張寶璽，王立浩，張正海，曹亞從，于海龍

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

我國是世界上甜、辣椒（Capsicumspp.）種植最廣和消費(fèi)量最多的國家。自20世紀(jì)80年代，市場需求和種植面積不斷擴(kuò)大，播種面積由80年代末的3×105hm2增加到如今2.2×106hm2（農(nóng)業(yè)部大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)體系數(shù)據(jù)）[1]。

為滿足市場和生產(chǎn)需求，甜、辣椒遺傳育種技術(shù)和新品種選育一直被列為國家級科研項目，筆者課題組培育的中椒系列品種自20世紀(jì)80年代前后推廣獲得成功。先后育成了‘中椒4號’‘中椒5號’‘中椒6號’‘中椒7號’‘中椒8號’等系列品種，其抗病性、豐產(chǎn)性大大超過了原有主栽品種，其中‘中椒4號’‘中椒8號’成為北方露地晚熟栽培甜椒品種的主導(dǎo)品種，‘中椒 5號’成為南菜北運(yùn)基地的主栽品種，‘中椒 7號’成為北方保護(hù)地和露地早熟栽培的主導(dǎo)品種，‘中椒 6號’成為微辣辣椒的主栽品種。這一批品種對于我國辣椒生產(chǎn)起到了重要作用，同時引領(lǐng)了辣椒種業(yè)的發(fā)展[2-3]。由于品種育成的先進(jìn)性和對產(chǎn)業(yè)的巨大貢獻(xiàn)，兩度獲得國家科技進(jìn)步獎。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著生產(chǎn)不斷發(fā)展，對不同類型新品種的需求也越來越強(qiáng)烈，缺乏抗病、抗逆、優(yōu)質(zhì)專用品種的問題越來越突出。病毒病是甜、辣椒生產(chǎn)中最主要的病害，可造成減產(chǎn)30%—70%或絕收，同時嚴(yán)重降低產(chǎn)品品質(zhì)。煙草花葉病毒（tobacco mosaic virus，TMV）在露地和保護(hù)地（特別是保護(hù)地）均有發(fā)生，原來的抗病品種（含L1、L2）表現(xiàn)為不抗，被病害所克服。目前保護(hù)地辣椒生產(chǎn)中煙草花葉病毒屬的 TMV、番茄花葉病毒（tomato masaice virus，ToMV）、辣椒輕斑駁病毒（pepper mild mottle virus，PMMoV）對生產(chǎn)造成了很大威脅[4-5]。特別是PMMoV屬于煙草花葉病毒屬，相繼在北京、寧夏、遼寧、福建、山東、新疆等報道危害辣椒生產(chǎn)，其中主要是P(0,1,2)株系[6-7]。據(jù)報道，L3抗 TMV P(0,1,2)，L4抗 TMV P(0,1,2,3)[8-10]。L3能夠應(yīng)對我國辣椒生產(chǎn)上的主要問題，抗我國辣椒生產(chǎn)上主要的TMV、ToMV、PMMoV株系類型。此外，保護(hù)地長季節(jié)生產(chǎn)面積增加較快，但我國傳統(tǒng)的辣椒資源生長勢不強(qiáng)，限制了保護(hù)地品種的選育；我國長期種植的地方品種主要適合露地，很多品種熟性早。由于長期的栽培習(xí)慣造成品種的生長勢弱，連續(xù)發(fā)秧能力弱，上部節(jié)間距比較短，座果集中，但連續(xù)坐果性較差。如茄門、98-42、上海圓椒、83-163、伏地尖、耐濕椒等自交系。國外保護(hù)地栽培發(fā)展較早，相關(guān)的材料選擇和育種工作開展也早。長期的栽培選育習(xí)慣使其品種和自交系的生長勢強(qiáng)，連續(xù)發(fā)秧能力強(qiáng)，耐低溫弱光，上部節(jié)間距仍比較長，連續(xù)坐果能力強(qiáng)。隨著近些年我國保護(hù)地甜（辣）椒栽培面積的增長，特別是延遲收獲時間和長季節(jié)栽培的發(fā)展，對于連續(xù)強(qiáng)勢生長、連續(xù)坐果的育種材料和品種提出需求。在國外的品種（如‘曼迪’‘奧黛麗’‘黃貴人’‘37-74’等）快速進(jìn)入國內(nèi)市場后，對國產(chǎn)品種的需求更為迫切。因此，培育具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的含L3且生長勢強(qiáng)的國內(nèi)品種成為我國蔬菜育種工作者的迫切任務(wù)。含L3的甜（辣）椒品種之前在我國并沒有報道過。

