胡梦蝶, 李佳伟, 王梅, 刘彬, 马钰聪, 赵雨露, 杨鑫雷, 崔顺立, 侯名语, 蒋晓霞, 穆国俊
2022, 23(1):226-239.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210519001
摘要:花生在世界粮油食品中占有重要地位,其种皮颜色有白色、红色、紫色、粉红色及花斑等多种颜色,花斑种皮花生是其独特的成员之一,具有便于区分的优良性状。本研究以花斑种皮花生VG-02为研究材料,结果表明与花斑种皮颜色合成相关差异表达的miRNA富集的代谢途径有苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮的生物合成,昼夜节律-植物。miRNA测序结果中共筛选出86个差异表达miRNA,其中20个差异表达的miRNA与花生花斑种皮颜色合成相关。与花生花斑种皮花青素合成相关的20个差异表达miRNA包括miR_8、miR_50、miR_51和miR_239-x ,这4个是共同靶向花青素、类花青素和IFS靶基因的miRNA;调控CHS靶基因的miR_398-x,调控4CL靶基因的miR_482,调控F3’H靶基因的miR_266和miR_182以及调控花青素3-O-葡萄糖苷靶基因的miR_5,这是5个靶向花青素生物合成中结构基因的miRNA;miR858-y靶向调控MYB2和MYB3,这是1个靶向花青素生物合成调节基因的miRNA;miR_10、miR_15、miR_61、miR_72、miR_102、miR_116、miR_123、miR_193、miR_256和miR_862-z这10个是靶向CYP450靶基因的miRNA。miRNA测序与转录组联合分析KEGG代谢通路表明类黄酮生物合成是花生种皮花斑形成最直接的代谢途径。本研究对于全面揭示花斑花生种皮花青素合成的分子机制有重要意义。
李佳伟, 马钰聪, 杨鑫雷, 王梅, 崔顺立, 侯名语, 刘立峰, 胡梦蝶, 蒋晓霞, 穆国俊
2022, 23(1):240-254.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210524001
摘要:花青素是具有重要生理活性的植物次生代谢产物,而关于花青素合成机制的研究已成为重要的研究热点之一。本研究以花青素类型和含量存在显著差异的紫色种皮“紫珍珠”、红色种皮“红珍珠”、粉色种皮“G110”和白色种皮“白珍珠”为研究材料,取开花下针30天和45天样品进行转录组、代谢组分析以及双组学联合分析。RNA-Seq分析共鉴定出32805个差异表达基因,KEGG富集通量分析表明不同组别具有差异。GO分析结果表明,在氧化还原过程、花色苷化合物生物合成过程和类黄酮生物合成过程中,分别富集到与种皮颜色相关的差异表达基因分别为34个、21个和19个。液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)法进行代谢组分析结果表明,差异代谢物包括原花青素、矮牵牛素、芍药素、锦葵素、飞燕草素和矢车菊素以及它们的衍生物;原花青素A1、A2、B2、B3,飞燕草素和矢车菊素在各个比较组显著上调,差异倍数为5.82~19.52。差异代谢物KEGG分析共富集到2条代谢通路,分别是花青素生物合成途径和类黄酮生物合成途径。转录组-代谢组的联合分析结果表明,类黄酮生物合成是种皮颜色形成的关键合成通路,飞燕草素和矢车菊素为主要差异代谢物。筛选出20个关键基因,qRT-PCR分析结果表明,在30 DAF时期基因PAL、4CL、IF7MAT、CHI、F3H、DFR、LAR和LDOX显著上调表达,C-CoA和FLS显著下调表达;在45 DAF时期PAL、HCT-1和DFR显著上调,CHS、C-CoA和FLS显著下调。本研究结果将为深入研究花生种皮花青素合成的分子机理提供信息基础,同时对选育富含花青素的花生品种具有一定参考价值。
李佳伟, 马钰聪, 李 丽, 杨鑫雷, 崔顺立, 刘立峰, 王 涛, 穆国俊
2022, 23(4):1037-1045.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211209001
