王传堂 - 全国农技推广网

Report
花生育种目标与育种方法
国家花生产业技术体系
育种与种子研究室
王传堂
花生栽培种植物学分类
如何区分花生品种
花生育种目标
花生育种方法
花生高油遗传改良
瑞典植物学家林奈[Carl Von Linnaeus
(1707-1778)]于1753年将花生栽培种命名为
Arachis hypogaea L.。Arachis源于希腊语
arachos,意为“杂草”,hypogaea意为“地
下的(小)室”,形象地指出了花生“地下结
果”这一特性。
花生栽培种植物学分类
一、交替开花亚种(密枝型)晚熟\爬蔓\大果高产\具种子休眠性\油酸
/亚油酸比值较高
1.弗吉尼亚型(普通型)
2. 秘鲁型(龙生型)
二、连续开花亚种(疏枝型) 早熟\直立\小果低产\易发芽\油亚比较
低
1.西班牙型(珍珠豆型)
2.瓦伦西亚型(多粒型)
[亚种间杂交出现中间类型(如连续开花+大果,不能归于上述4大类型)]
普通型
龙生型
珍珠豆型
花生栽培品种分4个市场型
一、弗吉尼亚型(普通型)
二、兰娜型
三、西班牙型(珍珠豆型)
四、瓦伦西亚型(多粒型)
如何区分花生品种
植株特性(直立/半蔓、茎基部花
青素、叶形叶色、开花习性、花
序、旗瓣新月斑颜色等)
荚果、子仁外观 特性(包括种皮
颜色、内种皮颜色)
品质、抗性等
分子标记技术
直立
匍匐
半匍匐(半蔓)
主茎生长习性(仅适用于株型匍匐者)
主茎直立
主
侧枝生长习性(仅适用于株型匍匐者)
平生
端部重度上翘
端部微翘
端部中度上翘
端部极度上翘
栽培种花生的茎色一般为绿
色,老熟后变为褐色。
有些品种茎上含有花青素,茎
呈现部分红色。
许多多粒型和龙生型品种茎呈
现深浅不等的红色。
椭圆形
长椭圆形
倒卵形
黄绿、淡绿、绿、深绿、暗绿等
宽倒卵形
交替(主茎不开花)连续(主茎开花)
开花)
交替(主茎开花)
连续(主茎不
花生花冠,示旗瓣、翼瓣、龙骨瓣
普通形
曲棍形
斧头形
串珠形
葫芦形
蜂腰形
茧形
果腰
果嘴
白色
金黄色
花生育种目标
一、高产
二、优质(高油、高蛋白+低脂+高蔗糖、高油酸+
低亚油酸+低棕榈酸—鲜食、出口)
三、安全(无黄曲霉毒素污染、低镉、无过敏原)
四、熟性与休眠性(早熟、适当晚熟、在田间不易
发芽)
五、抗逆(抗旱、耐涝、耐低温、抗青枯病、抗根
结线虫、抗虫)
六、适宜机械化操作(抗倒伏、果柄坚韧不落果)
花生主要育种方法
•
•
•
•
•
•
短平快,
引种
育成突破性品种较难
系选
诱变
杂交
远缘杂交
近红外技术(NIRS)(非破坏性地测定主
要品质成分)辅助选择育种
• 分子育种(分子标记辅助选择与转基因育
种)
引种
一、引进品种经鉴定后适宜当地种植,直接利用
二、引进后作为育种材料
凡例:
直接利用:白沙1016、徐州68-4、海花1号(我
国)、花11(非洲)
直接利用+用作杂交亲本:伏花生、狮头企
杂交亲本:鲁花11号、鲁花9号(美国、东南亚)
花生引种要注意哪些问题
一、引种前摸清品种原产地的生态环境,如无霜期长短、
有效积温等,与当地条件比较后,再确定是否引种。生态
环境相似,引种容易成功
二、引进后,必须进行小面积试种,最好在选择几个有代
表性的地点同时进行(地力要均匀、地势要平坦,才有可
比性,最好是沙壤土),以便全面、准确地评价引进品种
的利用价值,证明确有增产效果后,才能大面积推广。在
试种鉴定前,不可大调大运,盲目推广
三、严格检疫。避免把当地没有的病虫、杂草带进来,尤
其是不能从茎腐病、青枯病发病严重的地区引种,因为这
些病害非常容易通过种子传播。病区引种要引进有抗性的
品种
