基于BSA-seq技术定位花生种皮颜色基因

花生种皮颜色是花生重要性状,同时种皮颜色和黄酮类化合物例如花青素的含量有着密切关联。定位与种皮颜色相关的基因对培育和开发新品种,提高花生营养成分有重要作用。本研究以紫色种皮花生‘T371’和粉色种皮花生‘T34’为亲本进行杂交并构建F_2分离群体。基于高通量测序技术,在亲本和分离群体中获得了312.96 G高质量的Clean Reads数据,采用BSA-seq方法定位到1个SNPs和InDels关联区域交集,区间长度为7.61 Mb,位于12号染色体上,区间内有675个基因,其中非同义突变基因14个,移码突变基因3个。根据基因注释结果推测arahy.AFLD8J、arahy.26781N、arahy.YQ76T0、arahy.1KM4NQ、arahy.X3FWT9可能是调控种皮颜色的候选基因。本研究为挖掘花生种皮颜色遗传相关基因和开发新品种提供了一定的理论基础。

花生深紫色种皮颜色基因的遗传分析及SSR标记

以种皮呈深紫色的花生品种珍珠黑和粉红色品种粤油13的杂交后代F1-F3群体为材料,通过遗传分析和SSR分子标记探讨花生种皮颜色基因的遗传连锁规律。结果表明,花生深紫色种皮颜色受一对不完全显性主效基因控制,该基因与SSR标记“PM93/630-600”连锁,连锁距离为5.4 cM。

花生花青素合成相关基因的表达与种皮颜色关系

为了探讨花青素合成相关基因表达与种皮颜色的关系,本文采用HPLC和实时荧光定量PCR技术,分析4种不同种皮颜色的花生品种种皮花青素的种类和含量,以及花青素合成相关基因在4个品种5个荚果发育关键时期的差异表达。结果表明:花生种皮的花青素主要由飞燕草色素、矢车菊色素和天竺葵色素等三种色素组成;花生种皮的外观颜色和深浅主要由飞燕草色素和矢车菊色素含量决定,飞燕草色素和矢车菊色素含量越高,种皮颜色越深。花青素合成相关基因主要在种子充实期(开花后约40~50d)上调表达。花生种皮颜色的深浅与查耳酮合成酶基因(CHS)、查耳酮异构酶基因(CHI)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)、类黄酮-3'羟化酶基因(F3'H)和花色苷合成酶基因(ANS)等基因在种子充实期高表达显著相关。上述5个基因表达量愈高,种皮颜色愈深。

特殊种皮颜色花生杂种优势的研究

选用 6个具有特殊种皮颜色的花生种质材料搭配 1 0个杂交组合 ,测试了F1代 3个农艺性状、7个产量性状的杂种优势。结果表明 :特色花生杂交测试的农艺性状 ,主茎高表现杂种优势最强 ,产量性状 ,单株果重、单株仁重等综合性状杂种优势较强 ,各有 8个组合表现超亲优势 ,超亲优势率分别为 7 1 %～ 73 4%和 1 2 1 %～71 5% ;组合间杂种优势强度也有明显差异 ,总的看白皮花生母本效应较强 ,与红皮花生做母本比较 ,除饱果数平均杂种优势指数略低外 ,其余各性状均有较大幅度提高。

秋水仙碱对油菜小孢子产胚率和再生植株二倍体率的影响

为探索适用于长江流域主产区生态条件下的甘蓝型油菜小孢子培养技术中最佳秋水仙碱浓度,以2个适合进行小孢子培养的油菜材料为对象,研究了4种不同浓度（0、100、200和400mg/L）的秋水仙碱处理对小孢子产胚率和二倍体率的影响。结果表明,200mg/L的秋水仙碱处理24h后,小孢子的产胚率和二倍体率都达到最大,与对照有显著的差异。用这一浓度,对40份不同基因型油菜的小孢子进行诱导培养,结果表明不同基因型油菜小孢子产胚率和二倍体率存在较大差异,小孢子产胚率为0.12~10.39胚/蕾,再生植株二倍体率为26.7%~90.0%。按照种皮颜色分类后发现,黄籽油菜与黑籽油菜的小孢子产胚率有显著差异,而二倍体率因材料基因型而异,推测油菜种皮颜色与小孢子的产胚率有一定相关性,而与再生植株二倍体率的相关性不大。

