辣椒遗传多样性分析及种间杂种的创制与鉴定

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辣椒是我国重要的蔬菜作物,起源于美洲热带地区,属于茄科(Solanaceae)辣椒属(Capsicum)植物,在全球范围内广泛种植。辣椒栽培种、野生种种类繁多,包括5个栽培种(C.annuum、C.baccatum、C.chinense、C.frutescens、C.pubecens)和20多个野生种。其中,一年生栽培辣椒(C.annuum)是我国种植面积最广泛、品种类型最丰富的栽培种,它在果实大小、形状、气味和颜色上与其他4个栽培种存在很大遗传差异。然而,在高强度的人工选择压力下,C.annuum遗传基础渐趋狭窄,遗传多样性指数逐渐降低,阻碍了辣椒新品种的培育。收集辣椒种质资源并对其进行遗传多样性分析对改变我国辣椒种质资源遗传背景相对狭窄的局面具有重要意义。此外,远缘杂交是导入外源有效基因的主要途径之一,种间杂交是拓宽辣椒栽培种遗传基础和创制种质资源的有效方式。基于此,为拓宽栽培辣椒的遗传基础,增强其遗传潜力,本研究对搜集的147份C.frutescens种质资源进行遗传多样性评价,并以辣椒栽培种C.annuum ’PI194879’为母本、野生种C.chacoense ’PI639651’为父本进行种间杂种的创制,主要研究结果如下:1.辣椒遗传多样性分析。利用MISA软件在灌木椒基因组中共鉴定到278425个SSR位点。统计发现,三核苷酸和二核苷酸是SSR重复序列中最主要的重复类型,而重复种类最多的是六核苷酸;在所有已鉴定的SSR基序类型中,AT/TA最为常见,而TTG/CAA和AAAT/ATTT分别是三核苷酸和四核苷酸最主要的重复序列类型;从240对SSR引物中筛选出33对条带明确清晰、多态性丰富的引物组合,用于147份辣椒材料进行了基因型检测,并利用Nei’s遗传距离和邻接法构建了聚类图。结果表明,147份辣椒材料被分成7个类群,聚类图反映了各个辣椒材料之间的系统发育关系与其来源地高度一致。此外,聚类图显示第三组和第五组材料的地理来源多样,不仅来自亚洲和非洲国家,也来自拉丁美洲国家,表明由于人类的迁移,辣椒基因型发生了许多复杂的变化。2.种间杂种F1的创制与鉴定。本研究以辣椒栽培种Cannuum’PI194879’为母本、野生种C.chacoense ’PI639651’为父本进行杂交试验,通过形态学观察、花粉育性观察和SSR分子标记分析对种间杂种F1的真实性进行鉴定。结果表明,(a)种间杂种F1表型性状与双亲差异较大,多介于双亲之间;(b)种间杂种F1花粉活力仅为6.58%,远低于母本的97.08%和父本的94.51%;(c)SSR分子标记扩增结果显示,5对引物扩增的杂种F1谱带既有父本的特征带,又有母本的特征带,呈共显性,进一步在分子水平上鉴定了杂种F1的真实性。获得的C.annuum和C.chacoense种间杂种不仅拓宽了栽培辣椒的遗传多样性,而且为利用野生辣椒C.chacoense的优异基因来改良栽培辣椒提供基础。
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