花生高油酸種質(zhì)資源的研究進(jìn)展

摘要：綜述了美國和國內(nèi)花生高油酸種質(zhì)的研究現(xiàn)狀、檢測技術(shù)和利用方法，以期對花生高油酸育種和種質(zhì)資源的發(fā)掘與利用提供參考。

關(guān)鍵詞：花生；油酸；種質(zhì)；育種

中圖分類號：S565.202.4文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2013）04-0137-04

美國是最早開展高油酸花生育種的國家，已利用高油酸材料F435培育出不同類型的新品種，有些已在生產(chǎn)上利用；澳大利亞已經(jīng)全面推廣種植高油酸花生，實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)。我國科學(xué)家提出“著力提高油用和食用型品種的油酸含量達(dá)到60%以上”的目標(biāo)，高油酸花生育種研究也已取得了突破性的進(jìn)展。

種質(zhì)資源是開展作物育種工作的前提條件，開展高油酸種質(zhì)的發(fā)掘和利用及優(yōu)異基因的研究是合理有效利用資源的基礎(chǔ)。

1美國花生高油酸種質(zhì)的研究現(xiàn)狀

Norden等[1] 于1987年發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)高油酸花生突變體F435，油酸含量達(dá)到80%。Moore等[2]利用F435與一般油酸含量品種配組，分析后代油酸含量分離情況，表明F435與一般油酸品種F78114后代分離比例為15∶1，而與F519-9的后代分離比例為3∶1，且不存在正反交差異。擴(kuò)大與F435雜交的品種個(gè)數(shù)，后代油酸含量分離比例為15∶1和3∶1，其中與12個(gè)品種的雜交后代表現(xiàn)為單隱性基因遺傳，與1個(gè)品種的雜交后代表現(xiàn)為雙隱性基因遺傳。表明兩個(gè)隱性基因中的一個(gè)在花生種質(zhì)中普遍存在，雜交后表現(xiàn)為預(yù)期的單基因遺傳[3，4]。Lopez等[5]認(rèn)為花生高油酸含量性狀由2對主基因控制，且可能存在修飾基因作用。Isleib等[6]認(rèn)為控制油酸/亞油酸比值的基因表現(xiàn)出部分顯性的特點(diǎn)；ol基因與背景基因型存在互作，可能存在上位性效應(yīng)；ol基因影響多種脂肪酸含量，呈一因多效；控制含油量的基因同時(shí)存在加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)，并且加性效應(yīng)相對較大。Upadhyaya等[7]也指出花生含油量性狀受加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)的共同控制。Wynne等[8]認(rèn)為因花生屬自花授粉作物，這類加性效應(yīng)可以被純合的基因固定下來，說明對性狀進(jìn)行定向選擇會(huì)有較好的效果，因此加性效應(yīng)在高油花生育種中具有廣闊的潛在利用價(jià)值。

美國通過化學(xué)誘變、輻射誘變和自然突變獲得多個(gè)高油酸突變體，并且開展了品種選育工作。自1995年SunOleic 95R釋放以來，已有20多個(gè)高油酸花生品種獲得了生產(chǎn)許可，為花生高油酸育種做出了突出的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)將突變體和釋放品種分別列表如下（表1、2）。表2顯示，近年來美國獲得品種權(quán)的高油酸花生品種以2003年最多，其次為2008年，高油酸品種的研究集中在2008年以前。從花生品種的類型看，多為Runner型小花生品種，另有3個(gè)Spanish小花生和3個(gè)Virginia大花生品種。

近年來，我國引進(jìn)的高油酸種質(zhì)資源大多來自花生主產(chǎn)國美國和印度，美國的資源以小花生為主，而印度的則為密枝型普通花生，整體產(chǎn)量低，與我國以北方大花生為主的種植格局不太符合。近年國內(nèi)高油酸花生種質(zhì)的鑒定也取得了較大的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了一批油酸含量大于60%、O/L比大于300的高油酸種質(zhì)，這些種質(zhì)來源廣泛，涵蓋了全國大部分地區(qū)，說明我國花生高油酸種質(zhì)比較豐富，并產(chǎn)生了適應(yīng)各生態(tài)區(qū)的類型，為今后開展高油酸育種提供了便利[13]。國內(nèi)種質(zhì)資源的開發(fā)和發(fā)掘工作是今后高油酸育種的重要組成部分。

Yu等[14]利用γ-射線輻照79266獲得的高油酸突變體SPI098是我國第1個(gè)高油酸突變材料，而后通過雜交選育的方法獲得了高油酸品種花育32號，油酸778%，O/L比126，2009年通過山東省品種審定委員會(huì)審定。開農(nóng)H03-3是我國審定的另一個(gè)高油酸花生品種，油酸達(dá)到80%，2006年通過安徽省品種審定委員會(huì)鑒定。這兩個(gè)品種均為小花生品種。

