科学通报 | 邹学校院士团队综述辣椒分子育种与产业发展

近日，湖南农业大学、岳麓山实验室邹学校院士团队在《科学通报》生物与信息技术赋能现代农业绿色发展专辑发表了题为“辣椒分子育种与产业发展”的综述文章，系统总结了辣椒分子育种在种群演化、基因组学、产量品质、雄性不育、胁迫响应及基因编辑等七个方面的研究进展，并全面分析了全球及中国辣椒产业的现状与发展历程，旨在为辣椒精准育种和产业高质量发展提供理论参考。

辣椒属（Capsicum ）原产中南美洲，有 6000 多年栽培历史。 1493 年哥伦布将其从南美洲带到欧洲，随后经葡萄牙人传播至亚洲、非洲和大洋洲。辣椒传入中国约在 1591 年以前，最初作为观赏植物， 1621 年前开始作为蔬菜和调味品。经过数百年发展，辣椒已成为全球第三大、中国第一大蔬菜作物，全球约 20% 的人口每天离不开辣椒。我国辣椒育种历来受到重视，已育成常规品种 2000 多个、杂交品种 10000 多个。随着消费升级和种植结构调整，培育高产、优质、抗病抗逆的新品种已成为当前育种的重要命题。近年来，随着基因组框架的绘就与关键基因功能的陆续解析，辣椒分子育种在产量品质、雄性不育、抗逆性及基因编辑等领域取得了实质性进展。本综述基于国内外最新研究成果，对辣椒分子育种与产业发展进行了系统梳理。

辣椒遵循“单一起源、平行分化、性状交织”的演化趋势，所有栽培辣椒均起源于中南美洲某一共同祖先。2013年首个辣椒基因组草图发布后，随着长读长和Hi-C等三代技术应用，基因组组装提升至染色体水平。2024至2025年，多个辣椒材料获得端粒到端粒（T2T）无缺口基因组，标志着辣椒基因组学迈入“完成图”时代。目前已建立Pepper Genomics Database、PepperHub等多个专业数据库，为全球研究提供数据支撑。

高产是育种家品种选育的首要目标。在产量性状方面，控制果实大小的主效QTL稳定聚集于第3、10号染色体，新发现第7号染色体主效QTL qFS7通过增加中果皮细胞层数促进果实增大。CaOFP20作为负调控因子抑制果实伸长，其功能依赖于与CaIQD1、CaTRM-like等蛋白互作；CaIQD1正调控果实伸长。株型调控方面，CaADA2b突变导致植株矮化紧凑，CaSLR1与CaNAC6共同调控茎秆强度。果实朝向由主效基因Up控制，其启动子区579 bp结构变异导致果实下垂。辣椒素是辣椒特有的代谢产物，辣椒素合成受多层次网络调控：核心转录因子CaMYB31、CaMYB48、CaMYB108等正向调控，CaMYB24、CcMYB4-2和CcMYB4-12等负向调控；AT3和pAMT基因结构变异导致辣味丧失；CaKR1、DEMF06G16460等基因突变影响辣味形成。CaCOMT36参与前体供应，CaABCG14负责辣椒素转运。同时，辣椒是工业提取辣椒红素的首要来源，其合成关键酶CCS的调控位点Cst13.1、Cst15.1等被鉴定。利用雄性不育系制种可节约人工去雄成本。已成功克隆多个细胞质雄性不育恢复基因（CaPPR6、Rf、CaRf032、CaRf、Rfu、CaRfHZ、CaRf2）和细胞核雄性不育基因（CaMS1、CaDYT1、CaMS188、CaCYP703A2），并开发了实用分子标记。

辣椒在抗生物和非生物胁迫方面，关键基因的挖掘也取得了系统进展。抗生物胁迫方面，抗炭疽病主效QTLAnRGO5定位于第5号染色体，候选基因为Ca05g17730；抗疫病主效QTL集中分布于第5号染色体，CaTPX1作为免疫正调节因子；抗青枯病主效QTL qRRS-10.1贡献率达19.01%；抗CMV的qcmv11.1和qcmv11.2、抗TMV的L基因座、抗PVY的pvr基因家族、抗TSWV的Tsw基因、抗根结线虫的Me1、Me3、Me7等均被精细定位。抗非生物胁迫方面：高温响应关键基因为CaHsfA1d和CaHsp25.9，主效QTL qFS6与高温坐果率显著相关；低温响应基因CaDHN4、CabHLH79、CaNAC035等被鉴定；干旱响应受ABA信号网络调控，CaDIMK1、CaCIPK3等正向调控辣椒耐旱；盐胁迫响应涉及CabZIP1和CaAIBZ1等bZIP转录因子。

辣椒遗传转化效率低是长期瓶颈。近年通过优化外植体与培养条件，利用基因枪辅助CRISPR/Cas9编辑CaPDS基因获得62.5%编辑效率；国内建立了稳定的CRISPR/Cas9编辑体系；引入RUBY报告基因与内源因子CaREF1构建了新型转化系统。在病毒介导系统方面，基于改造的番茄斑萎病毒（TSWV）载体实现了高达77.9%的可遗传突变；利用烟草花叶病毒（TMV）载体开发了无需组织培养的可遗传编辑技术，成功获得无外源DNA的纯合突变体。

近四十年中国辣椒产业迅猛发展：种植面积从80年代的400万亩增至2017年的3400多万亩，成为我国第一大蔬菜作物。产业经历了六次产区转移：从华南到华北，再到设施栽培区、高山高原区，以及西北向华北的螺丝椒转移，近年加工型辣椒向新疆、内蒙古转移。尽管我们在关键基因挖掘与利用方面取得了一定成绩，但仍面临多基因协同改良、高效评价体系缺乏、前沿育种技术应用不足等挑战。未来，随着分子育种技术发展，辣椒育种将从经验驱动转向设计育种，高品质、抗病抗逆、适合机械化生产的新品种将不断涌现。辣椒产区将进一步西移，机械化、规模化水平提升，辣椒在食品、医药、保健、日化等领域的应用将更加丰富。

综上，本文总结了辣椒产量品质、雄性不育、抗逆性等方面关键基因的克隆进展与功能位点信息，旨在为高产、优质、抗逆协同改良的辣椒新品种培育提供理论支撑。

本文通讯作者为邹学校院士，李国琛博士、刘峰教授、杨莎副教授和远方教授参与了稿件写作。作者单位为湖南农业大学和岳麓山实验室。研究得到了国家自然科学基金重点项目（32130097）的资助。

文章信息

邹学校，李国琛，刘峰，等.辣椒分子育种与产业发展. 科学通报, 2026, 71 (20): 4735-4752.

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