不同储藏方式对花生种子萌发的影响

为探明不同储藏方式对花生萌发的影响,以高油酸花生品种豫花37号和开农1715、高油花生品种远杂9102和豫花9326为试验材料,选用不同储藏温度和包装方式,研究不同储藏方式对种子发芽能力、氧化程度、内源激素含量的影响。结果表明,花生类型、储藏温度和包装方式均对花生种子的耐储性有显著影响,较高的油酸含量、低温和自封袋储藏条件,可有效减缓种子氧化进程,维持种子内源激素含量在相对较高水平,从而保证种子活力及发芽能力。相较常温储藏,低温储藏可较好地保持种子活力,低温储藏39个月后,四品种平均发芽率在82%以上,而常温储藏四品种平均发芽率不足32%;包装方式以自封袋优于塑料袋优于网袋,低温储藏39月后,自封袋、塑料袋、网袋发芽率分别保持在85%、83%、80%左右,常温储藏39月后,自封袋、塑料袋、网袋发芽率仅38%、33%、24%左右;高油酸花生品种比普通花生品种更耐储藏,储藏39个月后,两高油酸品种的平均发芽率可保持75%以上,而两普通花生品种的平均发芽率则不足40%。就花生类型而言,高油酸花生的耐储性要优于普通花生,且如果降低环境温度,增加包装的密封程度,还可在一定程度上提高种子的储藏后的活性。

花生分子标记辅助育种研究进展与展望

花生是重要的食用植物油和植物蛋白来源,高产优质抗病是花生新品种选育的主要目标。目前生产上大面积推广的优良品种主要以传统杂交育种技术选育而成,育种周期长、效率低、成本高。分子标记辅助选择可显著提高育种的精准性和效率。高密度的基因型数据是花生产量、品质、抗病性状QTL定位和开发分子标记的基础。2019年我国花生骨干亲本狮头企和伏花生以及美国匍匐型花生品种Tifrunner的基因组序列相继公布,极大推动了花生重要农艺性状的分子标记开发和应用。近年来,花生籽仁油酸含量、脂肪含量等品质性状,根结线虫病、锈病、叶斑病、青枯病等抗病性状,以及荚果、籽仁大小等产量组成性状的分子标记相继被开发。利用分子标记辅助育种,成功选育出了高油酸且高含油量、高油酸且抗病花生新品种或新种质。未来花生分子标记的开发利用需要重视优异野生种质资源的表型精准鉴定,建立高通量表型及基因型检测平台,以及全基因组选择技术策略的应用。

以分子标记辅助连续回交快速提高花生品种油酸含量及对其后代农艺性状的评价

高油酸是花生重要的品质性状,高油酸花生及其制品具有较好的品质稳定性和较高的营养和保健价值。我国高油酸花生的育成品种类型较少,遗传背景不够丰富,育种手段比较单一。针对上述问题,本研究开发了AS-PCR-MP高油酸分子标记检测方法,优化了KASP分子标记检测体系,利用分子标记辅助连续回交,结合近红外品质快速检测技术及南繁加代技术,以河南省大面积推广的豫花15、远杂9102、豫花9327、豫花9326四个不同类型品种为轮回亲本, 5年内连续回交4代、自交4代,定向获得了4个轮回亲本遗传背景的BC4F4和BC4F5稳定高油酸改良材料24个。调查分析了BC4F4和BC4F5单株的13个农艺性状与轮回亲本的相似度,并利用轮回亲本与非轮回亲本之间的差异SNP的KASP分子标记进行了BC4F4和BC4F5株系的轮回亲本遗传背景检测。结果表明,轮回亲本的遗传背景在BC4F5的比例为79.49%～92.31%。本研究为快速高效改良花生油酸含量探索了新的方法,获得的新品系拓展了高油酸花生的遗传背景,获得的一系列近等基因系可作为遗传研究材料进一步加以利用。

