonandRAPDGeneticDiversityAnalysis
ofSevenVarietiesofCapsicumfrutescen
JIANGXiang-hui1 , 2 , 3 , SHEChao-wen1 , 2 , 3＊ , XUDong1 , ZHANGQing-hua1 , ZHAOWang1
(1.DepartmentofLifeScience;2.KeyLaboratoryofHunanProvinceforStudyandUtilizationofEthnicMedicinalPlantResources, Hua-
ihuaUniversity;3.KeyLaboratoryofHunanHigherEducationforHunan-westernMedicinalPlantandEthnobotany, HuaihuaUniversity,
HunanHuaihua418008, China)
Abstract:ToclarifythegeneticbasisofCapsicumgermplasmresources, wecommonlyreferedtoquantitativecharactergeneticmechanisms,
however, itwaseasilytobeaffectedbyenvironmentalconditionandshowedlowheritability.It shardtoidentifythemarkersofhomology,
andtheobservationstandardwasdifficulttograsp, andwithaheavyworkload.ThemorphologymarkerwithDNAmolecularmarkerwascom-
binedtoinvestigatethegeneticdiversityofCapsicumgermplasmresources.Onthebasisofmorphologycomparison, RAPDmolecularmarker
techniquewasusedtoanalysethegeneticdiversityofsevencapsicumvarietiesfromdifferenteco-environment.Theresultshowedthesame
conclusionwegotonDNAmolecularlevelasthetraditionalmorphologyresearch.
Keywords:Capsicumfrutescens;Morphplogicmarker;RAPDmarker;Clusteranalysis
　　辣椒是茄科辣椒属(Capsicumfrutescens)常异花
授粉作物 ,原产于中南美洲热带地区 ,在温带地区为
1年生草本植物 [ 1] ,果实内含有丰富的维生素 C、蛋
白质 、糖类等营养物质 。由于种质资源遗传基础狭
窄 ,辣椒育种所利用的基因越来越集中到少数种质
上 ,虽然选育的品种较多 ,但大多数具有一定的亲缘
关系 ,在品种类型和特征上并无突破性进展;同时 ,
对辣椒种质资源的研究因材料和方法的不同 ,其种
质资源的分类和亲缘关系迄今仍有歧义 ,因此 ,加强
辣椒种质资源的搜集 、鉴定与评价对辣椒新品种的
选育有着重要的意义。
目前应用于蔬菜种质资源遗传多样性分析的方
法有形态学 、细胞学 、生物化学和分子标记技术 ,其
中形态学和分子标记方法因操作简单 、结果准确而
广泛使用 。 RAPD标记是 1990年由 Wiliams[ 2] 和
Welsh[ 3]两个不同研究小组同时发展起来的一种建
立在 DNA水平上的新型遗传标记 ,以操作简单 、成
本低等优点被广泛应用于多种蔬菜作物亲缘关系的
研究 。王玲等 [ 4] 用 RAPD标记分析了野生辣椒和
栽培辣椒之间的遗传差异 ,用 14个 RAPD引物从
14个辣椒材料中扩增出 11个稳定性好 、重复性高
的多态性片段 ,这些片段可用于辣椒品种鉴定 ,这些
810
西　南　农　业　学　报
SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences　　　　　　　　　　　　　　
2010年 23卷 3期
Vol.23　　No.3
DOI :10.16213/j.cnki.scjas.2010.03.052
表 1　7个朝天椒品种来源
Table1　SourceofsevenCapsicumfrutescenvar.varieties
编号
No.
中文名称
Chinesename
来源
Origin
类型
Type
拉丁学名
Latinname
1 五彩椒 怀化 朝天椒 CapsicumfrutescensL.Var.Cerasiforme(Mel.)Bail
2 七姊妹 张家界 朝天椒 CapsicumannuumLinn.Rosamifloravar.carnea
3 紫椒 江西中县 朝天椒 Capsicumfrutescensvar.cerasiforme
4 朝天椒 韩国 朝天椒 CapsicumannuumLinn.Var.conoides(Mil.)Irish
5 灯笼椒 湖南通道 朝天椒 Capsicumfrutescensvar.grossum(L.)Bailey
6 朝天椒 怀化石门 朝天椒 CapsicumannuumLinn.Var.conoides(Mil.)Irish
7 樱桃椒 云南 朝天椒 Capsicumfrutescensvar.cerasiforme
标记将 14个材料分为 C.chinense, C.annuum和 C.
