源于栽培种花生的EST-SSR引物对野生花生扩增的多态性

以花生属86份野生近缘种和3份栽培种为材料,利用从栽培种花生中开发设计的EST-SSR引物,分析其对野生花生扩增的有效性,探讨EST-SSR引物用于花生资源遗传多样性研究的适用性。随机选取235对EST-SSR引物进行筛选,223对EST-SSR引物均扩增出条带,有效性为94.89%,其中能检测到多态性的53对引物在89份资源中共扩增出238条带,包括206条多态性带。每对引物能扩增出1~12多态性带,平均3.89条,多态性指数为0.044~4.040,平均1.173。统计分析结果表明,89份花生种质材料间的平均相似系数为0.685,变异范围为0.442~0.976,在遗传距离为0.408处,分成2大组(A组和B组) 9小组,栽培种花生被聚在花生区组中,相同区组的材料基本被聚在一起,A. duranensis与栽培种花生(A. hypogaea L.)的关系较近,聚类结果与花生属的植物学分类基本一致。对含油量和基因型数据相关性分析和t检验发现,POCR437-180/170等6对标记可以作为含油量相关分析标记筛选的后备标记。用这6对标记的引物序列搜索cDNA文库和BLAST库,发现引物POCR437序列对应丙二酸单酰-CoA-ACP转酰酶和酰基载体蛋白的编码基因,这两种蛋白质参与脂肪酸的合成。     

栽培种花生荚果大小相关性状QTL定位

以远杂9102为母本,徐州68-4为父本杂交衍生的F5和F6共188个家系,构建了一张包含365个标记,总长度713.07 c M,标记间平均距离1.96 c M的栽培种花生遗传图谱。图谱包含22个连锁群,各连锁群平均长度12.37~81.39 c M,连锁群上标记数量3~46个。结合2013和2014年采集的荚果表型数据,采用Win QTLcart 2.5软件的复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)进行QTL定位和效应估计。2个环境下共检测到41个QTL,其中与荚果长、宽、厚和百果重相关的QTL分别为13、7、13和8个,表型变异解释率为3.14%~18.27%。有6个QTL在2种环境下被重复检测到,其中百果重相关的2个(q HPWLG13.1、q HPWLG14.1),分布在LG13和LG14连锁群,遗传贡献率为6.95%~14.60%;与荚果长相关的3个(q LPLG2.2、q LPLG13.1、q LPLG14.1),分布在LG2、LG13和LG14连锁群,遗传贡献率为3.14%~18.27%;与荚果厚相关的1个(q TPLG3.4),分布在LG3连锁群,遗传贡献率为8.24%~9.24%。本研究涉及性状存在9个QTL热点区,每个热点区涉及2~3个性状,表型贡献率为3.57%~18.27%。     

花生胚轴的离体诱导与植株再生

选择不同基因型的花生品种为外植体供体,以初步建立适应河南花生品种的高效再生体系。以5天苗龄的花生无菌胚轴为外植体,将供试的4个花生品种分别接种于4种丛生芽诱导培养基上：MS+6-BA5mg/L+NAA1mg/L,MS+TDZ0.6mg/L+NAA0.4mg/L,MS+TDZ1mg/L+6-BA1mg/L+NAA0.5mg/L,MS+TDZ1mg/L+6-BA2mg/L+NAA0.5mg/L。在25℃±1℃、2000lx、16h/d光照条件下培养约30天左右,上胚轴和下胚轴均分化出愈伤组织和丛生芽点。结果发现,上胚轴的丛生芽诱导率远高于下胚轴,最高达到67%,平均每个外植体产生4.5个丛生芽,最高的可分化出30多个;上胚轴在培养基MS+6-BA5mg/L+NAA1mg/L和MS+TDZ1mg/L+6-BA1mg/L+NAA0.5mg/L的丛生芽分化较好,该研究为花生组织的离体培养和外植体遗传转化提供有效途径。     