因此，從“十五”至“十二五”的國家科技攻關(guān)項目[1,11-15]，甜（辣）椒遺傳育種技術(shù)和新品種選育相關(guān)科研項目研究經(jīng)過10多年努力，通過基因挖掘和材料創(chuàng)新，達(dá)到了上述目標(biāo)，培育了中椒系列新品種，并實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)上的大面積推廣應(yīng)用。

1 種質(zhì)資源引進(jìn)、鑒定評價

辣椒起源于中南美，我國辣椒種質(zhì)資源不夠豐富，特別是缺乏抗源和保護(hù)地強(qiáng)生長勢優(yōu)異種質(zhì)資源。2000年以來，經(jīng) 10余年的努力，自國內(nèi)外收集和引進(jìn)甜（辣）椒種質(zhì)資源 1 400余份，如表 1所示。其中由歐美各國引進(jìn)甜（辣）椒438份次，主要是利用其綜合園藝性狀好、抗病性強(qiáng)、適宜保護(hù)地栽培等性狀；從日本引進(jìn)甜椒資源15份次，主要利用其早熟性和食用品質(zhì)好的特點(diǎn)；從南亞地區(qū)引進(jìn)辣椒資源 19份次，主要是抗病性好的抗源材料；由我國各地區(qū)收集地方品種、雜交種等資源材料888份次，主要利用其適應(yīng)性廣、坐果性強(qiáng)和前期產(chǎn)量高等特性；從非洲、大洋洲、亞洲其他地區(qū)引進(jìn)資源60份次。

表1 2001—2015年不同年份引進(jìn)甜（辣）椒種質(zhì)資源數(shù)量統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of germplasm resources of introduced sweet pepper and pepper in different years from 2001 to 2015

表2 2001-2015年通過鑒定、評價出的優(yōu)良育種原始材料Table 2 Excellent breeding original materials were identified and evaluated from 2001 to 2015

通過對引進(jìn)資源進(jìn)行鑒定、評價，篩選出不同類型的優(yōu)良育種原始材料132份，如表2所示，包括抗（高抗）疫病、擁有優(yōu)良園藝性狀的甜（辣）椒原始材料10份；抗TMV材料、抗辣椒葉脈輕斑駁病毒（CVMV）、中抗和抗黃瓜花葉病毒（CMV）的原始材料30份；抗瘡痂病的原始材料7份；抗炭疽病的育種原始材料5份；抗根結(jié)線蟲的辣椒原始育種材料5份；耐低溫、弱光的甜椒原始材料7份；此外，篩選出耐寒、抗薊馬、抗青枯病、抗馬鈴薯Y病毒（PVY）等其他園藝性狀優(yōu)良的育種原始材料68份。極大地豐富了我國甜（辣）椒的種質(zhì)資源基因庫，在種質(zhì)資源上為我國甜（辣）椒抗病育種奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2 包括L3在內(nèi)的分子育種體系構(gòu)建

