花生籽仁品质性状高通量表型分析模型的构建

花生是重要的油料作物之一,其籽仁品质直接影响加工特性,是花生品质评价的重要指标。建立花生籽仁品质高通量分析模型,快速高效地对花生籽仁品质进行评价,可显著提高花生育种效率。本研究选用宇花14与LOP215杂交构建的140个RIL家系和35份其他品系为建模材料,使用Thermo公司生产的AntarisⅡ型傅立叶变换近红外光谱分析仪对175份样品籽仁进行光谱采集。采用索氏提取法测定籽仁含油量,杜马斯定氮法测定蛋白含量,蒽酮比色法测定糖含量,气相色谱法测定脂肪酸含量。利用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)构建花生籽仁含油量、蛋白含量、糖含量以及部分脂肪酸含量的多粒近红外定标模型。选用未参与建模的30份花生样品对该模型进行验证,模型决定系数R~2值均大于0.9000,表明该模型可用于花生籽仁品质性状的分析预测。本研究为花生籽仁品质性状高通量表型分析提供了检测模型。

花生籽仁含油量近红外模型的构建及其应用

花生(Arachis hypogaea L.)籽仁含油量是花生品质评价的重要指标,建立快速高效的含油量检测方法,对加快高油花生品种选育意义重大。本研究选用高油亲本宇花14(含油量59.32%)与低油亲本LOP215(含油量48.97%)杂交构建的RIL群体为建模材料,使用Thermo公司(美国)生产的AntarisⅡ型傅立叶变换近红外光谱分析仪对229份样品籽仁进行光谱采集,随后测定籽仁含油量。利用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)构建花生籽仁含油量近红外定标模型,该模型的内部验证均方差(root mean square error of cross validation,RMSECV)为0.885,相关系数R^(2)=0.9147。选用未参与建模的21份花生材料对该模型进行外部验证,模型预测值和化学测定值的决定系数R^(2)=0.9492,表明该模型可适用于花生籽仁含油量检测。利用该模型对宇花14与LOP215杂交后代群体进行筛选,获得含油量超过55%的优良株系21个,含油量低于48%的株系9个,可为花生高低含油量品种选育提供种质材料。

花粉管通道和农杆菌介导的花生AhFatB基因编辑

为探究CRISPR/Cas9基因编辑技术在花生中的应用,利用花粉管注射浸花法和农杆菌介导法转化花生,通过在侵染液中添加合适浓度的AS、MES以及MgCl2·6H2O促进了转化事件的发生,并通过注射液每日现用现配最大程度地保持农杆菌的活力,提高了转化效率。本试验首次将该转化法用于基于CRISPR/Cas9技术的花生基因编辑,根据花生FatB基因序列设计编辑靶位点,成功构建CRISPR/Cas9基因编辑载体PX458-Cas9-FatB并成功转化农杆菌菌株GV3101;利用1 mL无菌注射器将当日离心配置的新鲜农杆菌侵染液注射到花生龙骨瓣中至花瓣浸透,每日8:00以前完成注射,连续注射15日,待注射花朵下针后用尼龙绳进行捆绑标记;待荚果成熟后,收获捆绑标记的花生荚果,正常晾晒干燥后剥取花生籽粒,提取籽粒基因组DNA,进行PCR扩增,筛选转化阳性籽粒。结果显示,在被检测的274粒籽粒中,有108粒扩增出了相应目的条带,转基因阳性率为39.42%;经测序验证,108粒阳性籽粒中有1粒在靶位点外发生了基因编辑,在部分阳性籽粒的自交后代中,发现了靶位点发生编辑的籽粒。因此,本研究初步证实利用注射浸花以及农杆菌介导法对基于CRISPR/Cas9技术的花生基因编辑是有效的,但编辑效率有待于进一步提高。

花生耐盐乙烯不敏感突变体的筛选

利用沙土培养法,使用1、3、5、7、10 mg·L^-1乙烯利溶液处理花生品种花育22种子,5 d后测量下胚轴长度。结果表明:经乙烯利处理后,花生下胚轴生长受到显著抑制而增粗变短,受抑制程度随乙烯利溶液浓度的提高而增加,3 mg·L^-1乙烯利处理的下胚轴长度极显著低于未施加和施加1 mg·L^-1乙烯利处理的,因此选用3 mg·L^-1乙烯利对诱变筛选得到的165份花生种质进行种子萌发处理,有145份种质表现为下胚轴生长受抑制而增粗变短,属于正常的乙烯敏感型种质;有11份种质下胚轴生长并未受到明显抑制,显著高于同样条件处理下花育22的下胚轴长度,属于乙烯不敏感型种质;有9份种质下胚轴生长受到显著抑制,其下胚轴长度极显著低于同样条件处理下花育22的下胚轴长度,属于乙烯超敏感型种质。使用50μmol·L^-1 ACC(1-氨基环丙烷羧酸)溶液对筛选获得的11份不敏感种质进行验证处理,其中,9份种质保持了对乙烯不敏感的特点,下胚轴生长仍未受到明显抑制。通过在沙土中添加0.7%NaCl溶液,继续对筛选得到的9份乙烯不敏感型种质进行耐盐筛选,有1份种质表现为下胚轴生长受抑制程度最低,下胚轴长度显著高于同样处理条件下花育22的下胚轴长度,初步确定其为耐盐乙烯不敏感种质。因此,用3 mg·L^-1乙烯利溶液预选、50μmol·L^-1 ACC溶液验证、0.7%NaCl溶液处理,通过评价黑暗条件下沙土培养的花生种子下胚轴长度,可以有效筛选到花生耐盐乙烯不敏感突变体。