郝朝運(yùn) 鄔華松 范 睿 秦曉威 譚樂和 胡麗松
摘 要：為規(guī)范胡椒種質(zhì)資源收集、整理、保存和評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)性工作，基于資源特點(diǎn)與研究基礎(chǔ)，對(duì)胡椒種質(zhì)資源描述標(biāo)準(zhǔn)及描述符進(jìn)行歸納總結(jié)，研制一套適用于我國胡椒種質(zhì)資源研究的描述符，有利于創(chuàng)造良好的資源信息共享環(huán)境與條件，對(duì)胡椒優(yōu)異種質(zhì)評(píng)價(jià)利用以及共享體系建立具有重要意義。
關(guān)鍵詞：胡椒；種質(zhì)資源；描述符
胡椒（Piper nigrum L.）為胡椒科（Piperaceae）胡椒屬（Piper）多年生木質(zhì)藤本植物，素有“香料之王”的美譽(yù)，是世界最重要的香辛料作物，又具有藥用價(jià)值和工業(yè)利用價(jià)值。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可用作健胃劑、解熱劑和支氣管粘膜刺激劑等[1,2]；在食品工業(yè)上可用作抗氧化劑、防腐劑和保鮮劑[3]。目前，胡椒已遍及亞州、非州、拉丁美洲近20個(gè)國家和地區(qū)，收獲面積55.30萬公頃，總產(chǎn)量43.30萬噸。在我國，胡椒主要分布在海南、云南、廣東和廣西等?。▍^(qū)），種植面積近3萬公頃，年產(chǎn)量3.60萬噸，居世界第五[4]。世界胡椒市場長期存在需求旺盛與供應(yīng)不足的矛盾，隨著我國人民生活水平的提高和旅游業(yè)的發(fā)展，市場對(duì)胡椒的需求將越來越大。
我國胡椒種質(zhì)資源的收集和研究工作開始于20世紀(jì)50年代，已建立農(nóng)業(yè)部胡椒種質(zhì)資源圃，保存著豐富的種質(zhì)資源，包括野生近緣種、地方品種、選育品種和遺傳材料等300多份，為優(yōu)良品種選育工作提供了重要材料來源[5-7]。胡椒資源研究領(lǐng)域發(fā)展方向是種質(zhì)資源數(shù)據(jù)、文字及圖片資料信息社會(huì)共享，以充分挖掘其潛在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，使資源最大限度社會(huì)化，提高資源利用效率和研究水平。長期以來，由于觀測項(xiàng)目、測試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不盡一致，影響了可比性、可靠性和系統(tǒng)性。因此，缺少適應(yīng)我國需求的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的胡椒種質(zhì)資源描述符，將難以滿足胡椒種質(zhì)資源研究、學(xué)術(shù)交流和社會(huì)共享等的客觀需要，影響其創(chuàng)新利用和新品種培育工作。
為確保胡椒種質(zhì)資源研究的順利開展，結(jié)合前期研究基礎(chǔ)及相關(guān)資料，我們研究制定了一套適用于我國胡椒種質(zhì)資源研究的描述符，為種質(zhì)資源收集保存、鑒定評(píng)價(jià)與創(chuàng)新利用的標(biāo)準(zhǔn)化和信息化提供保障。
一、 研究方法
在前期研究和資料分析基礎(chǔ)上，根據(jù)胡椒種質(zhì)資源特性，以種質(zhì)資源研究和育種需求為主，進(jìn)行描述符的制定。參考國際《胡椒描述符》 [8]以及相關(guān)文獻(xiàn)中關(guān)于胡椒種質(zhì)資源描述符、評(píng)價(jià)指標(biāo)及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容[9-11]；查閱我國植物標(biāo)本館實(shí)物標(biāo)本和“CVH中國數(shù)字植物標(biāo)本館”“http://plants.jstor.org/”等網(wǎng)站電子標(biāo)本，以及《中國植物志》等著作[12]；同時(shí)，赴我國云南、海南、廣西、廣東等省區(qū)以及印度尼西亞、馬來西亞、巴布亞新幾內(nèi)亞等國家進(jìn)行資源考察收集，對(duì)種質(zhì)表型特征進(jìn)行拍照和樣品采集，分析整理胡椒種質(zhì)資源植物學(xué)性狀、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀和抗性性狀等描述及評(píng)價(jià)方法。
