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        花生主要生化品質(zhì)性狀主基因+多基因混合遺傳模型分析

        2025-03-27 00:00:00樊美玉王成永梁風建李進姜春姣孫昊杰張明君王傳堂
        江蘇農(nóng)業(yè)科學 2025年1期
        關(guān)鍵詞:含油量花生脂肪酸

        摘要:以普通油酸高油品種HFLS與高油酸品種(系)花育665、花育668和FB4為親本配置雜交組合,通過數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳模型方法分析4個組合F2代群體的花生含油量、蛋白質(zhì)、脂肪酸含量等品質(zhì)性狀的遺傳規(guī)律。結(jié)果顯示,大部分組合的F2代群體在不同生化品質(zhì)性狀上均表現(xiàn)出廣泛的遺傳變異,其中含油量、蛋白質(zhì)、長鏈飽和脂肪酸含量的變異系數(shù)較小,在4.1%~10.4%之間;油酸、棕櫚酸、不飽和脂肪酸含量的變異系數(shù)在13.9%~36.6%之間,6個生化品質(zhì)性狀均呈連續(xù)分布,符合數(shù)量性狀分布特征。經(jīng)遺傳分析可知,不同組合的F2代群體在不同生化品質(zhì)性狀上遺傳模型不盡相同,但都由2對主基因控制,且含油量均表現(xiàn)為加性效應;組合C2108在含油量上,主基因遺傳率最高,為97.42%;在蛋白質(zhì)含量上,組合C2105、C2106、C2108的主基因遺傳率較高,皆在90.56%以上;對于油酸、棕櫚酸、長鏈飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸含量,多數(shù)組合的F2代群體最適遺傳模型為2MG-ADI,即2對主基因-加性-顯性-上位性效應,表現(xiàn)為部分顯性且主基因間均有互作,主基因遺傳率在80.97%~97.22%之間。

        關(guān)鍵詞:花生;主基因+多基因;含油量;蛋白質(zhì);脂肪酸;遺傳模型

        中圖分類號:S565.203.2""文獻標志碼:A

        文章編號:1002-1302(2025)01-0157-07

        花生(Arachis hypogaea L.)是我國和世界上廣泛種植的主要經(jīng)濟作物,也是重要的油料作物之一。培育高油、高蛋白和脂肪酸品質(zhì)優(yōu)良的品種是花生重要的育種目標?;ㄉ焚|(zhì)的目標性狀多為數(shù)量性狀[1],遺傳規(guī)律已有很多報道。張勝忠等通過構(gòu)建花育36號×高油613雜交后代重組自交系群體發(fā)現(xiàn),脂肪含量存在超親遺傳;對該群體進行含油量遺傳研究,得出2對主基因+加性多基因模型的結(jié)論,其中主基因遺傳率估值為64.60%[2-3]。劉華等以鄭9001×鄭8903構(gòu)建重組自交系,結(jié)果發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)含量和脂肪含量均符合多基因加性遺傳模型[4]。齊飛艷等采用Griffing雙列雜交設計模式分析不同花生品種籽仁脂肪酸含量遺傳模型,結(jié)果表明,棕櫚酸、山崳酸、硬脂酸、油酸、亞油酸等性狀均適合加性-顯性模型,以加性效應為主,表現(xiàn)為部分顯性[5-6]。黃冰艷等的遺傳規(guī)律分析結(jié)果表明,油酸、亞油酸由2對主基因控制,表現(xiàn)為基因互作和多基因效應[7]。Wilson等通過遺傳分析得出,花生脂肪酸含量大多由加性基因控制[8-9]

        本研究基于蓋鈞鎰利用混合遺傳模型聯(lián)合分離分析方法[10]開發(fā)的數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳分析R軟件包SEA[11]對F2代花生育種材料的生化品質(zhì)性狀進行遺傳分析。

