首页 > 媒体报道花生是我国的主要油料作物之一，提高花生产量对增加农民收入、缓解食用油供求矛盾具有重要意义。花生产量与百果重、百仁重、出米率、单株荚果数等性状密切相关。栽培花生(Arachis hypogaea, 2n = 4x = 40)是异源四倍体作物，由于起源时间相对较短，种间遗传变异少，且A、B亚基因组间存在大量功能相同或类似同源基因，导致高密度遗传图谱构建困难，变异基因的功能容易被同源基因互补，难以获得主效遗传位点。此外，花生转基因技术不成熟，也成为花生功能基因研究的瓶颈。因此，进一步研究如何利用现有技术多方法、多角度挖掘与花生产量相关的遗传位点十分必要。
近日，河北省农林科学院粮油作物研究所花生研究团队在The Crop Journal在线发表了题为“Fine mapping of a major QTL qHYF_B06 for peanut yield”的研究论文，作者以冀花6号（大果）× 开选01-6（小果）衍生的RIL群体为研究材料，利用48K芯片构建了高密度遗传图谱，结合重测序和转录组等高通量测序技术，对影响花生产量的百果重、百仁重、出米率、单株果数、有效果数、单株产量等6个性状进行了QTL遗传定位、候选基因筛选及分子标记开发验证工作。
研究者连续3年在石家庄堤上和3502农场试验点的6个环境下进行调查，定位到一个主效QTL位点qHYF_B06，可解释所有6个性状8.77%~31.40%的表型变异，LOD值在5.15~24.48之间，其中百果重和百仁重在6个环境下均可稳定检测到。进一步利用次级分离定位群体和新开发的dCAPS标记，结合百果重和百仁重表型，最终将qHYF_B06的候选区间缩小至890 kb范围内，包含50个候选基因（图1）。为筛选功能基因，联合重测序和转录组分析，发现Arahy.129FS0在启动子区存在两个InDel变异，可能引起基因表达差异；Arahy.3R9A5K则在第二个外显子区核苷酸657~658位置存在一个“G”碱基插入，导致移码突变。其中，Arahy.3R9A5K编码一个E3泛素连接酶基因被认为是强关联基因。为进一步证实Arahy.3R9A5K在提升花生产量中的作用，根据657~658位置的变异设计了特异识别的CAPS引物，并在208份自然资源群体中进行筛选。发现携带野生型“-/-”基因材料的平均百果重和百仁重为203.3 g和71.6 g，显著高于携带突变型“G/G”基因材料的163.1 g和57.8 g（图2）。该研究表明，qHYF_B06作为一个环境稳定的主效QTL在花生育种中具有重要应用价值，基于Arahy.3R9A5K变异开发的分子标记可有效筛选出高产基因型材料，为分子标记辅助选择育种提供技术支撑。
图1 qHYF_B06的精细定位
图2 自然群体中分子标记选择效果
作者和基金项目
河北省农林科学院粮油作物研究所花生育种团队杨永庆副研究员为该文第一作者，王瑾研究员/主任为通信作者，李玉荣研究员指导了工作的开展，宋亚辉、程增书、金欣欣、苏俏等参与了相关研究工作。该研究得到国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-13)、河北省现代农业产业技术体系油料创新团队(HBCT2018090101，HBCT2018090201)、河北省现代种业科技创新专项(21326316D)和河北省农林科学院现代农业科技创新工程(2022KJCXZX-LYS-11)等项目资助。河北省农林科学院粮油作物研究所花生育种团队主要从事高产、高油、高油酸、高糖及特色花生品种培育工作，团队培育的高油高油酸代表品种冀花18号和冀花19号被推荐为我国主导品种，全国累计推广超千万亩。团队首创的含糖量超9%的高糖花生种质冀花甜1号，被国内多家育种单位广泛应用。近年来，研究团队着重开展分子育种新技术研发，主要侧重高产、高油、高糖调控基因的定位与克隆，分子标记开发与验证，高通量品质检测技术的开发等工作。同期团队还在国际学术期刊Theoretical and Applied Genetics上报道了在花生中调控含油量的主效基因位点AhyHOF1（https://doi.org/10.1007/s00122-023-04328-8）。