二、結(jié)果與分析
（一）基本信息
基本信息數(shù)據(jù)對(duì)于種質(zhì)資源研究和共享利用至關(guān)重要。按照植物種質(zhì)資源共性描述規(guī)范的原則要求，統(tǒng)一種質(zhì)資源共性信息，統(tǒng)一描述項(xiàng)目。胡椒種質(zhì)資源規(guī)定了34項(xiàng)基本信息描述符，主要包括種質(zhì)圃編號(hào)、采集號(hào)、引種號(hào)、種質(zhì)名稱、科名、屬名、學(xué)名、種質(zhì)類型、主要特性、主要用途、系譜、育種手段、繁殖方式、采集地、保存單位、圖像和鑒定評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)等，涉及征集、保存、主要特征、用途及共享等多方面內(nèi)容。由于胡椒種質(zhì)資源在國內(nèi)外均有分布，且野生近緣種資源占有較大比例，因此條件描述符5項(xiàng)，主要涉及采集地位置信息以及引種號(hào)和引種外文名，其余29項(xiàng)為必選描述符，均是具有共性的種質(zhì)基本特征及主要特征等（表1）。
（二）植物學(xué)特征
胡椒植物學(xué)特征描述符主要從植株、莖、葉、花和花序、果和果序、種子等特征特性進(jìn)行分別描述，共51項(xiàng)，主要包括生活型、株高、冠幅、莖顏色、分枝特性、葉顏色、葉形、葉脈類型、葉脈數(shù)量、葉背被毛、花序形狀、苞片形狀、雄蕊數(shù)量、柱頭數(shù)量、果序長度、果實(shí)著生情況及種子千粒重等。對(duì)于質(zhì)量性狀描述，通過盡可能多的調(diào)查不同種質(zhì)資源，采集標(biāo)本并拍照作圖，采用歸納整理和分類的方法，把同一性狀的不同表現(xiàn)形態(tài)進(jìn)行列項(xiàng)，并通過圖像形式進(jìn)行直觀顯示，使該標(biāo)準(zhǔn)具有較好的實(shí)用性和可操作性。對(duì)于數(shù)量性狀描述，確定測量方法，并根據(jù)資料、實(shí)地測量，分析數(shù)據(jù)后給出評(píng)價(jià)指標(biāo)。在確定描述符時(shí)，生活型、葉脈類型、葉脈數(shù)量、果序長度、苞片形狀和果實(shí)著生情況等指標(biāo)具有一定的特殊性。由于復(fù)雜起源和快速分化，胡椒屬內(nèi)極高的物種多樣性使其成為基部被子植物中最大的屬之一，物種多樣性極為豐富[13]，植株外貌特征類型多樣，如原產(chǎn)于南美洲的毛葉樹胡椒（P. hispidinervium）等為小喬木，苧葉蒟（P. boehmeriaefolium）、樟葉胡椒（P.polysyphorum）等為灌木，胡椒（P. nigrum）、短蒟（P.mullesua）等為木質(zhì)藤本，蓽菝（P. longum）等為草質(zhì)藤本，而假蒟（P. sarmentosum）、P.auntum等為直立草本，因此將生活型作為描述及評(píng)價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)植株外觀特征確定了4種類型（圖1）。
胡椒種質(zhì)資源葉脈類型、葉脈數(shù)量等組成的脈序結(jié)構(gòu)在不同種間的差異較大，可以作為鑒定物種的重要依據(jù)[14]。根據(jù)相關(guān)資料及調(diào)查研究，確定了葉脈類型有掌狀脈和羽狀脈2種（圖2），葉脈數(shù)量分為3個(gè)類別。胡椒屬花器官嚴(yán)重退化，無花被，僅剩雌蕊、雄蕊以及葉片變態(tài)形成的苞片，苞片形狀是胡椒屬物種分類鑒定的一個(gè)重要性狀。產(chǎn)自拉丁美洲的P. dilitatum等種質(zhì)的苞片為三角形，胡椒（P. nigrum）等苞片為長圓形，屏邊胡椒（P. pingbianense）等苞片為倒卵形，海南蒟（P. hainanense）等苞片為倒卵狀長圓形，產(chǎn)自廣東的瀕危物種中華胡椒（P.chinense）的苞片為圓形，因此共確定了5個(gè)苞片形狀類型。
