以分子標記輔助連續(xù)回交快速提高花生品種油酸含量及對其后代農(nóng)藝性狀的評價

黃冰艷 齊飛艷 孫子淇 苗利娟 房元瑾 鄭 崢 石 磊 張忠信 劉 華 董文召 湯豐收 張新友

?

以分子標記輔助連續(xù)回交快速提高花生品種油酸含量及對其后代農(nóng)藝性狀的評價

黃冰艷 齊飛艷 孫子淇 苗利娟 房元瑾 鄭 崢 石 磊 張忠信 劉 華 董文召 湯豐收 張新友*

河南省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所 / 農(nóng)業(yè)部黃淮海油料作物重點實驗室 / 河南省油料作物遺傳改良重點實驗室, 河南鄭州 450002

高油酸是花生重要的品質(zhì)性狀, 高油酸花生及其制品具有較好的品質(zhì)穩(wěn)定性和較高的營養(yǎng)和保健價值。我國高油酸花生的育成品種類型較少, 遺傳背景不夠豐富, 育種手段比較單一。針對上述問題, 本研究開發(fā)了AS-PCR-MP高油酸分子標記檢測方法, 優(yōu)化了KASP分子標記檢測體系, 利用分子標記輔助連續(xù)回交, 結(jié)合近紅外品質(zhì)快速檢測技術及南繁加代技術, 以河南省大面積推廣的豫花15、遠雜9102、豫花9327、豫花9326四個不同類型品種為輪回親本, 5年內(nèi)連續(xù)回交4代、自交4代, 定向獲得了4個輪回親本遺傳背景的BC4F4和BC4F5穩(wěn)定高油酸改良材料24個。調(diào)查分析了BC4F4和BC4F5單株的13個農(nóng)藝性狀與輪回親本的相似度, 并利用輪回親本與非輪回親本之間的差異SNP的KASP分子標記進行了BC4F4和BC4F5株系的輪回親本遺傳背景檢測。結(jié)果表明, 輪回親本的遺傳背景在BC4F5的比例為79.49%~92.31%。本研究為快速高效改良花生油酸含量探索了新的方法, 獲得的新品系拓展了高油酸花生的遺傳背景, 獲得的一系列近等基因系可作為遺傳研究材料進一步加以利用。

花生; 高油酸; 脂肪酸脫氫酶(FAD2); 分子標記輔助回交; 遺傳背景

花生是我國重要的油料和經(jīng)濟作物, 其總產(chǎn)量居我國油料作物之首, 對保障我國食用植物油安全供給具有重要意義。脂肪是花生中含量最大的營養(yǎng)成分, 油酸和亞油酸是兩種最主要的脂肪酸, 兩者之和約占花生脂肪酸總量的80%, 花生的脂肪酸組成尤其是油酸和亞油酸的比例對花生品質(zhì)具有重要影響。普通花生的油酸含量在35%~60%, 油酸/亞油酸比值(O/L值)小于1.5, 高油酸花生是指油酸含量超過75%或油酸/亞油酸比值超過10的花生。以往的研究表明, 提高花生的油酸含量能夠增強花生及其制品的抗氧化性, 從而提高其貨架壽命[1-2]; 食用高油酸花生及其制品, 能夠降低人體血液中低密度脂蛋白(LDL)而保持高密度脂蛋白(HDL)水平, 從而減少心血管疾病的發(fā)生, 具有一定保健功能[3-4]; 而且隨著油酸含量提高, 花生中對人體健康不利的飽和脂肪酸尤其是棕櫚酸的含量明顯降低, 從而改善了花生脂肪酸組成和營養(yǎng)品質(zhì)。因此, 將高油酸與其他優(yōu)良性狀有效聚合, 培育高油酸專用型花生品種已經(jīng)成為當今世界花生育種工作者的重要研究目標之一。

1987年, 美國育種家首次在育種材料中發(fā)現(xiàn)了花生高油酸自然突變體F435, 其油酸含量達到80%, 油酸/亞油酸比值超過35[5]。遺傳研究發(fā)現(xiàn), 花生的高油酸性狀由2個隱性基因(olololol)控制[6-7]。分子生物學研究表明, 脂肪酸脫氫酶基因()是控制油酸向亞油酸轉(zhuǎn)化的關鍵基因, 花生的A亞基因組和B亞基因組分別存在一個(OlOl)和一個(OlOl)基因, 高油酸性狀是這2個基因的功能喪失造成的。F435型高油酸是基因448 bp處的G/A突變和基因442 bp處A插入引起的基因功能喪失, 這一研究結(jié)果為開發(fā)高油酸花生分子標記提供了可能[8-12]。目前已經(jīng)報道的花生高油酸分子標記檢測方法有Caps[13]、Real-Time PCR[14]、AS-PCR[15]、Taq-man探針法[16]、KASP (Kompetitive Allele-Specific PCR)方法[17]等。

