花生基因組學(xué)在遺傳育種中的研究進(jìn)展

陳小平，魯 清，洪彥彬，李少雄，梁炫強(qiáng)

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點實驗室，廣東 廣州 510640）

花生（Arachis hypogaeaL.）是我國重要的油料經(jīng)濟(jì)作物，是食用植物油和食用蛋白的重要來源之一。花生營養(yǎng)價值高，含有豐富的油脂（35%～60%）和蛋白質(zhì)（22%～35%）以及膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素和生物活性大分子，是非洲貧困地區(qū)人們所需營養(yǎng)和能量的重要來源［1］?；ㄉ鹪从谀厦乐薜陌⒏⒈辈恐敛＠S亞南部區(qū)域［2-3］，目前已在100 多個國家種植，主要分布在亞洲、非洲和南美洲的發(fā)展中國家。聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫（FAOSTAT）顯示，2019 年全球花生種植面積達(dá)2 960 萬hm2，總產(chǎn)量4 876 萬t，其中亞洲和非洲花生種植面積占全球95%、產(chǎn)量占90%以上。隨著花生遺傳學(xué)、基因組學(xué)、育種學(xué)的發(fā)展以及耕作栽培技術(shù)的不斷提升，全球花生平均單產(chǎn)從1961 年的849 kg/hm2提高到2019年的1 647 kg/hm2。我國是世界最大的花生生產(chǎn)國，總產(chǎn)占世界花生產(chǎn)量的36%，花生總產(chǎn)量和出口量遠(yuǎn)大于其他油料作物，是少數(shù)具有國際競爭力的出口農(nóng)產(chǎn)品。

過去60 年我國花生產(chǎn)業(yè)獲得顯著發(fā)展，花生良種選育與推廣貢獻(xiàn)巨大，選育了一批在產(chǎn)量、品質(zhì)（高油、高油酸、高蛋白）、抗性等方面具有優(yōu)良特性的花生新品種并進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用［4-6］。育種技術(shù)取得長足發(fā)展，多種技術(shù)并存，常規(guī)育種與分子育種技術(shù)不斷融合。隨著DNA 測序技術(shù)的快速發(fā)展，推動基因組學(xué)研究日新月異，以全基因組選擇（Genomic Selection,GS）為代表的多組學(xué)育種技術(shù)研究推動作物育種理論和技術(shù)的重大變革。近年來花生野生種和栽培種的參考基因組相繼發(fā)布［7-12］，為花生基因組學(xué)研究奠定了重要基礎(chǔ)，進(jìn)一步加快花生基因組學(xué)在遺傳育種中的應(yīng)用。本文綜述了花生基因組進(jìn)化、全基因組測序、分子標(biāo)記開發(fā)、遺傳圖譜構(gòu)建及重要性狀QTL 定位、花生傳統(tǒng)育種技術(shù)及其局限性、分子輔助育種技術(shù)及全基因組選擇等基因組學(xué)和育種理論與技術(shù)的研究進(jìn)展。

1 花生基因組學(xué)研究進(jìn)展

1.1 花生基因組進(jìn)化

栽培花生是豆科花生屬（Arachis）中唯一馴化的物種。豆科花生屬共有80 多個種，但只有2 個四倍體（2n=4x=40），分別為栽培種A.hypogaea和野生種A.monticola），其他均為二倍體野生種（2n=2x=20）。染色體組型分析表明，花生屬物種包括A、B、D、F、K、G 等6 個不同基因組［13-15］。大部分二倍體花生屬物種是A或B 基因組（AA 或BB）。細(xì)胞學(xué)研究表明，花生栽培種是異源四倍體（AABB，2n=4x=40），由2 個二倍體野生種經(jīng)過一次自然雜交后染色體加倍而成［13,16］，其中，A亞基因組的供體野生祖先種是A.duranensis（AA，2n=2x=20），B 亞基因組的供體野生祖先種是A.ipaensis（BB，2n=2x=20）。近年來花生基因組測序研究發(fā)現(xiàn)，異源四倍體花生的形成比細(xì)胞學(xué)研究推測的過程更加復(fù)雜?；蚪M進(jìn)化分析表明，栽培花生的B亞基因組來自A.ipaensis，而A 亞基因組不只是來自A.duranensis，可能有多個來自于不同二倍體野生種的A 基因組供體。因此，花生四倍體的形成有兩種可能，一是A.ipaensis與A.duranensis經(jīng)過多輪雜交后兩個亞基因組發(fā)生不對稱進(jìn)化；另一種是A.ipaensis與包括A.duranensis在內(nèi)的多個A 基因組的二倍體野生種雜交最后形成四倍體栽培種［17-18］。隨著基因組學(xué)發(fā)展，將有更多的花生屬物種完成測序，可以進(jìn)一步揭示花生屬物種基因組之間的進(jìn)化關(guān)系。