过氧化氢浸种对花生种子发芽及生理代谢的影响

为明确过氧化氢浸种对低温条件下花生发芽及种子生理代谢的影响,以花生品种开农176为材料,测定了过氧化氢浸种后的种子发芽及相关生理指标。结果表明,过氧化氢浸种显著提高了花生的发芽能力,发芽势从0提高到24.45%,发芽率从39.33%提高到90.99%。过氧化氢提高了花生种子赤霉素含量,同时降低了脱落酸含量,发芽0、24、48 h的赤霉素含量分别比对照提高10.82%、5.73%、18.64%,脱落酸含量分别比对照降低44.98%、36.45%、39.70%。同时,提高了抗氧化酶SOD、CAT的活性以及可溶性糖、可溶性蛋白的含量,降低了丙二醛的含量;促进了大分子贮藏物质脂肪、蛋白质、淀粉的分解代谢,为种子发芽提供更多的ATP和蛋白质、核酸的合成底物。研究表明,H2O2通过介导抗氧化酶、ABA和GA以及贮藏物质的分解来促进低温胁迫下花生种子的萌发。

不同花生品种秸秆与籽仁营养成分综合分析

花生是一种经济效益高的大田作物,为综合利用花生秸秆和籽仁的营养价值提高经济效益等,本研究以26个花生品种为材料,通过分析秸秆中的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙、磷、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等指标,利用SPSS软件通过主成分分析法进行营养价值评价;同时,用近红外分析仪测定了其籽仁的脂肪、蛋白质、油酸、亚油酸等营养指标,采用Topsis法对其进行综合分析排序。结果表明:不同花生品种秸秆营养成分存在显著差异,商花26号、冀545、冀5059、远杂9102、豫花90号综合营养价值较高;多数品种间籽仁的蛋白质含量和脂肪含量差异不显著,而油酸含量和亚油酸含量则存在显著差异,其中豫花102号蛋白质含量最高,冀5059脂肪含量最高,冀农G99油酸含量最高、亚油酸含量最低;若兼顾秸秆和籽仁的营养成分含量,综合价值由高及低的10个品种依次为冀农G99、开农310、商花26号、豫花93号、远杂9102、冀545、濮花56、濮花52号、豫花89号、郑农花19号,它们可作为仁秆两用型花生品种的首选。

花生籽仁蔗糖含量多世代联合群体主基因+多基因遗传模型分析

花生是重要的油料和经济作物,在世界范围内广泛种植。甜味是与花生口感及风味高度相关的遗传性状,花生的甜味主要来源于花生籽仁中的蔗糖,蔗糖含量达到6%以上时,其口感及风味较好。因此,提高花生籽仁的蔗糖含量是改善花生口感及风味的关键因素之一。但迄今为止,对花生籽仁蔗糖含量的遗传分析未见报道。本研究以2组高、低花生籽仁蔗糖含量正反交组合,4个世代(P_(1)、P_(2)、F_(1)和F_(2))为材料,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对花生籽仁蔗糖含量进行遗传分析。结果显示,花生籽仁蔗糖含量受2对加性主基因+多基因控制,结合两组最优遗传模型均是E-0模型(MX2-ADI-AD)即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因是最优遗传模型。该性状的主基因遗传率在以高花生籽仁蔗糖含量为母本的正交组合中表现较高(84.96%和83.00%),在以低花生籽仁蔗糖含量为母本的反交组合中主基因遗传率偏低(69.52%和60.32%);相反,多基因遗传率在正交组合中表现较低(14.87%和16.75%),在反交组合中表现较高(30.23%和39.25%),说明该性状有明显的母体效应。通过对花生F_(2)群体籽仁蔗糖含量进行数量遗传分析,确定最适遗传模型并掌握其遗传规律,为高蔗糖含量花生品质改良提供参考信息,为进一步进行QTL定位奠定基础。