我國高油酸花生育種研究起步于21世紀初, 由于國內(nèi)缺乏高油酸種質(zhì)資源, 引自國外的高油酸資源因適應性差等問題無法直接利用, 我國花生育種家以常規(guī)育種技術為主, 結(jié)合理化誘變等手段, 育成審定了一批高油酸花生品種[18-19]。但常規(guī)育種周期長、效率低、聚合多個優(yōu)良性狀困難, 截至目前, 我國審定的高油酸花生品種數(shù)量較少、遺傳背景狹窄, 不能適應生產(chǎn)上對高油酸花生的多樣化需求。

本研究針對常規(guī)育種方法對農(nóng)藝性狀的改良效率低、高油酸性狀選擇準確性差、育成品種遺傳背景狹窄等問題, 采用河南省大面積推廣的花生當家品種為輪回親本, 以高油酸品種(系)為高油酸供體, 以分子標記輔助連續(xù)回交的育種方法, 結(jié)合近紅外快速檢測技術, 經(jīng)過本地和海南每年兩季節(jié)、連續(xù)4輪回交和4次自交, 歷時5年, 獲得以大面積推廣品種為遺傳背景的高油酸花生BC4F5優(yōu)良品系, 并進行了純合穩(wěn)定品系的農(nóng)藝性狀綜合評價, 旨在為快速高效選育高油酸花生新品種提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 植物材料

1.1.1 輪回親本 選用河南省生產(chǎn)上大面積推廣的4個不同類型、普通油酸含量、具有不同性狀特點的花生品種豫花15、遠雜9102、豫花9327、豫花9326作為雜交母本和回交的輪回親本。豫花15、豫花9327 、豫花9326分別為大果普通型花生品種, 豫花15于2000年通過河南省審定, 2001年通過國家鑒定, 粗脂肪含量高、抗網(wǎng)斑病、耐澇; 豫花9327于2003年通過河南省審定, 2006年通過國家鑒定, 豐產(chǎn)性好; 豫花9326于2005年通過河南省審定, 2006年通過國家鑒定, 粗脂肪含量高。遠雜9102為珍珠豆型花生品種, 2000年通過河南省審定, 2001年通過國家鑒定, 適應性廣, 粗脂肪含量高, 高抗青枯病[20]。上述品種均為河南省農(nóng)業(yè)科學院選育。

1.1.2 高油酸供體親本 選用開農(nóng)176、DF12和開選016作為雜交父本和高油酸性狀供體親本。開農(nóng)176為開封市農(nóng)林科學研究院育成的高油酸花生新品種, 于2014年通過國家鑒定, 莢果中大。DF12為河南省農(nóng)業(yè)科學院選育的高油酸新品系, 普通型小果。開選016為開封市農(nóng)林科學研究院選育的高油酸品系, 配合力高, 普通型小果[19]。

1.2 雜交及回交方法

2013年春季分別以普通油酸含量的輪回親本為母本配置豫花15*開農(nóng)176、遠雜9102*DF12、豫花9327*開農(nóng)176和豫花9326*開選016四個雜交組合。2013年冬季分別以經(jīng)過鑒定的F1真雜種與輪回親本回交獲得BC1F1, 2014年至2015年分別以利用AS-PCR-MP方法鑒定出的BC1F1、BC2F1、BC3F1的FAD2位點雜合基因型(OlolOlol)連續(xù)與輪回親本回交, 獲得BC4F1[21]。2016年至2017年分別根據(jù)近紅外檢測油酸含量和KASP方法FAD2基因型檢測進行連續(xù)4代的2個基因位點至少各具有1個突變的基因型后代的自交, 獲得BC4F5, 從中選出農(nóng)藝性狀優(yōu)良的高油酸純合品系擴繁種子參加品種登記多點試驗(圖1)。

圖1 分子標記輔助連續(xù)回交高油酸花生育種路線圖

RP: 輪回親本; HO: 高油酸親本; AS-PCR-MP: 位點特異PCR; NIR: 近紅外檢測。

RP: recurrent parent; HO: high oleic acid; AS-PCR-MP: allele specific-PCR-mispairing; NIR: near infrared reflectance spectroscopy.