完善、優(yōu)化了甜椒 TMV、CMV、疫病、炭疽病等多抗性鑒定篩選技術(shù)[16-22]。揭示了辣（甜）椒抗根結(jié)線蟲（N、Me1）、抗炭疽病、胞質(zhì)雄性不育恢復(fù)性等性狀的遺傳規(guī)律，構(gòu)建了上述目的基因的高密度遺傳圖譜，開發(fā)了與其緊密連鎖的分子標(biāo)記[18,20,23-25]。建立了甜（辣）椒抗TMV（L3、L4）[26]、抗番茄斑點(diǎn)萎蔫病毒（TSWV）（Tsw）、抗PVY病毒（Pvr4）、抗根結(jié)線蟲（N、Me1）、抗炭疽?。≒5.1）、雄性不育恢復(fù)性（Rf）的分子標(biāo)記選擇體系[27]（表3），獲5項發(fā)明專利。分子標(biāo)記用于輔助育種準(zhǔn)確率達(dá)90%以上；提高了選種的準(zhǔn)確性和聚合效率。

表3 辣椒抗病分子標(biāo)記輔助育種體系Table 3 Molecular marker assisted breeding system for disease resistance of pepper

3 強(qiáng)生長勢甜椒自交系的選育

自 2000年以來，筆者課題組引進(jìn)了大量的國外保護(hù)地品種和材料，進(jìn)行育種材料的分離、選擇和純化工作，選育了一批優(yōu)良自交系，在生長勢、連續(xù)坐果性方面得到很大的提高。創(chuàng)新出性狀優(yōu)異的自交系 50余份，已用于配制雜交組合，拓寬了我國特別是保護(hù)地甜（辣）椒育種材料的遺傳基礎(chǔ)（表 4）[38]。

4 利用常規(guī)育種技術(shù)和分子標(biāo)記輔助選擇手段獲得L3抗性

4.1 選育方法和過程

‘Solario’（引種號：200316）是2002年從法國引進(jìn)的甜椒優(yōu)異種質(zhì)資源。果實(shí)大，燈籠形，中抗CMV和疫病，抗TMV和TMV P(0,1,2)含有L3。自2002年秋季開始，進(jìn)行添加雜交、田間分離、單株系統(tǒng)選擇、抗性鑒定，選擇果實(shí)園藝性狀優(yōu)良、抗病性強(qiáng)的單株和株系，結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇[27]（圖1、圖2），2006年經(jīng)過6代選得穩(wěn)定的優(yōu)良株系‘200316-0-14-17-1-3’（0516），開始組合試配。

4.2 自交系‘0516’特點(diǎn)及其配合力分析

甜椒自交系‘0516’植物學(xué)特征：中晚熟，始花節(jié)位9.7，平均單果重200 g，果實(shí)綠（略淺），果面光滑、有光澤。抗病性表現(xiàn)：經(jīng)人工接種鑒定，病情指數(shù)：TMV8.9；CMV29.5，疫病 43.9。經(jīng)接種鑒定‘0516’抗TMV（0,1,2）株系。配合力分析：‘0516’與多個自交系雜交，都表現(xiàn)出很強(qiáng)的雜種優(yōu)勢，具有很好的配合力，表現(xiàn)具有骨干親本的優(yōu)良特性。表5、6顯示‘0516’的產(chǎn)量一般配合力在6個自交系中最高。后來，由于西花薊馬傳播番茄斑點(diǎn)萎蔫病毒（TSWV）的緣故；添加抗TSWV的特性育成自交系‘0516Tsw’[30,39]。

5 ‘中椒105號’‘中椒106號’‘中椒107號’‘中椒108號’‘中椒0808號’的品種特性和推廣應(yīng)用

利用創(chuàng)新材料‘0516’與其他自交系配組，育成的甜椒新品種‘中椒105號’‘中椒107號’‘中椒108號’‘中椒0808號’和辣椒品種‘中椒106號’，在全國大面積應(yīng)用推廣。