全国主要花生育种单位
山东省花生研究所(全国区试主持单位、国家花生工程技术研究中心、
农业部花生生物学与遗传育种重点实验室)、潍坊农科院、临沂农科院
、山东农大、青岛农大
河南省农科院经作所(农业部黄淮海油料作物重点实验室)及开封、濮
阳等地市农科院
江苏省农科院(徐州农科所)
山西农科院经作所
中国农科院油料所(全国区试主持单位、农业部油料作物生物学与遗传
育种重点实验室)
四川南充农科院
福建省泉州农科所、福建农大
江西赣州农科所
湖南农大
广东省农科院作物所(全国区试主持单位)、湛江农科所、仲凯农业工
程学院
广西农科院经作所
东北地区:辽宁省风沙地改良利用研究所、锦州农科院、吉林农科院经
济植物所、大连农科院
国外主要花生育种
单位
印度国际半干旱热带作物研究所(ICRISAT)、DGR(前国
家花生研究中心,NRCG)
美国佐治亚大学、北卡州立大学、佛罗里达大学、得州农
工大学
系选
纯系内选择无效
变异来源:
一、天然杂交(van der Stok ,1923;印度0-3.9%
,美国弗吉尼亚0-2.8%,佛罗里达1%-8.1%)
二、自然突变
三、新育成品种群体内的剩余变异
剩余变异是指杂交后代群体中残留的杂合基因所引
起的变异。这些杂合基因型个体,在育种过程中因
生态条件的限制,未能充分表现出来,但在新品种
推广后,由于种植范围扩大,生态条件各异,基因
杂合状态就可能从表型上识别出来,形成了品种(
品系)内新的杂合体异型株
系选凡例
花17是山东省花生研究所选育的传统出口
型大花生品种,分枝多
山东栖霞县种子站、李博士夼农科队从中
选出果、仁商品性不变但分枝数减少适合
密植的鲁花10号
A. duranensis自然突变体
最高
60.33%
诱变育种
X射线、 γ射线
化学诱变(EMS、DES、叠氮化钠)
太空育种
粒子注入
ICRISAT推荐的处理种子量为5千-1万粒
突变体
早熟、高产、高油酸、高油、高蛋白、
大果、小果、抗病、耐盐、耐低温、耐
重茬
育成的品种
鲁花6号、鲁花12号、花育40号等
化学诱变特点
后代性状稳定较快,适宜对个别性状
的改良
化学诱变育种后代群体品质选择
植株M2代(种子M3代)选择有效,但面
临群体过大的问题;
M2代种子选择,部分材料其优质特性未
能传递下去
M2代品质变异有的系遗传因素造成,有
的是生理因素造成
花育22号对照及叠氮化钠高油酸突变体
脂肪酸GC测定结果
2010粒号E1-3-343-8 (M2种子):
含油量57.78%
2011株号Q3-5-23(M3种子):
18粒/23粒含油量超55%,最高58.71%
花生人工杂交注意事项
保证亲本纯度
亲本不纯,杂种鉴定困难,不能用于遗传研究
花期相遇
保持较高湿度(花期高于70%)
最后一批杂交最迟在收获前55-65天结束,花生
从授粉到荚果成熟需要55-65天
ICRISAT推荐每组合授粉100-150朵花,收获50
个荚果,70-75粒种子
可采取插枝的方式扩大杂种群体
收获荚果晒干后,立即着手杂种鉴定
花生属分类简介
花生属植物起源于南美洲
至少包括80个种
Arachis hypogaea L.是其中唯一的
栽培种
根 据 Krapovickas 和
Gregory
(1994)花生属分为9个区组
花生区组野生种被称为 “亲和野生
种”,其余8个区组野生种被称为
“不亲和野生种”
花生栽培种
2n=4X
近缘亲和野生种
2n=2X
染色体倍性差异使基因交流受到阻碍
通 常 认 为 亲 和 的 野 生 种 , 如 :
A.matiensis
A.Magna 、 A.valida 、 A. ipaensis 、 A.