1.3 FAD2基因型鑒定

采取花生未展開幼嫩葉片, 使用DNAsecure Plant Kit (TIANGEN BIOTECH CO., China)提取DNA。

1.3.1 雜交和回交F1的FAD2基因型鑒定 采用AS-PCR-MP方法鑒定F1的FAD2基因型。利用4對PCR引物分別擴增FAD2A和FAD2B的野生型和突變型: FAD2A-F(aF19F[21]): 5￠-GATTACTGATTATT GACTT-3￠, FAD2A-WT-R: 5￠-GTTTTGGGACAAAC ACTTCACC-3￠, FAD2A-Mu-R: 5￠-GTTTTGGGACA AACACTTAGAT-3￠; FAD2B-F(bF19F[21]): 5￠-CAGA ACCATTAGCTTTG-3￠, FAD2B-WT-R: 5￠-GACAAA CACTTCGTCGCGTTAG-3￠, FAD2B-Ins-R: 5￠-GAC AAACACTTCGTCGCGTTAT-3￠。

PCR體系為 10 μL, 包含20 ng DNA模板、1 U LA酶(Takara, Japan)、1× PCR buffer、0.4 mmol L–1dNTPs、正反向引物各3 μmol L–1。PCR程序為94°C 5 min; 94°C 30 s, 45.9°C 30 s, 72°C 45 s, 30或35個循環(huán); 72°C延伸10 min。FAD2A-F/FAD2A- WT-R引物的循環(huán)數(shù)為30, FAD2A-F/FAD2A-Mu-R、FAD2B-F/FAD2B-WT-R和FAD2B-F/FAD2B-Ins-R引物的循環(huán)數(shù)為35。PCR產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳及VersaDoc system (Bio-Rad, USA)紫外檢測。

1.3.2 自交后代的FAD2基因型鑒定 采用KASP方法鑒定自交后代BC4F2、BC4F4的FAD2基因型。KASP體系為5 μL, 包括2.5 μL DNA模板(10~20 ng)、2.43 μL 2′KASP Master Mix (LGC, Inc., England)和0.07 μL KASP assay mix。KASPar引物訂購自LGC公司, 含有FAM和VIC熒光序列(FAM tail: 5￠-GAAGGTGACCAAGTTCATGCT-3￠; VIC tail: 5￠-GAAGGTCGGAGTCAACGGATT-3￠)和3￠端FAD2目標片段的SNP。PCR程序為94°C 15 min, 10個循環(huán)的降落PCR (94°C 20 s; 然后從61°C開始每個循環(huán)降落0.6°C, 60 s), 最后執(zhí)行26個循環(huán)的擴增反應(94°C 20 s; 57°C 60 s)[22]。

1.4 籽仁油酸性狀及莢果籽仁外觀形態(tài)性狀測定

選取單株上正常成熟的飽滿種子, 利用近紅外品質(zhì)分析儀DA 7200 (Perten, Swiss)測定油酸含量和亞油酸含量, 取3次測定的平均數(shù), 計算O/L。用萬深植物種子考種儀SC-G (Wanshen Co., China)采集單株成熟莢果和飽滿籽仁的莢果面積、莢果長、莢果寬、莢果長寬比、籽仁面積、籽仁長、籽仁寬、籽仁長寬比8個性狀。目測記載莢果果型、莢果網(wǎng)紋和種皮顏色。

1.5 農(nóng)藝性狀調(diào)查

參照姜慧芳等[23]方法, 從BC4F5的每個株行隨機選取10株測量主莖高、側(cè)枝長、總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)5個農(nóng)藝性狀。

1.6 遺傳背景檢測

利用經(jīng)過驗證的均勻分布在花生20對染色體上的96個多態(tài)性較好的KASP引物進行遺傳背景檢測。KASP體系同上。

1.7 統(tǒng)計分析

利用DPS 14.50數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)及制作圖表完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交及回交F1的基因型鑒定

4個雜交組合收獲的雜交F1種子及本地和海南1年2季連續(xù)3次回交分別產(chǎn)生的BC1F1、BC2F1和BC3F1種子經(jīng)AS-PCR-MP鑒定(圖2), 選擇具有雙雜合OlolOlol基因型(lean4帶型)的真雜種做父本分別與輪回親本回交直至BC4F1, 鑒定獲得OlolOlol基因型的BC4F1種子90粒, 全部種植于大田, 收獲BC4F2單株。

2.2 自交后代的基因型及油酸含量篩選

首先進行BC4F2單株FAD2基因的KASP基因型檢測(圖3)。然后將F2全部單株收獲并進行了BC3F2:3籽仁油酸含量的近紅外檢測分析(表1)。F2的9種基因型后代的油酸含量基本可被分為4類, 最低的為沒有隱性基因或者僅有1個ol隱性基因; 中低油酸含量的為只有1個ol隱性基因, 或者有2個ol隱性基因; 中高油酸含量的為至少1對純合ol, 或者1個ol加1對或者1個ol; 最高油酸含量的為ol和ol雙純合的基因型。

圖2 AS-PCR-MP擴增的F1的4種基因型帶型

Lane 1:OlOlOlOl; lane 2:OlOlOlol; lane 3:OlolOlOl; lane 4:OlolOlol.

