全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (4) : 883 - 888
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 01 - 12; 修回日期 : 2007 - 04 - 27
基金项目 : 作物遗传与种质创新国家重点实验室开放课题资助项目 ( ZW2004014)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: jfchen@njau1edu1cn)
辣椒属种间杂交及杂种鉴定研究
程志芳 1 , 钱春桃 1 , 陈学军 1, 2 , 陈劲枫 13
(1 作物遗传与种质创新国家重点实验室 , 南京农业大学园艺学院 , 南京 210095; 2 江西省农业科学院蔬菜花卉研究
所 , 南昌 330200)
摘 　要 : 通过辣椒属 5个栽培种 (Capsicum annuum , C. ch inense, C. frutescens, C. bacca tum 和 C. pu2
bescens) 种间正反杂交试验 , 获得了 3株 C. bacca tum ×C. ch inense (Hbc ) 和 7株 C. annuum ×C. chinense
(Hac ) 种间杂种植株。除 Hac27单株表型异常外 , 其他杂种 F1植株均生长正常。Hac、Hbc花粉可染率分别为
1319%和 2318% , 显著低于其双亲。同一组合内单株间花粉育性、形态性状和同工酶电泳图谱表现一致 ,
形态学观察和过氧化物同工酶电泳分析结果均验证了种间杂种的真实性。
关键词 : 辣椒 ; 种间杂种 ; 过氧化物酶
中图分类号 : S 64113　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0420883206
In terspec if ic Hybr id iza tion and Iden tif ica tion of Hybr id in C apsicum
CHENG Zhi2fang1 , Q IAN Chun2tao1 , CHEN Xue2jun1, 2 , and CHEN J in2feng1 3
(1 S ta te Key Laboratory of C rop Genetics and Germ plasm Enhancem ent, College of Horticu lture, N an jing A gricu ltura l U niversity,
N an jing 210095, China; 2 Institu te of Vegetable and Flower, J iangxi Academ y of Agricultural Sciences, N anchang 330200, China)
Abstract: Three hybrid p lants from the combination of Capsicum bacca tum ×C. ch inense (Hbc ) and sev2
en hybrid p lants of C. annuum ×C. ch inense (Hac ) were obtained through recip rocal interspecific hybridiza2
tions among the five cultivated species C. annuum , C. ch inense, C. fru tescens, C. bacca tum , and C. pu2
bescens. Excep t for the Hac27 which exhibited virus2like symp tom s, all the other hybrid p lants grew normally.
The pollen stainability percentages of Hac and Hbc were 1319% and 2318% , respectively, and were significant2
ly lower than those of their corresponding parents. The pollen stainability percentage, morphological characters
and band patterns of isozyme in the hybrid p lantswere identical within each combination. The nature of hybrid
was confirmed by morphological characteristics and isozyme (peroxidase) analysis.
Key words: Capsicum ; Interspecific hybrid; Peroxidase isozyme
辣椒属 (Capsicum ) 蔬菜作物包括 C. annuum、C. ch inense、C. fru tescens、C. bacca tum 和 C. pu2
