《Scientific Reports》：Research on the mining of candidate genes for pepper fruit color and development of SNP markers based on SLAF-seq technology
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为探究辣椒果实颜色的遗传机制，提升其色泽品质，研究人员以 197 份甜辣椒种质资源为材料，运用特定位点扩增片段测序（SLAF-seq）技术开展研究。他们鉴定出与果实颜色显著相关的 30 个单核苷酸多态性（SNP）位点及候选基因，为辣椒分子辅助育种奠定了基础。
辣椒，作为餐桌上常见的蔬菜，不仅为菜肴增添了丰富的色彩，还富含多种营养成分。甜辣椒在我国蔬菜产业中占据重要地位，其果实颜色更是影响消费者购买决策的关键因素。果实颜色主要由叶绿素、类胡萝卜素和黄酮类化合物的相对浓度决定 ，此前虽有研究发现一些基因与辣椒颜色变化相关，如 CaGLK
2基因可调节未成熟阶段辣椒颜色变化，CaSGR 基因能促进果实成熟时叶绿素降解等，但针对甜辣椒和辣椒果实颜色性状候选基因的研究仍较少。为深入了解辣椒果实颜色的遗传机制，提升辣椒果实色泽品质，河北省农林科学院经济作物研究所等机构的研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，以 197 份不同的甜辣椒和辣椒种质资源（由河北省农林科学院经济作物研究所茄果室提供）为材料，提取基因组 DNA 构建文库并测序。接着，使用 SLAF-predict 软件预测酶切方案，构建文库后在 Illumina Hiseq 4000 平台测序。然后，利用 BWA0.7.10-r789 软件将测序 reads 与辣椒参考基因组比对，经筛选获得高质量 SNP 标记。最后，运用混合线性模型进行全基因组关联分析（GWAS），并使用 Primer3 v4.1.0 设计 KASP 引物进行基因分型。
研究结果如下：
- 果实颜色性状统计：对 197 份甜辣椒和辣椒成熟果实进行表型统计分析，发现成熟果实主要颜色为红色和黄色，且红色果实数量显著多于黄色果实。
- 全基因组关联分析：通过 Q-Q 图和曼哈顿图分析，Q-Q 图显示观察值和预期值基本重叠，表明表型和基因型有显著相关性；曼哈顿图表明，显著 SNP 位点（?log10(P)>5）主要位于 1、2 和 6 号染色体，?log10(P)>7 的位点主要在 2 和 6 号染色体，?log10(P)>8 的位点主要集中在 6 号染色体，说明 6 号染色体可能是影响果实颜色变异的关键区域。
- 候选基因挖掘：对 6 号染色体上显著 SNP 位点进行分析，通过连锁不平衡（LD）分析（r2>0.6），确定了 16 个候选基因组区域，进而鉴定出 6 个与果实颜色相关的候选基因，其功能涉及未知、翻译、能量生产与转换等多个方面。
- 基于 KASP 基因分型分析鉴定候选基因：利用 KASP 技术对 197 个自然群体进行分析，检测到 30 个突变位点，其中位于 233,136,896 位置的突变位点基因分型准确率最高。该位点靠近 CA.PGAv.1.6.scaffold919.44 基因，该基因含有与果实颜色相关的 NAC40 结构域，属于 NAC 转录因子家族，推测其可能调控辣椒和甜辣椒的果实颜色。
- NAC40 基因与其他物种的同源性：对 NAC40 基因进行多序列比对和系统发育树分析，发现其与番茄、烟草和马铃薯的 NAC40 基因同源性很高，且同属 NAC 转录因子家族，推测其在调控果实颜色方面可能具有相似功能。
研究结论和讨论部分指出，研究人员利用 SLAF-seq 技术鉴定出与辣椒果实颜色相关的 SNP 位点和候选基因，其中 CA.PGAv.1.6.scaffold919.44 基因可能通过 NAC 结构域功能影响花青素合成，进而调控果实颜色。该研究为辣椒果实颜色的分子机制提供了新见解，与前人研究结果既有相似之处，也存在差异，这可能与研究使用的辣椒材料和调控果实颜色的途径不同有关。此次研究成果为甜辣椒和辣椒的分子辅助育种提供了重要理论依据，有助于培育出颜色更符合市场需求的辣椒品种，推动辣椒产业的发展。
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