繼續(xù)種植種子油酸含量高于60%的單株產(chǎn)生BC4F4, 挑選單株收獲, 將種子油酸含量高于70%的21個株行混收擴繁F4:5株系, 從每株系隨機取3個混樣進行KASP基因型鑒定。其中20個株系可以確定FAD2基因型為olololol高油酸純合基因型(圖4)。

2.3 BC4F4:5家系的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

2017年共收獲64個BC4F4株行的近600個單株。從圖5可以看出, 不同輪回親本后代的株行間及不同性狀間變異幅度各不相同, 按照性狀統(tǒng)計, 植株形態(tài)性狀如主莖高、側(cè)枝長、總分枝數(shù)等的輪回親本平均數(shù)大都在四分位數(shù)(50%的個體平均數(shù))區(qū)間內(nèi), 只有豫花9327和豫花9326組合的主莖高和側(cè)枝長高于輪回親本平均數(shù), 豫花15和豫花9327的總分枝數(shù)高于輪回親本平均數(shù)。結(jié)果習性除豫花9327組合的結(jié)果枝數(shù)和單株結(jié)果數(shù)四分位數(shù)高于輪回親本、豫花9326組合的結(jié)果枝數(shù)四分位數(shù)低于輪回親本以外, 其他雜交組合的輪回親本平均數(shù)也都在四分位數(shù)區(qū)間內(nèi)。莢果外觀性狀除遠雜9102組合的莢果面積、莢果長和莢果寬四分位數(shù)高于輪回親本, 遠雜9102組合的莢果長寬比四分位數(shù)、豫花9327組合的莢果面積、莢果寬和莢果長寬比四分位數(shù)低于輪回親本外, 其他雜交組合的輪回親本平均數(shù)也都在四分位數(shù)區(qū)間內(nèi)。

籽仁的外觀性狀在BC4F4株行與輪回親本平均數(shù)之間變異幅度較大, 除豫花15、遠雜9102和豫花9327組合的籽仁長寬比、豫花9327組合的籽仁面積、豫花15組合的籽仁寬的輪回親本平均數(shù)在四分位數(shù)區(qū)間內(nèi), 其他雜交組合的輪回親本平均數(shù)都在四分位數(shù)區(qū)間外。

圖3 KASP檢測BC4F2單株FAD2的突變位點SNP

表1 遠雜9102 BC4F2:3后代油酸含量分布及其F2基因型

*代表Ol或Ol。* representsOlor Ol.

圖4 KASP檢測BC4F4:5FAD2的突變位點SNP

但綜合BC4F4各性狀分布的中位數(shù)以及四分位數(shù)分布, 81.67%的性狀都更接近于輪回親本, 表明連續(xù)回交對恢復輪回親本的遺傳背景具有明顯效果。

2.4 豫花15和遠雜9102的BC4高油酸優(yōu)良株系遺傳背景鑒定

于2017年田間分別種植2016年秋季收獲的BC4F3和2017年春季海南加代收獲的BC4F4株行, 2017年秋季分別收獲BC4F4和BC4F5優(yōu)良單株。96對KASP引物中分別篩選出13對和15對引物在豫花15和開農(nóng)176之間、遠雜9102和DF12 之間具有多態(tài)性(附表1)。豫花15和遠雜9102的BC4后代的每個株行分別選擇1~3個單株的葉片提取DNA, 并利用多態(tài)性引物進行遺傳背景鑒定。檢測結(jié)果 表明, 2個組合的BC4輪回親本遺傳背景分別為66.67%~92.31%和83.33%~87.50%, BC4F4的雜合率和非輪回親本遺傳背景高于BC4F5(表2)。結(jié)合分子標記對輪回親本遺傳背景的檢測, 并綜合選擇主要農(nóng)藝性狀, 4個輪回選擇組合最終決選出24個基因型高純合單株(表3), 作為對應輪回親本的高油酸改良系的備選品系, 進一步擴繁參加多點試驗。

圖5 不同輪回親本的BC4F4的性狀分布箱線圖

藍色粗實線代表中位數(shù), 黑色虛線代表輪回親本平均數(shù), 粉色虛線代表非輪回親本平均數(shù)。YH15: 豫花15; YZ9102: 遠雜9102; YH9327: 豫花9327; YH9326: 豫花9326。

Heavy blue solid line indicates median, black dotted line indicates mean of recurrent parent, pink dotted line indicates mean of non-recurrent parent. YH15: Yuhua 15; YZ9102: Yuanza 9102; YH9327: Yuhua 9327; YH9326: Yuhua 9326.

