基于我國(guó)辣椒育種技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展分析

蔣宏華

(湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125)

前言

辣椒是茄科植物，是辣椒屬的5個(gè)栽培種之一。辣椒是我國(guó)主要的蔬菜作物之一，辣椒可做為蔬菜直接食用，也可制成辣椒醬，提取辣椒油、辣椒素等，在我國(guó)辣椒種植面積排在白菜后面，但產(chǎn)值和效益均高于白菜以及其它蔬菜作物。據(jù)文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)辣椒年種植面積約為133.33萬(wàn)hm2，其中江西、貴州、湖南、河南等省種植達(dá)6.67萬(wàn)hm2，江西永豐縣、高安縣，貴州遵義縣，河北雞澤縣和云南丘北地已建成多個(gè)辣椒生產(chǎn)基地，辣椒成為很多地方的主要經(jīng)濟(jì)作物和重要經(jīng)濟(jì)來(lái)源。

1 物種收集與評(píng)價(jià)

將辣椒品種進(jìn)行分類，主要包括：櫻桃椒、簇生椒、圓錐椒、長(zhǎng)辣椒。櫻桃椒，主要品種有“扣子椒”和“五色椒”，都產(chǎn)自四川，肉薄且籽多，辣味相當(dāng)濃郁，其不僅可以食用，還具備藥用以及觀賞性；簇生椒，主要品種有“奇星椒”、“天鷹椒”，辣味十足，果實(shí)成熟后為紅色，特點(diǎn)是耐旱、耐熱、耐瘠、病毒抗性非常強(qiáng)，也可以作為盆栽觀賞，其中，“天鷹椒”產(chǎn)量大，香辣味道濃郁，抗病性能非常好；圓錐椒，主要品種有“牛心椒”、“子彈頭”等，辣味沒(méi)有前兩者濃郁，適合作為盆栽種植，其中，“子彈頭”辣椒產(chǎn)量特別高，適應(yīng)性非常好，抗病澇能力強(qiáng)，適合在國(guó)內(nèi)部分地區(qū)進(jìn)行推廣種植；長(zhǎng)辣椒，是常見(jiàn)的一種辣椒，主要品種為“湘椒12號(hào)”、“中椒6號(hào)”、“湘研11號(hào)”、“望都羊角椒”等。在2O世紀(jì)70年代末之前，我國(guó)栽培的辣椒品種以地方品種為主，如，東北三省的“麻辣三道筋”、“鐵皮青大辣椒”，北京的“鐵把黑”，河南的“云陽(yáng)椒”等。進(jìn)入20世紀(jì)70至80年代，一些科研單位已經(jīng)開(kāi)始致力于辣椒的雜交育種研究，但是當(dāng)時(shí)人們對(duì)于此技術(shù)不了解，導(dǎo)致辣椒種子產(chǎn)量普遍較低，并且產(chǎn)量也不穩(wěn)定；雜交育種技術(shù)未普及，此時(shí)期培育的一些固定品種，如湖南農(nóng)科院蔬菜所的“21號(hào)牛角椒”、北京農(nóng)業(yè)大學(xué)的“農(nóng)大40”、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)的“吉林方椒”等，都只是科研單位通過(guò)系統(tǒng)育種培育出來(lái)的，并沒(méi)有推廣到田間進(jìn)行種植。當(dāng)人們對(duì)雜交技術(shù)越來(lái)越了解時(shí)，市場(chǎng)上的辣椒才出現(xiàn)了很多新品種，辣椒的產(chǎn)量以及質(zhì)量也得到了很大提高[1]。

2 育種目標(biāo)