高油酸花生新品种豫花37号选育及遗传分析

豫花37号是以高产、广适性品种海花1号为母本,以高油酸小果开选016为父本,通过有性杂交和系谱法选择,在分离世代综合运用近红外品质检测、异地生态鉴定、分子标记辅助选择等育种方法选育而成的珍珠豆优质高油酸花生新品种。2012年和2013年参加河南省珍珠豆型优质花生区试,两年9个试验点荚果平均单产达到4583.55 kg/hm^(2),比对照远杂9102(普通油酸品种)增产2.68%;2014年参加河南省珍珠豆花生生产试验,6个试验点荚果平均单产5084.4 kg/hm^(2),比对照远杂9102增产10.84%;于2015年通过河南省品种审定委员会审定,夏直播生育期116 d左右。本研究进一步对豫花37的遗传背景和控制油酸含量的两对主效基因的突变类型进行了分析,对后续高油酸品种选育具有一定借鉴意义。

基于双列杂交的花生主要品质性状遗传效应分析

为了提高花生品质性状优势组合的选育效率,以5个花生材料为亲本,采用Griffing完全双列杂交配制20个组合,分析花生籽仁中粗脂肪含量、粗蛋白含量、蔗糖含量和脂肪酸组分等10个性状的配合力和遗传参数。配合力效应分析表明,豫花132(W191)的粗脂肪、硬脂酸、亚油酸、花生酸和山嵛酸含量等性状的一般配合力效应值最大,冀花甜1号(JT1)的蔗糖和粗蛋白含量的一般配合力效应值最大,而高油酸品种WT08-0937(DF15)的油酸和花生一烯酸含量的一般配合力效应值最大。遗传协方差Wr对阵列方差Vr的回归分析结果表明,粗脂肪、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸和山嵛酸这7个性状基本适合"加性-显性"遗传模型,它们的遗传主要是以加性效应为主,显性效应较小且表现部分显性。对所有子代的10个性状进行主成分分析,前2个主成分Dim1和Dim2的累计贡献率达88.6%,结果显示粗脂肪和粗蛋白含量和蔗糖含量呈负相关,粗脂肪含量与棕榈酸、油酸、亚油酸和花生一烯酸含量相关性较弱。本研究为花生育种中的亲本选配和后代选择提供了一定的理论依据。

种植模式对夏播高油酸花生生殖发育及产量的影响

为探讨不同夏播种植模式对高油酸花生品种豫花37号的生殖生长及产量、品质的影响,以豫花37号为材料,采用6种不同的夏播种植模式,调查并分析不同处理开花动态、荚果发育动态、产量及品质构成等。研究结果表明,相较麦套种植,夏直播花生虽生育期较短,但由于温度高,生育进程加速,开花早、花量大、荚果充实快。夏直播起垄覆膜和夏直播起垄播种出苗后12 d喷施液态膜处理的单株日开花量峰值分别为7.56朵/株·日、6.96朵/株·日,均高于麦套种植,其开花量可达148.45和126.47朵/株,高于麦套或与麦套相当。夏直播起垄覆膜和夏直播起垄播种出苗后12 d喷施液态膜处理的基豆和先豆分别在35 d、42 d左右达到最大并开始充实,比麦套种植提前7 d左右。夏直播起垄覆膜产量最高,2019年、2020年相比麦套分别增产5.36%、3.07%;夏直播起垄播种出苗后12 d喷施液态膜2019年产量相比麦套增产3.25%,2020年基本与麦套产量持平。因此夏直播花生如能采用起垄覆膜种植或出苗后喷施液态膜,则可实现营养生长和生殖生长的协调发展,加速荚果充实,保证产量和品质。

不同生态区播期和密度对花生远杂9847产量与品质的影响

为了保障花生品种远杂9847优质增产丰收,选取3个代表性的花生产区,并依据生产实践分别设置5个不同播期和密度,研究该品种在河南省不同生态区域的最适播期和最佳播种密度。结果表明,试验点、播期、密度、试验点×播期和密度×播期互作对远杂9847的产量影响均达极显著水平,试验点×密度互作对产量的影响不显著;播期、密度对脂肪、蛋白质、油酸、亚油酸含量的影响差异均不显著。为实现该品种的优质高产目标,建议在豫北地区5月26日左右播种,密度15.0~16.5万穴/hm^(2);豫中和豫南地区建议5月5日左右播种,密度19.5万穴/hm^(2)。

