巢式杂交群体的花生荚果性状遗传模型分析

采用主基因+多基因遗传模型,对巢式群体的5个组合的F2家系的荚果性状进行了遗传模式解析,以期了解巢式杂交群体的荚果性状遗传变异特点。结果表明,巢式杂交群体具有丰富的荚果性状的变异类型,荚果长、宽和百果重在5个组合中的最小值至最大值变异幅度分别为（14.30~22.09）mm~（38.36~45.12）mm、（7.06~10.47）mm~（17.13~22.74）mm和（62.41~94.38）g~（266.75~364.00）g。荚果长与荚果宽、荚果表面积、荚果表面周长、百果重的相关性均极显著,与荚果长宽比的相关性较小;荚果宽与荚果表面积、荚果表面周长、百果重存在正相关,与荚果长宽比存在负相关。不同杂交组合的不同果型性状的遗传模式均有差异,最佳遗传模型为两对主基因加性-显性模型和两对主基因加性-显性-上位性模型;主基因遗传力22.79%~91.62%,不同群体中的基因效应值各不相同,表明多等位基因或非等位基因的不同遗传效应以及遗传背景差异对荚果性状的影响。本研究为利用NAM群体开展荚果性状QTL定位及分子标记开发、为专用型花生新品种选育提供了材料基础和理论依据。     

花生籽仁蔗糖含量多世代联合群体主基因+多基因遗传模型分析

花生是重要的油料和经济作物,在世界范围内广泛种植。甜味是与花生口感及风味高度相关的遗传性状,花生的甜味主要来源于花生籽仁中的蔗糖,蔗糖含量达到6%以上时,其口感及风味较好。因此,提高花生籽仁的蔗糖含量是改善花生口感及风味的关键因素之一。但迄今为止,对花生籽仁蔗糖含量的遗传分析未见报道。本研究以2组高、低花生籽仁蔗糖含量正反交组合,4个世代（P1、P2、F1和F2）为材料,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对花生籽仁蔗糖含量进行遗传分析。结果显示,花生籽仁蔗糖含量受2对加性主基因+多基因控制,结合两组最优遗传模型均是E-0模型（MX2-ADI-AD）即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因是最优遗传模型。该性状的主基因遗传率在以高花生籽仁蔗糖含量为母本的正交组合中表现较高（84.96%和83.00%）,在以低花生籽仁蔗糖含量为母本的反交组合中主基因遗传率偏低（69.52%和60.32%）;相反,多基因遗传率在正交组合中表现较低（14.87%和16.75%）,在反交组合中表现较高（30.23%和39.25%）,说明该性状有明显的母体效应。通过对花生F2 群体籽仁蔗糖含量进行数量遗传分析,确定最适遗传模型并掌握其遗传规律,为高蔗糖含量花生品质改良提供参考信息,为进一步进行QTL定位奠定基础。     

基于双列杂交的花生主要品质性状遗传效应分析

为了提高花生品质性状优势组合的选育效率,以5个花生材料为亲本,采用Griffing完全双列杂交配制20个组合,分析花生籽仁中粗脂肪含量、粗蛋白含量、蔗糖含量和脂肪酸组分等10个性状的配合力和遗传参数。配合力效应分析表明,豫花132（W191）的粗脂肪、硬脂酸、亚油酸、花生酸和山嵛酸含量等性状的一般配合力效应值最大,冀花甜1号（JT1）的蔗糖和粗蛋白含量的一般配合力效应值最大,而高油酸品种WT08-0937（DF15）的油酸和花生一烯酸含量的一般配合力效应值最大。遗传协方差Wr对阵列方差Vr的回归分析结果表明,粗脂肪、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸和山嵛酸这7个性状基本适合“加性-显性”遗传模型,它们的遗传主要是以加性效应为主,显性效应较小且表现部分显性。对所有子代的10个性状进行主成分分析,前2个主成分Dim1和Dim2的累计贡献率达88.6%,结果显示粗脂肪和粗蛋白含量和蔗糖含量呈负相关,粗脂肪含量与棕榈酸、油酸、亚油酸和花生一烯酸含量相关性较弱。本研究为花生育种中的亲本选配和后代选择提供了一定的理论依据。     