摘要:花生(Arachis hypogaea L.)油酸和花青素含量是花生品质育种的重要目标。本研究以高油酸粉色种皮“G110”(G,♀)和普通油酸紫色种皮“紫珍珠”(Z,♂)组配杂交组合。亲本子仁在开花后30天(30 DAF,G1/Z1)和45 DAF(45 DAF,G2/Z2)的转录组分析结果表明,氧化-还原过程(GO:0055114)和脂肪酸合成过程(GO:0006633)为主要的GO富集代谢通路。差异基因表达结果表明,ahFAD2B(arahy. 5913QL)在G110中显著上调表达,ahFAD2A(arahy. 42CZAS)差异水平不显著。AlleleXa/b和AlleleYa/b分型结果表明,G110基因型为aabb、紫珍珠基因型为AABB。利用Kompetitive Allele-Specific PCR(KASP)荧光标记A004807和A004808,在F2筛选出aabb高油酸单株66株。经继代繁育后,在F7得到紫色种皮高油酸种质材料3个,分别为18-B-40、18-B-49和18-B-54,其油酸含量为分别为79.46%、78.77%和78.09%,分别是紫珍珠的1.77倍(p=3.61×10-9)、0.99倍(p=1.21×10-9)和0.99倍(p=1.45×10-9);油亚比(O/L)分别为14.69、11.89和10.88,分别是紫珍珠的11.58倍(p=4.01×10-15)、9.37倍(p=7.92×10-15)和8.58倍(p=4.51×10-15);花青素含量分别为30.20 OD/g、28.77 OD/g和29.13 OD/g,分别是G110的23.91倍(p=1.17×10-7)、22.77倍(p=4.00×10-10)和23.06倍(p=1.63×10-10)。本研究获得的富集花青素高油酸花生种质材料对丰富我国高油酸花生种质资源具有重要的现实意义,同时对花生油酸代谢机制的深入研究提供参考。
胡梦蝶, 李佳伟, 崔顺立, 侯名语, 杨鑫雷, 刘立峰, 蒋晓霞, 穆国俊
2021, 22(6):1732-1745.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr. 20210625001
摘要:花生是重要的油料和经济作物,花生种皮色泽存在较大差异,具有白色、红色、紫色、粉色及花斑类型,花斑种皮花生是其中的独特成员。有关花斑花生种皮花青素合成的分子机制存在深入研究的必要性。本研究以花斑种皮花生VG-02为研究材料,采用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)法检测不同发育阶段种皮中花青素的相对含量变化,共检测到12种与种皮颜色相关的代谢物质。在花生种皮着色区(F)与非着色区(B)开花下针(DAF)45天的F2-B2比较组中差异代谢产物最多,结果表明矢车菊素3-O-半乳糖苷和矢车菊素O-丁香酸含量着色区低于非着色区,差异倍数分别为0.63和2.35;松香花青素O-己糖苷,原花青素A1、A2、B2、B3、矢车菊素,花翠素,花翠素3-O葡萄糖苷,矢车菊素3-O-半乳糖苷含量着色区高于非着色区,差异倍数1.05~11.55。花翠素和矢车菊素是导致着色区与非着色区颜色差异的主要代谢物。RNA-seq分析表明,1050个差异基因中筛选出与花斑种皮颜色形成高度相关的差异表达基因共27个,包括3个PAL,1个C4H,2个CHS,1个F3H,1个F3’H,2个DFR,2个LAR,2个IAA,4个bHLH和9个MYB,其中上调13个下调14个。KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析表明与种皮颜色合成相关所富集的代谢通路有苯丙氨酸代谢,苯丙醇生物合成,黄酮和黄酮醇生物合成,类黄酮生物合成,植物激素信号转导以及昼夜节律植物,其中类黄酮生物合成代谢途径是花生种皮花斑形成最直接的代谢途径。对20个差异基因进行qPCR验证,结果表明差异基因qPCR表达趋势与转录组测序结果显著一致。本研究结果对进一步揭示花生花斑种皮花青素合成调控机制具有一定的参考意义。
高斌, 陈娟娟, 崔顺立, 侯名语, 穆国俊, 陈焕英, 杨鑫雷, 刘立峰
2020, 21(1):174-191.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190324001
