中国花生小核心种质的建立及高油酸基因源的发掘论文图文Word文档下载推荐.docx

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Ｇｅｎｅｔｉｃ

ｗｉｔｌｌ

ｈｉｌｇｈ

ｏｌｅａｔ

收稿日期：

２００８－０１．１３

基金项目：

国家自然科学基金资助课题（３０５７１１３２），国家科技基础条件平台项目（２００４ＤＫＡ３０３９０—１３，２００５ＤＫＡ２１００２一ｔ３），国家科技支撑计划（２００６ＢＡＤｌ３８０５－２）

作者简介：

姜慧芳（１９６３一），从事花生种质资源研究

姜慧芳等：

２９５

花生种质资源是花生品种遗传改良的重要物质

基础…。

自“七五”以来，我国在五个五年计划科技攻关、农业部种质资源保护项目和国家科技基础条

件平台项目资助下，收集保存花生资源７０００余份，

对其主要植物学性状、农艺性状、抗病虫性、种子品质性状作了系统评价，获得了大批具有各种优良性

状的资源［２】。

但从总体上看，我国花生种质资源研

究还存在一些重要缺陷，包括对保存资源的遗传多

样性程度和分布不清楚，影响了种质的引进和发掘；

性状鉴定不够深入，虽然发掘出具有不同优异性状的种质，但多处于不稳定的初级阶段，另外，一些鉴定技术较为复杂的重要性状（黄曲霉、干旱、油酸

等）研究未有效开展，影响了种质的利用。

因此，建

立我国花生种质资源核心收集品，利用核心资源来更有效地发掘新的基因源，是我国花生种质资源研

究和育种取得新突破的重要基础性课题。

在国家自然科学基金课题资助下，我国已建立了花生核心种质５７６份，占基础收集品的９．０１％。

通过典型性状的分析和检验，证明该核心种质是有效的，也是实用的【３】。

但对于黄曲霉抗性鉴定和高油酸分析测试这样的复杂性状而言，它还是显得数

量庞大，很难重复鉴定和精准鉴定，而且也很难全部进行分子鉴定。

因此，有必要建立能代表基础收集

品遗传变异的小核心种质。

在花生核心种质和微核心种质的建立及研究方面，美国率先建立了以

１１．１８％和１．５１％的样本数代表基础收集品的核心种质和微核心种质【．。

】，为后来的抗根结线虫∞１和

抗黄曲霉鉴定［７１以及高油资源等的发掘［８】提供了方便，尤其是微核心种质的建立，极大地提高了根结

线虫病、叶斑病和番茄斑萎病毒的鉴定效率ｂ１。

国际半干旱地区热带作物研究所（ＩＣＲＩＳＡＴ）建立了花生核心种质（以１１．９％的样本数代表全部样本）

【９１

和微核心种质（以１．２９％的样本数代表全部样本）ｍＪ，他们认为用大约ｌ％的样本数代表全部样

本数的微核心种质是有效的，基础收集品中的各种

性状变异在微核心种质中均存在，而且通过核心种

质和微核心种质更加便利地研究了花生资源的遗传

多样性¨

卜珏Ｊ。

上述研究方法对建立和研究我国花生核心种质和小核心种质具有重要的参考作用。

１

材料与方法

１．１

材料

中国花生种质资源数据库中记录的栽培种花生

资源６３９０份。

１．２方法

１．２．１

小核心种质的构建首先按植物学类型分

层，共分５层，即多粒型、珍珠豆型、龙生型、普通型

和中间型。

在每一层内按地理来源分组，国内资源

按生态区分组，包括东北西北花生区、华北黄淮花生区、长江流域花生区、南方花生区，国外资源按北美

和南美洲、亚洲和非洲、ＩＣＲＩＳＡＴ、欧洲及大洋洲，因此，共分３２组。

在每组内，以种质资源的形态特征、农艺性状和品质性状等包括主茎高、生育期、百果重、百仁重、出仁率、单株生产力、蛋白质含量、含油量、棕榈酸含量、硬脂酸含量、油酸含量、亚油酸含量、花生酸含量、花生烯酸含量、山嵛酸含量等１５个数据信息为基本数据，采用ＳＡＳ分析软件进行排序