花生巢式群体的脂肪含量遗传分析

巢式群体可以利用多个亲本解析复杂性状的遗传机制。本研究利用1个共同亲本与6个基础亲本所配置巢式组合F_2:3家系的种子脂肪含量数据,分析了花生脂肪含量的遗传模型,旨在探明不同的基础亲本组合中脂肪含量性状的遗传差异,为制定脂肪含量遗传改良的亲本选配和后代选择策略提供依据。6个组合的共同亲本为高脂肪含量的普通型大果品种豫花15号,其他6个基础亲本为不同脂肪含量和不同植物学类型的品种。结果表明,在不同杂交组合中脂肪含量的遗传模式有所不同,6个组合分别符合无主基因模型、1对主基因加性显性模型和2对主基因等显性模型3种遗传模式。各种遗传效应的估计值也各不相同,主基因遗传力从32%到80%,说明不同杂交组合中,控制脂肪含量的基因位点差异及其重组和分离方式不同。高脂肪含量双亲杂交后代的高脂肪含量个体较多,但主基因遗传力较低,不宜在早代实施表型选择;双亲脂肪含量差异较大的后代脂肪含量变异幅度更大,能够选择到不同脂肪含量的类型。本研究也表明,巢式组合具有较丰富的脂肪含量变异类型,揭示出脂肪含量性状遗传的复杂性和多基因调控的特点,为较全面地了解脂肪含量的遗传提供了基础。该巢式群体也将有助于进一步开展脂肪含量的QTL定位研究。     

河南省审定花生品种的指纹图谱构建

利用14个SSR标记构建了河南省2015年之前选育并审定的90个花生品种的DNA指纹图谱,用14个SSR标记产生的95个多态性位点可将90个花生品种完全区分开,其中84个品种间有≥2个位点的差异,在剩余的3对品种中,每对仅有1个差异位点。聚类分析结果表明,在遗传相似系数0.98处,90个花生品种被聚集成88类,有2对品种分别聚集在一起,是由于它们每一个品种分别以另一个品种作亲本选育而成,仅有1个差异SSR位点,表明所构建的指纹图谱是有效的。以遗传相似系数0.95为划分标准,有74.4%的品种具有特异性,与其他作物相比,河南省育成花生品种总体上亲缘关系相对较近。根据60个SSR标记的群体结构分析,90个花生品种可以分为3个亚群,与根据分枝开花习性和荚果类型的分类相吻合,亚群划分情况与聚类分析结果基本一致。     

QTL作图中零假设检验统计量分布特征及LOD临界值估计方法研究

研究QTL作图的零假设检验统计量分布特征, 可以帮助我们选取合适的LOD临界值, 以控制全基因组第一类错误的概率。本文利用模拟方法, 研究了QTL作图中单个扫描位点的似然比检验(LRT)统计量在零假设下的分布特征、影响最大LOD统计量累积分布的因素以及不同群体在不同标记密度下有效独立检验次数与染色体长度的关系。结果表明, 在定位加显性效应QTL的一维扫描和定位上位性互作QTL的二维扫描中, 单个扫描位置上的LRT统计量均服从卡方分布, 其自由度等于检测QTL遗传参数的个数; 染色体个数、群体大小和表型测量误差对零假设下检验统计量的分布没有影响, 即不影响LOD临界值的选取, 而群体类型、标记密度和染色体长度有明显影响, BC₁、RIL和F₂三种类型的群体中, BC₁群体的临界值最小, F₂群体的临界值最大, 标记越密、染色体越长, 对应的LOD临界值越大; QTL一维扫描中有效独立检验次数与染色体长度呈正比, 二维扫描中有效独立检验次数与染色体长度呈二次幂关系。借助Bonferroni矫正, 给出了全基因组显著性水平与单个扫描位点显著性水平间的关系, 因此, 研究者可根据作图群体的群体类型、标记密度和基因组长度, 很方便地确定特定全局显著性概率水平下的LOD临界值。     

花生种子脂肪含量的直接和母体遗传效应分析

种子脂肪含量是花生的重要经济性状。本研究旨在通过分析花生脂肪含量遗传的直接效应和母体效应，为高脂肪含量新品种选育、分子标记开发及基因组选择策略的确定提供依据。选用不同脂肪含量的中间型花生品种豫花9326及潍花6号，龙生型农家品种永城小麻壳，珍珠豆型品种湛油62及泉花6号，配置完全双列杂交组合，索氏残渣法分析5个亲本、20个杂交组合的F1和F2等3个世代种子的脂肪含量，利用广义遗传模型分析脂肪含量遗传的种子胚基因直接效应、母体效应及其遗传力。研究结果表明，双亲之一具有较高脂肪含量，另一亲本具有中等以上脂肪含量，则F1的脂肪含量较高；双亲脂肪含量中等，或者亲本之一脂肪含量较低，则后代脂肪含量较低。种子直接加性效应方差最大，其次为母体加性效应，母体显性效应的方差较小，种子脂肪含量无细胞质效应。种子直接效应的遗传力大于母体效应。高脂肪含量亲本的直接加性效应正值较大，低脂肪含量亲本的直接加性效应的负值较大，中间脂肪含量亲本的直接加性效应数值基本居中，方向有正有负。本研究表明脂肪含量的遗传主要受种子自身基因型的加性效应控制，其次是母体加性效应，无细胞质效应。高脂肪含量花生品种豫花9326和永城小麻壳是优良的高脂肪含量供体亲本。挖掘种子脂肪含量关键调控基因应该兼顾荚果皮中表达基因对种子脂肪含量的调控作用。杂交后代选择及分子标记开发应注重基因的累加效应和优良单倍型的选择。     