摘要:本研究利用野生二倍体花生基因组信息鉴定出 112 个 bZIP 转录因子家族成员,其中 AA 基因组中 55 个家族成员,BB 基因组中 57 个家族成员,分别被命名为 AradubZIP1-AradubZIP55 与 AraipbZIP1-AraipbZIP57。通过生物信息学方法,分析了其基因结构、保守基序、理化性质,研究了其与拟南芥 bZIP 家族成员和部分四倍体花生 bZIP 的系统进化关系,预测了其在植物细胞中的位置,并利用转录组测序技术探究了部分家族成员在栽培种花生 L422 生长后期叶片响应干旱胁迫的基因表达规律。结果表明:野生二倍体中 bZIP 成员分布于 AA 和 BB 基因组的 10 条染色体上,均为不稳定蛋白,大多数定位在细胞核内(AA 基因组 36 个、BB 基因组 39 个),少数定位在叶绿体(14 个与 15 个)和线粒体(4 个与 3 个);具有相似基因结构与基序 bZIP 成员各 25 个,然而,不同成员间存在外显子数目差异,最多为 15 个外显子(AraipbZIP5),最少 1个(AraipbZIP1 与 AradubZIP10 等 12 个成员);通过与拟南芥 bZIPs 氨基酸序列进化分析发现,花生 bZIP 家族成员划分为A-M、S 等 14 个亚组,其中四倍体 bZIP 成员在第 I 亚组中分布最多(7 个);32 个四倍体 bZIP 成员在干旱胁迫下的表达模式基本分为 4 类,Ⅰ)前、后期高,中期低,Ⅱ)前期低,中、后期高,Ⅲ)前、中期高,后期低,Ⅳ)前、后期低,中期高。上述结果为研究花生 bZIP 基因家族在生长后期耐旱生长过程的调控作用提供参考依据。
高斌, 李洪珍, 崔顺立, 郭丽果, 陈焕英, 穆国俊, 杨鑫雷, 刘立峰
2019, 20(6):1472-1485.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20181218003
摘要:本研究利用从3964对引物中鉴定筛选到的57对SSR和6对AhTE转座元件引物 对40份骨干亲本和113份北方花生育成品种(系)进行基因型扫描,共检测到267个等位位点,其中209个为多态性位点,多态性比率达78.28% 。引物多态性信息含量(PIC)变幅为0.0754~0.9217,平均值为0.7134。利用基因型数据进行聚类分析,当遗传相似系数(GS)为0.62时,153份花生材料分为Ⅰ(2个亚类亚群,GS为0.67852)、Ⅱ(13个亚类亚群,GS为0.7746)两个类群;当GS为0.99时,63对核心引物可将153份种质资源完全分开,并构建了DNA指纹数据库。通过遗传贡献值分析出北方花生育成品种(系)的骨干亲本主要以伏花生、狮头企和沐阳大站秧为主,其中伏花生遗传贡献值最大(18.26),衍生品种最多(75份),而在河南、河北、山东等地的伏花生衍生品种比率分别为65.12%、70.83%、72.73%,且衍生品种比率与遗传贡献值呈正相关。本研究将为我国北方花生新品种鉴定提供更加科学的理论依据,为花生品种系谱修订奠定基础。
何美敬, 刘阳杰, 崔顺立, 杨鑫雷, 穆国俊, Charles Y.Chen, 郭巍, 刘立峰
2018, 19(4):780-789.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20171214001
摘要:花生果腐病是一种由真菌引起的世界性的严重病害,直接影响花生的产量及品质。通过田间自然发病对引进的77份美国资源和39份国内资源进行连续2年的鉴定,筛选耐果腐病的花生种质资源,为花生耐果腐病育种提供优异材料。结果表明:供试花生材料间的受害指数差异极显著(P<0.01),两年间的差异也达到显著水平(P<0.05)。根据受害指数的聚类分析将供试花生材料的果腐病抗性分为高耐、耐、中耐、感病和高感病5组,该结果作为花生果腐病抗性评价标准,能够明确评价供试花生材料对果腐病的抗性。综合两年抗性表现较一致的72份种质,筛选到高耐材料2份,平均受害指数分别为16.67和21.91;耐性材料4份,平均受害指数分别34.79,26.33,39.98和42.37;中耐材料19份,受害指数在45.19~54.67之间;感病材料42份,受害指数在60.18~74.60之间;高感材料5份,平均受害指数分别为75.87,77.83,78.57,80.74和81.11。该结果为评价花生果腐病抗性和合理利用种质资源进行花生抗病品种遗传改良提供了参考和优异材料。