1.2 花生全基因組測序

近年花生基因組學(xué)蓬勃發(fā)展，參考基因組從無到有，目前已有4 個花生物種完成了全基因組測序，共產(chǎn)生了8 個參考基因組，包括栽培種3個不同基因型的參考基因組，極大豐富了花生基因組數(shù)據(jù)資源，使花生從基因組資源匱乏作物一躍成為基因組資源豐富作物。

花生屬物種的基因組相對較大，而且重復(fù)序列多，屬于復(fù)雜基因組。細(xì)胞學(xué)分析表明，二倍體花生的2C 值在2.55～3.22 pg 之間，二倍體基因組平均大小約1.4 Gb，四倍體花生的2C 值約5.7 pg，基因組大小約2.8 Gb［19］。鑒于四倍體基因組較大，花生全基因組測序研究首先從二倍體野生種開始。2016 年多國科學(xué)家參與的國際花生測序團(tuán)隊發(fā)表二倍體野生種A.duranensis（V14167）和A.ipaensis（K30076）的基因組序列［12］；廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院2016 年發(fā)表了二倍體野生種A.duranensis（PI475845）的基因組序列［11］，并于2018 年發(fā)表了二倍體野生種A.ipaensis（ICG8206）的基因組序列［10］；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)2018 年發(fā)表了野生四倍體花生A.monticola（PI263393）的基因組序列［20］。2019 年花生栽培種3 個基因組先后發(fā)表：廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)表了四倍體栽培花生伏花生的全基因組序列，組裝基因組大小為2.55 Gb，包含83 087 個蛋白編碼基因；福建農(nóng)林大學(xué)主導(dǎo)完成四倍體栽培花生獅頭企的全基因組序列，組裝染色體水平基因組大小約2.54 Gb，包含83 709 個蛋白編碼基因；美國發(fā)表了四倍體栽培花生Tifrunner 的基因組序列，組裝基因組大小約2.55 Gb，包含66 469 個蛋白編碼基因。上述4 個物種8 個基因組的測序結(jié)果統(tǒng)計如表1 所示。高質(zhì)量參考基因組為花生分子標(biāo)記開發(fā)、基因定位與挖掘、全基因組水平的分子輔助育種等奠定重要的序列基礎(chǔ)，促進(jìn)花生分子遺傳改良。我國花生研究者在花生基因組測序方面的研究成果大大提升了我國花生基礎(chǔ)研究的國際地位。

表1 花生野生種和栽培種全基因組測序結(jié)果Table 1 Results of genome sequencing of wild and cultivated peanut species

1.3 花生分子標(biāo)記開發(fā)

分子標(biāo)記在分子育種中發(fā)揮了重要作用，花生中已開發(fā)利用了多種分子標(biāo)記，包括限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）［21］、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA（Randomly Amplified Polymorphic DNA，RAPD）［22］、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）［23］、序列特征性擴(kuò)增區(qū)域（Sequence Characterized Amplified Regions，SCAR）［24］、切割擴(kuò)增多態(tài)性序列（Cleaved Amplified Polymorphic Sequence，CAPS）［25］、多樣性序列芯片技術(shù)（Diversity Array Technology，DArT）［26］、競爭性等位基因特 異 性PCR（Kompetitive Allele Specific PCR，KASP）［27］、簡單序列重復(fù)（Simple Sequence Repeat，SSR）［28］、單核苷酸多態(tài)性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）［29-30］以及小片段插入和缺失標(biāo)記（Insertions and Deletions，InDels）［31］等，其中SSR 和SNP 標(biāo)記是目前最常用的兩種標(biāo)記。