        1"材料與方法

        1.1"供試材料

        以高油普通油酸花生品種HFLS為中心親本,與3個高油酸品種(系)花育665、花育668和FB4配置雜交組合,其中HFLS與FB4進行正反交,F(xiàn)2代組合代號分別為C2105、C2106、C2107、C2108(表1)。父母本于2021年5月種植于山東省花生研究所萊西試驗站,2021年9月收獲F1代種子,通過分子標記(ahMITE)鑒定真?zhèn)坞s種,真雜種于2022年5月種植于萊西試驗站田間,2022年9月收獲F2代種子。

        1.2"生化品質(zhì)測定

        利用MPA型傅里葉變換紅外光譜儀(德國布魯克光學有限公司)采集花生籽仁光譜。單?;ㄉ貜蛼呙?次,每次掃描前翻轉(zhuǎn)樣品。4個雜交組合的F2代群體共掃描種子2 340粒(表1)。采用近紅外光譜儀自帶的OPUS 7.5軟件配合團隊自建的近紅外模型[12-13]測定樣品生化品質(zhì)含量,得到近紅外光譜數(shù)據(jù),取3次重復平均值用于后續(xù)分析。

        1.3"遺傳分析方法

        采用R軟件包SEA2.0對F2代群體進行生化品質(zhì)性狀遺傳分析,依照AIC值最小原則并通過均勻性檢驗(U21、U22、U23)和Kolmogorow檢驗(Dn)、Smirnov檢驗(nW2)選擇最優(yōu)遺傳模型,采用最小二乘法估算遺傳參數(shù)及分布參數(shù)[10]。

        2"結(jié)果與分析

        2.1"花生籽仁生化品質(zhì)性狀的遺傳變異分析

        對F2代群體的含油量和蛋白質(zhì)含量進行統(tǒng)計分析(表2),4個雜交組合F2代群體的含油量平均值均介于雙親之間,且平均值偏向較低的親本;C2107和C2108組合F2代群體的蛋白質(zhì)含量平均值偏向于較低的親本,其余組合F2代群體的蛋白質(zhì)含量平均值均高于親本。

        利用正態(tài)分布的Kolmogorov–Smirnov檢驗分析可知,F(xiàn)2代群體含油量和蛋白質(zhì)含量的P值未達到顯著水平,均呈連續(xù)分布,屬于典型的數(shù)量性狀(圖1)。脂肪酸含量存在廣泛變異和超親現(xiàn)象。長鏈飽和脂肪酸含量的P值無顯著性,呈連續(xù)分布;油酸、棕櫚酸、不飽和脂肪酸含量的P值均呈顯著性或極顯著性,呈混合分布,符合數(shù)量性狀遺傳特征(圖2)。

        2.2"最適遺傳模型分析

        通過R軟件包SEA 2.0運算獲得11種遺傳模型,根據(jù)AIC值最小原則,各組合均選擇2個候選遺傳模型進行適合性檢驗和均勻性檢驗,在0.05水平上進行適合性檢驗,將顯著個數(shù)最少且AIC值最小的模型作為最適模型,由分析結(jié)果(表3)可知,6個生化品質(zhì)的遺傳模型皆為2MG,即由2對主基因控制,除油酸、棕櫚酸、不飽和脂肪酸含量大部分遺傳模型為2MG-ADI外,其他生化品質(zhì)性狀的遺傳模型皆為2對主基因等加性、加性或加性-顯性效應。