glandulifera 与栽培种杂交不能获得成熟
种子,仍需采用胚拯救或萌发技术
远缘的不亲和野生种与栽培种杂交通过常
规方法不能获得种子-------“生殖隔离”
育种者广泛利用的“核心亲本”数目有限
•
•
•
•
•
•
•
高油(63%)
高蛋白(高于30%)
抗病虫(尤其病毒病、线虫病)
抗旱耐瘠
高产因子
高油酸
耐荫
• 21个栽培品种含油量:
43.6%-55.5%
• 37份野生材料含油量:
46.5%-63.2% (#)
• 其中种子含油量超过58%的野生
种均为不亲和种
# 22个野生种共
87份材料种子含 #我国6390份栽培花
生资源含油量平均
油量,均值为
约在50%,最低值
55.8% , 变 幅
和最高值分别为
51.4% -62.9% 。
31.0%、60.3%
其中含油量≥
58% 的 种 质 有 12
份
一般认为,花生野生种富含高油资
源,且其含油量上限高于栽培种。
种名
编号
含油量(%)
花生属3个野生种子仁蛋白含量
(李丽容等1994)
种名
A.stenosperma
A.stenosperma
A.stenosperma
A.duranensis
A.spegazzinii
PI号
338279
338280
337308
219823
262133-2
蛋白质(%)
33.45
33.10
32.30
32.07
31.86
花生换算系数为5.46,不是6.25
A.correntina PI331192 脂肪酸GC测定结果
亲和野生种利用途径
四倍体途径(利用A. monticola)-桂花26
三倍体途径-桂花22
六倍体途径-花育20号、远杂9102、远杂9307
双二倍体途径- 抗线虫品种COAN、 NemaTAM
花生远缘杂交不亲和
障碍可能出现的时期
克服花生杂交不亲和
性的技术措施
利用A.glabrata育成的品种
花育31号、花育41号、花育44号
A. hypogaea cv Qunyu 101 × A. paraguariensis
近红外技术(NIRS)
含水量、主要脂肪酸、蛋白质、脂肪
蔗糖
矿物质
黄曲霉毒素
分子育种
分子标记辅助选择育种
高油酸
FAD2A/2B CAPS标记、AS-PCR、qPCR
抗线虫和TSWV
差异表达分析
青枯病、黄曲霉、叶斑病、线虫、耐旱、低
温、盐胁迫、高油、高蛋白、高油酸
关联分析 不需要构建杂交群体
含油量相关标记
转基因育种
涉及外源毒蛋白基因等应谨慎从事
国外研究证明Bt、抗除草剂转基因影响人体细胞
对转基因不能全盘否定
品质相关基因
两个方向
一、转移花生自己的基因比较安全
Transgenesis
Cisgenesis
二、采用无细菌骨架的转基因体系
我们已收获种子,并作了分子鉴定,基因
转移成功
花生高油遗传改良
含油量测定方法
含油量影响因素
高油育种策略:现状与策略
含油量测定方法
索氏法
NIRS
核磁共振法(NMR)
比重法
Misra 等 ( 1993 ) 发 现 分 成 两 瓣 子 叶 的 花 生 ( split
kernel)含油量与其比重呈显著负相关(r=-0.9459),
而完整花生种子因子叶间有空腔其含油量则与比重无相关。
认为通过测定前者比重可预测花生含油量。据此Misa和
Yadav(1997)设计了一个名为Arachilipometer的简易装
置测定花生子仁(约需10 g样品)含油量,其结果与索氏
法测定数值高度相关(r=0.97)。该法无需昂贵的设备,
不必控温,经济适用。
花生含油量影响因素
基因型差异
粒级