不同种皮颜色花生品种花青素合成相关基因的克隆及序列差异分析

花生品种种皮颜色相当丰富,种皮颜色的着色深浅与种皮花青素积累的多少有直接关系。为了探讨花生种皮颜色差异形成的分子基础,本研究采用RACE方法,首次克隆4种不同颜色花生品种花青素合成相关基因的全长,并比较全长c DNA序列的差异。结果表明:除苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)外,查耳酮合成酶基因(CHS)、查耳酮异构酶基因(CHI)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)、类黄酮-3'羟化酶基因(F3′H)、花色苷合成酶基因(ANS)、类黄酮3-O-糖基转移酶基因(3GT)等6个花青素合成相关基因的序列在4个花生品种中均存在氨基酸替换的现象。其中CHS,CHI,DFR,F3′H,ANS和3GT基因在4个不同种皮颜色花生品种中分别存在8,1,1,12,1和9个氨基酸位点的差异,且这些差异位点均未发生在保守位点。以上基因的结构差异是否与花生种皮颜色差异相关还有待进一步探讨。

影响多彩花生种皮颜色的关键代谢物及ANS基因分析

为了探究影响花生种皮颜色的关键代谢物及花青素合成酶(ANS)基因,以5种不同种皮颜色的花生品种(系)为材料,对其种皮中花青素代谢物组成、ANS家族基因的表达及其相关性进行分析。结果显示,在5个花生品种(系)种皮中检测到3大类,共19种花青素糖苷类物质,其中黑种皮中最多为17种,白种皮最少仅为4种,表明随着种皮颜色的加深,花青素糖苷类物质种类也逐渐增多。对5个ANS基因表达分析,结果显示,仅有Ahy_Scaffold1g106620的表达量较高,其他4个基因基本不表达或表达量较低。且Ahy_Scaffold1g106620随着种皮颜色加深,表达量显著升高,推测Ahy_Scaffold1g106620是调控花青素合成的关键基因。进一步相关分析结果显示,Ahy_Scaffold1g106620与19种糖苷物质中的12种呈现显著正相关,相关系数为0.54~0.82;而Ahy_A02g006729仅与3种花青素类糖苷物质呈现显著相关性,其他3个基因与种皮中花青素类物质含量无关,结果表明,Ahy_Scaffold1g106620是ANS家族中影响花青素物质积累的关键调控基因。以上研究结果初步发现了影响多彩花生种皮颜色的主要代谢物及ANS家族中关键的调控基因。

比较转录组分析揭示花生种皮花青素积累的分子调控机制

花青素作为一种抗氧化物质,具有多种保健功效。与其他颜色花生相比,黑种皮花生具有良好的感官品质,且花青素含量更高。为了揭示花生黑种皮花青素形成和调控的分子机理,本研究以黑种皮花生(YH29)和粉红种皮花生(WH10)为研究对象,通过RNA-seq技术比较其转录组的差异。结果表明,与粉红种皮花生相比,黑种皮花生中1 539个基因表达上调,1 275个基因表达下调。KEGG分析发现花青素生物合成、苯丙素生物合成、类黄酮生物合成等多个与色素积累相关的通路在黑色种皮花生中富集。在黑种皮花生中,苯丙氨酸解氨酶、查尔酮合成酶等5个与花青素合成相关的关键酶基因表达上调,而与花青素生物合成途径竞争同一底物的一些关键酶基因,如柚皮素和甘草素基因,则表达下调,这使得有更多的底物流向花青素合成途径,这些基因的协同表达可能是黑种皮花青素高水平积累的关键。另外,两个R2R3-MYB转录因子在黑种皮花生中也表达上调,可能是引起花青素合成关键基因表达差异的关键因素。我们的研究结果为深入研究花生种皮花青素合成的分子机理及培育高花青素含量的花生新品种提供了参考。

