高油酸花生育種基礎(chǔ)、現(xiàn)狀及品種特性分析

高建強(qiáng) 曲 杰 吳麗青 程 亮 江 海

（1.菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 山東菏澤274047；2.菏澤市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站 山東菏澤274000）

我國(guó)已經(jīng)通過(guò)鑒定的高油酸花生品種， 主要以小果型花生為主，如花育32 號(hào)、開(kāi)農(nóng)61 號(hào)、豫花65號(hào)等，中小果型高油酸花生開(kāi)農(nóng)1715 油酸含量?jī)H為73.4%， 中果型高油酸花生冀花16 號(hào)， 油酸含量2013 年為 74.9%，2014 年為 80.1%。 生產(chǎn)上，缺少油酸含量穩(wěn)定超過(guò)80%、大果型高產(chǎn)高油酸花生品種。眾多檢測(cè)數(shù)據(jù)表明[1-4]，花生油酸含量和棕櫚酸含量存在一定的負(fù)相關(guān)， 即油酸含量越高則棕櫚酸含量越低。 今后的高油酸花生育種應(yīng)選擇高產(chǎn)大果型品種為主，同時(shí)監(jiān)測(cè)棕櫚酸含量，以選擇棕櫚酸含量較低的品種。

1 高油酸花生育種的遺傳規(guī)律

Moore 等[5]利用高油酸材料F435 分別與普通油酸花生品種F78114 和F519-9 進(jìn)行組配， 發(fā)現(xiàn)其后代油酸含量分離比例分別是15∶1 和3∶1，且不存在正反交的差異。 表明高油酸性狀分別受2 對(duì)隱性基因（ol1ol1ol2ol2）和 1 對(duì)隱性基因（ol1ol1）控制。進(jìn)一步擴(kuò)大F435 與普通油酸花生品種的組配范圍，發(fā)現(xiàn)F435 與13 個(gè)品種的雜交后代中， 只有1 個(gè)表現(xiàn)為雙隱性基因遺傳， 表明其中1 個(gè)隱性基因在花生中是普遍存在的。 禹山林[6]以F345 為高油酸親本，與12 個(gè)美國(guó)大花生品種作為輪回親本配制雜交組合， 后代油酸分離結(jié)果與Moore 的研究結(jié)果相吻合?；ㄉ哂退嵝誀钣? 對(duì)隱性基因（ol1ol1ol2ol2）控制，普通花生基因型多表現(xiàn)為單隱性遺傳 （ol1ol1Ol2Ol1或ol1ol1Ol2Ol2），表明高油酸性狀受ol1和ol2雙隱性基因控制。 丁錦平[7]認(rèn)為油酸與亞油酸比值的遺傳表現(xiàn)為2 對(duì)主基因加性—顯性—上位性模型。Barkley 等[8]測(cè)定了高油酸與普通油酸材料雜交后代F2分離群體的9 種基因型及相應(yīng)油酸含量， 發(fā)現(xiàn)9 種基因型材料突變基因數(shù)量（0、1、2、3、4）分為 5 種表現(xiàn)型，油酸含量高低與突變基因的劑量有關(guān)，而ol1和ol2對(duì)油酸含量的貢獻(xiàn)率大小相同。

花生高油酸性狀是由兩個(gè)等位基因ol1和ol2一起控制的。△12-脂肪酸脫氫酶（FAD2）催化油酸到亞油酸的轉(zhuǎn)化， 降低FAD2酶的活性可以提高油亞比值，因此FAD2基因（AhFAD2）是控制油亞比的關(guān)鍵基因。AhFAD2是由 2 個(gè)非等位基因FAD2A和FAD2B共同編碼， 它們位于不同的基因組上， 其中FAD2A和FAD2B突變分別產(chǎn)生ol1和ol2基因。FAD2A和FAD2B的突變可能會(huì)引起酶結(jié)構(gòu)、酶活性或表達(dá)調(diào)控的變化，共同調(diào)節(jié)油酸和亞油酸的比值。