3花生高油酸的檢測技術(shù)

氣相色譜法是直接檢測花生油各種脂肪酸含量的有效方法，也是最可靠的方法，但是此方法需要提取大量花生油，并進(jìn)行甲酯化或者皂化，以氮?dú)鉃檩d氣，氫氣為燃?xì)?，采用歸一化法或內(nèi)標(biāo)法，步驟繁瑣、耗時(shí)長、需要樣品量大，育種工作者要對大批的后代材料進(jìn)行檢測非常困難。并且因?yàn)樽蚜７鬯楹蟛荒苎永m(xù)后代，在待檢測材料種子量很少時(shí)，常遇到檢測與繁種的矛盾。2010年高慧敏等

[15]報(bào)道了一種改進(jìn)的快速氣相色譜測定方法，從花生籽粒上切取0020 g樣品，采用提取液（苯∶石油醚=1∶1）提取5 min，05 mol/L甲醇鈉酯化10 min后即可進(jìn)行氣相色譜分析。

折光指數(shù)法是雷永[16]建立的一種花生脂肪酸測定方法，可以快速測定高油酸種質(zhì)。具體作法如下：取05 g樣品裝入2 ml離心管中，用玻棒搗碎后加入10 ml的石油醚，振蕩，室溫下靜置3～4 h，10 000×g離心5 min，將上清液移到新的15 ml離心管中，敞口置于通風(fēng)櫥以揮發(fā)干石油醚，即得到花生油；使用折光儀（數(shù)字式折光儀或手持式折光儀）測定花生油在環(huán)境溫度下的折光指數(shù)，校正為標(biāo)準(zhǔn)溫度下的折光指數(shù)，建立油酸質(zhì)量含量與折光指數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。

基于fad2基因突變的分子標(biāo)記輔助選擇。氣相色譜和折光系數(shù)法都需要提取花生油，對花生種子具有一定的破壞性，而且方法比較繁瑣。由前人的研究可知所有的高油酸突變體都含有ahFAD2A基因單堿基的替換和ahFAD2B上的無義突變或轉(zhuǎn)座插入。依此建立相應(yīng)的分子標(biāo)記如SSR、SNP等，可快速檢測出所需要的高油酸后代。

4花生高油酸種質(zhì)的利用方法

傳統(tǒng)雜交育種方式仍是高油酸花生育種的重要手段，多采用回交轉(zhuǎn)育高油酸特性。以S17和SPI098進(jìn)行雜交后系統(tǒng)選育， 培育出花生新品種花育32號。Branch[17]利用γ-射線輻照Georgia Runner品種獲得了高油酸突變材料，結(jié)合雜交育種培育出高油酸花生品種Georgia-02C。開農(nóng)H03-3也是通過有性雜交獲得的高油酸品種。利用雜交技術(shù)培育高油酸花生新品種宜用高油酸的花生種質(zhì)作為親本，運(yùn)用品種間雜交、回交或遠(yuǎn)緣雜交等方法，輔以早期選擇和定向培育。

誘變育種的作用更側(cè)重于創(chuàng)制突變材料， 結(jié)合雜交育種間接培育高油酸花生品種。 王傳堂等[18]研究表明，化學(xué)誘變劑EMS處理改變了花生種子脂肪酸中油酸的含量。1996年朱保葛等[19]研究認(rèn)為，烷化劑EMS可以誘發(fā)獲得花生高產(chǎn)突變系。2010年，王傳堂等[20]將EMS直接注入花生花器創(chuàng)制高產(chǎn)突變體，已經(jīng)通過品種審定。誘變育種既可以在高油酸種質(zhì)的基礎(chǔ)上直接誘變高產(chǎn)突變系，也可以繼續(xù)誘發(fā)高油酸突變。

聚合雜交或輪回選擇可以有效提高有利基因的頻率。前人研究表明，高油酸突變體是由于ahFAD2A和ahFAD2B的突變。Wang等[21]2011年證實(shí)存在ahFAD2A或ahFAD2B單基因突變類型，造成油酸含量的多樣性。通過聚合雜交或輪回選擇，能將不同的突變類型聚集在同一個(gè)優(yōu)良后代中。同時(shí)，影響產(chǎn)量性狀的數(shù)量遺傳基因也可以通過聚合雜交或輪回選擇，逐步聚合到一個(gè)后代群體中，既可以提高油酸含量又能改善產(chǎn)量，是今后高油酸育種的一個(gè)重要途徑。

