花生中白藜蘆醇含量的主基因＋多基因遺傳分析

劉 煒 ，劉 行 ，丁小霞 ，楊曉鳳

（1.四川省農業科學院分析測試中心，四川成都610066；2.四川省農業科學院經濟作物研究所，四川成都610066；3.中國農業科學院油料作物研究所，湖北武漢430062）

花生（Peanut）是豆科落花生屬植物，起源于南美洲一帶。花生是我國最具國際競爭力的重要的傳統油料和經濟作物之一[1-2]，種植面積非常廣泛，全國各個地方都有種植，山東、四川、河南、西藏是主產區。據統計，我國是世界最大的花生生產、消費和出口貿易國，種植面積占世界的近20%，產量占世界的近40%[3]，對推動我國農村、社會經濟的發展有著重要的作用。

花生具有很高的營養價值，是食品中的高價值油料作物之一，其除了含有豐富的脂肪、糖類、蛋白質及人體必需的氨基酸、多種維生素、礦物質等[4]，還富含一種生物活性很強的天然多酚類物質——白藜蘆醇，其是許多植物受到生物或非生物脅迫時產生的一種植物抗毒素[5]。其中，花生種子是白藜蘆醇的主要來源之一，花生種子中白藜蘆醇含量為0.02～1.79 μg/g[6]。近年來研究表明，白藜蘆醇具有多種有益的生物藥理活性[7]，如抗腫瘤與癌[8-9]、抗炎[10-11]、抗菌[12]、抗病毒[13]、抗氧化與自由基[14]、保護心血管[15]等生物活性效應。由于白藜蘆醇具有諸多有益健康的生理作用，在保健食品、化妝品、藥品等方面廣泛應用[16]。

隨著社會發展和人民生活水平的提高，花生中白藜蘆醇越來越受到重視，加強高白藜蘆醇花生育種是育種家追求的重要目標[17-18]。因此，了解花生白藜蘆醇含量的遺傳規律，進行花生白藜蘆醇含量的遺傳分析尤為重要。分離分析法是一種非常有效的數量性狀遺傳分析方法，目前，已有多位學者利用主基因＋多基因遺傳模型對數量性狀的遺傳規律進行分析。基于前人研究成果，南京農業大學章元明教授建立了一套數量性狀遺傳模型分離分析方法體系和軟件。該方法可用來評估植物基因的總體遺傳效應，同時還可以分析主基因與多基因是否存在，使數量性狀的表型特征得到全面剖析，可為相關研究奠定基礎。

本研究以中花6號和徐花13號為親本構建的含有240個家系的花生重組自交系（Recombinant inbred lines，RIL）為材料，利用高效液相色譜法測定了該RIL群體的白藜蘆醇含量，對其遺傳變異與分布特征進行了分析，采用主基因＋多基因遺傳分離分析法，進行花生白藜蘆醇含量的遺傳模型分析，旨在為該RIL群體后續研究利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為以中花6號和徐花13號為親本構建的花生重組自交系（Recombinant inbred lines，RIL）。其親本中，花6號品種為中國農業科學院油料作物研究所培育，主要特點是高產穩產、優質抗病，徐花13號為江蘇省徐州農業科學院鑒定出的花生品種。2個親本及RIL群體之間白藜蘆醇差異顯著，變異廣泛。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料種植 試驗采用完全隨機區組設計，3次重復，2個親本及240個家系于2015年春季種植，栽培管理同常規生產大田。

1.2.2 白藜蘆醇含量測定 稱取5.0g（精確至0.01g）花生仁材料于50 mL離心管中，加入85%乙醇水溶液40.0 mL置于80℃水浴45 min，每10 min充分振搖一次。放置過夜后吸取8.0 mL上清液，用固相萃取柱（Al2O3）純化，收集濾液至10 mL帶刻度離心管。濾液經水浴濃縮氮吹儀40℃濃縮至1.0 mL，用0.22 μm濾膜過濾。采用高效液相色譜儀（島津LC-20A，日本）定性、定量測定樣品白藜蘆醇含量。色譜柱為 Waters Sunfire C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相為水和乙腈，梯度洗脫，其流動相的梯度變化列于表1；流速為0.8 mL/min；柱溫為30℃；檢測波長為306 nm；進樣量為10.0 μL。整個試驗操作避光完成。