選育新品種。根據(jù)不同的區(qū)域，培育出適合本區(qū)域氣候以及生產(chǎn)條件的高質(zhì)量、高產(chǎn)量辣椒，如華南地區(qū)選育出的青皮椒、黃皮椒、指天椒、線椒等各類型品種。進(jìn)行抗病株的培育。通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)化辣椒抗青枯病株系，并進(jìn)行田間試驗(yàn)；通過(guò)辣椒雜交種培育出耐高溫、濕澇的辣椒品種；通過(guò)辣椒疫病特異抗性基因的精細(xì)定位，選育出抗疫病辣椒品種，加強(qiáng)辣椒在栽種過(guò)程中的抗病能力。針對(duì)辣椒雄性不育方面，其是利用回交或逆向回交系統(tǒng)選育技術(shù)，選育出辣椒不育系、保持系和恢復(fù)系，實(shí)現(xiàn)辣椒3系配套并應(yīng)用[2]。

3 研究現(xiàn)狀

3.1 辣椒種質(zhì)資源

“六五”計(jì)劃以來(lái)，國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目就已經(jīng)將辣椒的資源收集和研究列入其中，到1990年，國(guó)家種質(zhì)資源庫(kù)已存儲(chǔ)種質(zhì)資料2000多份，但是由于我國(guó)幅員遼闊，氣候以及土壤類型比較復(fù)雜，栽培制度也比較多樣，因此不可能短期內(nèi)就將所有的資源都收集入庫(kù)，但是始終在不斷地進(jìn)行著資源創(chuàng)新，事實(shí)上，我國(guó)目前的辣椒資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)2000份，已經(jīng)非常豐富。國(guó)家專門組織以中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院品種資源研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所、西北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝研究所、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所和湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所為主的聯(lián)合組織單位進(jìn)行大規(guī)模辣椒品種資源的收集和鑒定工作，通過(guò)“六五”、“七五”、“八五”3個(gè)規(guī)劃，共同開(kāi)展了辣椒資源種質(zhì)資源研究項(xiàng)目，對(duì)我國(guó)辣椒資源進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查整理，結(jié)果表明，辣椒資源共有20～30個(gè)本土品種；在10種馴化的物種中，有4種有相同的野生類型，其余6種僅為開(kāi)發(fā)利用，未進(jìn)行栽培[3]。

3.2 育種方法

3.2.1 原種育種技術(shù)

原始育種是最傳統(tǒng)的育種技術(shù)，即在前茬作物基礎(chǔ)上，將已經(jīng)成熟的辣椒進(jìn)行收集，然后作為下一批辣椒種植的種子。種植方式與普通辣椒種植方式無(wú)明顯差異。注意事項(xiàng)：這種育種方式必須等到果實(shí)完全成熟，果皮變成紅色、黃色或者是暗紅色，然后將辣椒帶柄剪下來(lái)或者摘下來(lái)；種子必須在霜凍前采摘，后熟期應(yīng)防止霜凍破壞，保證種子質(zhì)量；凡是皮薄的品種，可掛干風(fēng)干種子，但是這種方法不適用于大面積；厚皮的品種如甜椒、半香辣、大品種，采摘后不要立即切斷種子，必須將成熟后的種子堆積起來(lái)切斷7d，以提高發(fā)芽率，否則會(huì)降低發(fā)芽率[4]。

3.2.2 生物育種技術(shù)

3.2.2.1 組織及器官培養(yǎng)

辣椒可以利用原生質(zhì)體、胚、花藥及部分器官等組織及器官進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)合雜交技術(shù)進(jìn)行育種，這種方式可以取得一些理想的具備目標(biāo)性能的品種，很大程度上拓展了育種的方式，并且是傳統(tǒng)育種技術(shù)做不到的技術(shù)[4]。

3.2.2.2 分子標(biāo)記

分子標(biāo)記育種是一種利用與目標(biāo)性狀基因緊密聯(lián)系的遺傳標(biāo)記，來(lái)跟蹤和選擇目標(biāo)性狀的育種技術(shù)。在植物育種過(guò)程中，新品種選育的一個(gè)中心環(huán)節(jié)是目標(biāo)性狀的選擇。傳統(tǒng)的育種方法依賴于植物的表型，需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，此外還有許多因素限制一些特殊的性狀。隨著遺傳學(xué)的逐步發(fā)展，人們也漸漸認(rèn)識(shí)到利用遺傳標(biāo)記輔助選擇可以大大提高選擇效率，減少育種過(guò)程中的盲目性[5]。