花生巢式群体的脂肪含量遗传分析

巢式群体可以利用多个亲本解析复杂性状的遗传机制。本研究利用1个共同亲本与6个基础亲本所配置巢式组合F_(2:3)家系的种子脂肪含量数据,分析了花生脂肪含量的遗传模型,旨在探明不同的基础亲本组合中脂肪含量性状的遗传差异,为制定脂肪含量遗传改良的亲本选配和后代选择策略提供依据。6个组合的共同亲本为高脂肪含量的普通型大果品种豫花15号,其他6个基础亲本为不同脂肪含量和不同植物学类型的品种。结果表明,在不同杂交组合中脂肪含量的遗传模式有所不同,6个组合分别符合无主基因模型、1对主基因加性显性模型和2对主基因等显性模型3种遗传模式。各种遗传效应的估计值也各不相同,主基因遗传力从32%到80%,说明不同杂交组合中,控制脂肪含量的基因位点差异及其重组和分离方式不同。高脂肪含量双亲杂交后代的高脂肪含量个体较多,但主基因遗传力较低,不宜在早代实施表型选择;双亲脂肪含量差异较大的后代脂肪含量变异幅度更大,能够选择到不同脂肪含量的类型。本研究也表明,巢式组合具有较丰富的脂肪含量变异类型,揭示出脂肪含量性状遗传的复杂性和多基因调控的特点,为较全面地了解脂肪含量的遗传提供了基础。该巢式群体也将有助于进一步开展脂肪含量的QTL定位研究。

不同花生品种抗旱性评价

干旱是影响花生生产的主要非生物胁迫之一。为评价不同花生品种的抗旱性差异,选用6个花生品种,研究了20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫对不同花生品种生长发育及生理指标的影响。6个品种的平均隶属函数值介于0.22~0.76,品种间差异较大,豫花9326的失水率、可溶性糖、一氧化氮、类黄酮的隶属函数值均较大,豫花15的叶绿素、花青素含量的函数值较大,而湘花2008的失水率、叶绿素、类黄酮、一氧化氮的函数值均较小。根据综合隶属函数值分析,6个品种的抗旱性强弱排序为豫花9326>豫花15>花育34>ST001>远杂9847>湘花2008,即豫花9326、豫花15的抗旱性较强,花育34、ST001、远杂9847的抗旱性一般,湘花2008抗旱性较差。

花生AhFAD2-1基因启动子及5'-UTR内含子功能验证及其低温胁迫应答

Δ^(12)-脂肪酸脱氢酶基因(FAD2)催化油酸生成亚油酸,是决定油酸亚油酸比值的关键基因。高油酸花生对低温更加敏感,暗示FAD2在低温响应中发挥作用。为探索花生FAD2的低温胁迫应答,本研究分析了花生FAD2-1A/B的基因结构,从普通油酸花生品种豫花9326中克隆了FAD2-1A/B启动子和内含子,并通过转化拟南芥验证了功能及其对冷胁迫的应答。结果表明,AhFAD2-1A/B包含2个外显子和1个位于5'-UTR的内含子;AhFAD2-1A/B基因启动子功能较弱,仅AhFAD2-1B启动子在子叶期幼苗的子叶叶尖中观察到蓝色;AhFAD2-1假基因5'侧翼序列具有启动子活性,可调控基因在子叶、下胚轴、种子中表达。AhFAD2-1内含子序列具有启动子的功能,驱动基因在幼苗下胚轴及子叶中表达,同时还有提高基因表达效率和扩大表达范围的功能,是AhFAD2-1基因表达调控必需元件;包含5'-UTR内含子的AhFAD2-1A/B启动子的调控序列功能受低温胁迫抑制。