表2 KASP檢測BC4F5株行遺傳背景

RP: recurrent parents; NRP: non-recurrent parents.

表3 優(yōu)良單株與親本莢果及籽仁性狀比較

* HOAP YH 15: high oleic acid Yuhua 15; HOAP YZ 9102: high oleic acid Yuanza 9102; HOAP YH 9327: high oleic acid Yuhua 9327; HOAP YH 9326: high oleic acid Yuhua 9326.

3 討論

我國花生種質(zhì)資源中缺乏油酸含量高于75%的材料[24-27], 引進國外的高油酸資源生育期長, 蔓生或者半蔓, 莢果偏小, 不宜在我國花生生產(chǎn)上直接利用。截至2017年, 我國育成高油酸花生品種43個, 多數(shù)為中小果品種, 品種類型較少, 遺傳背景不夠豐富, 育種手段主要是誘變和常規(guī)育種方法[19]。

分子標記輔助回交育種技術具有選擇效率高、育種成本低的優(yōu)勢。高油酸FAD2分子標記的開發(fā)應用經(jīng)歷了Caps方法[13]、real-time PCR[14]、AS-PCR[15]及直接測序[28]等過程, 但均存在或特異性差, 或成本高, 或費時長, 或通量低等不足, FAD2基因SNP的KASP方法為目前最準確的高通量高油酸分子標記鑒定方法, 使FAD2分子標記成為花生分子育種利用最成功的標記之一[16-17]。

分子標記輔助選擇已經(jīng)在我國花生品種的高油酸改良方面開始應用[28-30], 本研究將FAD2的KASP引物設計和PCR條件進行了優(yōu)化, 高油酸FAD2基因的SNP檢出率可達到100%, 研究結(jié)果為創(chuàng)新高油酸育種方法、拓展高油酸品種遺傳背景等方面提供了實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)。創(chuàng)制的高油酸材料分別具有大果、野生種血緣等性狀特點和遺傳背景。

目前在缺乏遺傳背景的全基因組信息的情況下, 本研究僅進行了高油酸分子標記的前景選擇, 在連續(xù)回交世代對遺傳背景沒有進行標記輔助的定向選擇, 連續(xù)回交世代的遺傳背景的組成由回交群體的隨機重組率決定。經(jīng)KASP分子標記檢測, 本研究中不同回交組合的BC4F5輪回親本遺傳背景為79.49%~92.31%。由于所采用的多態(tài)性KASP分子標記較少, 回交后代群體規(guī)模也較小, 該數(shù)據(jù)只是反映了一定的變化趨勢, 即總體上來講, 多基因控制的數(shù)量性狀的累積效應在回交高世代差異更明顯, 但BC4F5比BC4F4的輪回親本遺傳背景比例較高, 一定程度上也反映了自交后代選擇過程中人為選擇的影響。少數(shù)主效基因控制的性狀分布更具有隨機性, 如籽仁外觀性狀等, 因此回交后代的表型變異也較大。未來分子育種的發(fā)展方向是多基因控制的數(shù)量性狀更適合通過全基因組選擇進行改良, 少數(shù)主效基因控制的性狀利用目標基因的分子標記輔助選擇更直接有效[31]。保持一定的群體大小使遺傳重組更加充分也是背景選擇或基因組選擇的關鍵因素。

簡便無損快速檢測籽仁油酸含量的技術的發(fā)展也是提高育種效率的主要因素。近紅外方法是簡便低成本的快速高油酸檢測途徑, 可在育種高世代進行大量后代的初步篩選[32]。南繁加代結(jié)合分子標記輔助連續(xù)回交是快速改良適合不同用途和不同生態(tài)區(qū)需要的花生品種油酸含量的有效途徑, 不同的加工用途、生態(tài)適應性、抗病性類型的高油酸新品系正在通過鑒定和進一步評價[28-30,33]。本研究還獲得了一系列近等基因系, 經(jīng)進一步分子鑒定后可用于開展相關性狀的遺傳學研究。

4 結(jié)論

利用FAD2分子標記輔助連續(xù)回交技術, 結(jié)合近紅外檢測技術和海南加代, 連續(xù)回交4代和自交4代, 獲得了4個河南省大面積推廣花生品種豫花15、遠雜9102、豫花9327和豫花9326的高油酸改良候選新品系24個。分析了新品系的13個農(nóng)藝性狀, 所獲得的改良系輪回親本遺傳背景為79.49%~92.31%, 證明該技術體系可實現(xiàn)推廣品種的高油酸改良。新品系的育成拓寬了現(xiàn)有高油酸品種的遺傳背景, 新創(chuàng)制的近等基因系可用于進一步的遺傳學研究。

[1] O’Keefe S F, Knauft D A. Comparison of oxidative stability of high and normal-oleic peanut oils., 1993, 70: 489–492.