3.2.2.3 基因工程

通過(guò)基因過(guò)程，可以按照設(shè)想將不同來(lái)源的基因按照技術(shù)人員的設(shè)想進(jìn)行重組，培育出特定有預(yù)期目標(biāo)的品種。目前，基因工程在育種上的應(yīng)用主要包括：抗蟲(chóng)、抗病品種，抗除草劑品種等[6]。

3.2.3 誘變育種技術(shù)

誘變育種主要是通過(guò)一定的方法誘導(dǎo)辣椒基因突變，獲得具有一定特性的辣椒品種。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是投資小、成本低、繁殖周期短，缺點(diǎn)是突變沒(méi)有方向、沒(méi)有目標(biāo)、基因突變完全失控、繁殖很長(zhǎng)時(shí)間卻不能得到所需基因。目前主要的誘變方法有輻射誘變、航天誘變和化學(xué)誘變。輻射誘變是最常用的誘變方法，由于設(shè)備比較簡(jiǎn)單，大多數(shù)育種單位都可以使用；然而，這種突變一般是隱性的，直到第2代才能看到；突變頻率與性狀有關(guān)，具有不確定性?？臻g誘變是隨著空間技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種誘變方法；突變效率高，范圍廣，突變范圍大，新品種可能性高；實(shí)踐表明，這種方法更容易發(fā)生理想突變，但是使用范圍有限，目前大多為國(guó)家級(jí)育種?；瘜W(xué)誘變是指利用化學(xué)試劑誘導(dǎo)辣椒的基因突變。該方法操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣，成本低，但突變概率小，育種范圍大，培育理想品種需要較長(zhǎng)時(shí)間[6]。

3.3 新品選種

20世紀(jì)60年代以前，中國(guó)的辣椒種植仍以地方品種為主。20世紀(jì)70年代末，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所辣椒育種專家丁立平研究員培育出我國(guó)第1個(gè)雜交辣椒品種“早豐1號(hào)”，育種速度大大加快，品種逐漸繁多，主要有露地品種、保護(hù)地早熟品種和晚秋冬大棚品種。近年來(lái)，除了中國(guó)的辣椒育種研究單位外，還有一些民營(yíng)的辣椒育種公司，中國(guó)市場(chǎng)中也出現(xiàn)了很多國(guó)外的辣椒育種公司，對(duì)于投放市場(chǎng)的新辣椒品種很多都來(lái)自于國(guó)外公司。多樣化、優(yōu)質(zhì)化以及高品質(zhì)化越來(lái)越成為我們國(guó)家的辣椒品種市場(chǎng)發(fā)展的方向[7]。