bescens等 5个栽培种 ( de W itt & Bosland, 1993) , 其中一年生辣椒 (C. annuum ) 是栽培最广泛、类
型最丰富的种 ( Tanksley & Iglesias2O livas, 1984) , 我国现有栽培辣椒大多数都属于这个种。由于长期
较高的人工选择压力 , C. annuum 遗传基础已渐趋狭窄。近年来 , 我国辣椒因病毒病和疫病造成的减
产幅度高达 30% ～70% , 甚至绝收。因此 , 如何有效利用辣椒属种间有益基因 , 拓展 C. annuum 遗
传基础 , 已成为当今辣椒育种的重要课题。
C. bacca tum、C. ch inense、C. fru tescens和 C. pubescens具有许多优异性状 , 如对烟草花叶病毒
( TMV)、黄瓜花叶病毒 (CMV ) 和疫病的抗性 (邹学校 , 2002)、耐寒性等 , 是改良 C. annuum 的
重要资源。种间杂交是实现基因转移的重要途径 , 但有关辣椒属种间杂交的研究主要集中于杂种的细
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胞遗传学观察 ( Egawa & Tanaka, 1984; 吴鹤鸣 等 , 1997) 和遗传作图 (Rao et al. , 2003) 等方面 ,
通过种间杂交转移有益基因对 C. annuum 进行遗传改良和种质创新的研究甚少 , 尚未见 C. bacca tum
与 C. ch inense之间成功杂交的报道。本研究以辣椒属 5个栽培种为试材 , 开展种间正反杂交试验 , 旨
在探究 5个栽培种种间杂交亲和性 , 获得种间杂种 , 为有益基因的利用和新材料的创制奠定基础。
1　材料与方法
111　材料
供试材料及其特征见表 1, 其中 B9431是始花节位为 1～2节的特早熟自交系 , 丰产优质、适鲜食 ,
但易感病毒病和疫病 ; P I241679 (C. bacca tum ) 和 P I439487 (C. ch inense) 是引自美国的两个抗病中
晚熟材料。
表 1　供试材料名称及其种、来源和特征
Table 1　The nam e, spec ies, source and characters of the tested ma ter ia ls
材料名称
Name
种
Species
来源
Source
特征
Characters
B9431 C. annuum 中国江西
J iangxi, China
特早熟自交系 ,易感病毒病和疫病 ( Phytophthora capsici)
Very early ripening inbred line, sensitive to virus disease and
Phytophthora blight ( Phytophthora capsici)
P I241679 C. baccatum 美国 USA3 抗烟草花叶病毒 ( TMV)、黄瓜花叶病毒 (CMV)和疫病 ( Phytophthora capsici)
Resistant to Tobacco Mosaic V irus( TMV) , CucumberMosaic V irus(CMV)
and Phytophthora blight
P I439487 C. chinense 美国 USA3 抗 TMV Resistant to TMV
YN01 C. fru tescens 中国云南
Yunnan, China
抗病毒病和炭疽病
Resistant to virus disease and anthracnose
Grif1614 C. pubescens 美国 USA3 耐低温
Tolerant to low temperature
　　注 : 3 由美国国家种质资源实验室提供。
Note: 3 Provided by National Germp lasm Resource Laboratory, USA.
112　种间杂交及亲和性评价
2005年夏在南京农业大学园艺学院试验园进行 5个栽培种种间正反杂交 , 每个组合至少杂交 10
朵花 , 授粉后 60 d左右收获老熟果实 , 剥取种子晒干贮藏。随后根据能否获得正常可育杂种植株判
断组合是否亲和。对于亲和的组合再将杂交坐果率、单果种子数及杂种种子萌发率作为评价亲和性强
弱的指标。杂交授粉在晴天上午无昆虫的大棚内进行。为保证父本花粉的纯度 , 在杂交前一天下午将
父本次日要开放的花蕾用 2 cm ×1 cm医用胶布粘住 , 杂交时再取下这些花收集新鲜花粉。选取生长
健壮的母本植株 , 将开花前 1～2 d的花蕾去雄 , 然后小心授予父本的新鲜花粉。其中 , 紫花种 (C.
pubescens) 与白花种 (C. annuum , C. ch inense, C. fru tescens和 C. bacca tum ) 间的杂交 , 采用连续 3 d
重复授粉且在柱头和子房上涂抹 011 mg/mL的 2, 42D的方法促进坐果。
113　种间杂种鉴定
2006年春将杂种种子采用常规方法 (屈臻喜 等 , 2006) 分批催芽、播种。所获杂种植株与各自
双亲共同定植于 29 cm ×31 cm培养钵内 , 采用泥炭 ∶蛭石 ∶砂 = 1∶1∶1的基质 , 浇施日本山崎配方甜
椒营养液 (郭世荣 , 2003)。