花生体细胞胚诱导及植株再生研究

为了建立花生体细胞胚诱导及植株再生体系,为花生分子育种提供技术支撑,以花生品种‘桂花30’和‘桂花771’为材料,采用预培养3天的种子胚小叶、下胚轴、子叶节为外植体,在添加外源激素的MS培养基中使体细胞脱分化形成体细胞胚,再分化成植株。结果表明,在所设定2,4-D浓度（3,5,10,15,20 mg/L）范围内,胚小叶最容易诱导形成体细胞胚,2,4-D的适宜浓度为10 mg/L,经过约30天培养,可产生大量体细胞胚,‘桂花30’和‘桂花771’的平均诱导率分别为55.37%和36.72%。平均每个外植体产胚量分别为5.68个和4.27个。将诱导形成的体细胞胚转接到6-BA浓度由5 mg/L逐渐降低到1.5 mg/L的MS培养基中,体细胞胚萌发再生成无根小苗,正常植株再生率‘桂花30’为32.6%,‘桂花771’为23.5%。将无根苗转接到生根培养基中可获得完整植株。花生是较难诱导体细胞胚形成的作物之一,筛选合适的基因型、外植体和激素浓度是获得较高体细胞胚发生率和植株再生率的关键技术。     

花生出仁率和株高的QTL定位分析

花生出仁率、株高等性状都对产量有重要影响, 鉴定出仁率和株高相关的主效QTL, 分析QTL的加性、上位性及其与环境的互作效应以及出仁率与株高之间的遗传关系, 有助于加快花生分子育种研究进程。本研究以远杂9102×徐州68-4构建的RIL群体为材料, 在4个环境中调查出仁率和株高等表型性状, 相关性分析结果表明, 4个环境中, 出仁率与株高均存在极显著负相关。利用前期构建的高密度遗传图谱, 通过QTLNetwork 2.0软件对出仁率和株高进行QTL定位分析, 检测到13个具加性效应的出仁率QTL, 8个具加性效应的株高QTL, 其中, 2个与出仁率相关的主效QTL (qSPA05.2和qSPA09.1)和1个与株高相关的主效QTL (qPHA09.1)至少能在3个环境下被重复检测到。还检测到11对上位性QTL, 包括出仁率6对和株高5对, 与环境之间均存在互作效应。比较QTL在连锁群上的位置发现, 在A09染色体Ad91I24-AGGS2492区间同时检测到稳定的出仁率主效QTL (qSPA09.1)和株高主效QTL (qPHA09.1)。通过条件QTL排除该位点株高的效应后, 出仁率加性效应贡献率从14.37%下降到5.50%, 表明qSPA09.1和qPHA09.1为同一位点, 同时控制株高和出仁率。     

花生EST-SSR分子标记的开发

利用NCBI的Genbank数据库中公布的花生53177条EST序列以及本实验室创造的花生栽培品种E12(Arachis hypogaea L.)所构建的Unigene文库中的4 074条EST序列,对这些序列进行前期处理(去除冗余序列,对含有重叠区域的EST序列进行拼接),总共获得非冗余且拼接较长的序列11 260条.通过软件分析发现两个EST库中共包含有1 323个SSR位点,主要是2个和3个核苷酸重复,除此之外也有少量的4核苷酸重复以及复合重复.这些EST-SSR平均长度为18.88 bp,平均每8.5条EST序列就包含有一个SSR位点.其中AG/TC、CTY/GAA重复出现的频率最大,分别占到2个核苷酸重复和3个核苷酸重复的39.3%和22.6%.     

花生原生质体分离与培养

以花生品种花育20为材料,探讨不同的酶液浓度、酶解时间及渗透压对花生原生质体分离的影响。结果表明:原生质体分离的适宜酶液配比是2%纤维素酶（Cellulase Onozuka RS）、0.2%果胶酶(Pectolyase Y-23),甘露醇渗透压调节剂的浓度为0.7 mol/L,暗处理10 h,叶片原生质体产量为4.86×105/ml,存活率75.6％,愈伤组织原生质体产量为4.97×105/ml,存活率75.4％。将分离的原生质体培养在添加1mg/LNAA和4mg/LBAP的改良MS液体培养基中。培养约2～3d后,细胞开始分裂。然后部分细胞继续分裂,并形成细胞团。培养5～6周后,将培养物转移到添加2mg/L2,4-D和3mg/LBAP的MS液体培养基（pH 5.8）中进行培养。7～8周后,将形成的直径为1～2mm的小愈伤组织转移到添加1mg/LNAA和5mg/LBAP的MS固体培养基上培养,小愈伤组织迅速生长。转移3～4周后,愈伤组织长至7～9mm。     

