辣椒种质资源多样性及保存方法研究进展

辣椒种质资源多样性及保存方法研究进展
孙彦富（园艺 06级）
指导教师:谢冰（副教授）
摘要：概述种质资源及我国辣椒种质资源的现状、多样性以及利用、保存方法等方面的研究及进展，并对今后的辣椒种质保存工作进行了展望。

关键词：辣椒；种质资源；保存方法；研究进展
引言
辣椒为茄科，辣椒属，以辣味浆果为产品的蔬菜，原产于中南美洲热带地区，现在栽培的辣椒祖先是产在中南美洲的一种“野生辣椒”。

考古学家在墨西哥的特瓦茨发现了公元前5000年的辣椒种子化石，并证实早在7000年前，美洲的阿兹特克人已开始栽培辣椒。

1493年，随着哥伦布的探险归来，辣椒被引入欧洲，作为当时从亚洲进口的昂贵的黑胡椒的代用品。

辣椒在世界广泛传播，西班牙和葡萄牙的船队发挥了巨大作用。

16世纪初，辣椒传入印度和东南亚，1583年辣椒传入亚洲日本。

辣椒传入中国的途径有两条：一经丝绸之路，在甘肃、陕西等地栽培；一经海路，在广东、广西、云南等地栽培。

1 种质资源
种质资源又称遗传资源、基因资源，是蕴藏在植物各类品种、品系、类型、野生种、和近缘植物中的全部基因遗产，它们的半驯化种、野生种和亲缘种，以及人们采、伐、摘、挖、放牧、观赏、防灾变所利用的各种植物种，是改良农作物的基因来源。

植物种质资源可以为人类提供生活资料，包括特殊营养品和药品。

为人类提供生产资料，尤为重要的是培育新品种和生物技术研究需要的丰富的植物基因资源。

植物种质资源研究就是对所有植物品种和它们的近缘种、野生种进行收集、整理、保全、保存、鉴定、评价、交换、利用和创新，这是一个繁杂的研究系统。

具体来说，收集整理是对外来资源进行引入的过程，它是通过调研考察，对植物种质资源（含已推广利用的育成和引进品种）、野生种、近缘野生植物资源的实物（以活种质为主）进行征集、采集或互换，经过整理把资源依照性状特点分类，目的在于丰富试材的遗传基础。

保全是指保持现有种质资源遗传变异范围或遗传信息的完整性，防止“遗传漂变”或基因丢失。

保存是对植物品种资源进行重复种植或种质库贮藏，保存的目的是保全。

鉴定与评价是发现并挖掘具有经济价值或学术价值的珍稀资源的手段，主要通过对资源材料的农艺性状、植物形态及分类性状特点的全面研究（建立数据库）来完成的[2]。

交换是指两个相关地区或国家的资源保存单位、育种机构进行的品种资源的交流互换，大多是为了一定的育种和生产目的[1]；而经过鉴定评价筛选出的优良资源材科用于作物育种或生产的过程就是资源利用，创新则指遗传种质的再创造，即采用各种育种手段对现有资源材科进一步加工改造[2]，最终育成新的持异种质资源材科。

品种资源研究诸环节当中，收集保存是基础，评价鉴定是手段，而创新利用才是资源工作的最终目的。

2 种质资源研究的内容与方法
广泛收集（有目的引进）、妥善保存、深入研究、积极创新、充分利用是我国植物品种资源的工作内容。

我国是世界植物起源中心之一，植物种质资源丰富，一些特异的种质资源（如兰花、月
季、野大豆、野稻等）已经引起了世界各国的重视。

广泛收集的原则就是在已有的基础上，收集漏征品种、找回丢失品种、抢救濒危品种、挖掘稀有珍贵品种。

要侧重收集原始资源、野生资源和不被人们重视的资源。

积极创造和利用一切条件，扩大贮藏领域和能力,认真编目、记载、编排库位图，完善库房管理，建立健全出入库管理的规章制度。

深入研究是指对植物种质资源的整理、认知和评价，是有效利用种质资源的基础。

这是一项艰苦细致、耗资费时的工作，也是植物种质资源研究的核心。

积极创新是种质资源研究的继续和深化。

植物种质资源的创新，主要是指利用多种目的基因聚合法、大群类型优选法、分子或同工酶标记等技术手段，创造如异源附加系、异代换系和易位系等，育成遗传组成清楚、含有独特优异种质新基因的种质资源材料用于育种。

