參 考 前 人 有 關 番 椒 基 因 組 之 研 究 與 茄 科 核 酸 序 列 資 訊 (Kumpatla &
Mukhopadhyay 2005;Yi et al. 2006;Wang & Bosland 2006;Ince et al. 2010),合成 500 對 SSR 引子組,經測試、篩選計取得 323 對 SSR 引子組,符合預期之 PCR 產 物且易於判讀,據此進行 36 個高生長勢自交系之遺傳歧異度分析,並提供建構雜
圖 3. 高產彩椒自交系(A)80;高產的新雜交系:
(B) 20×80;(C) 80×04;(D) 60×80; (E) KM×80;以及 (F) 乳白果色早生系 100×31 的結果情形。
圖 4. 高 適 應 性 的 彩 椒 雜 交 系
‘10404’ 夏作(2016/06) 田間 的結果情形。
交組合之遺傳背景分析。此外,又利用篩選獲得之 18 個高適應性自交系間具多型 性的 SSR 引子組,提供做為雜交組合檢定之用。另針對彩椒果實重要性狀,如辣 味、果色或果形等,建立輔助選種之分子標誌,以提供苗期進行特定性狀之篩檢,
加速選種之效益。(圖 5、圖 6)
圖 5. 番椒 18 個自交系 (依序為 4、19、20、31、40、41、44、46、60、63、71、
80、96、98、100、102、103、104),分別進行(A)辣味缺失基因標誌 pun11 分 析;(B) ,(C)紅果色基因標誌 CCS_1500bp 和 CCS_240bp 分析;(D)以 SNP-C APS 標誌(CaSGR+FokI) 進行橄欖綠色(或褐色)果色之基因型分析與圖譜。
註: (A) 具有 Pun11_ 1063 bp 片段有辣味, pun11_746 bp 為辣味缺失;(B) 出現 CCS_1500bp 或 (C)CCS_240bp 片 段 為 紅 色 番 椒 ; 缺 失 CCS_1500bp 或 CCS_240bp 片段為黃果(D)出現 SNP-CAPS 標誌(CaSGR+FokI)_190 bp 的後 熟果色為橄欖綠色或褐色,而 (CaSGR+FokI)_175 bp 的綠果會在後熟期間 退綠,呈現出黃果或紅果之外表型。
圖 6. 番椒 20 個 F1雜交系(4×41、4×98、19×98、41×31、41×40、41×98、60×4、
60×31、60×40、60×98、63×4、63×31、63×40、98×31、100×4、100×98、104×4、
104×40、金明星、北極星),分別進行(A)辣味缺失基因標誌 pun11 分析;(B) 紅果色基因標誌 CCS_240bp;(C) 以 SNP-C APS 標誌(CaSGR+FokI) 進行橄 欖綠色(或褐色)果色之基因型分析圖譜。
註: (A) 出現 Pun11_ 1063 bp 和 pun11_746 bp 異質結合型具有辣味,僅 pun11_746 bp 為辣味缺失;(B)出現 CCS_240bp 片段為紅色番椒,缺失 CCS_240bp 片 段為黃果;(C)具 SNP-CAPS 標誌(CaSGR+FokI)_190 bp,175 bp 異質結合型 或僅(CaSGR+FokI)_175 bp,其果實在後熟期間葉綠素會降解,呈現出黃果 或紅果之外表型。
辣味基因缺失之分子標誌輔助甜椒之選種 種 (Popovsky & Paran 2000;Efrati et al. 2005;Borovsky & Paran 2008)。控制番椒 (C. annuum) 成熟果轉紅的 Y (或稱為 y+) 基因,位於 6 號染色體,為顯性基因。y+ 與辣椒紅素 (capsanthin) 生合成的關鍵基因 Ccs (capsanthin-capsorubin synthase) 連鎖;若 Ccs 基因缺失 (deletion),則表現黃果。黃果基因型簡稱為 y,為隱性基 因 (Thorup et al. 2000;Popovsky & Paran 2000)。
而 SGR 基因調控葉片老化過程的葉綠素崩解,或後熟果實的葉綠素降解。
Borovsky 與 Paran (2008) 發現番椒 CaSGR 基因發生單鹼基 (single nucleotide) 的 錯 義 突 變 (missense mutation) , 導 致 第 114 個 胺 基 酸 由 W (tryptophan)→R SCAR (sequence characterized amplified region) 標誌,此即參照關鍵基因 Ccs 設計 並篩選獲得 Ccs_1490 bp 、Ccs_240 bp 兩個分子標誌,可用以檢測紅果彩椒。
另利用番椒葉綠素降解之關鍵基因 CaSGR,設計可用以檢測葉綠素不降解 cl 基因型之 CaSGR_dCAPS (derived cleaved amplified polymorphic sequences) 標誌。
經測試 2 個特定的雜交 F2族群各 200 株以上,合計 413 個 F2後裔樣品,已取得分
子標誌 sgr_195 bp,可用於檢定橄欖綠果色或褐色果等彩椒。
以上建立的辣味與果色之分子標誌,已實際利用於現行回交育種的後裔族 群,進行特定果色之苗期選拔,可加速目標果色之彩椒選種效益。
結論
歸納近代番椒 (C. annuum) 品種改良的演進,多數著重於果實性狀的改變。
以彩椒為例:主要的選種目標為多樣化的果色與果形;其次為果實風味 (香氣)、
果肉厚度和固形物含量 (或乾製率) 等量的提高。而目前鮮食蔬菜用途的甜椒之選 育目標,仍以果色多樣化、大果和提高可溶性固形物 (Brix) 等為訴求;但針對具 有耐逆境潛力 (含耐熱、耐旱、耐病蟲等) 的野生種原之利用,乃至進一步開發高 適應性彩椒 F1雜交品種,仍未見顯著之成效。目前農試所有跨單位的育種團隊,
針對具耐熱潛力的種原進行純化並利用於雜交組合之建構,再以多年、多期作綜 合性評估,篩選出高適應性之雜交系,以提供夏季或高溫環境下生產之利用。另 利用篩選獲得的高適應性雜交系,嘗試結合天然資材與害蟲天敵等綜合防治方 式,期減少化學農藥施用,維護生態安全,並建立友善的農業生產模式。
誌謝
本研究承蒙農委會農糧領域科技計畫 (103–105 年度) 之經費補助,謹此致謝。
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