花生籽仁黃酮含量遺傳模式分析

侯名語(yǔ)，胡曉輝，陳 靜，劉立峰*

(1.華北作物種質(zhì)資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/河北省作物種質(zhì)資源實(shí)驗(yàn)室/ 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北 保定 071001； 2.山東省花生研究所，山東 青島 266100)

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花生籽仁黃酮含量遺傳模式分析

侯名語(yǔ)1，胡曉輝2，陳 靜2，劉立峰1*

(1.華北作物種質(zhì)資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/河北省作物種質(zhì)資源實(shí)驗(yàn)室/ 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北 保定 071001； 2.山東省花生研究所，山東 青島 266100)

黃酮是花生種子中重要的功能性成份，明確花生籽仁黃酮含量的遺傳模式，為培育高黃酮花生品種奠定基礎(chǔ)。本研究以花育22號(hào)和P76為親本構(gòu)建的重組自交系群體為材料，鑒定其種子黃酮含量，結(jié)果表明，親本花育22號(hào)及P76的黃酮含量分別為19 μg RTE/g FW、70 μg RTE/g FW，群體花生種子黃酮含量在4～181 μg RTE/g FW之間。采用植物數(shù)量性狀分離分析軟件分析其遺傳模式，結(jié)果表明花生種子黃酮含量受四對(duì)主基因控制，主基因遺傳力為98.48%，具有加性效應(yīng)，加性效應(yīng)值在-46.7535～234.6343之間，基因之間具有互作效應(yīng)，三對(duì)基因間的互作可提高花生籽仁黃酮含量。

花生；黃酮；遺傳模式

花生又名“長(zhǎng)生果”，具有重要的醫(yī)藥功用價(jià)值，所含的主要功能性成份是黃酮類(lèi)化合物。黃酮由植物體的苯丙烷代謝途徑合成，起始于苯丙氨酸，經(jīng)查爾酮合成酶后進(jìn)入黃酮合成途徑，由多基因控制[1]，所以，花生種子的黃酮含量為復(fù)雜數(shù)量性狀。

對(duì)復(fù)雜數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳模式分析，有利于計(jì)劃性和方向性育種。張寧等運(yùn)用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳模型分析甜瓜果實(shí)糖含量相關(guān)性狀的遺傳特性[2]，明確了主基因在糖含量遺傳中的重要作用，得出適宜早代選擇的結(jié)論，為甜瓜含糖量育種奠定了基礎(chǔ)。陳小榮等利用主基因+多基因混合遺傳模型分析水稻株高、莖粗、單穗質(zhì)量，千粒質(zhì)量的遺傳特性，明確了育種選擇該目標(biāo)性狀時(shí)需要考慮構(gòu)建遺傳群體的親本及種植季節(jié)[3-5]。李俠等對(duì)大豆脂肪酸進(jìn)行了遺傳分析，五種脂肪酸的遺傳主要受主基因控制[6]。林婷婷等對(duì)不結(jié)球白菜中維生素C含量進(jìn)行遺傳分析，表明其受1對(duì)加性主基因+加性-顯性多基因控制，并受環(huán)境影響[7]。應(yīng)用遺傳模型分析花生的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀，表明主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)、分枝數(shù)和結(jié)果枝數(shù)4個(gè)農(nóng)藝性狀均受2對(duì)主基因+多基因控制[8]，蛋白質(zhì)受多基因加性遺傳控制[9]；脂肪由兩對(duì)加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性多基因共同控制[10-11]；花生的油酸和亞油酸性狀分別由2對(duì)主基因控制，同時(shí)存在基因互作及多基因效應(yīng)[11-12]?？梢?jiàn)，應(yīng)用遺傳模型分析植物數(shù)量性狀，具有重要的遺傳理論意義和育種實(shí)際意義。有關(guān)花生種子黃酮含量遺傳分析的研究未見(jiàn)報(bào)道。

本研究利用栽培花生 RIL 群體，采用 SEA.DH 軟件分析花生籽仁黃酮含量的遺傳模式，以期為花生籽仁高黃酮育種提供理論參考。

1 材料方法

1.1 試驗(yàn)材料

母本花育22號(hào)與父本P76雜交的98個(gè)RIL(重組自交系，recombinant inbred lines)家系(F11代)于2013年5月10日種植于山東省花生研究所萊西試驗(yàn)田，管理方式同大田。9月按生育期收獲，每家系收獲3個(gè)單株，自然晾干后4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 花生黃酮含量測(cè)定