        2.3"最優(yōu)遺傳模型遺傳參數(shù)估計

        采用最小二乘法計算各成分分布參數(shù),進而估算F2代群體所對應的遺傳參數(shù)估計值。由結(jié)果(表4)可知,對于含油量,C2108的主基因遺傳方差和主基因遺傳率最高,且與C2107一同受2對主基因加性效應影響;其余組合受第1對主基因加性效應影響;對于蛋白質(zhì)含量,C2107遺傳率最低,C2108遺傳率最高。對于油酸、棕櫚酸含量,4個雜交組合的顯性度均表現(xiàn)為部分顯性,且棕櫚酸含量中主基因間呈互作效應;對于長鏈飽和脂肪酸含量,C2105與C2107皆表現(xiàn)為加性和無主基因間互作效應;其余組合的第1對主基因為部分顯性,第2對主基因為超顯性,以顯性效應為主;對于不飽和脂肪酸含量,C2108為正向部分顯性,無基因間互作效應;其余組合主基因表現(xiàn)部分顯性,主基因間均有互作。

        3"討論與結(jié)論

        本研究中,F(xiàn)2代的各生化品質(zhì)性狀均表現(xiàn)為遺傳變異與超親現(xiàn)象,表明不同親本間雜交,其后代的含油量、蛋白質(zhì)、油酸等含量高于親本,與李新平等的研究結(jié)論[14-19]一致。有研究者認為,花生脂肪含量缺乏多基因效應,以加性效應或非加性效應起主導作用,可能存在復雜的遺傳機制并受環(huán)境影響[20],與環(huán)境間存在互作效應[21]。在本研究中, F2代群體的含油量受2對主基因與加性效應影響,無多基因、微效基因控制,C2106的主基因遺傳率為41.41%,無基因間互作,其余組合主基因遺傳率較高;C2107蛋白質(zhì)含量的主基因遺傳率為22.60%,受環(huán)境影響較大。有研究認為,花生蛋白質(zhì)含量的遺傳符合多基因加性模型[22],而在本研究中,C2105、C2107、C2108的遺傳模型為2對主基因-等加性,無多基因控制,與前人研究結(jié)論有差異;C2106群體的蛋白質(zhì)含量由2對主基因-加性-顯性控制,與牟大林等的部分結(jié)論[19]相似。本研究中,油酸、棕櫚酸、不飽和脂肪酸含量在F2代群體中大部分遺傳模型為2MG-ADI,且有主基因間加性×加性互作,這與Mercer等的結(jié)論[23]類似,Nattawut等采用隨機區(qū)組設計,世代均值分析表明,油酸含量由加性-顯性-上位性控制[24],與該結(jié)論類似。黃冰艷等對油酸含量進行遺傳分析,結(jié)果表明,油酸含量性狀模型為2對主基因加性-顯性-上位性遺傳模型且表現(xiàn)為基因間互作[7],與本研究中除C2107外組合的遺傳模型一致。萬勇善等研究發(fā)現(xiàn),花生油酸、棕櫚酸含量等主要脂肪酸含量的遺傳符合“加性-顯性”模型[6],本研究中4個組合的棕櫚酸含量所適遺傳模型為2對主基因-加性-顯性-上位性遺傳模型,與該結(jié)論有一定差異。遺傳模型分析所得結(jié)論可在QTL定位上得到驗證[25],但針對花生主要生化品質(zhì)性狀開展遺傳分析并進行相關(guān)QTL定位的研究較少。劉華等研究發(fā)現(xiàn),花生主莖高和側(cè)枝長在不同地區(qū)和環(huán)境下均符合多基因遺傳模型,分別檢測到QTL 4~8個,表型貢獻率分別在5.81%~18.00%和5.61%~25.12%之間[26]。本研究中,F(xiàn)2代群體的多個生化品質(zhì)性狀主基因遺傳率較高,皆由2對主基因控制,未檢測到多基因遺傳,脂肪酸含量在多個F2代群體中呈主基

        因互作,并受加性、顯性效應影響,主基因遺傳率在80.98%~97.22%之間。總之,本研究通過遺傳分析確定了4個雜交組合F2代群體6個生化品質(zhì)性狀的遺傳模型,下一步將在此基礎(chǔ)上選擇遺傳規(guī)律相對簡單、主基因遺傳率高的組合開展重要目標品質(zhì)性狀QTL定位研究。

        參考文獻:

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