充分利用是对植物种质资源在不同的层次水平上利用，如对已评价出的优异种质资源直接利用，把含有特殊性状的种质资源材料直接提供育种，开发含有特殊营养或有医疗保健功能的种质资源，直至对种质资源积极创新。

3 辣椒种质资源研究现状
辣椒属[3]有20-30个种，原产于美洲。

在已驯化的5个种当中，有4个种具有同种的野生类型。

另有6个种，人们只开发利用而未进行栽培。

中国自20世纪70年代末开始进行全国辣椒种质资源的系统搜集、整理和研究，其中重点对云南、西藏、湖北神农架地区进行了种质资源的考察搜集，至80年代末已收集辣椒种质资源2000多份。

辣椒自南美洲引进中国后，分布广泛。

加之中国地域辽阔，气候、土壤类型复杂，栽培制度多样，因而形成了十分丰富的辣椒品种[4]。

3.1 国内资源的搜集与研究
20世纪50年代末至今，国家组织了对云南、西藏、神农架、秦岭等地的蔬菜种质资源考察[5]，共发掘资源30000余份。

从对辣椒、白菜、黄瓜、萝卜、茄子等蔬菜的9600份种质资源的抗病性鉴定中，发现了抗烟草花叶病毒(TMV)、耐黄瓜花叶病毒(CMV), 和疫病的辣椒抗原材料13份，这有力地推动了我国辣椒的抗病育种。

滕有德等(1997)[6]报道了对川西南辣椒种质资源的考察，111份材料中发现紫色椒1份，生长在海拔1260m以上，单株结果几百个到上千个。

他们认为紫色辣椒的子叶、茎、花、果均变异为紫色，实属罕见，对研究辣椒的遗传变异与生态坏境的关系，以及抗性育种都有重要的学术价值与实用价值。

钟霈霖(1999)[7]从“六五”期间开始调查，收集和整理了贵州省辣椒种质资源，共获品种124份，主要分布在贵州省中南部的低纬度地区。

研究表明：果型有灯笼型，长、短羊角型，长、短指型，锥型和扁柿饼型等；124份中80%的株高在50-80cm之间，果柄向下、单生的约占90%，果实颜色在辣椒青熟期以绿色为主(占94.02%)；另有3份乳黄色和5份紫黑色，老熟果多为红色；微辣鲜食品种居多，从定植至采收一般85-100d左右；VC含量多在100-150mg/100g之间，干物质含量在10%-20%之间，辣椒素多在0.15%以下。

检测表明贵州省辣椒总体上VC和干物质含量较高（全国VC含量在300mg/100g以上的只有13份，贵州有3份，占23.07%；全国干物质含量在20%以上的共有51份，贵州占有3份，即5.88%），但辣椒素含量只有全国的中等偏低水平。

李植良等(2001)[8]在“九五”期间对粤北山区蔬菜种质资源进行考察和初步鉴定，共收集到502份种质资源，其中辣椒42份，根据果形分为4种类型：羊角型、牛角型、甜（菜）椒和指天椒（米椒）。

第一雌花节位一般8～13节，最早熟的4～5节，也有少数种为18节以上；果皮颜色除yc-337和yc-414为橙色外，其余均为绿色和黄色；42份辣椒种质中产量及品质性状较差，仅有个别具有某些优良性状，如yc-474为米椒，果极小，但果数多，单株果数220个左右，生长势强，抗性好。

其余需要通过改良才能利用。

湖南省是我国辣椒种质资源最丰富的地区之一。

湖南省蔬菜研究所从20世纪50年代就开始收集辣椒资源，60年代通过株系选择育成了两个优良品种伏地尖1号和21号牛角椒，在我国中南、西南地区种植了20年。

70年代进一步加强资源搜集、鉴定和筛选工作，并对许多优良品种进行了提纯复壮，为80年代湘研系列辣椒品种的育成提供了物质基础。

目前该所品种资源室共收集到了2000多份辣椒品种
资源，并利用当地辣椒优异资源作亲本，育成湘研系列品种在全国30个省、市累计推广130万hm2.
粟建文等(2001)采用多向模糊统计方法对湖南35个辣椒品种进行了系统观测和分类研究；林春华(2002) 介绍了16种观赏辣椒的特征特性，为特色辣椒的品种选育提供了有价值的参考；阳文龙等(2002)研究了21份干辣椒材料的光合、水分等生理特性，为干辣椒的高光效育种、抗旱育种的可行性提供了生理依据。