總黃酮含量(total flavonoid content，TFC)測(cè)定方法參照 Chukwumah 等[13]方法，每單株取20粒果殼內(nèi)部褐色的成熟花生種子，高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎，過(guò) 20 目篩，石油醚萃取脫脂反復(fù)3次。80%甲醇提取黃酮，25kHz 超聲輔助提取。氯化鋁顯色法測(cè)定反應(yīng)物 510nm 處的吸光度值。標(biāo)準(zhǔn)品為蘆丁(RT：rutin)，購(gòu)自上海千葉生物科技公司。TFC 結(jié)果以每克花生籽仁重(FW：fresh weight)中含有 RT 的 μg 當(dāng)量值表示，即μg RTE/g FW。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel整理數(shù)據(jù)，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的 SEA.DH 軟件進(jìn)行遺傳分析[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 花生RIL群體黃酮含量分布

RIL群體及親本黃酮含量分布見(jiàn)表1和附圖。花育22號(hào)和P76兩親本間TFC相差51μg RTE/g FW，在其RIL群體中，超親現(xiàn)象嚴(yán)重，含量超過(guò)親本P76的家系占36.73%；低于親本花育22 號(hào)的家系占28.57%。偏度值為1.01>1，正偏差數(shù)值較大，向右拖尾，即高于親本的家系多。峰度值為0.11<1，比正態(tài)分布峰陡峭。表明通過(guò)TFC差異較大的兩品種雜交可以培育出豐富的高TFC基因型，通過(guò)雜交育種，分析遺傳模式，選育高TFC品系是可行的。

2.2 花生種子黃酮含量遺傳分析

利用SEA.DH軟件中21類(lèi)遺傳模型分析花育22號(hào)與P76雜交的RIL群體TFC，求出各種遺傳模型的極大似然函數(shù)值(max likelihood value，MLV)和AIC (Akaike's information criterion)值。根據(jù)估計(jì)分布與真實(shí)分布的適合性程度進(jìn)行推斷，選擇AIC值最小的模型為最適模型，其中，4MG-EEEA模型的AIC值最小，為995.4945，4MG-AI、3MG-CEA、4MG-EEA三模型的AIC值與之非常相近，分別為996.5369、997.224和999.3463，故 4MG-EEEA、4MG-AI、3MG-CEA和 4MG-EEA 模型均作為備選模型作適合性測(cè)驗(yàn)。

根據(jù)參數(shù)U1、U2、U3、nW的概率值P檢測(cè)，適合性檢驗(yàn)結(jié)果(表2)表明，4MG-AI 適合性參數(shù)的概率P值比其余3模型高，P(Dn)(>0.05)差異不顯著，說(shuō)明理論分布符合實(shí)際分布，4MG-AI(加性-加性×加性上位性)模型為花生黃酮含量的遺傳模式，即花生種子黃酮含量由 4 對(duì)主基因控制，具有加性效應(yīng)，基因之間具有上位性，互作效應(yīng)。

表1 花育22號(hào)×P76 RIL群體及親本黃酮含量表現(xiàn) (μg RT/g FW)Table 1 TFC of Huayu22×P76 RIL population and its parents

附圖 RIL群體的TFC次數(shù)分布圖Fig. Frequency distribution of TFC in RIL population

表2 備選遺傳模型的適合性測(cè)驗(yàn)Table 2 Fitness test for the genetic models

花生種子黃酮含量由4對(duì)主基因控制，第一對(duì)和第二對(duì)主基因的加性效應(yīng)值最大，da=234.6343，db=128.6069，且兩對(duì)主基因間互作效應(yīng)值最大，iab=100.1963；第三對(duì)主基因的加性效應(yīng)值為負(fù)值，dc=-46.7535， 其與第一對(duì)主基因(a，加性效應(yīng)值最大)及第四對(duì)主基因(d，加性效應(yīng)值最小)的互作效應(yīng)值均為負(fù)值；加性效應(yīng)值最小的主基因(d)與第二對(duì)主基因(b)互作也會(huì)降低種子TFC。主基因遺傳力為98.48%，花生種子黃酮含量主要依靠4對(duì)主基因遺傳(表3)。