果序長度是產(chǎn)量相關(guān)的一個(gè)重要副性狀。由于胡椒屬物種的多樣性，果序長度也表現(xiàn)出了極高的差異性，如球穗胡椒（P.thomsonii）等種質(zhì)果穗不足2厘米，而大葉蒟（P.laetispicum）和短柄胡椒（P.stipitiforme）果穗可長達(dá)25厘米以上，因此將果序長度分為極短、短、中、長、極長共5個(gè)類別（表2）。果實(shí)著生情況是指果實(shí)在果序軸上的著生情況，胡椒屬物種的果實(shí)著生情況具有一定差異，如大葉蒟等果實(shí)與果序軸離生并具果柄，山蒟（P. hancei）等果實(shí)與果序軸離生但不具果柄，華南胡椒（P. austrosinense）等果實(shí)部分嵌合在果序軸中，而假蓽菝（P. retrofractum）等果實(shí)完全嵌合在果序軸中，據(jù)此確定了4種果實(shí)著生情況（圖3）。
（三）農(nóng)藝學(xué)性狀
從胡椒種質(zhì)資源的物候期、生長結(jié)果特性和產(chǎn)量特性等方面進(jìn)行描述。我們?cè)陂L期的胡椒種質(zhì)資源研究中，對(duì)不同資源物候期、生長結(jié)果特性和經(jīng)濟(jì)性狀等進(jìn)行了持續(xù)觀測記錄，積累了成熟的試驗(yàn)方法，以此為依據(jù)研究確定農(nóng)藝學(xué)性狀的描述評(píng)價(jià)方法，并給出了評(píng)價(jià)指標(biāo)。描述符共14項(xiàng)，其中，必須描述符6項(xiàng)，條件描述符6項(xiàng)，可選描述符2項(xiàng)。主要包括抽梢期、梢穩(wěn)定期、初花期、末花期、果實(shí)發(fā)育期、果實(shí)成熟期、坐果率、單株鮮果重、單株黑胡椒產(chǎn)量、單株白胡椒產(chǎn)量、黑胡椒鮮干比及白胡椒鮮干比。
（四）品質(zhì)性狀
品質(zhì)性狀是研究者和消費(fèi)者關(guān)心的重要性狀，胡椒品質(zhì)性狀描述符從產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品風(fēng)味、有效成分含量等方面進(jìn)行描述，共10項(xiàng)，其中必須描述符和可選描述符各5項(xiàng)。胡椒產(chǎn)品外觀、胡椒堿含量、揮發(fā)油含量等指標(biāo)是胡椒產(chǎn)品品質(zhì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，胡椒堿含量采用《胡椒堿含量的測定》（GB/T 17528）規(guī)定的方法進(jìn)行測定，用百分?jǐn)?shù)表示，精確到0.1%；揮發(fā)油含量采用《胡椒精油含量的測定》（GB/T17527）規(guī)定的方法進(jìn)行測定，單位為毫升/100克，精確到0.1毫升/100克。而淀粉含量、不揮發(fā)性乙醚提取物含量等品質(zhì)指標(biāo)為可選描述符，可根據(jù)具體的研究對(duì)象和研究目的來確定是否描述。
（五）抗病蟲性狀
抗病蟲種質(zhì)資源挖掘利用可提高栽培品種抗病蟲特性，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)、綠色乃至有機(jī)栽培的物質(zhì)基礎(chǔ)。胡椒抗病蟲性狀描述符共7項(xiàng)，其中胡椒瘟病抗性為必須描述符，其他6項(xiàng)為可選描述符。胡椒瘟病是由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）引起的一種氣候依賴型、傳染力很強(qiáng)的土傳性病害，目前尚未選育出有效的抗病品種[13]。我國胡椒主栽品種屬于易感瘟病品種，生產(chǎn)上仍采取預(yù)防為主、綜合防治為輔的措施，勞動(dòng)力成本高[15]。