盐胁迫下不同花生品种的类黄酮含量和抗氧化酶活性

花青素等黄酮类物质,既是人体所需的营养保健成分,也是介导植物适应逆境胁迫的重要代谢物。以3个不同种皮颜色的花生品种为研究对象,在苗期以150 mmol/L的NaCl进行盐胁迫处理,测定植株性状、类黄酮含量和抗氧化酶活性,分析不同品种的抗氧化能力和耐盐性。结果表明,盐胁迫抑制了株高、叶面积和生物量,3个品种的耐盐系数从高到低依次为济花黑1号、济花红1号、远杂9102。与远杂9102相比,济花红1号和济花黑1号MDA含量相对较低。盐胁迫显著提高了济花红1号和济花黑1号根系的SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性。济花红1号和济花黑1号根系类黄酮含量和在盐胁迫下的相对值大于远杂9102。相关分析表明,相对类黄酮含量和MDA含量与耐盐系数显著相关,类黄酮与SOD活性、MDA含量、株高和叶面积相对值极显著相关。盐胁迫引起济花红1号和济花黑1号类黄酮大量积累,激活了抗氧化保护能力,可有效降低MDA的积累,减轻氧化损伤,缓解盐胁迫对植株生长的抑制作用。研究结果为筛选和推广耐盐碱的彩色花生提供了依据。

花生种皮颜色研究进展

花生(ArachishypogaeaL.)种皮由珠被发育而来,分三层,外表皮是一层厚壁细胞,中间层为若干层薄壁细胞,内表皮为一层薄壁细胞。种皮色素物质主要分布在1~2层表皮细胞内。种皮颜色是决定花生商品和保健价值的重要性状。本文主要对花生种皮颜色类型、不同颜色种皮的营养功效、种皮发育进程中的色泽变化和色素沉积、种皮颜色的遗传以及相关基因定位等方面研究进展进行综述,并对其未来研究进行了展望。

利用SNP芯片结合BSA的方法定位花生黑色种皮颜色基因

种皮颜色是花生的重要农艺性状。本研究利用粉红种皮×黑种皮的两个分离群体(WH10/YH29,GT-C20/YH29)的F2:3家系,分别构建了粉红色和黑色种皮的极端池,并利用花生二代SNP芯片(Axiom_Arachis2,r2)结合集群分离分析法(bulked segregate analysis,BSA)对花生黑种皮基因进行了定位研究。SNP芯片检测和生物信息学分析结果表明,控制花生黑色种皮的基因定位在Arahy.10染色体。在Arahy.10染色体上,总共146(82%)的SNP位点富集在10~29 Mb和70~109 Mb两个区间内。生物信息学分析表明,在这两个区段内有5个SNP位点在外显子区,全部位于70~109 Mb区间。此外,本研究还在70~109 Mb内筛选到一个与黑种皮性状紧密连锁的SSR标记pTsaSSR107.16,表明该区间可能包含控制花生黑种皮的基因,该结果将为花生黑色种皮基因的精细定位提供参考。另外,本研究结果还表明SNP芯片结合BSA分析可以作为花生基因初定位的工具,其推广和应用将促进花生基因定位的研究进程。

紫色种皮高油酸花生种质材料的创制

本研究以粉皮高油酸花生品系‘G94’与紫皮常规花生品系‘黑珍珠’为亲本配置杂交组合以期创制具有较高医疗保健功能的紫色种皮高油酸花生种质新材料。利用等位基因特异性PCR(allele-specific PCR,AS-PCR)方法,采用ahFAD2A/ahFAD2B引物筛选F_(2)群体中_ol_(1)_ol_(2)单株。F_(2:3)家系种皮色泽χ^(2)检测结果表明,该组合双亲在种皮色泽性状上存在1对差异基因,种皮紫色对粉色为完全显性。利用AS-PCR方法鉴定ol_(1)ol_(1)ol_(2)ol_(2)基因型的紫色种皮F_(3)单株,通过系谱选育,获得遗传稳定的紫色种皮高油酸新种质4份,9-6-2-7、9-6-2-8、9-6-16-5和9-6-18-1。单株荚果重较对照‘冀花2号’分别提高180.3%、171.9%、203.6%和178.3%,株高分别降低13.35%、23.29%、42.93%和25.16%。经气相色谱测定,该批新种质的油酸GC值介于80.77%~82.87%,O/L介于18.91~29.49。这些新种质不仅油酸含量高于75%,而且种皮内富含花青素类物质,对丰富中国高油酸花生种质资源遗传多样性具有重要的现实意义。