花生SSR 標(biāo)記的開發(fā)主要通過以下幾種方法：（1）構(gòu)建富含SSR 的DNA 文庫［32］；（2）細(xì)菌人工染色體（Bacterial Artificial Chromosome，BAC）末端測序（End Sequencing，BES）［33］；（3）基于基因表達(dá)序列標(biāo)簽（Expressed Sequence Tags，EST）序列［28］；（4）基于基因組Survey 序列［34］；（5）基于全基因組序列［35］?；ㄉ鶶SR的早期開發(fā)比較困難，Hopins 等最早于1999 年開發(fā)利用花生SSR［36］。He 等利用SSR 富集DNA文庫鑒定了56 個SSR 位點，其中只有19 個具有多態(tài)性［32］。Wang 等利用BAC 末端測序方法從36 435 個BES 中鑒定了1 424 個SSR 位點［33］。隨著花生EST 數(shù)量的增加和RNA-seq 的廣泛應(yīng)用，通過EST 序列開發(fā)的SSR 標(biāo)記越來越多，標(biāo)記數(shù)量也急劇增加。Liang 等利用24 283 條EST序列開發(fā)881 個SSR 位點，其中290 個可用于標(biāo)記開發(fā)［28］。徐志軍等基于RNA-Seq 數(shù)據(jù)，鑒定出19 143 個SSR 位點，其中13 477 個SSR 位點可用于分子標(biāo)記開發(fā)?；ㄉ蚪M測序的完成促進(jìn)SSR 的開發(fā)數(shù)量進(jìn)一步提升。Zhao 等基于二倍體野生花生基因組為參考序列，分別從A.duranensis和A.ipaensis中鑒定出135 529 和199 957 個SSR 位點，其中51 354 和60 893 個SSR 位點可用于分子標(biāo)記開發(fā)［37］。Lu 等利用伏花生參考基因組分別從A 和B 亞基因組中鑒定了3 772 653 和4 414 961 個SSR 位點，其中462 267和489 394 個SSR 位點可用于分子標(biāo)記開發(fā)［35］。

SNP 具有突變頻率較低、等位基因較少、遺傳穩(wěn)定性較高和較其他標(biāo)記分布范圍更廣等特點，為目前使用較為廣泛的分子標(biāo)記之一。SNP 位點的開發(fā)主要采用全基因組重測序（Whole-Genome Resequencing，WGRS）和簡化基因組測序，其中簡化基因組測序技術(shù)主要包括基因分型測序技術(shù)（Genotypong-by-sequencing，GBS）、限制性酶切位點關(guān)聯(lián)DNA 測序技術(shù)（Restriction-Site Associated DNA Sequencing，RADseq）、特異性位點擴(kuò)增片段測序技術(shù)（Specific-Locus Amplified Fragment Sequencing SLAF-seq）。Alves 等從野生花生中開發(fā)與抗性基因相關(guān)的SNP 標(biāo)記［30］。Hong 等通過序列擴(kuò)增方法開發(fā)了52 個SNP 位點，包括18個EST-SNP 和44 個genomic-SNP［29］。Zhang 等基于SLAF-seq 方法開發(fā)17 338 個花生SNP［38］。Pandey 等通過對41 個不同基因型花生材料重測序分別在A 基因組和B 基因組中鑒定了98 375 和65 407 個SNP 位點，通過進(jìn)一步驗證從中篩選出58 233 個SNP 并開發(fā)高密度SNP 芯片［39］。SNP 標(biāo)記通過不同基因型材料的測序數(shù)據(jù)與參考基因組序列比較，獲得覆蓋全基因組的高密度標(biāo)記位點，有利于開展高分辨率的性狀關(guān)聯(lián)分析。