和聚类分析，聚类分析采用欧氏类平均距离法。

根据聚类分析结果和相似值，按１％一２％的比例从每

组中选取样本组成小核心种质，对于相似值较大即遗传多样性程度较小的类群以约１％比例取样，对

于相似值较小即遗传多样性程度较大的类群以２％

比例取样，随机取样与必选资源相结合进行取样，对

于包含在生产或育种中具有重要作用资源的某一类

群而言，首先选取这些重要资源，然后按比例随机取

样。

用多样性指数检测小核心种质的符合率和可靠

性。

１．２．２植物学性状调查２００４—２００７年于中国农

业科学院油料作物研究所试验农场种植，每品种３行，行距４０ｃｍ，株距２０ｃｍ，保证全苗，随机区组排列，３次重复，常规田间管理。

收获前取样调查植物学性状，取样方法、调查标准和调查的样本数按ＩＣ・

ＲＩＳＡＴ与ＩＰＧＲＩ共同制定的“Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒｓ

ｆｏｒｇｒｏｕｎｄ—

ｎｕｔ”和“花生种质资源描述规范和数据标准”描述标准［１３以引。

调查的性状包括主茎高、主茎节数、第

一侧枝长、有效枝长、叶片长、叶片宽、第一分枝数、第二分枝数、第三分枝数、总分枝数、结果枝数、单株结果数、单株产量、荚果长、荚果宽、百果重、种子长、

种子宽、百仁重。

１．２．３种子脂肪酸分析２００６—２００７年选用当年收获的新鲜干花生种子由农业部油料及制品监督检

验测试中心统一分析测试，按ＧＢ／Ｔ１７３７７—１９９８进

行。

结果与分析

２．１小核心种质的构建

通过对５层３２组共６３９０份花生资源用同样

的性状信息在各组内的聚类分析，结果表明，６

３９０

份花生资源聚为２５８个品种群，其中多粒型花生含

中国油料作物学报２００８，３０（３）

２１个品种群，珍珠豆型和普通型花生各含１００个品种群，龙生型花生含１９个品种群，中间型花生含１８

个品种群。

然后在每一品种群内按１％一２％比例取样，考虑到对花生生产和育种具有重要作用的资源如伏花生、狮头企、协抗青、台山三粒肉、徐州６８

—４等，首先将这些资源作为小核心种质选取，然后

随机选取其他资源，共选出２９８份资源组成小核心

种质，占基础收集品的４．６６％。

获得的小核心种质

中各类型花生资源组成及多样性指数列于表ｌ。

表１花生资源基础收集品和小核心种质的组成及各类型的多样性指数

Ｔａｂｌｅ１

Ｂｏｔａｎｉｃａｌ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｄｅｘｉｎｅｎｔｉｒｅａｎｄｍｉｎｉ

ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ

类型

俭熬厘出倒皇堡壁型塑！

！

里坠里（堡婴衄）

垒搓丝指熬垡！

型丝ｉ！

ｄ竖

ｔｙｐｅ

基础品ｅｎｔｉｒｅ

小核心品ｍｉｎｉ

Ｉ．ｔｅｓｔ

从表ｌ的数据可以看出，在我国花生基础品中，珍珠豆型和普通型资源占很大比重，多粒型、龙生型

和中间型花生资源所占比重较小。

通过分析计算，普通型和龙生型花生资源的多样性指数相对较高，

中间型和多粒型资源的多样性指数相对较低。

在构

建的小核心种质中，珍珠豆型和普通型花生的比例

较高，多粒型、龙生型和中间型花生资源所占比重较

小。

多样性指数分析表明，普通型和龙生型花生资

源的多样性指数相对较高，中间型和多粒型资源的

多样性指数相对较低，ｔ测验表明，在小核心种质与表２小核心种质与核心种质的各种性状的比较

Ｔａｂｌｅ２

Ｃｏｍｐａｒｓｏｎｏｆｂｏｔａｎｉｃａｌａｎｄ