辣椒种质资源的研究水平已有了较大提高，如同工酶分析技术，RAPD技术等为辣椒育种材料选择和品种纯度鉴定提供了新的手段。

3.2 国外资源的引进和利用
据不完全统计，多年来，通过各种途径已引进国外蔬菜资源20000多份[9]。

1971年至1996年共从日本、美国、荷兰、法国、意大利、新西兰、英国、德国、匈牙利、泰国、加拿大等国家(地区) 引进甜椒种质资源720份，用由保加利亚引进的辣椒co441作亲本育成的杂种一代931，表现出早熟、丰产，果实耐贮运等特点 ,用从德国引入的“茄门”甜椒为亲本育成的甜椒新品种占国内育成甜椒品种的50%以上。

4辣椒种质资源的遗传多样性保护
辣椒品种资源是长期自然选择和人工选择的产物，品种的遗传特性除受起源地的生态环境影响外，同时受经济条件和消费习惯等因素制约[10]。

丰富的种质资源是中国辣椒育种新基因源的重要来源之一。

然而，人类的经济活动导致辣椒种质资源的生境丧失，生境质量恶化，其栖生地越来越少；人为破坏也导致了外来种的入侵，使得辣椒种质资源在其群落中的优势过度下降而逐渐衰弱；过度收割也严重影响了辣椒的有性生殖，不利于居群种子库的延续。

此外，辣椒种质资源和其他作物种质资源一样都具有十分重要的作用：(1)它具有不可再生和不可创造性；(2)品种资源的作用潜力巨大；
(3)社会发展和人口增长迫切需求多样性的作物品种资源提供优质丰富的农产品[11]。

因此，对辣椒种质资源采取保护措施以防止其走向灭绝，引起了众多学者的深切关注。

在辣椒种质资源保护过程中，已建立了一套较为完善的保护体系。

目前对辣椒种质资源的保护措施主要有：(1)保存品种，从遗传学的角度来认识保种就是保存基因，即保存某一品种群体内所有的基因，使基因和性状不致丢失。

保存品种的实质就是保存种质资源即基因资源。

保存品种又有两种方式：①保存所有已经育成的品种，特别是地方品种和特色品种。

将一定区域内某一作物物种视为一大群体，其中不同品种为群体中的亚群，把这一系统中的所有基因种类与基因组合（基因库）作为保存对象。

尤其应注意保护目前并不需要的特殊遗传资源（基因），因为这些资源可能在将来改良品种中被利用，它可作为现代高产品种的补充，有助于更合理更全面地利用遗传资源。

同时在保种工作中应持动态的观念，随着社会的发展，品种的数量不断增多，品种不断更新，遗传特性不断改进和提高，因此保存品种的多样性，应是动态的，那种盲目引种改良和消极的保持原状的观点都是不正确的。

②用现代生物技术保存品种[12]。

第一，采用基因文库保存作物遗传资源，即用重组DNA 技术，将某品种细胞的总DNA 的所用片段随机的与载体DNA 相结合[13]，然后转移至宿主细胞中，通过细胞增值而构成各个片段的无性繁殖系（克隆），制备的克隆数目应把全部基因包含在内，这一组克隆的总体就是该品种的基因文库；第二，利用超低温技术保存作物的器官、组织和原生质。

这主要针对一些珍稀、濒危的品种。

(2)保护作物野生亲缘植物，与作物相比，野生亲缘植物则生活在适者生存的环境下，能抵抗各种病虫害和自然灾害，具有抗病虫、抗逆、优质、丰产等作物本身不具备的优良基因，是改良作物的重要种质资源。

例如新疆的杂草黑麦，在冻害严重的年份，冬小麦大面积死亡，它却安然无恙，因此杂草黑麦是很好的小麦抗寒育种种质资源。

又如山葡萄是葡萄属中最抗寒的一个种，引入山葡萄种质可形成大面积栽培，增加产量，发展酿酒业[14]。

就野生亲缘植物的保护可以从以下几方面人手：第一，摸清中国作物野生亲缘植物的分布及种类并进行编目[15]，为保护打下基础；第二，加强重要作物野生亲缘植物的保护，主要是保护其基因；第三，建立重要作物野生亲缘植物的原位保存
点，实行就地保护。