史可琳等(1994)指出,同一品种随花生荚果饱满程
度增加, 子仁含油量增加, 不同品种变化规律是一致
的。
Dwivedi等(1990)发现,分级种子百仁重与含油量呈
极显著正相关
Gross和Guzman (1991)研究认为同一基因型分级种
子含油量与粒级呈显著线性相关,即种子越大,含油
量越高。
我们研究发现,花生发现粒级间含油量差异极显著,
一级米比二级米高1.5个百分点,二级米比三级米高
2.0个百分点(Zhang等,2008)。
荚果发育过程中子仁含油量的变化
开花后三十多天至五十多天也即果针入土后二十多天
至四十多天(共约15-25 d)为花生含油量快速增加的
时期。
影响花生含油量的环境因素
在Dwivedi等(1990)的研究中,基因型效应仅
占可解释含油量变异的44%。
而Isleib等(2008)利用花生均一性试验参试材
料研究了基因型以及环境对花生品质的影响,发
现基因型效应只能解释总变异的9.0%,环境效应
可解释总变异的60.8%。
春播、夏播
申馥玉和吕秀莲(1981)发现,花28和白沙1016
在1979年春播种植,含油量分别比1980年高5.35
和2.25个百分点。胡文广(2002)指出,鲁花6
号含油量春播(44.15%)比夏播高3.83个百分
点,白沙1016春播(45.98%)高2.91个百分点。
在印度,花生种植在雨后季比雨季含油量高
(Nagaraj和Chauhan ,1987;Ajay、 Kusuma和
Gowda, 2008)。
年份、地点
邱庆树等(1998)报道,白沙1016在同一地点种植1992
年含油量为53.25%,1987年则只有51.68%;伏花生同年
在新疆种植含油量可达52.23%,在辽宁只有47.23%。我
们发现,冀花4号在河北石家庄、中花5号在湖北武汉种
植含油量均在55%以上,在山东莱西种植含油量则低于
55%。
王才斌等(2008)在鲁东、鲁中和鲁西种植鲁花11号、
花育22号和花育23号3个品种,发现全省花生子仁含油量,
鲁东高于鲁中和鲁西;品种和环境对含油量的作用均达
显著,环境效应大于品种。
Fayyaz-Ul-Hassan、Manaf和Ejaz (2005) 在巴基斯坦3
个地点种植了7个品种,发现品种间含油量差异显著,品
种与地点间的互作亦显著。
土壤
李向东和严美玲(2003)发现不同地力水平对夏
直播不同花生品种品质影响是不同的。在较高地
力水平下高产中熟品种鲁花11号含油量降低,而
早熟耐瘠品系农大818则呈相反趋势。
Dwivedi等(1993)-发现基因型、环境及两者的
互作均达显著水准。含油量与土壤pH和Fe含量呈
正相关。
李新华等(2010)全国18个花生主产省的花生品
质数据及其对应点的土壤数据-发现土壤有机质
含量是影响花生含油量的主要因子。
Sukhija等(1987)研究发现,花生缺硫、缺锌或缺乏
硫和锌均可导致成熟子仁中含油量下降。
汪仁等(1998)以棕壤(湿润淋溶土)为基质进行盆
栽试验,施硫肥20、40、80 mg/kg与不施相比,产量
和含油量均有所提高,含油量分别增加2.69、2.22和
1.50个百分点。
孙秀山等(2000)在山东省花生研究所盆栽场研究了
小麦花生两熟制栽培条件下硫、锌的效应, 发现硫肥
单施或与锌肥配施对花生含油量均有明显的促进作用,
可提高1.6- 2.2个百分点。
熊金燕等(2010)施控缓释含硫尿素,花生含油量比
对照(不施肥)增加4.9个百分点,较普通尿素增加
0.6个百分点;等重条件下,施控缓释含硫尿素较普通
尿素含油量增加0.3个百分点。认为施硫提高了花生含