ａｇｒｏｎｏｍｉｃ

ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｅｔｗｅｅｎｍｉｎｉ

ａｎｄｃｏｒｅｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ

ｏｆｐｅａｎｕｔ

ｉｎＣｈｉｎａ

主茎高ｐｌ－Ｌ／Ｇ＊Ｉｎ６９．６３３．８—１２９．４７０．４３３．８—１３１．００．５５８主茎节数ＮＮＭＳ

２６．３１７．３—３９．０２６．２１７．２—３９．００．４６５第一侧枝影伽ＩｊＦ．Ｂ

８１．２

４４．９—１３３．０８１．５４３．６—１３３．００．２０９有效枝长ＥＬＦＢ／∞８．３

３．２－２１．４８．２３．２—２１．４０．４５８第一分枝数ＮＰＢ５．７３．８—９．５５．７３．８—８．４０．００６第二分枝数ＮｓＢ３．６Ｏ一２０．９

３．８０—２１．７０．７５１第三分枝数ＮＴＢ０．０‘０—３．０

０．１０—３．１０．８５４总分枝数ＴＢＮ９．３４．１—３０．５９．５３．９—３１．２０．８４８

结果分枝数ＮＢＰ４．６３．０一１１．０４．７２．７一１１．３Ｏ．醅７

单株结果数ＰＮＰ１２．７４．２—２９．１１２．７４．２—３１．８０．１２９结实内节数ＮＥＢＬ

４．８２．４一ｌＯ．８４．８２．４一１２．１０．３５９叶片长ＬＬ／ｍ

６．０４．１—７．９６．０４．１—８．３０．２７７叶片宽ＬＷ／ｃｍ２．６１．７—４．４２．６１．５—５．０１．０００小叶间距＿／ｅｍＤＡＢＬ

１．５１．１—２．２１．６１．１—２．２０．７５８叶柄影ｃｍ

ＰＥＬ

５．３３．４—６．７５．３３．４—６．９０．９０５荚果Ｋ／ｍＰＬ

３．２２．２—４．２３．２２．２—４．４０．１６３荚果影锄Ｐｗ

１．４１．０—１．８１．４１．０一１．８Ｏ．１１８种子跏ＳＬ

１．６１．１—２．２１．６１．１—２．３０．２１７种子宽／哪ＳＷ

０．９０．７一１．１０．９０．７一１．１０．３６ｌ百果重／９１００一ＰＷ１６６．８８３．４—２９８．６１６６．７８３．４—３０４．６

０．００９百果仁重／ｇＳＷＰ

１２３．８６４．２—２１８．７．１２３．５６４．２—２２０．９

０．１６２百仁影９１００一ＳＷ６３．６３３．９—１１５．９６３．３３３．８一１１７．００．３１７出仁彰％ＳＰ

７４．２５９．９—８１．０７４．２５９．９—８１．００．１０５小区产量／ｇＰＹＰ６５０．６２２８．７—１２１２．８

６４０．８２２６．０—１２１９．５０．７９９

单株生产力／ｇＰＹＰＰ

１６．９

５．６．４２．７

１６．７

５．５—４３．１

０．鸽０

注：

‘０．０５显著水平，“Ｏ．Ｏｌ显著水平（ｔｏ０５＝１．９６０，ｔｏ．ｏｌ＝２．５５７６）ＰＨ：

ｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ，ＮＮＭＳｎｏｄｅｎｕｍｂｅｒ

ｏｎｍａｉｎｓｔｅｍ，ＬＦＢ：

ｌｅｎｇｔｈｏｆｆｉｒｓｔ

ｂｒａｎｃｈ，ＥＬＦＢ：

ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆｆｉｒｓｔｂｒａｎｃｈ，ＮＰＢ：

ｎｕｍｂｅｒ０ｆｐｒｉｍａｒｙｂｎｍｃｈｅｓ，ＮＳＢ：

ｎｕｍｂｅｒｏｆｓ鲫ｎｄａｒｙ

ｂｒａｎｃｈｅｓ，ＮＴＢ：

ｎｕｍｂｅｒｏｆｔｅｒｔｉａｒｙ

ｂｒａｎ－ｃｈｅｓ，ＴＢＮ：

ｔｏｔａｌｂｒａｎｃｈｉｎｇｎｕｍｂｅｒ，ＮＢＰ：

ｎｕｍｂｅｒｏｆｂｒａｎｃｈｅｓｗｉｔｈｐｏｄｓ，ＰＮＰ：

ｐｏｄｎｕｍｂｅｒｐｅｒｐｌａｎｔ，ＮＥＢＬ：

ｎｏｄｅｓｏｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｂｒａｎｃｈｌｅｎｇｔｌＩ，ＬＬ：

ｌｅａｆｌｅｔｌｅｎｇｔｈ，ＬＷ：

ｌｅａｆｌｅｔｗｉｄｔｈ，ＤＡＢＬ：

ｄｉｓｔａｎｃｅ‰ａｐｉｃａｌ

ａｎｄｂａｓｉｌａｒｌ翻ｅｔｓ，ＰＥＬ：

ｐｅｔｉｏｌｅ

ｌｅｎｇｔｈ，ＰＬ：

ｐｏｄ

ｌｅ啦，ＰＷ：

ｗｉｄｔｈ。

ＳＬ：

ｓｅｅｄｌｅｎ．ｇｔｈ．，，ｙ：

．ｓｅｅｄｗｉｄｔｈ，１００一ＰＷ：

１００一ｐｏｄ州ｇｌｌｔ，ＳＷＰ：

ｓｅｅｄｗｅｉｇｈｔ

ｏｆｌ００一ｐｏｄ，１００一ＳＷ：

１００一ｓｅｅｄｗｅｉｇＩｎ，由；

ｓｈｅｌｌｉｎｇｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ，ＰＹＰ：

ｙｉｅｌｄｐｌｏｔ，ＰＹＰＰ：

ｐｏｄｙｉｄｄｐｅａ＂ｐｌａｎｔ

２９７

基础收集品间的各个植物学类型的遗传多样性指数差异均不明显。

可见，本研究建立的花生小核心收集品代表了我国花生资源基础品。

２．２小核心种质与核心种质各性状的符合率

２００４—２００７年连续４年对花生核心种质和小

核心种质的主要植物学性状、农艺性状等２５个性状

进行了调查，获得的结果列于表２。

小核心种质与核心种质的各种性状平均值的差异显著性测验及变异范围的比较结果表明。

２５个性状的平均值差异均未达到显著水平（表２），而且核心种质中的变异范

围在小核心种质中均存在。

由此也表明，本研究构

建的小核心种质是有效的。

２．３小核心种质中包含的抗病资源的等级

在“七五”一“十一五”国家科技攻关课题、科技

基础性工作、平台项目和农业部种质资源保护项目

执行过程中，对５７００份资源进行了锈病、早斑病、晚斑病和青枯病的抗性鉴定，在按照国际９级标准对锈病、早斑病、晚斑病和国家５级标准对青枯病的鉴定中，花生资源基础收集品中包含有对锈病、早斑应所有５级的全部资源。

通过对本研究建立的小核心品对这４种病害反应数据的整理，发现小核心种质也包含对锈病、早斑病、晚斑病反应所有９级的全

部资源和对青枯病反应所有５级的全部资源。

因此，

本研究建立的小核心种质是有效的，也是实用的。

２．４高油酸新基因源的发掘

通过对本研究建立的全套小核心种质２９８份资

源的８种主要脂肪酸组成的分析，结果表明，花生种

质棕榈酸含量平均值为１０．７３％，变异范围７．４７％一

１３．７７％，棕榈酸含量小于８．０％的有３份；

硬脂酸

３．２ｌ％，变异范围１．３１％一６．００％；

油酸４７．９６％，变异范围３７．５６％一６７．１６％，油酸含量大于６０．Ｏ％的有７份，均为普通型花生；

亚油酸３１．８２％，变异范围１５．９４％－４２．５９％；

花生酸１．７９％，变异范围０．８４％一３．２８％；

花生稀酸１．１５％，变异范围０．５６％一３．０９％；

山嵛酸２．５１％，变异范围１．２６％～３．８９％；

廿

四碳烷酸１．４６％，变异范围０．９０％－２．００。

饱和脂肪

酸（棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、廿四碳烷酸）含

量之和为１８．３％。

不同植物学类型花生的种子脂肪

病、晚斑病反应所有９级的全部资源和对青枯病反

酸组成列于表３。

表３不同类型花生资源的脂肪酸组成

Ｔａｂｌｅ３

Ｆａｔｔｙａｄｄｓ

ａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｔａｎｉｃａｌｔｙｐｅｓｏｆｐｅａｎｕｔ

’