崔顺立, 孟硕, 何美敬, 杨鑫雷, 侯名语, 穆国俊, Charles Y.Chen, 刘立峰
2017, 18(3):381-389.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2017.03.001
摘要:花生种质资源是花生新品种选育和重要农艺性状遗传研究的基础材料。引进国外优异花生种质资源,并对其进行鉴定和评价对发掘优良花生种质、丰富我国花生资源遗传多样性以及合理利用种质资源进行遗传改良具有重要意义。本研究于2014~2015年连续两年在河北保定对104份引进的美国花生微核心种质资源纯化系进行了农艺性状考察和抗病性鉴定。鉴定结果表明,美国微核心种质纯化系多为匍匐型,主茎高变异范围为24.50-89.50 cm,侧枝长为39.37-99.23 cm,单株果数和单株果重分别为8.75-46.33个和8.49-29.54 g,百果重为80.76-216.72 g,单株粒数为18.25-58.00个,单株粒重为9.89-33.36 g,百仁重为25.52-74.18 g,出仁率为52.58 %-76.08 %。抗病性鉴定表明,部分美国微核心种质纯化系高抗褐斑病和网斑病,性状优良。该研究结果为花生新品种选育与遗传研究提供了优异材料和参考信息。
闫丛丛, 侯名语, 崔顺立, 刘立峰, Luciano Josephy Harry Kazembe, 杨鑫雷, 孟庆荣, 李文平, 刘富强, 穆国俊
2017, 18(3):587-594.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2017.03.024
摘要:本研究利用粉色种皮高油酸花生G63与紫白花斑种皮普通油酸花生VG-01配置杂交组合。利用等位基因特异性扩增 (allele-specific PCR,AS-PCR) 鉴定出16个F1真杂种。在F2中筛选到_ol1_ol2单株,并对64个F2:3家系间的种皮色泽分离进行χ2检测。结果表明,全色花生:花斑花生在0.05水平上符合9:7,花生种皮花斑性状由两对互补基因控制,当两对基因同时处于显性时,种皮表现为全色;当两对基因至少有一对为隐性纯合时,种皮表现为花斑。利用AS-PCR技术对334株花斑种皮F3单株进行基因型鉴定,筛选到29株ol1ol1ol2ol2基因型的单株。利用气相色谱测定结果表明,F4种子油酸GC值介于70.77% ~ 82.87%,油酸/亚油酸介于8.15 ~ 26.30。F4群体植株主茎高12.4 cm ~ 87.3 cm,平均57.2 cm,较对照冀花2号增高34.97%;第一对侧枝长91.6 cm ~ 196.3 cm,平均134.1 cm,较对照冀花2号增长34.28%。F5新种质的单株果重、单株果数、单株仁重、单株仁数分别为(27.16 ± 9.51)g、(22.11 ±10.26)个、(20.10 ± 7.17)g 和(31.94 ±15.16)个。新种质9-7、14-2、14-3、17-3和17-7均为红白花斑种皮,在单株果重方面较对照冀花2号增加230.02%、165.80%、210.66%、200.65%和160.26%,在单株果数方面增加280.00%、340.00%、450.00%、210.00%和150.00%,其油酸GC值分别为80.54%、81.75%、80.63%、81.3% 和81.56%。该批种质材料不仅油酸含量高,而且具有极大的医疗保健价值,对丰富我国高油酸花生遗传多样性具有重要的现实意义。
胡宏霞, 穆国俊, 侯名语, 陈焕英, 崔顺立, 何美敬, 刘立峰
2013, 14(6):1118-1123.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2013.06.019
摘要:利用215对EST-SSR引物对70份河北省花生地方品种的遗传多样性进行扫描,结果表明,58对引物在不同材料间具有多态性,多态性引物比率为26.98%。共扩增出168个位点,其中156个为多态性位点;不同EST-SSR的多态性信息指数PIC变幅为0.063-0.9825,平均为0.5244。聚类分析结果表明,在阈值为8.00时,可以将各地方品种明显分为两大类,第Ⅰ类群为普通型,第Ⅱ类群为珍珠豆型和多粒型,与植物学分类一致。单标记-性状相关分析表明,同一标记位点可与多个性状相关,获得与5个农艺性状显著相关的标记12对。