中椒 105號：‘0516’與自交系‘04Q-3’雜交育成了‘中椒105號’[40]。表現(xiàn)出抗病性、果實(shí)商品性、生態(tài)適應(yīng)性的互補(bǔ)。品質(zhì)提高：平均單果重比對照品種增加約26 g；Vc含量1 600 mg·kg-1（對照品種1 100 mg·kg-1）?？共⌒蕴岣撸篢MV（P0，P0,1，P0,1,2）病情指數(shù)11.1（對照品種57.8）、CMV病情指數(shù)21.8（對照品種33.3）、疫病病情指數(shù)39.3（對照品種38）。2005—2007年進(jìn)行品比試驗(yàn)，總產(chǎn)量增加66.3%；2006—2009年在全國多地開展的區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)中總產(chǎn)增加5.4%，生產(chǎn)示范平均增產(chǎn)10.1%。2010年通過全國農(nóng)作物新品種鑒定（國品鑒定2010011），命名為‘中椒105號’（圖3）。主要在廣東、廣西、福建、海南、云南等南菜北運(yùn)基地反季節(jié)種植，是該區(qū)域甜椒的主栽品種；也在山東、河北等地推廣?！薪?05號’被農(nóng)業(yè)部辦公廳推介為2012年主導(dǎo)品種。

表4 優(yōu)異自交系的選育、特征和應(yīng)用[38]Table 4 Selection, characteristics and application of excellent inbred lines

圖2 L3的在中間世代分子標(biāo)記鑒定Fig. 2 Identification of molecular markers of L3 gene in the middle generation

表5 不完全雙列雜交組合的平均折合畝產(chǎn)情況（2010年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所農(nóng)場）Table 5 The average equivalent yield per mu of incomplete double-row hybrid combinations ( IVF farm in 2010)

表6 6份材料產(chǎn)量一般配合力表現(xiàn)（GCA）Table 6 General combining ability performance of 6 materials yields

中椒106號：采用辣椒自交系‘04Q-29’和甜椒自交系‘0516’進(jìn)行雜交，育成了微辣型辣椒‘中椒106號’（圖 3），表現(xiàn)出強(qiáng)雜交優(yōu)勢。2005—2007年進(jìn)行品種比較試驗(yàn)，品質(zhì)提高：果實(shí)比對照品種果實(shí)重15—25 g，果色綠，生理成熟后亮紅色，Vc含量1 310 mg·kg-1（對照 1 180 mg·kg-1）；抗 TMV（P0，P0,1，P0,1,2）（病情指數(shù) 11.1）、CMV（病情指數(shù) 36.3）；豐產(chǎn)性強(qiáng)：比對照增產(chǎn)10%—15%。定名為‘中椒106號’。2015年云南省登記。在河南、湖北、山東等地推廣。

中椒107號：‘0516’與‘06-164’雜交，育成了‘中椒 107號’果實(shí)商品性與品質(zhì)性狀、抗病性互補(bǔ)，表現(xiàn)出強(qiáng)雜交優(yōu)勢。2005—2007進(jìn)行品比試驗(yàn)。品質(zhì)優(yōu)良：平均單果重提高35.4 g，肉薄、美味，Vc含量1 470 mg·kg-1（對照1 360 mg·kg-1）；抗TMV（P0，P0,1，P0,1,2）（病情指數(shù)11.1）、CMV（病情指數(shù) 27.4）；豐產(chǎn)性強(qiáng)，尤其是中、后期產(chǎn)量（比對照品種增產(chǎn)12.4%，達(dá)極顯著差異）。定名為‘中椒107號’（圖3）。2012年山西省認(rèn)定，2014年云南省登記，2016年獲新品種權(quán)。主要在山東、河北、北京、遼寧、山西等省、市推廣，是早春和秋延早熟甜椒的主栽品種。

中椒108號：‘0516’與‘04Q-15’雜交，果實(shí)商品性“強(qiáng)強(qiáng)”互作，抗病性互補(bǔ)，育成‘中椒 108號’（圖3），抗TMV（P0，P0,1，P0,1,2）（病情指數(shù)11.1）、CMV（病情指數(shù) 26.6）、疫?。ú∏橹笖?shù) 23.3），品質(zhì)提高：果實(shí)比對照品種平均單果重約重30 g。露地比對照品種增產(chǎn)4.1%；保護(hù)地大棚產(chǎn)量比國外品種‘紅英達(dá)’和‘紅羅丹’分別增加 33.6%和 58.2%，達(dá)到極顯著差異；溫室總產(chǎn)量比‘紅羅丹’平均增加12.4%。2014年云南省登記，2016年安徽省登記。在云南、福建、海南、北京、山東、河北等地推廣。