另外还可采取迁地保护和离体保护[16]的方法；第四，加强研究，特别是用分子生物学技术[17]来进行研究，使野生亲缘植物在改良作物品种中发挥应有的作用。

5 辣椒种质资源的保存
为保存种质资源的种子生活力，各地的有关研究单位进行了不懈而有益的努力，作出了较大的贡献。

1985年中国农业科学院作物品种资源所现代化的作物种质库（中期库）建成，可保存10万份种质，1986年长期库在北京落成，可容纳40万份种质，“八五”期间(1992年)又在青海西宁建成了国家作物种质复份库[18]。

此外，还在中国农业科学院的专业所建立了7座特定作物中期库，在全国各地农业科学院建立了15座地方中期库[19]，负责保存有关作物或本省的种质资源，承担向鉴定和利用单位提供种子的任务。

初步形成国家种质资源保存网，并编写了19类作物的品种资源目录54册，达1800万字[23]。

建成了30个保存无性繁殖作物的国家作物种质圃和2个试管苗库，来保存凡需要以种茎、块根和植株繁殖保持种性的作物种质资源[23]。

入圃保存的作物种类50多种（类），种质317万份，分属1026个种（含亚种）。

国家库（圃）贮存的资源种类丰富，不少属于我国特有，其中国内地方种资源占国内收集资源的60%；稀有、珍贵和野生近缘种质占10%。

如我国的稻种资源有7万余份，包括地方稻种、陆稻、引进稻种和野生稻，米质有香米、糯米、软米、药米、酒米、蒸谷米和多种有色米，一些野生稻的蛋白质达15%，米质外观好，赖氨酸含量也高。

至1995年底，35万余份国家作物种质资源基本上得到妥善保存[20]。

5.1 原境保存
原境保存要建立自然保护区或天然公园，需大量土地，易受自然灾害侵袭；异境保存要建立各类基因库如种质保存栽培园等田间基因库，种子库或花粉库等；离体保存是将植物外植体在无菌环境中进行低温或超低温的组织培养。