油量。但在Lakkineni和Abrol(1992)的报道中,施
用硫肥对花生含油量无影响。
干旱
严美玲等(2007)研究表明,苗期中轻度干旱对花生子仁
含油量影响不大,重度干旱则严重降低含油量。
姚君平、罗瑶年和杨新道(1982)品种白沙1016-花针期和
饱果期干早对花生含油量无显著影响,结荚期则影响显著,
表现为随干早时间延长含油量依次递减。
Dwivedi等(1996)于1991/92和1992/93雨后季(11月至4
月)在ICRISAT亚洲中心进行了干旱对花生品质影响的大田
试验。播后40-80d给予中期干旱处理,播后80d直至收获给
予后期干旱处理。发现中期干旱对完好成熟种子含油量无
显著影响,而后期干旱能显著降低含油量。基因型与干旱
处理存在互作。ICGV 88369、ICGV 88371、ICGV 88381、
ICGV 88382和ICGV 88403等5份材料含油量未受后期干旱的
影响。
日照时数及温度
史可琳等(1994)-山东产区-认为花生含油量与日照时数
呈正相关,与降水量呈较高负相关,但与气温相关不明显。
甄志高等(2004)河南省花生麦套区域试验-亦发现影响含
油量的主导气象因子是日照时数,同时还发现影响蛋白质
含量的主导气象因子是温度,温度日较差和降雨量对二者
均有影响,但非主导气象因子。
张新雄、王远芬和谢褔祥(1985)在台湾研究了昼夜温差
对花生含油量和蛋白质含量的影响,认为昼夜温差低对油
脂积累有利,昼夜温差高对蛋白质积累有利。
李新华等(2010)-中国18个花生主产省花生品质数据-含
油量与生育期>15℃积温呈极显著正相关,与生育期昼夜
温差呈显著负关。
覆膜与露地栽培
花生地膜覆盖通常采用白色地膜。有些研究认为
覆膜能提高含油量,如Mahalle 等(2002)报道,
覆 膜 花 生 含 油 量 为 49.53% , 高 于 露 地 栽 培
(48.42%)。胡文广(2002)发现与同期露地栽
培相比,春播覆膜含油量低0.420个百分点,夏播
覆膜则高0.504个百分点。多数研究认为覆白色地
膜膜与否对含油量无显著影响
李泽军(2010)在福建农林大学研究了开花期直
至收获期在拱棚支架上覆以绿、白、蓝、黄、紫
不同颜色光质膜对大田花生生理特性及品质的影
响。
春花生含油色膜对含油量影响极显著,而品种×
色膜互作不显著。春花生含油量以蓝膜下最高,
其次为白膜,但与前者差异不显著,绿膜下极显
著低于其他处理。蓝膜覆盖含油量比露地栽培高
5个百分点,差异极显著;比白膜覆盖高3个百分
点,但差异不显著。色膜对秋花生含油量的影响
以及品种×色膜互作均达极显著水平。
花生高油育种现状与策略
高油资源
ICRISAT曾对其保存的8868份花生栽培种资源进行过品质
测试,含油量变幅为31.8%-55%(Singh和Nigam,1997)。
韩国地方品种Bukchejujong含油量为60.3%。
印度NRCG通过NMR法初选并通过索氏法确认,鉴定出2份含
油量在55%以上材料: NCAc 17494属西班牙型,含油量
55.78%,生育期106 d,但产量较低;NCAc 17278为弗吉
尼亚型,含油量56.44%,产量较高,但生育期偏长(142
d)。
中国育成的含油量≥55%的花生品种大多是中粒形品种。
各地自然生态条件各异,在一地表现高油的材料在其他区
域种植未必高油,鉴定具有高油稳定性的花生种质是必要
的。
据统计,我国目前推广的30个主要花生品种含油
量平均为51.4%,略高于种质资源平均值,尤其是
大粒形品种多在50%以下(廖伯寿等,2008),而
