生物技术和近红外技术在花生育种中的应用
花生是世界上主要的油料,同时也是重要的食用植物蛋白质来源。利用远缘杂交、诱变等手段拓宽花生栽培种狭窄的遗传基础,可望打破花生育种的徘徊局面,培育出高产、优质、抗逆的突破性花生新品种。应用分子标记技术、转基因技术和近红外技术将加速花生育种进程。
对花生远缘杂种及化学突变体进行了农艺性状鉴定。以常规技术和近红外技术对通过果针离体培养技术、授粉后激素涂抹技术获得的花生不亲和杂种后代及开花前后将化学诱变剂注入花器育成的突变体进行品质测试,研究了基因型和粒级对花生主要品质性状的影响,筛选出蔗糖含量高达14.65％或油酸含量超过76％、蛋白含量30％以上、含油量55％以上的花生新种质。经自然病地抗性鉴定,获得高抗青枯病的大粒型材料。利用不亲和野生种A.glabrata在国际上首先育成花生属区组间杂交新品种花育31号。多次回交育成的L36,在2009年试验中,子仁产量高达321.49k/666.6m2,比丰花1号增产34.97％。将EMS直接注入花生花器,创制出比鲁花11号和丰花1号显著增产的高产突变体08-测A2。
为利用花生属野生资源,首次构建了基于核rDNA ITS序列的花生属植物种系发生树。研究结果基本支持现有属下分类,但所提示区组间的遗传关系却与前人报道有所不同。本研究中,Extranervosae、Heteranthae和Triseminata 3个区组在进化上是最原始的,Arachis区组进化程度最高,而其他区组居中。因基于核rDNA ITS序列所构建进化树是广泛认同的做法,本文得出的结论可能更具说服力。
SSR标记是花生品种鉴定的有力工具,在遗传育种上也极具应用潜力。利用多种限制酶消化、生物素的标记探针及链亲和素包被的磁珠杂交捕获的高度简化的方法,从花生种间杂种中分离SSR。设计出123对SSR引物。
构建了花生高油酸育种技术。利用花生叶片、胚芽或子叶薄片快速制备DNA,用于转化体筛选、高油酸相关基因克隆与杂种鉴定。在化学诱变积累的经验基础上,研究了携有EGFP基因的植物表达载体(包括自行构建的FAD2B和PEP基因RNAi植物表达载体)不同浓度、不同时间、注入花器不同部位对花生转基因效果的影响。6月下旬开花前一天注入的各种处理中,以1200ng/ml DNA浓度注入花萼管转化率最高,PCR阳性种子粒数/处理花朵数为11.33％～32.00％。部分种子EGFP扩增产物经测序验证与EGFP基因完全一致。明确了正常油酸含量和高油酸含量花生种质FAD2A和FAD2B基因序列差异,并通过正常油酸花生×高油酸花生杂交F1代种子(F0:1)FAD2B基因PCR产物直接测序是否出现套峰,辨别真假杂种。利用不同来源、不同种皮颜色的大粒型和小粒型材料,构建了花生大样本自然风干种子油酸、亚油酸和棕榈酸含量的近红外定量分析模型。经优化,最佳光谱预处理方法均为“一阶导数+矢量归一化法”,油酸含量谱区范围为8717.1～5446.3cm-1,维数为9,模型R2为89.16,RMSECV为2.62;花生种子亚油酸含量谱区范围为9,666～5,785.7cm-1,维数为9,模型R2为90.85,RMSECV为2.00;花生种子棕榈酸含量谱区范围为8,717.1～5,446.3cm-1,维数为8,模型R2为79.21,RMSECV为0.525。利用正常油酸×高油酸杂交组合分离世代F1:2单粒种子,构建了花生自然风干单粒种子油酸、亚油酸、棕榈酸和4种有害脂肪酸的近红外模型,模型质量优于大样本自然风干种子模型,可用于花生品质遗传与育种研究。运用大样本和单粒花生种子近红外模型对化学诱变剂浸种获得的后代进行了筛选,鉴定出高油酸突变体。与野生型花育22号FAD2B基因序列比较发现,其编码区第281位由C突变为T,导致所编码的氨基酸序列在第94位由异亮氨酸变为苏氨酸。这一突变不同于其他报道。
在上述工作基础上,建立了花生大样本及单粒自然风干种子蛋白质、含油量近红外模型。这些模型连同我们先前建立的测定花生种子主要脂肪酸含量的模型,为花生育种提供了一套绿色、快速、非破坏性的多指标品质选择技术,为花生品质育种的突破带来了希望。
中国海洋大学
博士
遗传学
包振民
2010
中文
S565.2
2011-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）