表1 梯度洗脫條件

1.3 數據分析

應用Excel軟件對白藜蘆醇含量進行統計分析。采用的數量性狀主基因＋多基因遺傳模型分析方法對2個親本及RIL群體的白藜蘆醇含量進行遺傳分析（分析軟件由章元明教授研究所得）。遺傳模型的選定最佳標準是AIC值最小原則與適應性檢驗。總體分2個步聚進行：第1步對分析軟件處理白藜蘆醇含量數據進行處理，將所得模型的極大似然函數和AIC值用Excel軟件進行匯總。根據AIC值越小白藜蘆醇遺傳模型越優的準則，選取AIC值最小及與其較接近的最佳的2個白藜蘆醇遺傳模型作為初選備選最適模型；第2步對初選備選最適模型進行適合性檢驗，選擇統計量達到顯著水平個數最少的模型作為最優遺傳模型[19]。

2 結果與分析

2.1 花生2個親本及RIL群體白藜蘆醇含量的遺傳變異

表2 親本及重組近交系（RIL）白藜蘆醇含量表型特征值

從表2可以看出，中花6號白藜蘆醇含量范圍為106.00～127.00 μg/kg，白藜蘆醇平均含量為116.33 μg/kg；母本徐花13號白藜蘆醇含量范圍為40.30～44.70 μg/kg，白藜蘆醇平均含量 44.00 μg/kg；中花6號和徐花13號的白藜蘆醇含量差異較大，中花6號白藜蘆醇含量是徐花13號的約2.6倍。RIL群體的白藜蘆醇變幅為37.30～236.00μg/kg，平均值為103.74μg/kg，變異系數為38.43%，最小值接近徐花13號，最大值為236.00 μg/kg，明顯高于中花6號。其偏度和峰度絕對值均小于1，表明RIL群體白藜蘆醇含量的分布近似呈正態分布，具有數量性狀遺傳分析分布特征，可進行數量性狀遺傳分析。

2.2 白藜蘆醇含量的遺傳分析

利用南京農業大學章元明教授建立的一套數量性狀遺傳模型分離分析方法體系和軟件主對RIL群體中白藜蘆醇的遺傳規律進行基因＋多基因遺傳分析，通過 IECM算法，對 A-0，A-1，B-1-1，B-1-2，B-1-3，C-0，C-1，D-0，D-1 共 4 類 9 種遺傳模型的似然函數值和AIC值進行匯總，結果如表3所示。由表3可知，C-0遺傳模型的AIC值最低，為3 130.66，與其AIC值比較接近的是C-1，D-0遺傳模型。

將C-0，C-1，D-0遺傳模型作為初選備選模型，對初選備選模型 C-1，D-0 進行（nW2和Dn）適合性檢驗后，將這3個模型的適合性測驗值列于表4。由表4可知，C-0，C-1，D-0統計量達到顯著水平個數分別為 2，3，2個，C-0，D-0達到顯著水平的個數相同。按照AIC值最小值準則，C-0的AIC值最小，綜合分析，確定C-0為最優遺傳模型。說明花生白藜蘆醇含量的C-0遺傳模型（加性-顯性-多基因模型）為最優遺傳模型。

表3 各遺傳模型似然函數值（MLV）和AIC值

表4 部分模型的適合性檢驗

3 結論

白藜蘆醇是花生的重要功能成分，研究白藜蘆醇含量的遺傳規律是花生品質育種的必要前提，可為選擇合理的世代提供有力的理論依據。本研究表明，重組自交系群體的白藜蘆醇含量穩定，無干擾，同時被環境影響較少，能準確地估計白藜蘆醇的遺傳規律，適合進行數量性狀遺傳分析。

本研究結果表明，花生白藜蘆醇含量具有變異廣泛和超親現象、數量性狀遺傳分析分布特征，可做數量性狀遺傳分析。遺傳分析結果顯示，C-0遺傳模型（加性-顯性-多基因模型）為花生白藜蘆醇遺傳的最優遺傳模型，花生白藜蘆醇受多基因控制，多基因間存在加性-顯性效應，與之前的研究結果一致。加性效應，能使抗性積累加強，可為進行高世代選育抗性花生材料提供技術支撐。