迄今报道的花生野生种和栽培种子仁含油量的最
高值分别为63.2%(野生材料:A. sp PI 262286,
见 Cherry , 1977 ) 、 64.13% ( 品 种 名 称 :
Argentine,见黄明得,1975)。由此可见花生品
种含油量遗传改良尚有很大潜力。
系选、品种间杂交或远缘杂交培育高油品种
山东省花生研究所系选育成的A596含油量为55.06%;利
用白沙1016作母本与普通型优质大花生中选65作父本杂
交育成的珍珠豆型品种花11含油量达57.25%;杂交育成
的杂选2号、杂选4号含油量均为55.40%;利用莱阳姜格
庄半蔓为母本与杂选2号杂交,育成了含油量高达59.12%
、百仁重达109.1 g的花71;与临沂地区农业科学研究所
合作,以杂选4号为母本与协抗青为父本杂交育成的鲁花
3号抗青枯病,含油量为55.9%;以花19为母本、花17为
父本杂交育成的鲁花9号含油量达55.19%,百仁重为93.8
g,该品种高产稳产且适应性广(禹山林,2008)。
近年,中国育成的高油花生品种多来自河北、
湖北和河南。
河北省农林科学院杂交选育的冀油8号、冀花4号
和 冀 花 5 号 含 油 量 超 过 55% , 其 中 冀 花 4 号 达
57.65%。程增书等(2004)利用粤油551作母本
与 A. villosa PI 15105杂交,F1 染色体自然加
倍结实,F2-F6 连续自交并对育性和农艺性状进
行观察选择,F6代收获后选择结实性好、植株性
状稳定且接近栽培种的株系,采用近红外漫反射
光谱法非破坏性测定花生种子含油量,5个高油
新种质含油量为58.1%-66.0%,平均63.02%,其
中高油新种质SW9721-3经农业部油料及制品质量
监督检验测试中心(武汉)进行品质分析,含油
量为62.5%。
中国农业科学院油料作物研究所育成了含油量超过
55%的高产花生品种中花5号、中花7号、中花8号、中
花10号和中花12。廖伯寿等(2008)利用远杂9102与
中花5号杂交,通过单粒传法构建重组近交系(RIL),
RIL群体家系含油量为50.85%-62.11%,最高比高油亲
本中花5号高5个百分点以上。并进而培育出抗黄曲霉
兼抗青枯病的高油花生新种质(廖伯寿等,2010)。
河南省农业科学院利用白沙1016为母本与抗青枯病的
花生区组野生种 A. diogoi 杂交,育成了高油、抗青
枯病的小花生品种远杂9102。其高油特性可能来自栽
培种亲本。该院及郑州市农林科学研究所育成的其他
高油品种也都是通过杂交育成的。
此外,江苏、辽宁、广东、广西、贵州和台湾等省
(自治区)也通过杂交育成了一些高油花生品种。
迄今中国育成的多数高油花生品种粒形偏
小(普遍认为中小粒型品种产量潜力低),
培育产量潜力更高的高油大粒品种难度较
大。选育高油、早熟、耐旱的花生材料较
易,而要将高油性状与锈病、晚斑病等叶
部病害抗性结合起来则较难,而且发现高
油品种种子更易感染黄曲霉并产生毒素
(Liao和Holbrook,2006)。
辐射诱变
Badigannavar和Murty(2007)估算的TAG24γ射线诱变群
体M5-M8含油量的遗传变异系数(GCV)为2.4%-3.2%,明
显低于单株油产量的遗传变异系数(33.7%-37.9%),遗
传进度(GA)分别为2.4%-3.9%、6.5-7.6%。说明油产量
选择效果优于含油量。
韩 国 Doo 、 Cheong 和 Park ( 2008 ) 通 过 索 氏 法 分 析 了
Shinnamkwang(百仁重97 g)及300 Gy 60Coγ射线处理