亲本和杂种分别随机选取 5株进行形态学观察鉴定。形态学性状包括始花节位、每节花数、株
高、株幅、叶形指数、花径、花色、花冠基部斑点有无、花药色、成熟期果色、果形指数和辣味等。
辣味检测参照 B lum等 (2002) 的方法进行 ; 叶形指数 =叶长 /叶宽 ; 果形指数 =果长 /果径。
采用 1%醋酸洋红染色法 (张子学和孙峰 , 2002) 检测花粉活力 , 显微镜观察 , 每个单株取 3朵
新鲜花 , 每朵花观察 3～5个视野 , 统计花粉的平均可染率。分别调查统计亲本及杂种自交果实的平
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　4期 程志芳等 : 辣椒属种间杂交及杂种鉴定研究 　
均单果种子数。数据分析采用 SPSS 1010软件。
取盛花期即将开放的花蕾制备酶粗提液。样品与抽提液的重量体积比为 1∶3, 抽提液为 011
mol/L的 Tris2HCl缓冲液 (pH 618) , 内含 012%的β - 巯基乙醇和 10%的蔗糖。研磨匀浆后 5 000
r/m in离心 10 m in, 取上清酶液用做垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳。分离胶浓度为 9% , 浓缩胶浓度为
3% , 电极缓冲液为 Tris2Gly缓冲液 (pH 813)。每孔加样 20μL, 用溴酚蓝做前沿指示剂。在 4℃冰
箱中电泳。电泳完毕 , 同工酶染色、酶谱迁移率计算均按何忠效和张树政 (1999) 的方法进行。相
对迁移率 (R f) =酶带迁移距离 /溴酚蓝迁移距离。
2　结果与分析
211　种间杂交亲合性
辣椒属 5个栽培种 (C. annuum , C. ch inense, C. fru tescens, C. bacca tum , C. pubescens) 种间杂交
亲合性表现出一定差异 (图 1)。根据不亲和程度将其分为 4类。 (1) 杂交不坐果 : 如组合 C. bacca2
tum ×C. fru tescens、C. fru tescens ×C. bacca tum、C. fru tescens ×C. ch inense、C. fru tescens ×C. pubescens
和以 C. pubescens为母本与其他 4个栽培种杂交的组合 ; (2) 杂交虽坐果 , 但不结籽 : 如以 C. pu2
bescens为父本 , 与 C. ch inense、C. annuum、C. bacca tum 为母本的所有组合 ; (3) 杂种胚败育 , 种子
空秕 , 不萌发 : 如组合 C. annuum ×C. bacca tum; (4) 杂交可获得有胚种子 , 但不萌发 : 如组合 C.
ch inense ×C. bacca tum、C. annuum ×C. fru tescens、C. fru tescens ×C. annuum、C. bacca tum ×C. annu2
um、C. ch inense ×C. fru tescens、C. ch inense ×C. annuum。
图 1　辣椒属栽培种间杂交亲和性
F ig. 1　Crossab ility in dom estica ted Capsicum spec ies
组合 C. bacca tum ×C. ch inense (Hbc )、C. annuum ×C. ch inense (Hac ) 是亲和的 , 但 F1种子萌发
率低。其中部分 Hac种子由于幼胚发育不完善致使部分幼苗在子叶期死亡 , 所以最终获得了 7株 Hac
植株和 3株 Hbc植株 , 且 Hac27单株表现异常 , 出现类似病毒病症状 , 生长受到抑制 , 节间短 , 丝状
叶。Hbc、Hac的坐果率分别为 50%和 1015% ; 平均单果种子数分别为 514和 27粒 ; 种子萌发率分别
仅为 20%和 6115%。因此 , C. annuum 与 C. ch inense的种间亲和性较 C. bacca tum 与 C. ch inense的种
间亲和性强。
212　种间杂种鉴定
21211　植物学性状 　所有 F1植株的植物学性状都与其双亲不同 , 初步表明它们是真杂种。依据植物
学性状的差异 , 可将杂种分为 5类 (表 2)。 (1) 中间型 : 两组合杂种 F1的花数 /节、花药色、果形
指数、花径以及 Hac植株的始花节位、叶形指数、株高、株幅均介于双亲之间 ; (2) 杂种优势型 (杂
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优型 ) : Hac的单株结果数和 Hbc株高、株幅、叶片大小 (图 3, A) 明显大于双亲 , 表现出杂种优势 ;
(3) 偏父型 : Hac植株的花色 (图 2, B )、辣味及 Hbc植株的始花节位、叶形指数、花冠基部斑点
(图 3, B)、辣味均偏向父本 ; (4) 偏母型 : Hac植株的成熟期果色 (图 2, C) 及 Hbc植株的花色均
偏向母本 ; (5) 特异型 : 两组合 F1的单果质量和 Hbc的单株结果数均显著低于亲本 ; Hbc成熟期果色
为红色 , 与其双亲 (黄色和橙黄色 ) 差异明显 (图 3, C)。另外 , 田间试验表明 , C. annuum ×C.
