利用MAS回交技术创制花生高油酸新种质及AhFAD2基因遗传效应分析

发布时间：2020-08-20 21:56

【摘要】：花生(Arachis hypogaea L.)作为我国重要的油料和经济作物之一,在国民经济生活中占有重要地位。花生以其单位面积产量高、产油效率高等优势,对增加农民收益,保障国内植物蛋白和油脂供应发挥着重要作用。随着人们膳食结构的改变和花生产品类型的丰富,对花生的营养价值和抗氧化特性提出了更高的要求,而高油酸花生的营养价值高和抗氧化性强逐渐得到消费者的认可,在国际市场上的占有率逐年提升。然而我国高油酸花生产业起步晚,现育成的高油酸花生品种市场占有率低,不能满足市场需求,这正是当前国内花生产业面临的严峻挑战之一。因此加快现有推广品种的高油酸化改良,同时开展控制花生油酸性状基因AhFAD2的遗传效应研究,明确AhFAD2突变对于花生油酸和其他脂肪酸含量变化的影响,对于加速高油酸品种的培育和推广进程有积极意义。为此,本研究建立了基于回交结合分子标记辅助选择的花生高油酸性状转育技术体系,利用冀花13为高油酸基因供体,成功改良了4个主要推广品种中花16、中花21、泉花551和徐花13的油酸性状,创制了高油酸花生新种质,并利用中花16回交得到的BC_4F_3近等基因系材料,开展对AhFAD2突变引起花生种仁中脂肪酸组分含量改变的研究,研究结果如下:1.通过连续回交、南繁加代和分子标记辅助选择等技术可在3年内快速实现现有推广品种的高油酸化改良,同时利用植物学性状、农艺性状、品质性状、抗病抗逆性鉴定和SSR标记检测的方法综合评价得到的高油酸回交后代,筛选出了与4个地方推广品种综合性状最接近的株系,ZJ019、ZJ109、ZJ160和ZJ805,其油酸含量分别为82.54%、79.85%、79.22%、78.94%,可作为中花16、中花21、泉花551和徐花13改良的高油酸花生新种质。2.以中花16和冀花13组合得到的BC_4F_3代高油酸/普通油酸近等基因系为材料,采用气相色谱法测定了花生种仁中8种主要脂肪酸含量,发现近等基因系材料中,花生种仁的油酸含量与亚油酸(r=-0.995)和棕榈酸含量(r=-0.924)呈极显著负相关,与花生烯酸含量(r=0.605)呈极显著正相关。当花生种仁中油酸含量达到80%时,亚油酸含量从30%降低到2%左右,同时棕榈酸含量从12%降低到6%左右,花生烯酸含量从0.72%升高到0.99%左右。由于本研究所用材料遗传背景高度一致,说明AhFAD2不仅调控着花生油酸和亚油酸的含量,同时对棕榈酸含量有着直接或间接的调控作用,表现为一因多效。3.利用回交获得的高油酸/普通油酸的近等基因系,进行了花生不同AhFAD2基因型油酸含量的多重比较,进一步明确了花生油酸性状受AhFAD2A和AhFAD2B不完全显性控制,且具有累加效应,并表现出同等贡献,油酸含量随着AhFAD2隐性等位基因个数的增多而逐渐升高。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.2
【图文】：

植物脂肪酸,去饱和酶,脂肪酸

图 1 植物脂肪酸的从头合成（Bates et al., 2013）Fig. 1 De novo synthesis of plant fatty acid（Bates et al., 2013）脂肪酸碳链的长短：1）在脂肪酸从头合成中，从 C4-C16 的过程，酰基-ACP 硫酯酶（acyl-ACPthioesterase, FATB）会催化一些脂肪酸与 ACP 分离，FATA 会把油酸从 18:1-ACP 上水解下来，然后运输到细胞质溶胶。在质体中，脂肪酸一旦成为自由脂肪酸后碳链延长就会终止，从而形成不同长度碳链的脂肪酸（元冬娟等, 2009；Bates et al., 2013; Chi et al., 2017）；2）KASII 酶延伸碳链从 C16:0-ACP 到 C18:0-ACP，同时 FATB 会催化 C16-ACP 水解，两者竞争决定了前期 C16与 C18 脂肪酸的脂肪酸比例。3）脂肪酸碳链从 ACP 水解下来，会从质体运输到细胞溶胶的内质网，进一步的加工。前人研究发现，FAE1 基因控制着硬脂酸（18:0），油酸（18:1）和花生烯酸（20:1）的延长（禹山林, 2008a）。脂肪酸的去饱和：根据作用底物载体的不同可以将脂肪酸去饱和酶分为脂酰-ACP 去饱和酶、脂酰-CoA 去饱和酶和脂酰-酯去饱和酶（禹山林, 2008a）。由于 C18 脂肪酸占比最高，且营养价值高，围绕其展开的去饱和酶研究也最多，硬脂酰-ACP 去饱和酶，定位于植物质体中，水溶性酶，可作用 C18-ACP 的 C9-10 之间加入双键，形成 C18:1-ACP（Dong et al., 2012）。△12油酰-PC去饱和酶（FAD2）位于内质网上，可在油酸-PC 的 C12-13 之间引入第二个双键，形成亚油酸-PC（戴晓峰, 2007）。

电泳图,基因型鉴定,亲本,测序

置杂交组合前，采用 Sanger 测序法对 4 个轮回亲本和高油酸供体材料（各 10 粒种（图 2）和鉴定 AhFAD2A 和 AhFAD2B 的基因型（图 3），结果表明，4 个亲本材料的 AABB 基因型，高油酸供体冀花 13 为 aabb 基因型。M ZH16 ZH21 QH551 XH13JH13 M ZH16 ZH21 QH551 XH13JH1320001000750500250100bp20001000750500250100bp1279 bp B 2 引物 FAD2A_F/FAD2A_R、FAD2B_F/FAD2B_R 扩增亲本 AhFAD2A 和 AhFAD2B-ORF 片段电Fig. 2 Electrophoretogram of PCR amplification products of AhFAD2A-ORF and AhFAD2B-ORF：A：AhFAD2A 扩增产物电泳图；B：AhFAD2B 扩增产物电泳图tes: A: Electrophoretogram of PCR amplification products of AhFAD2A-ORF; B: Electrophoretogram of PCR amplificationFAD2B-ORF

电泳图,种子,电泳图,片段

中国农业科学院硕士学位论文第二章利用 MAS 回交技术创制花生高油酸新2.2.2 F1种子的获得及基因型鉴定2013 年在湖北武汉配置杂交组合以获取 F1种子。4 月 1 日覆膜播种父本，4 月 5 日播种母5 月 6 日-5 月 24 日进行人工杂交，7 月 30 日收获杂交种子。杂交种子收获后立即切取部分子取 DNA，并用 PCR 产物测序的方法进行基因型鉴定（图 4 和图 5），以去除假杂种（AABB4 个组合 F1总计收获 F1种子 91 粒，其中真杂种 81 粒（基因型 AaBb），真杂种比例 89.0%组合 BO-04 （XH13 JH13）真杂种率较低外，其他组合真杂种率均在 90%以上（表 2）。

【参考文献】