研究者一直都把胡椒瘟病抗性列為主要育種目標(biāo)。近20年來，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所等單位開展了胡椒種質(zhì)資源瘟病抗性鑒定研究，離體葉片針刺接種法操作簡單有效，且評(píng)價(jià)結(jié)果與其他方法的測定結(jié)果基本一致[5]。選擇植株中部最外側(cè)小枝頂芽下第3～5片、無病蟲害、生長正常的穩(wěn)定葉片，洗凈后消毒處理；分離病原菌，純化培養(yǎng)獲得致病菌株，經(jīng)培養(yǎng)基28℃培養(yǎng)后，配成孢子濃度為10萬～100萬個(gè)/mL的懸浮液；用束針刺傷葉片，將接種菌液均勻噴灑在葉片正反面，28℃保濕培養(yǎng)，調(diào)查病情，制定免疫（I）、高抗（HR）、抗（R）、中抗（MR）、感（S）和高感（HS）共6級(jí)抗病性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表3）。
（六）抗逆性狀
胡椒抗逆性狀描述符共4項(xiàng)，其中耐寒性狀為必須描述符，耐旱性、耐澇性、耐蔭蔽性等3項(xiàng)為可選描述符。胡椒是典型的熱帶作物，原產(chǎn)于印度西高止山脈，目前主要分布在南北緯15°之間的區(qū)域，喜高溫環(huán)境，耐寒品種的選育對(duì)于胡椒栽培區(qū)域“北移”和擴(kuò)大種植面積具有重要意義。在胡椒種質(zhì)資源耐寒性鑒定中，取植株不同部位粗度相近的1年生枝條，洗凈后剪成長約25厘米，包好放入塑料袋進(jìn)行低溫處理。取中部剪成約0.5厘米小段，按樣品/水=1/10比例加水，測初電導(dǎo)值，煮沸后測終電導(dǎo)值。將溫度（x）和電解質(zhì)滲出率（y）間的關(guān)系用Logistic方程y=K/（1+ae-bx）進(jìn)行擬合，若擬合度（r）顯著，再計(jì)算半致死溫度（IPT）。將胡椒種質(zhì)資源耐寒性分為強(qiáng)、中、弱共3個(gè)級(jí)別。
（七）分子標(biāo)記
胡椒種質(zhì)資源分子標(biāo)記描述符有4項(xiàng)，包括AFLP標(biāo)記、ISSR標(biāo)記、SSR標(biāo)記和SNP標(biāo)記，均為可選描述符。
（八）細(xì)胞學(xué)特征
胡椒種質(zhì)資源的細(xì)胞學(xué)特征描述符有染色體數(shù)目、染色體倍性共2項(xiàng)，均為可選描述符。
三、結(jié)論
種質(zhì)資源描述是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)工作，需要穩(wěn)定性、持續(xù)性和連續(xù)性，對(duì)于種質(zhì)資源保存、管理和共享具有重要意義。制定描述符是實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和現(xiàn)代化的基礎(chǔ)與前提。我國胡椒種質(zhì)資源描述符的制定借鑒了國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)和做法，在描述符的基礎(chǔ)上制定了相配套的種質(zhì)資源描述規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范，構(gòu)成了完整的胡椒種質(zhì)資源描述評(píng)價(jià)和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制技術(shù)體系，規(guī)范了收集、整理和鑒定評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)性工作，有利于創(chuàng)造良好的資源信息共享環(huán)境和條件，將大大推動(dòng)胡椒種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用。
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