圖3 中椒系列甜（辣）椒品種Fig. 3 Zhongjiao brand series sweet (chili) pepper varieties

6 小結(jié)與展望

據(jù)不完全統(tǒng)計，新育成的4個中椒品種已在全國20多個省、市、區(qū)累計推廣約33萬hm2?！薪?05號’替代了‘中椒5號’，成為南菜北運(yùn)基地甜椒的主栽品種，生產(chǎn)占有率超過80%?！薪?06號’部分替代了‘中椒6號’，成為高山蔬菜和微辣牛角椒的主栽品種之一，在河南、河北、山西、山東、湖北、云南、廣西等省成為主栽品種，占同類型品種栽培面積的30%—60%。‘中椒107號’在河北、山東、河南、廣東、山西等省占早熟甜椒品種播種面積的20%—80%，特別是在山東中北部占秋季早熟甜椒的80%—90%，替代了‘中椒7號’，已成為華北地區(qū)早熟甜椒的主栽品種，是目前國內(nèi)推廣面積最大的保護(hù)地早熟大果型優(yōu)良甜椒品種?！薪?05號’‘中椒106號’‘中椒107號’‘中椒108號’等新品種因具有突出的優(yōu)點(diǎn)，其推廣范圍和種植面積還將擴(kuò)大，在蔬菜周年供應(yīng)、增加農(nóng)民收入、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益將更加顯著。甜椒生長勢、TMV抗性水平提高及中椒系列新品種的選育，提高了我國的甜（辣）椒育種水平。

（1）進(jìn)一步加強(qiáng)資源搜集和引進(jìn)、精準(zhǔn)鑒定和基因挖掘

未來遺傳育種的競爭首先是資源的競爭，資源工作是重中之重。本研究中煙草花葉病毒（TMV）的抗性基因L3，可以抗TMV的P(0)、P(1)、P(1,2)生理小種，而L3是在中國辣椒PI159236（C. chinense）中發(fā)現(xiàn)的，PI152225（C. chinense）也含有。對于抗PMMoV P(1,2)生理小種起到重要作用。

（2）加強(qiáng)技術(shù)革新和創(chuàng)新性育種，提高品種創(chuàng)新能力

目前國內(nèi)辣椒遺傳育種研究處在快速、全面的發(fā)展時期，在方法和技術(shù)層面不斷有新生物技術(shù)平臺、植保和病理學(xué)平臺的建立，對于深入發(fā)現(xiàn)和利用基因有重要的意義。通過病原物研究、抗病鑒定技術(shù)發(fā)展、基因編輯技術(shù)的發(fā)展、高通量分子技術(shù)平臺建立，進(jìn)行高效的基因型和表型篩查，大大促進(jìn)辣椒遺傳育種的發(fā)展。數(shù)字育種技術(shù)隨著組學(xué)發(fā)展也開始深入。以上這些為加強(qiáng)育種的原始創(chuàng)新能力，深入研究抗病機(jī)理，發(fā)掘抗病資源，進(jìn)行材料創(chuàng)新創(chuàng)造了更好的條件。

（3）“發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，為產(chǎn)業(yè)服務(wù)”是辣椒遺傳育種研究的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)

辣椒生產(chǎn)中來自環(huán)境變化和生物、非生物脅迫的挑戰(zhàn)一直存在，隨著市場向消費(fèi)主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變，新型流行病害和品質(zhì)成為辣椒遺傳育種工作者不容忽視的一個問題。不斷迎接新病害的挑戰(zhàn)和不斷提高品質(zhì)，始終圍繞產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)市場發(fā)展，發(fā)現(xiàn)、解決產(chǎn)業(yè)問題，為產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)者服務(wù)，不斷培育人們消費(fèi)和農(nóng)民生產(chǎn)需要的辣椒品種是長期的遺傳研究和育種方向。