花生组培苗高效嫁接技术

为解决花生野生种及转基因组培苗移栽成活率低、田间长势弱等难题，本研究对花生的嫁接技术进行了优化。以黑籽花生品种豫花0215分别在黑暗和光照条件下培养7d的实生苗为砧木，以栽培种、野生种及双二倍体的无菌组培苗为接穗，采用劈接法，以花生的下胚轴为嫁接部位进行嫁接。结果表明，花生砧木的培养方式不同，嫁接成活率差异显著，在黑暗条件下培养的砧木下胚轴达到6cm以上，平均嫁接成活率较高，达到96%以上。不同类型接穗嫁接成活率差异很大，栽培种的嫁接成活率较高，嫁接到黑暗培养的砧木上成活率达到100%。采用黑暗培养的豫花0215作砧木，大大提高了嫁接成活率和嫁接效率，该方法在花生野生种、双二倍体及转基因植株等组培苗的嫁接上获得成功，克服克服了野生种及后代材料生根困难及移栽成活率低，及组培苗移栽后长势弱等问题，值得推广。     

以分子标记辅助连续回交快速提高花生品种油酸含量及对其后代农艺性状的评价

高油酸是花生重要的品质性状,高油酸花生及其制品具有较好的品质稳定性和较高的营养和保健价值。我国高油酸花生的育成品种类型较少,遗传背景不够丰富,育种手段比较单一。针对上述问题,本研究开发了AS-PCR-MP高油酸分子标记检测方法,优化了KASP分子标记检测体系,利用分子标记辅助连续回交,结合近红外品质快速检测技术及南繁加代技术,以河南省大面积推广的豫花15、远杂9102、豫花9327、豫花9326四个不同类型品种为轮回亲本, 5年内连续回交4代、自交4代,定向获得了4个轮回亲本遗传背景的BC4F4和BC4F5稳定高油酸改良材料24个。调查分析了BC4F4和BC4F5单株的13个农艺性状与轮回亲本的相似度,并利用轮回亲本与非轮回亲本之间的差异SNP的KASP分子标记进行了BC4F4和BC4F5株系的轮回亲本遗传背景检测。结果表明,轮回亲本的遗传背景在BC4F5的比例为79.49%～92.31%。本研究为快速高效改良花生油酸含量探索了新的方法,获得的新品系拓展了高油酸花生的遗传背景,获得的一系列近等基因系可作为遗传研究材料进一步加以利用。     

花生Δ~9-硬脂酰-ACP脱氢酶基因启动子的克隆及功能分析

Δ~9-硬脂酰-ACP脱氢酶(SAD)是决定植物体内饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸比值的关键酶。以花生品种豫花9326基因组DNA为模板,通过基因组步移技术,克隆到花生Δ~9-硬脂酰-ACP脱氢酶基因(Ah SAD)起始密码子ATG上游720 bp片段,利用5'RACE方法获得了该基因的5'UTR序列,通过序列比对确定720 bp片段为Ah SAD启动子区域。PLACE在线启动子预测分析表明,该序列具有真核生物启动子必需的核心元件TATA-box和CAAT-box,含有多个与光诱导和激素响应相关顺式序列元件。将Ah SAD启动子片段替换pBI121质粒中的CaMV35S启动子驱动下游GUS基因表达,构建植物表达载体pBI-PAh SAD。通过农杆菌介导法转化拟南芥和在花生不同组织中瞬时表达,利用GUS组织化学染色研究其表达特性。表明在拟南芥和花生受体中,AhSAD启动子主要调控下游基因在根、茎、叶片和子叶中表达,在花生的果针中也检测到GUS活性;拟南芥的茎生叶只有叶脉中具有GUS活性,而花生整个叶片中都具有GUS活性。