1.4 花生遺傳圖譜構(gòu)建

隨著不同類型花生分子標(biāo)記的大量開發(fā)，基于單一或整合多類型標(biāo)記的花生遺傳圖譜相繼發(fā)表。早期花生遺傳圖譜的構(gòu)建主要基于RFLP、RAPD 和AFLP 等低密度傳統(tǒng)分子標(biāo)記［40-42］。隨著SSR 標(biāo)記的開發(fā)利用，近年來花生遺傳圖譜的構(gòu)建主要采用SSR 標(biāo)記，而且標(biāo)記數(shù)量不斷增加。SSR 標(biāo)記剛開始用于遺傳圖譜構(gòu)建時所含標(biāo)記數(shù)量較少。Hong 等以142 個重組自交系（Recombinant Inbred Line,RIL）群體為材料，構(gòu)建了包含131個SSR 標(biāo)記的花生遺傳圖譜［43］。隨后Varshney等也構(gòu)建了一張包含135 個SSR 標(biāo)記的遺傳圖譜［44］。Wang 等通過BES 測序開發(fā)4 152 個SSR引物，鑒定了385 個多態(tài)性位點，構(gòu)建一張包含318 個SSR 標(biāo)記的遺傳連鎖圖譜，總遺傳距離為1 674.4 cM，平均遺傳距離為5.3 cM［33］。由于SSR 在栽培花生中的多態(tài)性低，基于一個RIL群體構(gòu)建的遺傳圖譜所含標(biāo)記數(shù)量較少，為構(gòu)建高密度的遺傳圖譜，出現(xiàn)了整合多個群體的遺傳圖譜。Hong 等整合3 個RIL 群體構(gòu)建了一張包含175 個SSR 標(biāo)記的遺傳圖譜，涵蓋22 個連鎖群，總遺傳距離為885.4 cM［45］。Sujay 等以兩個RIL 群體為材料，構(gòu)建了一張包含225 個SSR 標(biāo)記的遺傳圖譜，總遺傳距離為1 152.9 cM［46］。Gautami 等構(gòu)建了3 個RILs 群體的整合圖譜，包含293 個標(biāo)記位點，分布在20 個連鎖群，覆蓋2 840.8 cM［47］。Gautami 基于11 個作圖群體，構(gòu)建高密度的整合遺傳圖譜，包含895 個SSR 標(biāo)記和2 個CAPS 標(biāo)記，涵蓋20 個連鎖群，總遺傳距離為3 863.6 cM［48］。在此基礎(chǔ)上，Shirasawa 通過整合另外5 個作圖群體構(gòu)建了一張更高密度的遺傳圖譜，標(biāo)記數(shù)量達(dá)3 693，并能夠?qū)?0 個連鎖群定位到相應(yīng)的花生A 和B 亞基因組［49］。

隨著大量SNP 的開發(fā)，SNP 標(biāo)記也逐漸應(yīng)用于花生遺傳圖譜構(gòu)建。Zhou 等利用RADseq 技術(shù)開發(fā)SNP 位點，以此構(gòu)建一張包含1 621 個SNP標(biāo)記和64 個SSR 標(biāo)記的花生栽培種遺傳圖譜，涵蓋20 個連鎖群，總遺傳距離為1 446.7 cM［50］。Agarwal 等利用WGRS 開發(fā)SNP 標(biāo)記并構(gòu)建涵蓋20 個連鎖群，包括8 869 個SNP 標(biāo)記的高密度遺傳圖譜，總遺傳距離為3 120 cM，平均遺傳距離為1.45 cM［51］。Khan 等構(gòu)建了兩張分別包含1 975 個SNP 標(biāo)記和5 022 個SNP 標(biāo)記的高密度遺傳連鎖圖譜用于抗黃曲霉相關(guān)基因定位和候選基因鑒定［52］。de Blas 等以栽培種和人工合成的雙二倍體野生花生雜交的RIL 群體為材料，構(gòu)建了一張包含1 819 個SNP 標(biāo)記的遺傳圖譜，涵蓋21個連鎖群，總遺傳距離為2 531.81 cM［53］。

2 花生傳統(tǒng)育種技術(shù)及其局限性

2.1 表型鑒定與分析

表型分型或性狀調(diào)查是育種選擇的重要依據(jù)。無論是傳統(tǒng)育種還是分子育種方法，都需要準(zhǔn)確可靠的表型數(shù)據(jù)。育種者需要從成千上萬的植株中篩選出綜合性狀優(yōu)良的后代，如何鑒定表型、利用表型數(shù)據(jù)選擇優(yōu)良性狀并淘汰不利性狀，是傳統(tǒng)育種選擇的關(guān)鍵［54］。