生物技術(shù)是花生遺傳育種的重要輔助手段，分子設(shè)計(jì)育種和分子輔助選擇育種是生物技術(shù)在高油酸育種中的重要表現(xiàn)形式。首先，建立各高油酸種質(zhì)與油酸相關(guān)的分子標(biāo)記，然后通過雜交將不同的與油酸含量、產(chǎn)量相關(guān)的基因聚合到一個(gè)后代群體中，然后根據(jù)育種目標(biāo)利用分子標(biāo)記篩選出需要的基因類型。基因工程是創(chuàng)造高油酸類型的重要手段，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可創(chuàng)造出新的ahFAD2A或ahFAD2B突變類型，得到相應(yīng)的高油酸種質(zhì)材料。

參考文獻(xiàn)：

[1] Norden A J， Gorbet D W， Knauft D A Variability in oil quality among peanut genotypes in the Florida breeding program[J]Peanut Sci，1987， 14： 7-11

[2]Moore K M， Knauft D A， The inheritance of high oleic acid in peanut [J]. J Hered，1989， 80： 252-253

[3]Knauft D A， Moore K M， Gorbet D W Further studies on the inheritance of fatty acid composition in peanut [J]Peanut Sci，1993， 20：74-76

[4]Jung S， Swift D， Sengoku E， et al ，The high oleate trait in the cultivated peanut （Arachis hypogaea L）. Ⅰ： Isolation and charaterization of two genes encoding microsomal oleoyl-PC desaturases[J]MolGenGenet，2000，263：796-805

[5]Lopez Y， Nadaf H L， Smith O D Genetic factors influencing high oleic acid content in spanish market type peanut cultivars [J]Crop Sci，2000， 41：51-56

[6]Isleib T G， Wilson R F， Novitzky W P Partial dominance， pleiotropism and epistasis in the inheritance of the high oleate trait in peanut [J]Crop Sci，2006， 46 （3）：1331-1335

[7]Upadhyaya H D， Nigam S N Detection of epistasis for protein and oil contents and oil quality parameters in peanut[J] Crop Science， 1999， 39：115-118

[8]Wynne J C， Coffelt T A Genetics of Arachis hypogaea L[A]In：Pattee H E， Young C T（eds） Peanut Science and Technology[C] American Peanut Research and Education Society， Yoakum/TX， 1982，50-94

[9]禹山林，Isleib T G美國大花生脂肪酸的遺傳分析[J]中國油料作物學(xué)報(bào)，2000，22（1）：34-37

[10]姜慧芳，段乃雄我國龍生型花生的主要品質(zhì)性狀分析[J]花生科技，1998，1：1-4

[11]姜慧芳，任小平，花生抗青枯病種質(zhì)脂肪酸組成的遺傳多樣性[J]植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2007，8（3）：271-274

[12]姜慧芳，任小平，黃家權(quán)，等，中國花生小核心種質(zhì)的建立及高油酸基因源的發(fā)掘[J]中國油料作物學(xué)報(bào)，2008，30（3）：294 -299

[13]任小平，廖伯壽，張曉杰，等，中國花生核心種質(zhì)中高油酸材料的分布和遺傳多樣性[J]植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2011，12（ 4） ： 513-518

[14]Yu S L， Pan L J， Yang Q L， et al Comparison of the △12 fatty acid desaturase gene between high oleic and normal oleic peanut genotypes[J] J Genet Genomics， 2008， 35： 679-685

[15]高慧敏，張穎君花生種子脂肪酸含量的微量、快速測定[J]中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（13）：98-103

[16]雷永花生高油酸的分子遺傳機(jī)制及其高效遺傳改良體系構(gòu)建[D]北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2010

[17]Branch W D Registration of ‘Georgia-02C’peanut [J]Crop Sci， 2003， 43： 1883-1884

[18]王傳堂，唐月異，徐建志，等.化學(xué)誘變劑EMS誘發(fā)花生莢果性狀變異的研究[J].花生學(xué)報(bào)，2008，37（2）：5-9.

[19]朱保葛，路子顯，耿玉軒，等烷化劑EMS誘發(fā)花生性狀變異的效果及高產(chǎn)突變系的選育[J]中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996，30（6）：87-89

[20]王傳堂，王秀貞，唐月異，等EMS直接注入花生花器創(chuàng)制高產(chǎn)突變體[J] 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，24（2） ：239-242

[21]Wang M L，Barkley N A，Chen Z B， et al FAD2 gene mutations significantly alter fatty acid profiles in cultivated peanuts（Arachis hypogaea L）[J]Biochemical Genetics，2011，49（11- 12） ：748-759