其种子获得的28份突变体M5种子含油量。Shinnamkwang含
油量为47.8%,突变体为43.2%-53.5%,最高可提高5.7个
百分点。
印 度 Bharathidasan 大 学 Venkatachalam 、 Geetha 和
Jayabalan(1999)选取当地一个重要的花生品种VRI-2(
Virdhachalam 2)用于诱变。首先用甘油水溶液使其含水
量达到13%,尔后以50、100、150、200、250、300,、
350、400、450、500 Gy 60Coγ射线处理。未处理的干种
子和蒸馏水浸泡的种子作为对照。每处理共种300粒(3次
重复,100粒/重复)。M1各处理混收,M2收单株。每处理
随机选取150株外观正常的单株升至M3世代。在该世代进
一步选择,每处理保留50株产量性状、含油量(以NMR测
定)及其他性状优良的单株。在M4、M5代进一步对其产量
、含油量等经济性状进行鉴定。获得了高油、高产的突变
体。其中ICG 15130、ICG 15127产量与含油量同时显著
和极显著提高。ICG 15130含油量达58.10%,比亲本提高
9.82个百分点。
化学诱变
ICRISAT的Dwivedi、Nigam和Prasad(1998)将西班牙
型品种JL 24和晚熟弗吉尼亚型育种品系ICGV 88488在
蒸馏水中浸泡16 h后用0.3%甲基磺酸乙酯(EMS)处理
8 h(期间断续振摇)。自来水冲洗30 min后播于田间
。M1混收,M2及以后世代处理按标准方法进行。从脂肪
酸含量改变的突变体中选出了含油量显著提高的材料
。ICGV 88448含油量为48.75%,JL 24为46.93%。ICGV
88448 诱 变 得 到 的 ICGV 96239 、 ICGV 96240 、 ICGV
96238含油量分别可达51.83%、50.57%、50.35%,比
ICGV 88448提高了1.3个百分点以上。JL 24诱变得到
的ICGV 96230、ICGV 96234含油量分别可达50.10%、
50.11%,比JL 24提高了3.43至4.90个百分点。
我们研究表明,化学诱变能显著提高大花生含油量,
提高5个百分点是可能的。王秀贞等(2009)指出,花
育22号经化学诱变剂处理,其后代含油量最高可提高7
个百分点。近期根据近红外扫描结果结合索氏法验证
发现,大花生品经硫酸二乙酯(DES)处理,含油量可
从49.27%提高到60%左右(房超琦等,2011)。
印度Venkatachalam、Geetha和Jayabalan(1999)选
取花生品种VRI-2(Virdhachalam 2)在做辐射诱变的
同时,还进行化学诱变。种子处理前在蒸馏水中浸泡8
h,进而用5、10、15、20、25、30、35、40、45、50
mM EMS(配制在pH 6.0的磷酸缓冲液中)或叠氮化钠
(配制在pH 3.0的磷酸缓冲液中)处理。之后用自来
水冲洗4 h,播于田间。M5代得到一些高油突变体。其
中ICG 15134荚果产量和含油量均比亲本极显著提高,
含油量高达59.00%,比亲本提高10.72个百分点。
高油育种策略
短期
为在短期内迅速取得成果,宜采用高产稳产的花生品种作亲
本材料进行理化诱变处理。考虑到相对于辐射诱变,化学诱
变剂作用较缓和,只要浓度和处理时间得当,不产生大量的
不利突变(如不育、生长受阻、致死等),而且性状稳定也
快,化学诱变应作为首选。根据我们的经验,就高油突变率
及突变体含油量最高值而言,硫酸二乙酯(DES)的诱变效果