表型鑒定與分析的方法涉及到植物生理、植物病理、生物化學(xué)以及食品加工等方面的原理和方法，根據(jù)調(diào)查性狀的不同而有所差異。產(chǎn)量是品種選育必需的調(diào)查性狀，產(chǎn)量性狀分析可以通過百果重或小區(qū)產(chǎn)量作為衡量指標(biāo)?？剐苑治觯ㄈ琰S曲霉、青枯病、莖腐病等）可以在溫室或?qū)嶒炇彝ㄟ^人工接菌，以及田間人工接菌或病圃中自然發(fā)病進(jìn)行抗性分析［55-56］。品種的熟期可以用積溫（Cumulative Thermal Time，CTT）來衡量。品質(zhì)和營養(yǎng)成分通常采用化學(xué)方法檢測，但是化學(xué)方法會破壞種子，影響后續(xù)選擇，無損檢測技術(shù)如近紅外光譜分析（Near Infrared Reflectance Spectroscopy，NIRS）更適用于油脂、蛋白、碳水化合物或者脂肪酸等品質(zhì)成分的檢測。

表型鑒定分析有田間數(shù)據(jù)也有室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)，如由黃曲霉菌引起的病害，既需要田間收獲前的抗性調(diào)查數(shù)據(jù)，也需要收獲后實驗室的種子侵染調(diào)查數(shù)據(jù)。田間數(shù)據(jù)一般需要多年多點的重復(fù)數(shù)據(jù)，實驗室數(shù)據(jù)一般需要3 個以上的重復(fù)。花生雜交之后從F2代開始出現(xiàn)分離，對目標(biāo)性狀的選擇可以從F2代開始，有些雜交組合的分離群體比較大，而且F2代的種子需要進(jìn)一步繁殖后代進(jìn)行篩選，因此需要高通量、低成本、無損表型鑒定方法。

過去幾十年傳統(tǒng)育種技術(shù)在花生新品種選育方面取得顯著成效，但是傳統(tǒng)育種主要依賴于表型鑒定分析，存在隨機(jī)性大和效率低的問題，隨著表型組學(xué)發(fā)展，未來有望通過嚴(yán)格控制生長條件，開展大規(guī)模表型精準(zhǔn)鑒定。

2.2 遺傳變異與育種

與野生花生相比，栽培花生的遺傳變異少，栽培種與野生種之間存在生殖隔離，阻礙了野生花生遺傳變異向栽培花生的轉(zhuǎn)移。除遠(yuǎn)緣雜交外，花生育種親本通常只有保存的栽培花生種質(zhì)資源或育種產(chǎn)生的高世代材料。在親本數(shù)量有限的情況下，明確性狀的遺傳變異規(guī)律對于培育具有目標(biāo)性狀的品種非常重要。研究表明，銹病［57］、根結(jié)線蟲［58］、油酸與亞油酸比值（油亞比，O/L）［59］等是由一對或少數(shù)幾對主基因控制的質(zhì)量性狀，晚斑病抗性［60］、種子休眠性［61］具有數(shù)量遺傳特性，另外，耐旱性和種子大小具有加性遺傳變異的數(shù)量性狀［62-63］。但是由于缺乏合適有效的表型分析方法，還有很多復(fù)雜農(nóng)藝性狀的遺傳規(guī)律不清。

花生是閉花授粉的自交作物，適宜自花授粉作物的育種方法均可在花生育種中應(yīng)用，包括群體選擇、系譜法、集團(tuán)選擇、單粒傳和回交選擇方法等。目標(biāo)性狀在親本之間的差異及其遺傳力是育種親本選擇的重要參考因素?；ㄉ袘?yīng)用的育種技術(shù)有傳統(tǒng)雜交技術(shù)、遠(yuǎn)緣雜交、物理或化學(xué)誘變、細(xì)胞工程、轉(zhuǎn)基因、分子標(biāo)記輔助以及多技術(shù)聚合育種等［5］。隨著基因分型成本越來越低，基于全基因組水平的分子育種技術(shù)應(yīng)用也越來越廣泛［64］。