2 高油酸花生育種的資源

第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)并報(bào)道的高油酸材料是高油酸花生材料F435[5]，其油酸含量大于79%，亞油酸含量小于2.3%。 直至今天F435 材料仍在高油酸花生育種起著舉足輕重的作用。 美國(guó)的許多高油酸花生品種都是利用F435 直接或間接培育出來(lái)的。 我國(guó)的高油酸花生育種起步晚，育種材料主要分為2 個(gè)部分，一部分是國(guó)外直接引進(jìn)的材料，如AT 201 和SunOleic 95R都是從美國(guó)引進(jìn)的。 另一部分是通過(guò)引進(jìn)品種改良和自創(chuàng)材料，如開(kāi)選 01-6、開(kāi)選 176、CTWE、P76、SPI098 等。

截至2016 年，我國(guó)通過(guò)全國(guó)或省級(jí)審定的高油酸花生品種有38 個(gè)。 其中開(kāi)農(nóng) 61、開(kāi)農(nóng) 176、花育961、花育 951、花育 662、花育 963、花育 965、天府 33等18 個(gè)品種是大花生，錦引花 1 號(hào)、花育 32 號(hào)、花育51 號(hào)、冀花11 號(hào)、桂花37 等20 個(gè)品種是小花生品種。 其中山東省花生研究所有19 個(gè)、河南省開(kāi)封市農(nóng)林科學(xué)研究院6 個(gè)、 河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所5 個(gè)、 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所2 個(gè)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所1 個(gè)、錦州農(nóng)業(yè)科學(xué)院1 個(gè)、 山東潤(rùn)柏農(nóng)業(yè)科技有限公司1 個(gè)和江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所1 個(gè)等。 相信隨著時(shí)間的發(fā)展， 越來(lái)越多的高油酸花生品種也不斷出現(xiàn)[9]。

3 高油酸花生的育種方法

目前我國(guó)的高油酸花生育種主要通過(guò)雜交育種、人工誘變、基因工程育種等方法創(chuàng)造新的種質(zhì)資源和培育花生品種[10]。

3.1 傳統(tǒng)育種方式

傳統(tǒng)育種方式是我國(guó)高油酸新品種培育的主要方式，主要包括輪回選擇、雜交選育、聚合育種、回交轉(zhuǎn)育等。 確定育種目標(biāo)是雜交育種的第一步，然后根據(jù)育種目標(biāo)選擇合適的親本進(jìn)行雜交組配。 花生的主要經(jīng)濟(jì)性狀大多數(shù)是數(shù)量性狀， 受微效多基因遺傳控制。 親本選配是是關(guān)系花生雜交育種成敗的關(guān)鍵因素。 選擇親本應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①選用當(dāng)?shù)刂鬏d品種、 表現(xiàn)最優(yōu)良的品種或創(chuàng)新優(yōu)異種質(zhì)材料作雜交親本。 ②選擇地理、遺傳、生態(tài)遠(yuǎn)緣之不同生態(tài)類型、遺傳基礎(chǔ)豐富的優(yōu)良品種（系）作雜交親本。 ③選用配合力高、綜合性狀優(yōu)異的材料為骨干親本。 ④利用遺傳基礎(chǔ)豐富且差異大的親本采用復(fù)合雜交、聚合雜交、階梯式雜交等方法。

桂花 37 號(hào)就是從 SunOleic 95R 分別與汕油162、粵油13 和粵油45 進(jìn)行雜交的后代株系中選育出來(lái)的高油酸新品種。 花育963 和花育668 是從以抗青枯病不親和野生種種間雜種06I8B4 為母本和以自育高油酸親本CTWE 為父本的雜交后代中選育出來(lái)的。 張照華等[11]以中花 16、中花 21、泉花 551、徐花13 為輪回親本、 以高油酸材料冀花13 為非輪回親本配制4 個(gè)雜交組合，期間通過(guò)雜交、回交和自交等，選育出了一批高油酸品系。