原境保存适合于珍惜的野生植物资源的保存，这里不再介绍。

对于自然界中一般作物种质资源的保存。

目前，我国建有国家种质资源库，隶属农业部管理[21]。

5.2 异境保存
在异境保存中，应用最多最广泛的是建立低温种子库，即种质资源库。

目前，低温储藏是种子体种质保存的最佳途径，其保存对象是农作物及其近缘野生植物，这些种质资源大多以种子作为载体。

可以说，凡能通过种子繁殖维持物种完整性的各类植物种质资源，都可存入种子库，但其种子必须是具有耐低温、耐干燥脱水性能的正常型种子。

5.2.1 长期储藏库
温度常年控制在-20℃～-16℃，相对湿度控制在50%以下，用于长期保存收集到的作物品种资源，包括农家种、野生种和淘汰的育成品种等。

据理论推算，种子含水量5%～8%，在此环境中寿命可延长至50年以上。

发芽率检测结果，库存的大部分种子经过15年储藏，发芽率无明显下降。

5.2.1 中期储藏库
湿度长期控制在-6℃～-2℃，相对湿度小于50%，其种子储藏寿命在10～20年，所有种子可随时用于科研、教学、育种研究及品种交换。

5.2.2 临时储藏库
温度控制在4℃左右，主要用于入长期库前临时存放或科研育种单位储藏育种家种子、亲本种子或育种材料的保存。

其种子储藏寿命在3～5年。

科研育种单位在申报国审品种时，必须向国家种质资源库提供一定量的种子作为资源储备。

同时国家鼓励单位或个人向国家提供种质资源。

对于种子部门或科研单位也可以根据需要建立临时储藏库，用于科研育种或种子繁育。

5.3 离体保存
离体保存是将植物外植体在无菌条件下，进行组织培养保存。

正常条件下的组织培养是一种无性继代、扩繁的过程，不适合种质保存。

理论上讲，通过无限次转代，尽管花费大量人力、物力，
也可以将一种种质永久保存下去，事实上，植株再生能力随继代次数的增多而降低，直至不能再生。

5.3.1 低温保存
也称为缓慢生长保存，它是通过改变培养基和环境条件使培养物色生长降低到最低限度，又不致死亡，以达到延长保存时间的目的。

5.3.2 超低温保存
也称为冷冻保存，是指在液氮的-196℃超低温下使保存的活细胞的物质代谢和生长活动几乎完全停止，使细胞和组织不会发生遗传形状改变。

它是液氮进行保存的，最早在动物细胞保存上成功应用，为保存植物种质资源特别是组织培养材料提供了一个新途径，国内外已开展了此方面的研究。

大致分为4个阶段：冷冻、储存、解冻和系统培养。

此方法原则上不适用所有植物，若具体使用，须咨询有关专家后实施。

6 辣椒种质资源的利用
辣椒种质资源的搜集、保护和开发利用，其最终日标是为了满足和丰富因社会发展带来的人们日益增长的物质生活的需求。

种质资源的开发利用是促进社会进步和发展的一个重要手段。

反过来，它也是社会进步和发展程度的重要体现。

因此必须合理利用辣椒种质资源，要做到对原始材料的正确合理利用，就必须对所搜集的资源进行性状的研究。

7 展望
保护、发展和合理利用辣椒种质资源，保护辣椒种质资源的遗传多样性，维护生态平衡，这是保护辣椒种质资源的目的。

辣椒种质资源是一种不可再生资源，但只要对其进行合理的利用并遵守其有关的自然规律，辣椒种质资源的数量就会不断地扩大，进而供人类持续的利用。

近年来，中国育种学家充分利用辣椒种质资源育成了许多优异的辣椒品种，如湘研系列、中椒系列等。

且随着生物技术的各项具体技术日益完善与成熟，在辣椒育种上的应用将会越来越广泛，育种的周期有望大幅度缩短，育种工作者将更可能充分利用辣椒种质资源，并按自己的意愿创造新材料、新品种[22]。

【参考文献】
1 王国山,顾恒琴,侯忠.对作物品种资源工作的认识与思考[J].国外农学-杂粮作物.1997(3):34-36.
2 董玉琛.我国作物种质资源研究的现状与展望[J].中国农业科技导报.1999,(2):36-40.
3 林莺.辣椒种质资源简介.福建热作科技,1991,(2):47~48
4 邹学校.中国辣椒.北京:中国农业出版社,2002.1~41
5 王述彬,袁希汉,邹学校,等.中国辣椒优异种质资源评价.江苏农业学报,2001,17(4):244~247
6 滕有德、徐向上、陈学群.川西南辣椒种质资源.中国蔬菜,1997,(3):29-32
7 钟霈霖. 贵州辣椒种质资源研究.种子，1999,(2):47-48.
8 李植良,黄河勋,黄亨履,等.粤北山区蔬菜种质资源考察与初步鉴定. 广东农业科学, 2001,(3):19-22
9 王素,徐兆生,钟惠宏,等.国外蔬菜遗传资源的引进研究与利用进展.园艺学报, 1998,25(3):264-269
10 须海丽.辣椒品质育种研究进展.长江蔬菜,2004,(2):34~37
11 钟平安,黄英金,陈大洲.东乡野生稻遗传资源的保护及其在育种上的利用. 江西农业大学学报(自然科学版),2003,
25(1):12~16
12 刘澍才,吴燕.国外作物种质资源研究进展.杂粮作物,2001,21(3):26~27
13 蒋楠.作物遗传多样性的保护和持续利用.四川教育学院学报,2003,19(9):70~72
14 崔平,潘荣.甜菜种质资源的繁种更新及安全保存.中国糖料,2004,(1):57~59
15 卢新雄,陈晓玲.我国作物种质资源保存与研究进展.中国农业科学,2003,36(10):1125~1132
16 杨勤学.林木种质资源的保护与利用.山西林业科技,2004,(1):42~44
17 刘澍才,吴燕. 国内外作物种质资源研究进展[J].杂粮作物.2001,21(3):26-27.
18 方嘉禾等. 作物品种资源研究进展[J].中国农业科技出版社.1992,3–8.
19 董玉琛. 我国作物种质资源研究的现状与展望[J].中国农业科技导报.1999(2):36–40.
20 杨建平.我国农作物育种的困境与出路探讨[J].科学管理研究.1999,17(3):37–40.
21 杨勤学.林木种质资源的保护与利用.山西林业科技,2004,(1):42~44
22 马艳青.我国辣椒育种进展与前景.长江蔬菜,1998,(3):1~4。