4 存在問(wèn)題與展望

雖然我國(guó)的辣椒育種取得了一定的成績(jī)，但仍然存在許多問(wèn)題。我國(guó)90%的改良品種已經(jīng)進(jìn)行了雜交育種，但約10%種子為地方品種，特別是一些干辣椒和朝天辣椒品種。在這些地方品種長(zhǎng)期處于自身種植的情況下，機(jī)械雜交混合著自然雜交必然導(dǎo)致生物雜交，導(dǎo)致種子性狀不均衡，品種特性喪失，甚至即將消失。捕捉和更新具有鮮明地域特色的地方品種才能促進(jìn)當(dāng)?shù)乩苯樊a(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。此外，近年來(lái)我國(guó)辣椒育種事業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致了許多新品種的出現(xiàn)，但大多數(shù)品種都存在嚴(yán)重的同質(zhì)化現(xiàn)象，無(wú)論是同名、形態(tài)相似，還是抗同質(zhì)化，歸根結(jié)底，我國(guó)辣椒育種研究創(chuàng)新力度不夠，種質(zhì)創(chuàng)新是辣椒育種可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，要實(shí)現(xiàn)辣椒育種事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)加大對(duì)資源創(chuàng)新的投入，加強(qiáng)種質(zhì)創(chuàng)新研究，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新一些育種材料。我國(guó)在進(jìn)行辣椒品種分選組合實(shí)驗(yàn)以及引種和配套方面的研究非常落后，維持種質(zhì)之間的遺傳距離，要進(jìn)行傳統(tǒng)育種，而要彌補(bǔ)差距，無(wú)疑就要用到生物技術(shù)。目前，我國(guó)辣椒育種發(fā)展速度很快，每年進(jìn)入市場(chǎng)的辣椒新品種數(shù)量難以統(tǒng)計(jì)。但是，除了果實(shí)形態(tài)上的差異外，這些品種的抗病性也驚人的相似，這主要是由于育種材料缺乏、抗病基因單一、遺傳背景非常狹窄等原因造成的，如何通過(guò)有效方法鑒定和利用這些辣椒品種是當(dāng)務(wù)之急；要加強(qiáng)辣椒抗病種質(zhì)資源的收集、整理和保存，要加強(qiáng)辣椒生理小種的研究和鑒定，采用規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的鑒定方法，對(duì)辣椒種質(zhì)生理生化特性以及遺傳變異進(jìn)行深入的探究，再通過(guò)改良和綜合辣椒性狀為雜種優(yōu)勢(shì)利用供給優(yōu)秀的自交系。由于辣椒基因組相對(duì)較大，很難構(gòu)建完整的分子遺傳圖譜，中國(guó)構(gòu)建的辣椒分子遺傳圖譜存在密度小、標(biāo)記位點(diǎn)不夠、距離不夠長(zhǎng)等問(wèn)題。繼續(xù)開(kāi)發(fā)與染色體有良好遺傳聯(lián)系的ssr標(biāo)記和分子標(biāo)記是十分必要的。另外，生物技術(shù)在育種中的應(yīng)用還不夠，分子標(biāo)記輔助育種在我國(guó)起步較晚。在第10個(gè)“五年計(jì)劃”期間，雖然一些與重要性狀有關(guān)的分子標(biāo)記已經(jīng)發(fā)展出來(lái)，但是并不真正適用于繁殖?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)一些相關(guān)的許多辣椒性狀分子標(biāo)記進(jìn)行了報(bào)道，為解決我國(guó)目前亟待解決的綜合抗病性差、產(chǎn)量低、貯運(yùn)性差等問(wèn)題打下了基礎(chǔ)，所以應(yīng)盡快將這些分子標(biāo)記用于實(shí)用育種，可以被精確地用來(lái)幫助傳統(tǒng)繁殖，使辣椒育種目標(biāo)多樣化，種植方式、產(chǎn)地、市場(chǎng)多樣化，生產(chǎn)者和消費(fèi)者對(duì)辣椒品種的需求也趨于多樣化。隨著加工業(yè)的發(fā)展，干辣椒和脫水蔬菜的加工也對(duì)辣椒育種提出了新的要求。因此，一個(gè)新的品種的誕生要在品質(zhì)上滿足市場(chǎng)的需求，在產(chǎn)量、抗病性上有突出表現(xiàn)[9]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)辣椒育種技術(shù)的不斷進(jìn)步和前進(jìn)，隨著新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)和融入，以及研究者對(duì)于辣椒育種更深入的研究，我國(guó)的辣椒育種技術(shù)將會(huì)有突破性進(jìn)展。更好地利用現(xiàn)有原種育種技術(shù)、組織及器官培養(yǎng)、分子標(biāo)記、基因工程等技術(shù)以及誘變育種技術(shù)，創(chuàng)新育種技術(shù)，在辣椒新品種培育中有所突破，使得辣椒質(zhì)量更高、產(chǎn)量更好，不斷提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的辣椒產(chǎn)業(yè)將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大，技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)。