3.2 突變育種

人工突變方向能快速創(chuàng)制新的種質(zhì)資源， 但方向不可逆。 人工突變主要包括化學(xué)誘變和物理誘變。目前存在的高油酸花生突變體材料， 除了1987 年Norden 等鑒定出的435-1 和 435-2 高油酸材料是自然突變體，其他材料都是人工突變的。 目前花生育種中主要應(yīng)用 DES 突變體、EMS 突變體、γ射線處理、疊氮化鈉浸種處理、γ 射線和疊氮化鈉復(fù)合處理等。侯睿等[12]利用化學(xué)誘變劑EMS 誘變 處理3 個(gè)特色花生品種（系）的種子。 發(fā)現(xiàn)提高了處理品種（高油酸品種）的產(chǎn)量和油酸含量。 Fang 等[13]鑒定出的的高油酸突變體E2-4-83-12 就是 用0.1%EMS 浸泡魯豐2 號(hào)獲得的材料衍生而來(lái)的。 Wang 等[14]用疊氮化鈉浸種處理花育33，從其后代中篩選出高油酸材料。

3.3 基因工程育種

轉(zhuǎn)基因方法從基因途徑上可以分為人工轉(zhuǎn)基因和自然轉(zhuǎn)基因。 自然轉(zhuǎn)基因不是人為主導(dǎo)的，是自然界里植物、動(dòng)物或微生物自主形成的轉(zhuǎn)基因現(xiàn)象。 人工轉(zhuǎn)基因是將人工分離和修飾過(guò)的基因?qū)氲缴矬w基因組中，由于導(dǎo)入基因的表達(dá)，引起生物體的性狀的可遺傳的修飾。 常用的轉(zhuǎn)基因方法包括基因槍法、脂質(zhì)體介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化法、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、電激法介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)化和花粉管通道法等。 花生常用的遺傳轉(zhuǎn)化方法主要有農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化莖尖 （非組培）、基因槍法轉(zhuǎn)化胚性組織和農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化子葉 （節(jié)）。主要用于提高病毒病抗性、提高抗蟲(chóng)性、生產(chǎn)口服疫苗、提高抗旱性、提高抗真菌侵染能力、提高除草劑抗性、抑制過(guò)敏原和提高油酸含量等。

3.4 分子標(biāo)記輔助育種

分子標(biāo)記輔助育種是利用分子標(biāo)記與決定目標(biāo)性狀基因緊密連鎖的特點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)目的基因，即通過(guò)檢測(cè)到分子標(biāo)記的存在達(dá)到選擇目標(biāo)性狀的目的，具有快速、準(zhǔn)確和不受環(huán)境條件干擾等優(yōu)點(diǎn)。 花生分子標(biāo)記輔助育種是在傳統(tǒng)雜交育種的基礎(chǔ)上，通過(guò)檢測(cè)與ahFAD2B和ahFAD2A2 個(gè)等位基因緊密連鎖的分子標(biāo)記篩選目標(biāo)材料， 減少育種的時(shí)間、 提高育種的準(zhǔn)確性。 研究者們開(kāi)發(fā)了CAPS、Real time PCR 和 AS-PCR 等標(biāo)記，進(jìn)行ahFAD2B和ahFAD2A的基因分型、 序列比對(duì)和分子標(biāo)記輔助育種等。 Janila 等[21]用分子標(biāo)記輔助回交（MABC）和分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）將SunOleic 95R 的2 個(gè)FAD2突變等位基因?qū)氲?ICGV 06110，ICGV 06142 和ICGV 06420 的遺傳背景中。他們使用DNA 標(biāo)記開(kāi)發(fā)了82 株MABC 和387 株MAS 衍生的基因滲入系群體， 其油酸含量從62%到83%不等。 與親代父母相比，油酸增加了0.5～1.1 倍，同時(shí)，群體中的亞油酸減少了 0.4～1.0 倍，棕櫚酸減少了 0.1～0.6 倍。 最后，篩選出高油 27 株系（53%～58%）和低油 28 株系（42%～50%）進(jìn)一步培養(yǎng)。 Yuan 等[15]利用 CRISPR/Cas9 技術(shù)誘導(dǎo)ahFAD2基因的新突變花生原生質(zhì)體和毛狀根培養(yǎng)模型。 在ahFAD2A中發(fā)現(xiàn)了G448A突變體，在ahFAD2B中發(fā)現(xiàn)了441_442insA和G451T突變體。其中G448A和441_442insA突變是與現(xiàn)有高油酸品種相同，G45 1T為新突變。