花生组培苗高效嫁接技术

为解决花生野生种及转基因组培苗移栽成活率低、田间长势弱等难题,本研究对花生的嫁接技术进行了优化。以黑籽花生品种豫花0215分别在黑暗和光照条件下培养7d的实生苗为砧木,以栽培种、野生种及双二倍体的无菌组培苗为接穗,采用劈接法,以花生的下胚轴为嫁接部位进行嫁接。结果表明,花生砧木的培养方式不同,嫁接成活率差异显著,在黑暗条件下培养的砧木下胚轴达到6cm以上,平均嫁接成活率较高,达到96%以上。不同类型接穗嫁接成活率差异很大,栽培种的嫁接成活率较高,嫁接到黑暗培养的砧木上成活率达到100%。采用黑暗培养的豫花0215作砧木,大大提高了嫁接成活率和嫁接效率,该方法在花生野生种、双二倍体及转基因植株等组培苗的嫁接上获得成功,克服了野生种及后代材料生根困难及移栽成活率低及组培苗移栽后长势弱等问题,值得推广。

花生AhTFL1基因的克隆与功能分析

栽培花生(Arachis hypogaea L.)连续开花亚种和交替开花亚种的开花时间、分枝模式和分枝数量均不同,这与PEBP蛋白家族基因时空表达差异有关。本研究从花生品种豫花25号的幼嫩腋芽组织中克隆到AhTFL1基因,属PEBP基因家族,比对参考基因组显示其位于18号染色体。AhTFL1基因开放阅读框为543 bp,编码180个氨基酸,拥有PEBP蛋白家族的保守的D-P-D-x-P和G-x-H-R结构域,91、115、145、147和159位的氨基酸与拟南芥TFL1保守的His88、Glu112、Ser142、Asp144和Asp156残基相同,系统进化树显示其属于TFL1-like亚家族。基于AhTFL1基因与拟南芥TFL1基因序列同源,所以利用拟南芥tfl1突变体进行功能互补试验验证其功能。35S::AhT⁃FL1互补拟南芥tfl1突变体表现为主茎增高、侧枝变长、荚果数增加、主茎侧枝数增多、莲座侧枝数减少,基本恢复至野生型性状。转化拟南芥野生型和tfl1突变体的35S::AhTFL1阳性株系都表现开花延迟,说明AhTFL1基因功能为促进营养生长,延迟营养生长向生殖生长的转变。

花生二倍体野生种Arachis duranensis和A.ipaensis新种间杂种的创制及鉴定

野生种Arachis duranensis(AA)和A.ipaensis(BB)是花生栽培种最可能的二倍体祖先种,而其合成的四倍体是研究花生起源与进化的重要材料。本研究利用A.duranensis系(PI 497262)和A.ipaensis(PI 468322),通过杂交、组织培养、寡核苷酸探针染色荧光原位杂交(OSFISH)和基因组原位杂交(GISH)技术创制和鉴定了一个新的种间杂种W1824,进一步对其花粉育性、减数分裂行为和表型性状进行分析,发现W1824花粉高度不育,染色体平均构型为0.5 Ⅲ+3.5 Ⅱ+11.5 Ⅰ,主茎高、侧枝长和叶面积均表现出超亲优势。表明PI 497262和PI 468322具有较高的杂交亲和性,暗示由上述两个系合成的四倍体花生可能具有显著高于亲本的生物产量和不稳定的染色体遗传方式。

花生脂肪酸延长酶基因AhFAE1及其启动子的克隆与功能分析

为探讨花生脂肪酸中低芥酸含量的原因,从花生中克隆了脂肪酸延长酶FAE1及其启动子序列,并进行了功能分析。结果表明,AhFAE1全长cDNA为2 202bp,含有441bp的5′非翻译区及201bp的3′非翻译区,编码蛋白含519aa,分子量58.17Da,理论等电点9.15,AhFAE1与麻疯树(Jatropha curcas ALB76796.1)、黄麻(Corchorus capsularis OMO87584.1)、拟南芥AtKCS4亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示AhFAE1定位于内质网。qRT-PCR结果显示,AhFAE1在各个组织中均有表达,在种子中随着种子的发育成"钟"型变化,花后60d表达量最高。构建了植物表达载体,通过农杆菌介导法转化拟南芥研究启动子功能,利用GUS组织化学染色研究其表达特征,在任何组织中未发现GUS活性。推测AhFAE1可能参与了花生长链脂肪酸的合成,但是该基因启动子转录活性弱可能是造成花生中低芥酸含量的主要原因。