[2] Talcott S T, Pozo-Insfran D D, Gorbet D W. Polyphenolic and antioxidant changes during storage of normal, mid, and high oleic acid peanuts., 2005, 89: 77–84.

[3] Talcott S T, Duncan C E, Gorbet D W. Polyphenolic content and sensory properties of normal and high oleic acid peanuts., 2005, 90: 379–388.

[4] Vassiliou E K, Garcia C, Tadros J H, Chakraborty G, Toney J H. Oleic acid and peanut oil high in oleic acid reverse the inhibitory effect of insulin production of the inflammatory cytokine TNF-alpha both in vitro and in vivo systems., 2009, 8: 25–34.

[5] Norden A J, Gorbet D W, Knauft D A, Young C T. Variability in oil quality among peanut genotypes in the Florida breeding program., 1987, 14: 7–11.

[6] 禹山林, Isleib T G. 美國大花生脂肪酸的遺傳分析. 中國油料作物學報, 2000, 22: 34–37. Yu S L, Isleib T G. The inheritance of high oleic acid content in peanut of Virginia type in USA., 2000, 22: 34–37 (in Chinese with English abstract).

[7] 黃冰艷, 張新友, 苗利娟, 劉華, 秦利, 徐靜, 張忠信, 湯豐收, 董文召, 韓鎖義, 劉志勇. 花生油酸和亞油酸含量的遺傳模式分析. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2012, 45: 617–624. Huang B Y, Zhang X Y, Miao L J, Liu H, Qin L, Xu J, Zhang Z X, Tang F S, Dong W Z, Han S Y, Liu Z Y. Inheritance analysis of oleicacid and linoleic acid content ofL., 2012, 45: 617–624 (in Chinese with English abstract).

[8] Jung S, Swift D, Sengoku E, Patel M, Teule F, Powell G, Moore K, Abbott A. The high oleate trait in the cultivated peanut (L.): I. Isolation and characterization of two genes encoding microsomal oleoyl-PC desaturases., 2000, 263: 796–805.

[9] Jung S, Powell G, Moore K, Abbott A. The high oleate trait in the cultivated peanut (L.): II. Molecular basis and genetics of the trait., 2000, 263: 806–811.

[10] Lopez Y, Nadaf H L, Smith O D, Connell J P, Reddy A S, Fritz A K. Isolation and characterization of the Δ12-fatty acid desaturase in peanut (L.) and search for polymorphisms for the high oleate trait in Spanish market-type lines., 2000, 101: 1131–1138.

[11] Lopez Y, Smith O D, Senseman S A, Rooney W L. Genetic factors influencing high oleic acid content in Spanish market-type peanut cultivars., 2001, 41: 51–56.

[12] Bruner A C, Jung S, Abbott A G, Powell G L. The naturally occurring high oleate oil character in some peanut varieties results from reduced oleoyl-PC desaturase activity from mutation of aspartate 150 to Asparagine., 2001, 41: 522–526.

[13] Chu Y, Holbrook C C, Tillman B L, Person G, Ozias-Akins P. Marker-assisted selection to pyramid nematode resistance and the high oleic trait in peanut., 2011, 4: 110–117.

[14] Barkley N A, Wang M L, Pittman R N. Development of a real-time PCR genotyping assay to identify high oleic acid peanuts (L.)., 2009, 25: 541–548.

[15] Chen Z, Wang M L, Barkley N A, Pittman R N. A simple allele-specific PCR assay for detectingalleles in both A and B genomes of the cultivated peanut for high-oleate trait selection., 2010, 28: 542–548.

[16] 徐平麗, 唐桂英, 付春, 劉瑋, 魯成凱, 姜言生, 劉皓, 單雷. 高通量檢測花生油酸含量相關基因等位變異的方法. 農(nóng)業(yè)生物技術學報, 2016, 24: 1364–1373. Xu P L, Tang G Y, Fu C, Liu W, Lu C K, Jiang Y S, Liu H, Shan L. Methods for high-throughput detecting the allelic variation ofgene related with oleic acid content in peanut ()., 2016, 24: 1364–1373 (in Chinese with English abstract).