ch inense和 C. bacca tum ×C. ch inense F1植株在抗病性方面表现均好于 B9431 (C. annuum )。
表 2　亲本及种间 F1 的植物学性状
Table 2　Botan ic characters of paren ts and the ir F1
性状
Characters
B9431 P I241679 P I439487
B9431 ×
P I439487
P I241679 ×
P I439487
类型
Type
花数 /节 Flowers/node 112 ±014 110 ±010 315 ±111 119 ±013 118 ±014 中间型 Inter2mediate
花药色 Anther colour 浅蓝色
L ight blue
黄色
Yellow
浅紫色
L ight purp le
蓝紫色
B luish purp le
浅绿色
L ight green
果形指数 Fruit shape index 318 ±013 412 ±012 113 ±010 210 ±012 212 ±012
花径 Flower diameter( cm) 211 ±011 216 ±010 118 ±011 119 ±011 213 ±011
始花节位 Node of first flower 211 ±015 1815 ±518 10 ±010
叶形指数 Leaf shape index 310 ±011 118 ±010 211 ±011
株高 Plant height( cm) 1617 ±311 5217 ±714 4315 ±812
株幅 Plant sp read ( cm) 6017 ±617 7817 ±1010 7015 ±1219
株高 Plant height( cm) 7017 ±1011 5217 ±714 8017 ±1416 杂优型 Heterosis
株幅 Plant sp read ( cm) 8117 ±1014 7817 ±1010 12117 ±2715
单株结果数 Number of fruit / p lant 4214 ±314 3310 ±214 4610 ±313
花色
Flower colour
白色
W hite
浅绿色
L ight green
浅绿色
L ight green
偏父型
Close to male parent
始花节位 Node of first flower 1018 ±113 1815 ±518 1610 ±110
叶形指数 Leaf shape index 119 ±011 118 ±010 115 ±011
花冠基部斑点
Corolla base spotting
无
No
离散黄斑
D iscrete yellow
无
No
无
No
无
No
辣味
Pungency
不辣
Not pungent
辣
Pungent
极辣
Very pungent
极辣
Very pungent
极辣
Very pungent
成熟期果色
Mature fruit colour
红色
Red
黄色
Yellow
红色
Red
偏母型
Close to female parent
花色
Flower colour
白色
W hite
浅绿色
L ight green
白色
W hite
单果质量 Fruit mass ( g) 1112 ±212 818 ±017 1014 ±018 418 ±119 219 ±014 特异型 D istinctive
单株结果数 Number of fruit / p lant 3018 ±213 3310 ±214 513 ±115
成熟期果色
Mature fruit colour
黄色
Yellow
橙黄色
O range2yellow 红色Red
21212　育性鉴定 　亲本 C. annuum B9431、C. ch inense P I439487、C. bacca tum P I241679的花粉可染率
分别为 9713%、9217%和 9717%。在杂种中 , 除 Hac27单株花粉可染率为 0外 , 其余 6株 Hac和 Hbc的
平均花粉可染率分别仅为 1319%和 2318% ; C. annuum B9431、C. ch inense P I439487、C. bacca2
tum P I241679的自交平均单果种子数依次为 8913、2712、4313, 而 Hac的自交单果种子数仅为 716,
Hbc自交不坐果。因此 , Hac和 Hbc育性明显低于相应双亲 , 再次表明它们是真杂种。
21213　过氧化物酶同工酶电泳分析　Hac所有植株的谱带都既有母本 C. annuum B9431的两条特征带 (Rf
= 0104、0144) , 还有父本 C. ch inense P I439487的一条特征带 (Rf = 0108)。在 Hac的植株中 , 只有单株
Hac27稍有不同 : 未出现父本特征带 (Rf = 0108) 和一条母本特征带 (Rf = 0144) (图 4)。在另一组合
中 , Hbc植株具有两条父本特征带 (Rf = 0112、0118) 和一条母本特征带 (Rf = 0105) (图 5)。因此 ,
Hac植株和 Hbc植株的过氧化物酶谱均为双亲 ‘互补型’, 再次表明它们是真杂种。
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图 2　C. annuum B9431 ( P1 ) , C. ch inense P I439487 ( P2 ) 及其杂种 C. annuum ×C. ch inense ( F1 ) 的形态特征
F ig. 2　M orpholog ica l characters of C. annuum B9431 ( P1 ) , C. ch inense P I439487 ( P2 )
and the ir in terspec if ic hybr id C. annuum ×C. ch inense ( F1 )
图 3　C. bacca tum P I241679 ( P1 ) , C. ch inense P I439487 ( P2 ) 及其杂种 C. bacca tum ×C. ch inense ( F1 ) 的形态特征
F ig. 3　M orpholog ica l characters of C. bacca tum P I241679 ( P1 ) , C. ch inense P I439487 ( P2 )
and the ir in terspec if ic hybr id C. bacca tum ×C. ch inense ( F1 )
图 4　C. annuum ×C. ch inense过氧化物酶电泳图谱
1, 2: C. annuum B9431 ; 3～9: Hac单株 ;
10, 11: C. chinense P I439487。
箭头表示已转移到杂种中的亲本特征带。
F ig. 4　Band pa ttern s of perox ida se isozym e of
C. annuum ×C. ch inense
1, 2: C. annuum B9431 ; 3 - 9: Hac individual p lants;
10, 11: C. chinense P I439487.