花生栽培种EST-SSRs分布特征及应用研究

利用自行开发的20 160条花生栽培种荚果EST, 通过序列拼接, 获得8 289条无冗余EST。经搜索, 共检测出740个SSR位点, 分布于651条EST中, 发生频率为7.8%, 平均每6.8 kb EST序列含一个SSR位点。功能注释结果表明具生物过程、分子功能和细胞组分的EST分别为73、111和56条。在花生荚果EST-SSR中, 三核苷酸重复类型出现频率最高, 占总SSR的62.8%, 其次是二核苷酸重复类型, 占总SSR的33.6%。在出现的26类重复基序中, AG/TC重复基序出现频率最高, AAG/TTC次之。利用Primer premier 5从651条含有SSR的EST中共设计引物233对, 从中随机选取100对引物检测EST-SSR在花生栽培种中的多态性及在野生种中的可转移性。结果表明, 有86对引物在供试的22个花生栽培品种中得到有效扩增, 其中10对在栽培种中具有多态性, 每对引物检测出的等位基因数2~3个, 平均2.2个。可扩增引物在野生种中的可转移率为12.5%~100%,平均96%。在野生种间检测出多态性的引物76对,每对引物检测出等位基因2~9个, 平均4.06个。     

不同土壤类型对花生(Arachis hypogaea L.)籽实镉积累特性的影响

为了在不同土壤环境下选育出低镉(Cd)积累型花生品种以提高花生品质,以‘白沙1016号’品种花生(Arachis hypogaea L.)为供试作物,棕壤和潮土为供试土壤,采用盆栽试验的方法,研究了2种类型土壤对花生籽实Cd积累特性的影响。结果表明：2种类型土壤条件下的花生籽实生物量差异显著（P<0.05）;在供试土壤Cd处理范围内(≤10.0 mg/kg),籽实生物量均随2种土壤Cd处理浓度增加呈“低促高抑”现象。花生籽实对土壤Cd的生物富集系数均随2种土壤Cd处理增加呈显著降低趋势（P<0.05）,且土壤类型间差异不显著。花生籽实Cd含量和Cd生物富集量均随2种土壤Cd处理的增加而显著增加（P<0.05）,但两者在棕壤介质中均显著大于潮土（P<0.05）。土壤类型对花生籽实Cd积累差异的影响主要体现在籽实Cd含量和生物富集量方面。而土壤pH、氧化还原电位(Eh)等均是影响籽实对Cd积累差异的重要因素。     

花生栽培种SSR遗传图谱的构建

花生栽培种品种间分子多态性相对缺乏, 至今未构建出较完整的分子遗传图谱。本研究以粤油13和阜95-5为亲本, 通过杂交构建包含184个F6重组自交系的遗传作图群体。采用652对genomic-SSR引物和392对EST-SSR引物对亲本进行多态性检测, 从中筛选出121对多态性引物, 在亲本中共检测到123个多态性位点。利用作图群体对多态性SSR位点进行遗传连锁分析, 获得包含108个SSR标记(102个genomic-SSR标记和6个EST-SSR标记), 涉及20个连锁群, 总长568 cM, 平均图距为6.45 cM的花生栽培种遗传图谱。与前人构建的花生野生种(A. duranensis × A. stenosperma, AA genome)SSR遗传图谱比较, 初步确定本研究构建的遗传图谱中有11个连锁群与野生种遗传图谱的6个连锁群存在同源关系。     

花生籽仁大小相关性状QTL定位

花生籽仁大小相关性状是决定花生产量的直接因素。为发掘与花生籽仁大小相关的QTL,本研究以中花16×J11构建的RIL群体为材料,得到了一张包含289个SSR标记、21个连锁群、覆盖长度为947.3cM的遗传连锁图谱。连续2年对籽仁大小相关性状鉴定表明,各性状在群体中变异广泛,呈典型正态分布,且大部分性状间显著相关。结合本研究构建的遗传图谱,利用WinCart2.5进行QTL定位分析,2年共检测到66个QTL,贡献率为3.23%~33.01%。与籽仁长(SL)、籽仁宽(SW)、籽仁长宽比(LWR)和百仁重(HSW)相关的QTL分别有18、16、18和14个。在这些QTL中,A05染色体上的区间A05A1500?A05A1530同时存在控制籽仁长(qSLA05.1和qSLA05.2)和百仁重的相关的QTL(qHSWA05.1);B06染色体上的区间A06B135?A06B113同时存在控制籽仁宽(qSWB06.2和qSWB06.4)和百仁重相关的QTL(qHSWB06.4),这些稳定存在的主效QTL将为花生产量相关性状的精细定位和分子育种奠定基础。     