[17] Zhao S Z, Li A, Li C, Xia H, Zhao C, Zhang Y, Hou L, Wang X. Development and application of KASP marker for high throughput detection of AhFAD2 mutation in peanut., 2017, 25: 9–12.

[18] 陳靜. 高油酸花生遺傳育種研究進展. 植物遺傳資源學報, 2011, 12: 190–196. Chen J. Advances in genetics and breeding of high oleic acid peanut., 2011, 12: 190–196 (in Chinese with English abstract).

[19] 王傳堂, 朱立貴. 高油酸花生. 上海: 上?？茖W技術出版社, 2017. pp 189–241. Wang C T, Zhu L G. High Oleic Acid Peanut. Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Publisher, 2017. pp 189–241 (in Chinese).

[20] 禹山林. 中國花生品種及其系譜. 上海: 上?？茖W技術出版社, 2008. pp 322–345. Yu S L. Chinese Peanut Variety and Pedigree. Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Publisher, 2008. pp 322–345 (in Chinese).

[21] Patel M, Jung S, Moore K, Powell G, Ainsworth C, Abbott A. High-oleate peanut mutants results from a MITE insertion into thegene., 2004, 108: 1492–1502.

[22] Trick M, Mugford S G, Jiang C C, Febrer M, Uauy C. Combining SNP discovery from next-generation sequencing data with bulked segregant analysis (BSA) to fine-map genes in polyploid wheat., 2012, 12: 14.

[23] 姜慧芳, 段乃雄. 花生種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006. pp 65–72. Jiang H F, Duan N X. Descriptors and Dada Standard for Peanut. Beijing: China Agriculture Press, 2006. pp 65–72 (in Chinese).

[24] 姜慧芳, 任小平, 黃家權, 廖伯壽, 雷永. 中國花生小核心種質(zhì)的建立及高油酸基因源的發(fā)掘. 中國油料作物學報, 2008, 30: 294–299. Jiang H F, Ren X P, Huang J Q, Liao B S, Lei Y. Establishment of peanut mini core collection in China and exploration of new resource with high oleate., 2008, 30: 294–299 (in Chinese with English abstract).

[25] 雷永, 姜慧芳, 文奇根, 黃家權, 晏立英, 廖伯壽.等位基因在中國花生小核心種質(zhì)中的分布及其與種子油酸含量的相關性分析. 作物學報, 2010, 36: 1864–1869. Lei Y, Jiang H F, Wen Q G, Huang J Q, Yan L Y, Liao B S. Frequencies ofalleles in Chinese peanut mini core collection and its correlation with oleic acid content., 2010, 36: 1864–1869 (in Chinese with English abstract).

[26] 黃冰艷, 張新友, 苗利娟, 高偉, 韓鎖義, 董文召, 湯豐收, 劉志勇. 花生等位基因表達變異與種子油酸積累關系. 作物學報, 2012, 38: 1752–1759. Huang B Y, Zhang X Y, Miao L J, Gao W, Han S Y, Dong W Z, Tang F S, Liu Z Y. Allelic expression variation ofand its relationship with oleic acid accumulation in peanut., 2012, 38: 1752–1759 (in Chinese with English abstract).

[27] 黃冰艷, 張新友, 董文召, 臧秀旺, 苗利娟, 劉華, 高偉, 韓鎖義, 湯豐收. 河南省地方花生資源的品質(zhì)性狀及其育種利用途徑. 植物遺傳資源學報, 2012, 13: 414–417. Huang B Y, Zhang X Y, Dong W Z, Zang X W, Miao L J, Liu H, Gao W, Han S Y, Tang F S. Profiling of quality characteristics for peanut germplasm from Henan Province and its breeding strategy., 2012, 13: 414–417 (in Chinese with English abstract).

[28] 張照華, 王志慧, 淮東欣, 譚家壯, 陳劍洪, 晏立英, 王曉軍, 萬麗云, 陳傲, 康彥平, 姜慧芳, 雷永, 廖伯壽. 利用回交和分子標記輔助選擇快速培養(yǎng)高油酸花生品種及其評價. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2018, 51: 1641–1652. Zhang Z H, Wang Z H, Huai D X, Tan J Z, Chen J H, Yan L Y, Wang X J, Wan L Y, Chen A, Kang Y P, Jiang H F, Lei Y, Liao B S. Fast development of high oleate peanut cultivars by using marker-assisted backcrossing and their evaluation., 2018, 51: 1641–1652 (in Chinese with English abstract).