3 討 論

黃酮為植物的次生代謝物，是植物在進(jìn)化過(guò)程中適應(yīng)外界環(huán)境脅迫合成的，其生物合成經(jīng)歷很多步驟，受多個(gè)結(jié)構(gòu)基因和轉(zhuǎn)錄因子協(xié)調(diào)控制表達(dá)，其中一些基因會(huì)發(fā)生有利于黃酮形成的變異，且能穩(wěn)定遺傳到下一代，研究其遺傳機(jī)制和模式，可以定向培育高黃酮含量的品種。在黃酮含量豐富的葡萄、番茄和大豆中，及在黃酮含量甚微的大田禾谷作物玉米和小麥中均定位到了黃酮 QTLs(數(shù)量性狀位點(diǎn))[15-21]。在番茄中，多項(xiàng)研究結(jié)果表明果實(shí)黃酮含量是受主效基因控制的， Ballester等利用野生番茄(Solanumchmielewskii)基因滲入系，將高黃酮QTL定位到第5染色體，根據(jù)測(cè)序結(jié)果，確定QTL為CHI1(CHI：chalcone-flavonone isomerase，查爾酮異構(gòu)酶)基因[17]。Hanson 等利用另一番茄野生種質(zhì)(Solanumhabrochaites)基因滲入系，也將黃酮QTL定位到第5染色體CHI[21]。Medal等利用RIL群體定位花生種子總黃酮QTL，檢測(cè)到5個(gè)TFC QTLs，貢獻(xiàn)率在25%～67%之間，存在主效QTL，其中，兩個(gè)加性效應(yīng)為正，有互作效應(yīng)[22]。本研究利用植物數(shù)量性狀遺傳分析軟件也分析到主效基因，主基因間具有互作效應(yīng)，由于本實(shí)驗(yàn)只是一年一點(diǎn)的結(jié)果，未檢測(cè)受環(huán)境影響的微效基因，但可推斷花生種子黃酮含量遺傳存在主效基因，有利于高黃酮花生基因型的選育，基因的類(lèi)別及變異類(lèi)型有待深入研究。

表3 種子TFC性狀遺傳參數(shù)估計(jì)值Table 3 Estimates of genetic parameters for TFC of seeds

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Inheritance Analysis of Flavonoid Content in Peanut Seed

HOU Ming-yü1,HU Xiao-hui2,CHEN Jing2,LIU Li-feng1*

(1.NorthChinaKeyLab.forCropGermplasmResources,EducationMinistry/KeyLab.ofCropGermplasmResourcesLab.ofHebei/AgronomyCollegeofHebeiAgriculturalUniversity,Baoding071001,China;2.ShandongPeanutResearchInstitute,Qingdao266100,China)

Flavonoids are important functional components in peanut seed.In order to breed the varieties with high flavonoid,genetic mode of flavonoid content in peanut seed were analyzed.In this study,the recombinant inbred lines population derived from two cultivars was tested,and their flavonoid contents were evaluated.The results showed that the flavonoid contents of recombinant inbred lines were from 4 μg RTE/g FW to 181 μg RTE/g FW，and the flavonoid contents in the parents Huayu22 and P76 were 19 μg RTE/g FW and 70 μg RTE/g FW respectively.The genetic model was analyzed by using the plant quantitative trait analysis software.Flavonoid content of peanut seed was controlled by 4 major genes together with additive and interactive effect.The heritability of major genes was 98.48%,and additive effect values were from -46.7535 to 234.6343.Interaction of three pairs of genes can improve the content of flavonoids.

peanut; flavonoid; genetic mode

10.14001/j.issn.1002-4093.2016.04.005

2016-10-21

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng) (CARS-14)；河北省科技支撐計(jì)劃 (16226301D)

侯名語(yǔ)(1976-)，女，河北徐水人，華北作物種質(zhì)資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事花生種質(zhì)資源研究與利用。E-mail:houmy@hebau.edu.cn

*通訊作者：劉立峰(1968-)，博士，教授，主要從事花生遺傳育種研究。E-mail:lifengliucau@126.com

S565.2；Q348

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