baccatum3种类型 ,与形态学标记分类具有良好的一
致性 ,表明 RAPD标记可有效地用于辣椒的分类研究 ,
并从分子水平为传统的辣椒分类提供了证据。
朝天椒(Capisicumfrutescens)是按果实着生状
态 ,对椒果朝天或斜朝天生长这一类群辣椒的统称 ,
包括分类上辣椒栽培种的 5个变种:簇生椒 、圆锥椒
(小果型)、长辣椒(短指形)、樱桃椒和灯笼椒 。为
了阐明朝天椒种质资源的遗传基础 ,本研究结合运
用形态标记与 RAPD标记对 7份朝天椒材料进行了
综合评价 ,分析其遗传多样性及亲缘关系 ,为朝天椒
的种质收集 、鉴定 、创新 、利用和杂交育种亲本选配
的进一步研究提供科学依据。
1　材料与方法
1.1　试验材料
选用 7份来自不同地区的朝天椒 ,具体来源列
于表 1。
1.2　试验方法
1.2.1　性状调查及分析方法　参照 IPGRI的方
法[ 5]调查记录辣椒植物学性状 ,并根据参试材料的
主要性状差异 ,选出 14个有分类价值的性状特征进
行编码处理;参照郭先锋等[ 6]的数量分类学方法对
品种进行聚类分析 ,并绘制树状系谱图 。用 SPSS1.
4软件对统计数据进行分析处理 ,统计方法参照盖
钧益等[ 7]的试验统计方法 。
1.2.2　RAPD标记分析　采用 CTAB法 [ 8]从供试
材料幼嫩叶片中提取植物基因组 DNA, 并设计
RAPD引物进行扩增 ,反应体系为 25 μl:ddH2O16.
8μl, dNTP(10 mM)0.5 μl, bufer(10 ×)2.5 μl,
Mg2+(25 mM)1.5μl, DNA2μl, Taq酶(5U/μl)0.
2μl, primer(10 pM)1.5 μl;反应条件:94 ℃预变性
3min;94 ℃变性 1 min, 36 ℃退火 1 min,循环 40
次;72℃延伸 8 min。 1 %的琼脂糖凝胶电泳检测。
每对 RAPD引物检测出 1 ～ 4个位点 ,每条多态性带
视为 1个等位基因位点 ,有此带时记为 “1”,无此带
时记为 “ 0”[ 9] ,根据所得数据采用 CLUSTALW 1.8
软件进行聚类作图 。
表 2　7个朝天椒品种植物学特征比较
Table2　MorphologycomparisonofsevenvarietiesofCapsicumfrutescenvar.
中文名称 Chinesename 植物学性状 Botanycharacters
五彩椒
Wucaijiao
植株高 40～ 50cm,分枝多 ,单株产果可达 250个 ,同株果实有绿 、黄 、白 、紫 、红五色 ,鲜艳夺目 ,具有较高
的观赏价值 ,口感厚重,辣味素含量是普通辣椒的十倍左右。
七姊妹
Qizimei
株高约 35～ 38cm,分枝多 , 7个果实簇生一串 ,朝天生长 ,每株挂果 200个左右 ,单果鲜重 2.0～ 3.5g,干
重 0.4～ 0.8g,晒干率 25.5%,果实色泽鲜红 ,辣味浓而纯正。
紫椒
Zijiao
植株高 50cm左右 ,植株紧凑 ,茎秆多为紫色 ,叶为深绿偏紫色 ,花浅紫色 , 果实单生 , 弯肘状 ,同一株果
实有绿色 、紫色和红色 3种颜色 ,多为紫色 ,具有很高的观赏价值。
韩国朝天椒
KoreaCapsicumfrutescen 属于中晚熟品种 ,株形高大 ,簇生 ,椒果型好 ,长度 5.0 ～ 6.0cm,粗 1.0cm,辣度极强。
灯笼椒
Denglongjiao
株形优美 ,叶片莲花状散生 ,大小差异明显 ,叶缘向上微卷 ,紫绿色 ,花为白色 ,果梗直立 ,结果较少 ,果实
鲜红色 ,呈握拳状 ,皮厚个大 ,果径 2～ 3cm,单果重 350.0～ 520.0g。
石门朝天椒
ShimenCapsicumfrutescen
株型高大 ,株高 80～ 100 cm,较紧凑 ,属无限分枝类型 ,椒果朝天散生。主茎及侧枝二叉分枝 ,个别三叉
分枝 ,三叉分枝后可见二叉分枝。椒果细指形 ,长 4.5cm左右, 果肩横径 1.2cm左右 ,果皮厚 ,椒籽多 ,
辣度高 ,香味浓。
樱桃椒 Yingtaojiao
株高 50cm左右 ,果单生向上 ,嫩熟果绿色 ,老熟果鲜红色 ,果实呈小圆球形 ,似樱桃 ,果长 2.1～ 2.4cm,