[29] 于明洋, 孫明明, 郭悅, 姜平平, 雷永, 黃冰艷, 馮素萍, 郭寶珠, 隋炯明, 王晶珊, 喬利仙. 利用回交法快速選育高油酸新品系. 作物學報, 2017, 43: 855–861. Yu M Y, Sun M M, Guo Y, Jiang P P, Lei Y, Huang B Y, Feng S P, Guo B Z, Sui J M, Wang J S, Qiao L X. Breeding new peanut lines with high oleic acid content using backcross method., 2017, 43: 855–861 (in Chinese with English abstract).

[30] 趙術珍, 侯蕾, 李長生, 趙傳志, 任麗, 李愛芹, 鄧麗, 夏晗, 王興軍. 分子標記輔助回交選育高油酸花生新種質(zhì). 中國油料作物學報, 2017, 39: 30–36. Zhao S Z, Hou L, Li C S, Zhao C Z, Ren L, Li A Q, Deng L, Xia H, Wang X J. Development of high oleic acid peanut from molecular marker assisted selection., 2017, 39: 30–36 (in Chinese with English abstract).

[31] Varshney R K. Exciting journey of 10 years from genomes to fields and markets: some success stories of genomics-assisted breeding in chickpea, pigeonpea and groundnut., 2016, 242: 98–107.

[32] Fox G. Near infrared reflectance as a rapid and inexpensive surrogate measure for fatty acid composition and oil content of peanut (L.)., 2005, 13: 287–291.

[33] Janila P, Pandey M K, Shasidhar Y, Variath M T, Sriswathi M, Khera P, Manohar S S, Nagesh P, Vishwakarma M K, Mishra G P, Radhakrishnan T, Manivannan N, Dobariya K L, Vasanthi R P, Varshney R K. Molecular breeding for introgression of fatty acid desaturase mutant alleles (and) enhances oil quality in high and low oil containing peanut genotypes., 2016, 242: 203–213.

Improvement of oleic acid content in peanut (L.) by marker assisted successive backcross and agronomic evaluation of derived lines

HUANG Bing-Yan, QI Fei-Yan, SUN Zi-Qi, MIAO Li-Juan, FANG Yuan-Jin, ZHENG Zheng, SHI Lei, ZHANG Zhong-Xin, LIU Hua, DONG Wen-Zhao, TANG Feng-Shou, and ZHANG Xin-You*

Industrial Crops Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences / Huanghuaihai Key Laboratory of Oil Crops, Ministry of Agriculture / Henan Provincial Key Laboratory for Oil Crops Improvement, Zhengzhou 450002, Henan, China

High oleic acid content is a key quality trait in peanut varieties. Peanut and its products with high oleic acid content possess better quality stability and nutrition for benefiting peanut processing and human health. To date, the released high oleic acid varieties were few and most of which were derived by conventional breeding with narrow genetic background. In this study, Allele Specific-PCR-Mispairing (AS-PCR-MP) method and optimized KASP assay system were developed to facilitate successive marker-assisted backcross breeding strategy for high oleic acid content. We also applied Near Infra-Red technology and winter nursery in the five-year successive backcross and selfing. Four types of cultivars (Yuhua 15, Yuanza 9102, Yuhua 9327, and Yuhua 9326) were selected as recurrent parents for backcrossing. Twenty-four BC4F4and BC4F5stable lines with different genetic backgrounds and high oleic acid content were produced from four generations of successive backcrosses and four generations of BC4selfing. Similarities between BC4selfing progenies and recurrent parents were analyzed based on 13 agronomic traits. The recovery rate of genetic background for BC4F4and BC4F5was investigated by designing KASP assays with SNPs that were polymorphic between recurrent parents and non-recurrent parents. The proportion of genetic background of recurrent parents in BC4F5was 79.49% to 92.31%. This study provides a new strategy for efficiently improving oleic acid content of peanuts with diverse genetic backgrounds. The near isogenic lines obtained in this study could be valuable genetic resources for further utilizations.

peanut (L.); high oleic acid content; fatty acid desaturase (FAD2); marker assisted backcross (MABC); genetic background

): 2018-07-10;

2018-12-24;

2019-01-04.

10.3724/SP.J.1006.2019.84096

張新友, E-mail: haasz@126.com, Tel: 0371-65729560

E-mail: huangbingyan@aliyun.com

本研究由國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項(CARS-13), 河南省花生產(chǎn)業(yè)技術體系(2012-05)和瑪氏-中國高油酸花生育種計劃項目(Mars-China HOAP2013-2018)資助。

This study was supported by the China Agricultural Research System (CARS-13), Henan Agricultural Research System (2012-05), and Mars-China High Oleic Acid Peanut Breeding Project (Mars-China HOAP2013-2018).

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20181230.0843.004.html