Rapid Assessment of Specific Leaf Area and Leaf Nitrogen in Peanut (Arachis hypogaea L.) using a Chlorophyll Meter

The present study investigates the potential use of a hand-held portable SPAD chlorophyll meter for rapid assessment of specific leaf area (SLA) and specific leaf nitrogen (SLN), which are surrogate measures of transpiration efficiency (TE) in peanut ( Arachis hypogaea L.). The effects of sampling (leaf position, time of sampling and leaf water status) and climatic factors (solar radiation and vapour pressure deficit, VPD) on SLA and SPAD chlorophyll meter reading (SCMR) were studied in a range of peanut genotypes grown under field and greenhouse conditions. The correlation between SLA and SCMR was significant (r=−0.77, P < 0.01) for the second leaf from the apex but the correlation declined for leaves sampled from lower nodal positions. The diurnal fluctuation in SLA ranged from −20 % to +10 %, whereas SCMR was relatively unaffected by these diurnal changes. Solar radiation and VPD during the sampling period had a significant influence on the relationship between SLA and SCMR, largely through their effects on SLA. However, standardization of SLA for these environmental factors significantly improved the relationship between SLA and SCMR from −0.50 to −0.80 (P < 0.01), suggesting that, when protocols for leaf sampling and SLA measurements are followed, SCMR can be a surrogate measure of SLA. There were significant relationships between SLN and SCMR (r=0.84, P < 0.01) and SLN and SLA (r=−0.81, P < 0.01). These significant interrelationships amongst SLA, SLN and SCMR suggested that SCMR could be used as a reliable and rapid measure to identify genotypes with low SLA or high SLN (and hence high TE) in peanut.     

花生耐老化种质的鉴定与评价

为了筛选花生耐老化种质及明确老化前后种子主要品质性状的变化,选用18份不同来源的花生品种（系）,通过人工老化和发芽率的检测,进行种子耐老化能力鉴定。结果表明,老化8天后,发芽率有显著下降;在此基础上我们筛选到5份耐老化花生品种（系）,老化8天以后仍有90%以上的发芽率;通过品质分析与相关度分析,发现老化前后酸价有最显著变化,油酸、亚油酸含量与种子耐老化能力相关。本研究为花生耐老化品种的遗传改良和相关基础研究提供了可靠材料。     

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。     

Identification and inheritance of male sterility in groundnut (Arachis hypogaea L.)

Summary Some plants without pods but with gynophores were observed in two F₄ progenies of two crosses of goundnut (Arachis hypogaea L.). The flowers on these plants had translucent white anthers with no or a few sterile pollen grains. Three such plants in the succeeding generation were hand pollinated with pollen from a short-duration Indian cv. JL 24. The resulting F₁ hybrid plants (male sterile x JL 24) were normal. Chi-square tests for segregation for male fertile and male sterile plants in F₂ and F₃ generations indicated that the male sterility in these crosses of groundnut is governed by two recessive genes. We designate these genes as ms₁ and ms₂ with ms₁ms₁ms₂ms₂ being a male sterile genotype.Submitted as ICRISAT J. A. No. 1812.     

花生SSR标记与农艺性状的相关性

以农家品种四粒红和冀农黑3号构建的包含有251个家系的重组自交系(RIL)群体为材料, 在保定市和邯郸大名县两地进行表型鉴定, 利用Pearson’s相关和逐步多元回归分析了花生农艺性状之间及其与标记的相关性。结果表明, 多数农艺性状间存在显著或极显著相关, 其中相关性最高的为单株生产力和单株仁重(r=0.970), 其次是主茎高和第一侧枝长(r=0.918); 77对SSR标记与18个农艺性状显著相关, 每个性状相关标记数在2~16之间; 14个SSR标记与13个农艺性状关联, 解释的表型变异为5.2%~11.5%。以上结果为今后花生的常规育种和分子标记辅助选择奠定了基础。     