3 基因組學(xué)在花生育種中的應(yīng)用

3.1 性狀連鎖與關(guān)聯(lián)分析

表型與基因型的關(guān)聯(lián)分析是開展分子育種的重要前提，隨著花生基因組資源的豐富，花生產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病、抗逆等重要性狀的定位與關(guān)聯(lián)研究均取得了較大進(jìn)展［65］。在耐旱性狀方面，Gautami 等定位了153 個主效QTL 和25 個上位性QTL［47］。Ravi 鑒定了52 個與耐旱相關(guān)的主效QTL，并發(fā)現(xiàn)這些QTL 與2～9 個性狀相關(guān)聯(lián)，表明耐旱性狀的復(fù)雜性與數(shù)量性狀特征［66］。在晚斑病抗性方面，Sujay 等鑒定了28 個晚斑病抗性QTL 和15 個銹病抗性QTL 位點，其中晚斑病抗性主效QTL 位點可以解釋10.27%～62.4%的表型變異（Phenotypic Variation Explained,PVE），銹病抗性QTL 位點的PVE 可達(dá)82.67%［46］。Luo 等利用QTL-seq 分析在B 亞基因組第2 染色體上鑒定了兩個抗青枯病QTL 位點［67］。Luo 等鑒定了33 個莖腐病抗性QTL 位點，其中6 個位點可解釋10%以上的表型變異［68］。Pandey 等鑒定了78個主效QTL 和10 個上位性QTL 與花生含油量及油脂品質(zhì)相關(guān)［69］。基于RIL 群體構(gòu)建遺傳圖譜開展性狀連鎖分析所涉及的性狀少，而利用自然群體開展的全基因關(guān)聯(lián)分析可同時分析幾十個性狀，但也需更大的群體。Pandey 等基于300 份花生資源50 個重要農(nóng)藝、病害和品質(zhì)相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析，鑒定了36 個性狀與524 個標(biāo)記關(guān)聯(lián)，對表型變異的解釋介于5.81%～90.09%［70］。

3.2 分子標(biāo)記輔助選擇育種

標(biāo)記輔助選擇（Marker Assisted Selection，MAS）育種利用遺傳標(biāo)記將部分功能驗證的候選標(biāo)記與性狀關(guān)聯(lián)，在早期通過基因型分析進(jìn)行選擇，縮短世代間隔，加快育種進(jìn)程。通過分子標(biāo)記輔助可以使傳統(tǒng)育種方法6～8 年的育種周期縮短到2～3 年。近10 年來，隨著花生基因組學(xué)的發(fā)展，基因組資源極大豐富，為分子育種提供重要理論與數(shù)據(jù)支撐。分子標(biāo)記輔助主要采用標(biāo)記輔助的回交選擇（Marker-Assisted Backcrossing，MABC）和標(biāo)記輔助輪回選擇（Marker-Assisted Recurrent Selection，MARS）方法。MABC 方法已成功應(yīng)用于線蟲抗性和高油亞比［71］。Cavanagh以抗銹病材料為輪回親本，通過3 次回交和1 次自交，利用1 個顯性和3 個共顯性的標(biāo)記，將銹病抗性主效QTL 引入其他農(nóng)藝性狀優(yōu)良的感銹病花生材料，獲得抗銹病的基因滲入系（Introgressed Lines，IL）［72］。國際半干旱熱帶作物研究所鑒定了1 個對銹病抗性貢獻(xiàn)率達(dá)82.96%的主效QTL 位點，利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)成功培育抗銹病和葉斑病的高產(chǎn)花生品種［73］。同時，通過分子標(biāo)記輔助整合高油酸、抗銹病和葉斑病的花生新種質(zhì)［74］。Janila 等利用FAD2基因開展分子標(biāo)記輔助選擇，培育系列高油酸花生材料［75］。徐平麗等利用TaqMan 探針標(biāo)記與KASP 標(biāo)記結(jié)合的分子輔助輪回親本選擇創(chuàng)制了高油酸花生材料［76］。高油酸分子輔助育種已經(jīng)取得較大進(jìn)展［77-78］。