从表３看出，密枝亚种龙生型和普通型的油酸

含量显著高于疏枝亚种多粒型和珍珠豆型的油酸含量，而且其棕榈酸含量也略低于疏枝亚种多粒型和

珍珠豆型的对应含量，中间型花生的油酸含量、亚油

酸含量和棕榈酸含量均介于两个亚种之间。

因此，从油脂品质看，密枝亚种龙生型和普通型的油脂品质优于疏枝亚种的多粒型和珍珠豆型。

从上述的分析测试结果看，本试验发掘出高油

酸花生新种质７份，他们的脂肪酸组成列于表４。

从表４看出，这些高油酸种质的亚油酸含量相

对较低，油酸亚油酸比均在２．７７以上，而且它们的

棕榈酸含量也相对较低，全部低于花生种质资源的

平均值。

可见，这些高油酸种质的油脂品质优良。

２．５高油酸新种质的主要农艺性状

通过鉴定及整理，高油酸花生种质的主要农艺

性状列于表５。

２９８

Ｚｈ．Ｍ０１１冀＿ｉ粤掣８．２２．７６５．５１６．８３．９０１．４１．３２．５１．６Ｚｈ．ｈ１２４６煮＿ｉ粤掣１０．２１３．６４６０．６５１９．１１３．１７１．７５１．１２２．７４１．６

２３．１１２２８６袭生型

７．８３４．１８６３．８９

１７．４９

３．６５

１．９６

１．０８

２．７３

１．６珏．１１２２９２垄生型

９．９６４．４２６０．７２１９．１７３．１７２．１４ｏ．９５２．１５１．０

Ｚｈ．１１２６４４孽搏掣７．９９

３．０５

６７．１６１５．９４４．２１１．３９１．２５２．４３１．６Ｚｈ．１１５０５７煮辱掣８．６９２．８６６０．５６

２１．８５

２．７７１．４６

１．２８

２．５６

１．６Ｚｈ．１６０８７冀遇掣

８．６０

２．３７

６２．４８２０．８１３．００

１．３３５１．５３５２．０３

１．８

表５高油酸花生种质的主要农艺性状

Ｔａｂｌｅ

５Ｂｏｔａｎｉｃａｌａｎｄ

ａｇｒｏｎｏｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｒｅｓｏｎｌ－傀ｗＩ恤ｈｉｇｈｏｌｅａｔ

从上述研究结果看，在这些高油酸种质中，出．１．２２８６的荚壳薄，出仁率高达７９．７７％。

ｚｈ．１１５０８７

的单株生产力高，为２２．１５９，荚果大，百果重高达

２２３．４０９，百仁重高达９０．９５９，产量潜力大。

盈．

ｈ２２９２的单株结果数较多，为１４．５个。

Ｚｈ．１１５０５７的

综合性状相对优良，在植株高度、分枝长度和总分枝数方面比较适中。

３

讨论

目前我国收集保存有７０００多份花生种质资

源，基本数据、特征数据和评价鉴定数据较为齐全的资源有６３９０份，丰富的遗传资源为遗传研究和育种工作提供了大量的材料。

然而如此众多的资源给保存、评价、鉴定及利用带来了困难，造成花生种质资源收集保存虽多，而开发利用却远未满足育种需

要的现象。

核心种质是用科学的方法从一种作物的

全部材料中选出尽量少的材料来代表全部材料尽可能多的遗传变异。

作者曾以中国花生种质资源数据

库中记录的６３９０份花生资源为材料，构建了由５７６份资源组成的核心种质，通过检测表明该核心种质

具有代表性、有效性和实用性。

但是对于鉴定比较

复杂的性状如黄曲霉、脂肪酸等，５７６份资源还是工

作量太大，费用也太高，而且数百份的资源也不利于

ＤＮＡ分析。