栽培种花生遗传图谱的构建及主茎高和总分枝数QTL分析

栽培种花生是异源四倍体,基因组大,构建花生的分子遗传连锁图谱并对相关性状进行QTL定位研究的工作缓慢。本研究以遗传差异大的亲本组配杂交组合富川大花生×ICG6375构建F2作图群体,采用公开发表的2653对SSR引物,构建了一张含有234个SSR标记、分布于20个连锁群的栽培种花生遗传图谱。该图谱覆盖基因组的长度为1683.43c M,各个连锁群长度在36.11~131.48 c M之间,每个连锁群的标记数在6~15个之间,标记间的平均距离为7.19 c M。结合F3在湖北武汉和阳逻环境下的主茎高和总分枝数鉴定结果,应用Win QTLCart 2.5软件采用复合区间作图法进行了QTL定位和遗传效应分析。共检测到17个与主茎高和总分枝数相关的QTL位点,贡献率在0.10%~10.22%之间,分布于8个连锁群上。综合分析武汉和阳逻环境的鉴定结果,获得重复一致的与主茎高相关的6个QTL,其中q MHA061.1和q MHA062.1位于连锁群LG06上TC1A2~AHGS0153标记区间,贡献率为5.49%~8.95%;q MHA061.2和q MHA062.2位于LG06上AHGS1375~PM377标记区间,贡献率为2.93%~5.83%;q MHA092.2和q MHA091.1位于连锁群LG09上GM2839~EM87标记区间,贡献率为0.53%~9.43%。     

花生种子休眠解除过程中相关基因的表达分析

种子休眠性是花生重要的农艺性状,外源乙烯利能诱导花生种子休眠的解除,为了阐明乙烯利作用下花生种子休眠解除的分子机制,设置吸胀的休眠种子为对照,100 mg L–1乙烯利处理吸胀休眠种子后不同时间的样品(AE1、AE2、AE3)进行转录组分析,比较了花生种子休眠解除过程中ABA、GA、ETH、auxin相关基因的表达。结果表明,15个与GA、40个与ABA、60个与ETH、56个与auxin相关的unigenes在花生种子休眠解除过程中表现显著差异表达。荧光定量PCR结果显示,ABA合成关键基因Ah NCED2和代谢关键基因Ah CYP707A1在种子休眠解除过程中均受外源乙烯利诱导,表达差异显著;在休眠和无休眠种子吸胀萌发过程中,Ah NCED2和Ah CYP707A1的表达趋势不同,Ah NCED2对于种子休眠的维持发挥积极作用,而Ah CYP707A1对于种子休眠解除发挥积极作用。     

花生AhHDA1互作蛋白AhGLK的筛选及特性分析

通过酵母双杂交系统,以花生组蛋白去乙酰化酶AhHDA1为诱饵,对花生cDNA文库筛选并分析互作蛋白的生物学特性。结果获得一个AhHDA1互作蛋白Arachis hypogaea L.Golden 2-like(AhGLK);体外荧光双分子试验证实,AhHDA1与AhGLK蛋白存在相互作用;利用生物信息学软件分析表明,AhGLK含有MYB保守域,其氨基酸序列与大豆(Glyine soja)GsGLK、拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtGLK分别具有较高同源性;AhGLK定位在细胞核中并具有转录因子活性,主要在花生的叶片中表达;在30%PEG条件下,AhGLK表达下调。     

花生蔗糖合成酶基因的克隆及序列分析

蔗糖合成酶(Sucrose Synthase,SuSy)是蔗糖代谢途径中的关键酶,在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要作用。为揭示蔗糖合成酶基因在花生中的抗逆机理,以花生基因组DNA为模板,利用染色体步移技术(GenomeWalking)中的TAIL-PCR技术扩增花生SuSy基因组序列和启动子区域,得到基因组序列6 189 bp,启动子预测分析表明,该序列包含约800 bp的启动子上游调控序列,13个外显子,12个内含子。启动子元件分析显示,该片段含有典型的TATA-box、CAAT-box,并存在低温响应元件LTR、GA响应元件、干旱响应MYB结合位点、厌氧诱导必要的顺式作用元件ARE等调控元件,及G-box、box4等光响应元件,说明花生SuSy基因的表达可能受低温、干旱、缺氧、光照等环境因素以及激素GA的调控。