果径 2.4～ 2.7cm,单果重 7.5～ 10.0g,果肉厚 0.2～ 0.4 cm,胎座大 ,种子较多 ,果实辣味浓且有清香
味 ,果实基部宿存花萼平展。
8113期 　　　　　　蒋向辉等:应用形态学与 RAPD标记对朝天椒遗传多样性的分析
表 3　朝天椒农艺性状的观察比较
Table3　TheobservationofagronomytraitsofCapsicumfrutescenvar
品种 Varieties 五彩椒Wucaijiao
七姊妹
Qizimei
紫椒
Zijiao
朝天椒
Korea
Capsicum
frutescen
灯笼椒
Denglongjiao
朝天椒
Shimen
Capsicum
frutescen
樱桃椒
Yingtaojiao
株高(cm)Plantheight 42.5 38.0 37.0 60.0 34.0 50.0 42.0
株展(cm)Plantexpansion 51.5×23.0 52.6×4.0 31.0×19.0 37.0×19.0 38.5×21.0 42.5×36.6 58.0×37.0
单果重(g)Fruitweight 1.508 1.191 1.569 1.606 15.008 1.910 0.560
果长(cm)Fruitlength 1.915 3.452 1.844 3.065 2.736 5.500 4.170
果宽(cm)Fruitwidth 1.367 0.833 1.394 1.044 3.937 1.190 0.830
果梗长(cm)Fruitstalklength 1.867 2.670 1.864 2.530 2.850 2.920 2.370
心室长(cm)Ventricularlength 1.403 2.905 1.310 2.825 1.604 3.057 2.040
心室宽(cm)Ventricularwidth 1.071 0.692 1.180 0.831 1.970 0.363 0.353
单果种子数Seednumber 35 33 36 39 26 67 17
心室数 Ventricularnumber 2 3 2 2 3.5 3 2
果厚(cm)Peelthicknes 0.095 0.063 0.072 0.105 0.616 0.150 0.130
叶长(cm)Leaflength 5.700 5.860 10.388 7.440 10.424 11.068 5.745
叶柄长(cm)Petiolelength 2.56 3.98 4.54 5.43 4.28 3.27 1.63
变异系数 c.v. 0.0417 0.1367 0.0368 0.1115 0.04923 0.2402 0.1603
2　结果与分析
2.1　形态学观察及标记的选择
供试朝天椒品种株型优美 、分枝多 ,有紧凑型和
松散型;茎秆粗壮 ,颜色有绿色 、紫色和浅黄色;叶片
互生 ,叶型基本为长椭圆型 ,颜色为绿色 、黄绿色;果
实有单生 ,簇生 ,形状有圆球状 、圆锥状 、指状 、灯笼
状等 ,成熟颜色有绿色 、鲜红色 、橙色 、紫褐色 、黄色
等 ,表面富有光泽。各品种植株具体植物学性状详
见表 2。
由表 3可知 ,供试材料农艺性状各异 ,各品种单
果重差异最大 ,云南樱桃椒单果重最小 ,为 0.560 g,
灯笼椒单果重最重 ,为 15.008 g,两者相差 14.448
g;单果种子数差异也较大 ,樱桃椒单果种子数最少 ,
仅 17粒 /果 ,且籽粒饱满度不一致 ,保种较困难;石
门朝天椒单果种子数最多 ,为 67粒 /果 ,其辣味口感
较重 ,深受市场欢迎;石门朝天椒的变异系数最大 ,
五彩椒 、紫椒 、灯笼椒的变异系数较小 ,七姊妹 、韩国
朝天椒和樱桃椒的变异系数相似。
图 1　7个朝天椒品种基于形态学标记的聚类分析
Fig.1　ThedendrogramofsevenvarietiesofCapsicumfrutescen
basedonmorphologicalmaker
2.2　基于形态标记的聚类分析
　　从图 1可以看出 ,供试朝天椒品种之间遗传距
离较远 ,遗传距离为 10.25时 ,可将 7个来源不同的