3.3 基因組選擇

基于性狀連鎖的分子標(biāo)記輔助選擇適用于單基因或幾個主效基因控制的性狀，對于多基因控制的復(fù)雜性狀比較困難。GS 是一種利用覆蓋全基因組的高密度標(biāo)記進(jìn)行選育的新方法，尤其對低遺傳力、難測定的復(fù)雜性狀具有較好的預(yù)測效果，能快速準(zhǔn)確地選擇復(fù)雜性狀［79-80］。GS 通過覆蓋全基因組范圍內(nèi)的高密度標(biāo)記進(jìn)行育種值估計，獲得不同染色體片段或單個標(biāo)記效應(yīng)值，然后將個體全基因組范圍內(nèi)片段或標(biāo)記效應(yīng)值累加，獲得基因組估計育種值（Genomic-Estimated Breeding Values，GEBV）［79］。利用GS 進(jìn)行育種選擇，需要構(gòu)建訓(xùn)練群體（Training Population，TP）建立相應(yīng)的育種模型，然后通過育種群體（Breeding Population，BP）或候選群體（Candidate Population，CP）進(jìn)行育種選擇。采用育種骨干親本材料建立TP，其中的每個材料都有已知的基因型和表型，通過適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計學(xué)建模，建立GS育種模型，估計每一個標(biāo)記的效應(yīng)值，然后利用同樣的分子標(biāo)記測定育種群體的基因型，根據(jù)標(biāo)記效應(yīng)值預(yù)測育種群體個體GEBV，最后根據(jù)GEBV 排名對個體進(jìn)行選擇［81］。GS 預(yù)測的準(zhǔn)確性受TP 大小與組成結(jié)構(gòu)、表型分型準(zhǔn)確性、標(biāo)記密度以及性狀遺傳力等因素影響［80］。

隨著花生全基因組測序的完成、高通量測序技術(shù)的發(fā)展、基因分型成本的急劇下降，開展基于全基因組水平的GS 育種成為可能。國際半干旱熱帶作物研究所采用DArT 標(biāo)記和SNP 芯片對花生微核心種質(zhì)的開花天數(shù)、種子重量和莢果產(chǎn)量開展GS 模型構(gòu)建和分析［39,82］。基因組選擇的優(yōu)勢在于其對后代選擇是基于對整個基因組而不是基因組中某一個或幾個片段，真正實現(xiàn)了基因組在育種中的應(yīng)用，將成為未來花生育種的重要育種方法和技術(shù)變革方向［80,83］。

4 展望

花生基因組學(xué)日新月異、蓬勃發(fā)展，產(chǎn)生了海量基因組資源，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源只有在育種中被充分利用轉(zhuǎn)化，真正進(jìn)入田間和市場才能體現(xiàn)基因組資源的價值和意義。目前，花生基因組學(xué)在育種中應(yīng)用需要更多特異性群體。雖然已經(jīng)有很多群體被構(gòu)建并應(yīng)用于花生遺傳圖譜構(gòu)建、新材料創(chuàng)制和新品種選育，但是花生基因組學(xué)基礎(chǔ)研究和育種實踐仍需要更多特異性群體，如目標(biāo)性狀單一、群體數(shù)量更大的RIL 群體、多親本高世代互交系（Multi-Parents Advanced Generation Intecross,MAGIC）［72］和染色體代換系（Chromosome Segment Substitution Lines,CSSL）等［84］。此外，花生基因組學(xué)在育種中應(yīng)用需要高通量精準(zhǔn)表型鑒定技術(shù)。獲得準(zhǔn)確和精細(xì)表型數(shù)據(jù)是開展花生全基因組選擇的關(guān)鍵［85］。隨著表型組學(xué)發(fā)展，通過自動、遙感、多場景數(shù)據(jù)整合實現(xiàn)高通量、準(zhǔn)確、精準(zhǔn)表型鑒定是未來數(shù)字化育種的重要發(fā)展方向［80］。全基因組水平的選擇育種是未來育種發(fā)展的必然趨勢?；趩蝹€性狀連鎖標(biāo)記的分子輔助選擇將逐漸發(fā)展為基于全基因組水平育種值估測的全基因組選擇［86］，基于測序或基因分型的全基因組水平的育種選擇將在未來花生育種中占據(jù)主導(dǎo)地位［64］。