A rrows indicate specific bands transferred to the hybrids from parent.
图 5　C. bacca tum ×C. ch inense过氧化物酶电泳图谱
1, 2: C. baccatum P I241679; 3～5: Hbc单株 ;
6, 7: C. chinense P I439487。
箭头表示已转移到杂种中的亲本特征带。
F ig. 5　Band pa ttern s of perox ida se isozym e of
C. bacca tum ×C. ch inense
1, 2: C. baccatum P I241679; 3 - 5: Hbc individual p lants;
6, 7: C. chinense P I439487.
A rrows indicate specific bands transferred to the hybrids from parent.
3　讨论
C. bacca tum ×C. ch inense杂种是本研究首次获得的种间杂种。将 C. ch inense作为 “基因桥 ”, 可
把 C. bacca tum 栽培种的优异基因导入 C. annuum 中。作者于 2006年夏还进一步获得了 C. annuum ×
(C. bacca tum ×C. ch inense) 三元杂种 , 为今后深入研究奠定了基础。
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种间杂交障碍通常分为 3类 : (1) 杂交难交配 (表现为不坐果或获得无籽果实 ) ; (2) 杂种难育
(表现为因杂种胚败育或发育不健全而种子不能萌发或虽萌发但苗期夭亡或生长异常 ) ; (3) 杂种难
稔 (表现为杂种生长正常 , 且部分配子有活力 , 但不能自交结实 )。
本研究所涉及的白花种与紫花种间的杂交障碍均属第 (1) 类 , 推测可能是由于花粉管生长缓慢
而未能受精。为了克服此类障碍 , 本研究在白花种与紫花种间杂交时采用了涂抹 2, 42D的方法 , 但结
果显示 2, 42D仅促进了子房膨大 , 而未进一步促进受精和结籽。另外有研究报道 , 同源四倍体 C. an2
nuum 与二倍体 C. pubescens杂交成功 ( Pickersgill, 1991) , 因此可借助倍性的改变克服此类障碍。
而组合 C. annuum ×C. bacca tum、C. ch inense ×C. bacca tum、C. annuum ×C. fru tescens、C. fru2
tescens ×C. annuum、C. bacca tum ×C. annuum、C. ch inense ×C. fru tescens、C. ch inense ×C. annuum、
C. annuum ×C. ch inense的杂交障碍均属第 (2) 类。其中 Hac27单株表现出生长受抑制 , 节间短 , 丝
状叶 , 类似异常现象也曾被 Tanksley和 Iglesias2O livas (1984) 和 Pickersgill (1971) 所报道 , 其原因
可能是种间核质互作所致 ( Pickersgill , 1991)。国外 ( Egawa & Tanaka, 1984; Rao et al. , 2003) 还
获得了组合 C. annuum ×C. bacca tum、C. annuum ×C. fru tescens的杂种 , 这可能是与供试材料不同有
关。为克服这类受精后杂交障碍 , 下一步将采用胚胎拯救技术。
组合 C. bacca tum ×C. ch inense的杂交障碍属第 (3) 类。为进一步提高所获得的种间杂种植株的
育性 , 需采用多代回交等方法提高杂种利用效率。
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