花生籽仁外观和营养品质特征及食用型花生育种利用分析

花生籽仁的外观品质和营养品质是评价食用花生品种的重要指标。本研究对285个不同类型或来源的花生种质资源进行了籽仁外观和营养品质性状的检测和分析,旨在为食用型花生品种选育提供依据。按照植物学类型分析了各类型的8个外观性状和5个营养品质性状的分布。结果表明,我国花生种质资源包含丰富的外观性状变异类型,能够满足不同加工用途对原料的需求,但总体上高油酸、高蛋白和低脂肪资源类型偏少。借鉴美国等烤制花生仁和糖果花生的外观和营养品质特征及我国煮食和烤制花生的生产消费市场,提出了食用型品种选育亲本的策略和备选品种类型,烤制和糖果用途花生育种亲本选配应以普通型、中间型或珍珠豆型中粒农家品种或育成品种为骨干亲本,进一步改良高油酸、高蛋白和低脂肪等品质性状。

花生萌发期对低温胁迫的生理生化响应机制

为探讨不同花生品种低温胁迫下的萌发差异成因,为花生耐低温种植及抗冷性研究提供理论依据,本研究以耐低温品种豫花22号和中间耐性品种漯花16号以及低温敏感型品种泉花6号、鲁花11号为材料,测定不同温度处理条件下萌发相关的生理指标。结果显示,与CK相比,低温处理显著降低了各花生品种的露白率、发芽率、相对发芽率,不同抗性品种存在较大差异,耐低温花生品种下降幅度小于10%,而中间型和敏感型品种降幅为30%~100%。低温胁迫24 h后,敏感型品种电导率值显著高于耐低温型及中间型品种。随着胁迫时间的延长,各品种SOD、POD活性上升,CAT活性下降。2℃胁迫48 h,各品种可溶性糖(Ss)含量均高于CK,可溶性蛋白(SP)含量均低于CK。敏感型品种MDA含量大幅增加,耐低温型品种增加幅度较小;耐低温品种SOD活性高于中间型及敏感型品种,CAT活性较中间型及敏感型品种下降幅度更大。恢复期中,各品种MDA含量均低于CK,SP积累量均高于CK,耐低温型品种和中间型品种Ss积累量高于敏感型品种。抗氧化酶SOD、POD、CAT活性表现出相同的趋势,随着萌发时间的延长,抗冷性越强的花生品种其酶活性越高。各指标差异均较好地反映了不同花生品种的低温耐性差异。本试验结果可为进一步完善防御花生低温冷害的农艺措施和进行耐低温花生育种提供理论依据。

高油酸花生品种脂肪及脂肪酸积累动态分析

籽仁脂肪含量和脂肪酸组分是决定花生及其加工产品营养保健价值、加工特性与效率、耐储藏性以及市场竞争力的重要指标。为探寻高油酸花生籽仁发育过程中不同脂肪酸组分的积累规律,在借鉴前人研究的基础上,开发一种新的花生不同发育时期荚果和籽仁的取样技术,测定了花生籽仁脂肪含量和脂肪酸组分的积累动态,对同一品种脂肪酸组分间的相关性和基于脂肪组分的品种间的相关性进行了分析。结果表明:脂肪含量和油酸含量随发育进程而逐渐升高,硬脂酸含量的变化比较复杂,其他脂肪酸含量呈现随发育进程下降、基本不变或先升高后下降的趋势;在荚果发育的早期脂肪酸含量变化剧烈,从果针入土30 d开始高油酸品种籽仁的脂肪酸组分主要是油酸,普通品种主要是油酸和亚油酸;油酸含量与棕榈酸含量呈高度负相关;高油酸品种油酸含量与亚油酸含量呈显著负相关;品种的亲缘关系越近,基于脂肪酸的相关系数越大。