明显优于甲基磺酸乙酯(EMS)和叠氮化钠(NaN3)。另外一
条值得尝试的途径是外源DNA导入技术,这一技术适合对个别
性状进行改良,后代稳定快。提取高油植物(花生、核桃、
芝麻等)总DNA,直接导入花器或以基因枪轰击组织,收获后
代种子后对花生含油量进行近红外分析即可能鉴定出高油转
化体。
在含油量选择的同时,对子仁产量水平、油
产量以及含油量和产量的稳定性(可能涉及
到抗逆性、对光周期的非敏感性以及对营养
元素的高效利用特性等)必须综合考察。含
油量最高的突变体未必产量最优,可作为高
油育种亲本用于杂交;在含油量较高的突变
体中可能选育出子仁产量、油产量高且稳定
的品种。
中期
从中期看,可利用引进的高油材料(经本地鉴定
确表现高油)或自行创制、鉴定的高油材料做父
本、以适于当地种植的高产稳产品种做母本杂交
、回交,必要时做复交,注意优良高油加性基因
的累加以及高油与高产、抗逆性状的结合。如采
用下述方式搭配杂交组合:高产稳产品种×(高
油种质1×高油种质2)、(高产稳产品种1×高油
种质1)×(高产稳产品种2×高油种质2)。运用
近红外法对后代进行含油量选择。高世代最好在
多个地点种植,以选择产量和含油量高且稳定的
后代材料。
利用栽培种做母本与高油野生种父本杂交,通过染色体加
倍、激素涂抹和胚拯救技术克服染色体倍性和(或)杂交
不亲和性,进而获得可育的杂种后代,应是花生高油育种
行之有效的途径。但远缘杂种群体疯狂分离、连锁累赘十
分常见,要育成高油品种恐怕要花费较长时间。
分析其他作物育种经验可知,高油材料往往产量不高,含
油量越高与产量的负相关趋势越明显,花生上,培育大粒
形高油品种难于中小粒形高油品种,这一方面反映了油脂
含能量高这一事实,另一方面也说明了用高油品种持续回
交的必要性。保持一个较大规模的杂种群体对于产生综合
性状优良的重组子同样是必需的。
长期
从长远看,在阐明花生高油遗传机制的基础上完全有可
能实现标记辅助选择。以目前的技术水平,精确定位在
年份间、地点间表现稳定的高油相关QTL或主基因对于
拥有庞大基因组的花生栽培种来说极具挑战性。
通过T-DNA插入突变、激发子标签法等获得高油突变体
提供了另外一条选择。但该技术应用的前提是必须有一
套农杆菌介导的高效率的遗传转化系统。借助于近红外
技术和3-5 mg单粒种子子叶组织DNA快速提取技术(Yu
等,2010)可快速鉴定高油转基因突变体。整合位点侧
翼序列通过DNA Walking(Seegene)、反向PCR等技术
获得,继而进行Blast分析。这些序列与高油表型的关
系通过共分离或相关分析加以推断。
通过基因差异表达技术分离植物品质、抗逆相关
基因已有很多报道。利用高油突变体及野生型材
料于油脂积累速率高的时期或稍早提取发育中种
子的RNA进行差异表达分析(我们已启动了这方面
的研究),可望获得较多可能与高油相关的基因。
通过敲除和过表达验证其功能。该策略的主要问
题是适宜的取样时期不易确定,而且后期验证工
作量大。一旦确定主效基因,就可运用标记辅助
选择技术和直接的DNA导入技术培育高油花生品种。
16条可能与花生含油量有关的差异片段一览表
谢谢大家
请批评指正
王传堂
电话:0532-87626662 手机:13573860209
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山东省青岛市李沧区万年泉路126号
山东省花生研究所

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