朝天椒品种分为 5个组 ,其中五彩椒 、紫椒和七姊妹
聚为一类 ,两两间遗传距离为 1.25,灯笼椒 、樱桃
椒 、韩国朝天椒和石门朝天椒分别各自聚为一类 。
2.3　RAPD分析
2.3.1　RAPD多态性引物筛选　从 80个 RAPD引
物筛选出 10个多态性高 、重复性好的 RAPD引物
(表 4)在 7份朝天椒品种中能扩增条出稳定清晰的
条带(图 2),共扩增出 25个多态性位点 , 175条多
态性带 ,平均每个引物扩增 7.18条带 ,扩增片段的
分子量大小为 200 ～ 2500bp。扩增片段最多的引物
是 A13,为 15条 ,最少是引物 C13、C9和 A10,均只
有 1条 ,多态率为 24.4%。
表 4　筛选出的 10对 RAPD引物
Table4　 10pairsofprimersusedforRAPD
编号 No. 序列 Sequence
A10 GTGATCGCAG
A12 TCGGCGATAG
A13 CAGCACCCAC
A17 GACCGCTTGT
A14 TCTGTGCTGG
A15 TTCCGAACCC
C6 GAACGGACTC
C9 CTCACCGTCC
C13 AAGCCTCGTC
C18 TGAGTGGGTG
812 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷
图 2　7个朝天椒品种 RAPD引物扩增的产物
Fig.2　ElectrophoresesofRAPD-amplifiedproductsfromDNAinsevenCapsicumfrutescenvarieties
图 3　7个朝天椒品种基于 RAPD标记的聚类分析
Fig.3　DendrogramofsevenvarietiesofCapsicumfrutescen
basedonRAPDmarker
2.3.2　基于 RAPD标记的的亲缘关系分析　以相
对遗传距离 15为阈值将 7个朝天椒品种分为 4类:第Ⅰ
类为五彩椒 、樱桃椒 、石门朝天椒;第Ⅱ类为灯笼椒;第Ⅲ
类为七姊妹;第Ⅳ类为紫椒和韩国朝天椒(图 3)。
3　讨论与小结
3.1　形态学标记和 RAPD标记均能将 7份试材加
以区分
本研究采用形态学标记 ,运用谱系聚类分析 ,根
据 14个植物学性状将 7个朝天椒辣椒种质材料分
成了 5类 ,并分别与前人[ 10]划分的不同形态类型相
对应 ,表明植株高度 、株型 、叶色 、果长 、果形指数 、果
实着生方式等形态指标适合观赏辣椒植物学性状观
察记载 。 RAPD分子标记将供试辣椒种质分成 4
类 ,扩增片段的多态性比例为 24.4%,多态性位点多 ,
材料间遗传相似系数变幅不明显(0.0368 ～ 0.2402之
间),说明在长期的进化过程中 , 7个朝天椒栽培种在
DNA分子水平上保持了一定的遗传稳定性。
3.2　形态学标记与 RAPD标记在种质分类上有效
性分析
在植物学性状的比较分析中 ,形态学方法是最
古老的方法 , 标记简单 、直观 , 容易获得 , 陈学军
等 [ 11]研究发现我国现行的主要基于果实形态的变
种分类体系不能准确反映辣椒种质的遗传差异 ,有
必要进一步运用分子标记的手段分析不同种质的遗
传差异。有研究表明 ,当调查的 RAPD位点数达到
或超过 70时 ,即能获得比较稳定可靠的遗传差异信
息[ 12] 。本试验扩增反应条件和体系相对固定一致 ,
RAPD分子标记多态位点多 ,有效等位基因频率高 ,
结果的稳定性较好 ,适合辣椒种质资源的区分与鉴
定。综合两种分类分析方法发现 ,对于亲缘关系较
近的品种聚类分析结果相似 ,说明两种方法对物种
进行区分鉴定是可行的 ,比较分子水平上与形态学
上分析结果 ,两者之间仍有一定的差异 ,可能由于性
状受基因与环境互作影响 ,性状指标受环境影响较
大 ,而从分子水平分析是建立在物种遗传基础上的 ,
因此聚类结果较形态学分析更可信。
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(责任编辑　温国泉　钦　洁)
8133期 　　　　　　蒋向辉等:应用形态学与 RAPD标记对朝天椒遗传多样性的分析