4 高油酸花生的特性

4.1 高油酸花生的發(fā)芽特性

種子休眠特性、溫度、濕度、土壤覆蓋厚度及新陳種子等都會(huì)影響花生種子的發(fā)芽特性。 種子休眠性影響花生的播種和收獲， 種子休眠性過(guò)強(qiáng)往往會(huì)造成花生播種后出苗率不高、缺苗；休眠性過(guò)弱容易造成莢果在收獲前發(fā)芽， 嚴(yán)重影響花生的產(chǎn)量以及花生仁的品質(zhì)和質(zhì)量，增加了黃曲霉菌感染的風(fēng)險(xiǎn)。郝西等[16]分別對(duì)剛收獲和收獲后35 d 的4 個(gè)高油酸花生品種系和4 個(gè)普通花生品系進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。 發(fā)現(xiàn)4 個(gè)普通油酸品種的休眠性極弱或無(wú)休眠期，高油酸品種具有一定的休眠性， 經(jīng)過(guò)分析得出種子休眠性強(qiáng)弱與油酸含量、 油亞比表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)關(guān)系，與亞油酸含量表現(xiàn)為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系的結(jié)論。

播種時(shí)的土壤厚度也影響花生的發(fā)芽天數(shù)。 謝明惠等[17]，發(fā)現(xiàn)花生適宜的播種深度為4～6 cm，播種過(guò)淺或過(guò)深會(huì)降低出苗率，延長(zhǎng)出苗時(shí)間，影響花生長(zhǎng)勢(shì)。 高油酸種子最突出的優(yōu)勢(shì)在于其抗氧化性和穩(wěn)定性。 高油酸花生種子的休眠性較普通花生強(qiáng)，自然老化對(duì)其的種子品質(zhì)的影響小。 張青云等[18]發(fā)現(xiàn)2 個(gè)高油酸花生品種新、陳花生種子播種，對(duì)其所結(jié)種子的主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響不大。王傳堂等[19]發(fā)現(xiàn)播種新、 陳高油酸花生對(duì)其所結(jié)果的莢果和籽仁產(chǎn)量影響不大。

4.2 高油酸花生耐低溫特性

花生是喜溫作物， 整個(gè)生長(zhǎng)期對(duì)溫度和熱量條件要求比較高，提高花生的耐低溫性可以提早播種，擴(kuò)大花生在高緯度地區(qū)的種植。 Jungman 等[20]發(fā)現(xiàn)高油酸花生在低溫條件下發(fā)芽率降低。唐月異等[21]利用55 份花生種子進(jìn)行低溫吸脹萌發(fā)試驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)花生種子的耐低溫性與亞油酸和脂肪酸的含量呈顯著正相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)低，說(shuō)明亞油酸含量和脂肪含量所能解釋的花生耐低溫性變異較少。薛曉夢(mèng)等[22]從普通油酸花生中花16 和高油酸花生中花413 中克隆得到7 個(gè)花生AhFAD2家族的全部基因，從分析這些基因的表達(dá)模式發(fā)現(xiàn)， 高油酸花生在受到低溫脅迫時(shí)，AhFAD2-1A/B編碼蛋白失活， 但AhFAD2-4A/B的高量表達(dá)在一定程度上彌補(bǔ)了這部分功能， 也說(shuō)明AhFAD2-1A/B功能的缺失并不是決定花生耐低溫性的主要因素。 這些研究為高油酸花生種質(zhì)資源的創(chuàng)新和培育提供了基礎(chǔ)。