CN115530068A - 一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法 - Google Patents

一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法，在杂交F2代以单粒种子为单位对油酸含量进行选择，保留油酸含量在70％以上的花生种子；在F3代种子中以单株为单位对蔗糖含量进行选择，选择蔗糖含量在6％以上的单株，再在此单株收获的种子中保留油酸含量在75％以上的花生种子，即为高糖高油酸花生品种。该方法不依赖分子标记，依然可以在杂交后代的早期世代对蔗糖和油酸含量进行选择，该方法快速、准确、简便、成本低廉、易操作，有效缩小了育种规模、简化了育种流程、加快了高糖高油酸花生品种的育种进程。

Description

一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法
技术领域
本发明涉及花生育种技术领域，特别涉及一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法。
背景技术
花生(Arachis hypogaea L.)是世界范围内主要的油料与经济作物之一。根据用途不同，花生可分为油用、食用和种用三大类。在欧美等发达国家，花生以食用为主，其消费量占总产量的90％以上。近年来，随着人民生活水平的不断提高，我国食用花生消费量也逐渐增长，约占总产量的40％。花生食用比例的提高，对食用型花生品种的培育及与之相关的品质性状提出了更高的要求，培育食用型花生品种已成为了花生育种的一个重要目标。
花生的口感和风味是影响食用花生感官品质的重要因素。甜度、香味、脆度、硬度、细腻度和异味等是评价花生风味的重要指标，其中甜度不仅直接影响鲜食花生的口感和味道，还间接影响烘烤花生的香气和风味。可溶性糖含量是影响花生甜度的主要因素，花生中的可溶性糖主要包括蔗糖、棉籽糖和水苏糖，其中蔗糖含量约占可溶性糖总量的90％，而且，当蔗糖含量达到6％以上可以显著提升花生的食用品质。因此，提高花生籽仁中的蔗糖含量是食用型花生的重要育种目标之一。
营养品质也是衡量食用型花生品质的重要指标。油酸含量是影响花生营养品质的重要因素，油酸能选择性地降低人体血液中的低密度胆固醇，而保持高密度胆固醇，有效预防心血管疾病的发生。高油酸花生中油酸含量增加至75％以上，其含量可与橄榄油相媲美，棕榈酸含量和饱和脂肪酸总量显著降低，花生营养品质显著提升。而且高油酸花生中亚油酸含量显著减低至5％以下，抗氧化能力显著增强，不易酸败，货架期也显著延长。基于此，培育高糖且高油酸的花生品种是食用型花生的重要育种目标。
目前，花生籽仁蔗糖含量的遗传研究较少，虽然在其调控QTL区间内开发了分子标记，但是由于分子标记的适用性窄、准确性低，并未在高糖育种中得到广泛应用。高糖花生品种的培育仍然以表型选择为主，但是花生蔗糖含量的检测以具有破坏性的间苯二酚法、菲林试剂比色法和高效液相色谱法为主，要求育种材料的种子达到一定规模才可以进行选择，严重制约了高糖花生的培育进程。虽然高油酸花生育种开发了AS-PCR、CAPS、 KASP等分子标记，但是使用这些分子标记费时费力、操作繁琐，还需要专业人员和昂贵设备，检测成本高，育种过程复杂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法。本发明基于花生籽仁中油酸含量主要受胚加性效应控制、蔗糖含量主要受母体加性效应控制的特点，准确提出了对花生籽仁中油酸含量和蔗糖含量进行选择的世代及标准，借助近红外检测模型实现在杂交的早期世代对籽仁中油酸含量和蔗糖含量进行选择。
本发明提供一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法，在杂交F2代以单粒种子为单位对油酸含量进行选择，保留油酸含量在70％以上的花生种子；在F3代种子中以单株为单位对蔗糖含量进行选择，选择蔗糖含量在6％以上的单株，再在此单株收获的种子中保留油酸含量在75％以上的花生种子，即为高糖高油酸花生品种。
进一步的，具体包括如下步骤：
(1)获得杂交F1代；
(2)检测单粒F1代花生种子中油酸的含量，剔除油酸含量与母本一致的假杂种；
(3)将F1代自交，分单株收获种子，即F2代；
(4)检测单粒F2代花生种子中油酸的含量，淘汰油酸含量低的花生种子；
(5)将F2代种子按照油酸含量由高到低种植，自交，分单株收获种子，即F3代；
(6)检测单株F3代花生种子中蔗糖的含量，保留蔗糖含量高的单株，再检测保留单株的所有种子的油酸含量，保留油酸含量高的花生种子；
(7)将F3代植株按照蔗糖含量由高到低种植，自交，可根据其农艺性状进行选择，收获农艺性状优异的单株，即获得F4代；
(8)检测F4代单株的蔗糖含量，淘汰蔗糖含量低的单株，保留油酸含量高的F4种子；
(9)将选择得到的高油酸花生株系，进行扩大繁殖，参加后续株系和产量比较试验，即可获得高油酸花生品种。
进一步的，所述步骤(1)中所述杂交F1代为农艺性状优异的花生亲本与高蔗糖含量且高油酸含量的花生亲本杂交，或高蔗糖含量花生亲本与高油酸含量花生亲本杂交。
进一步的，所述步骤(4)中淘汰油酸含量在70％以下的花生种子。
进一步的，所述步骤(6)中保留蔗糖含量在6％以上的单株，再检测保留单株的所有种子的油酸含量，保留油酸含量在75％以上的花生种子。
进一步的，所述步骤(8)中淘汰蔗糖含量在6％以下的单株，再检测同一株收获的10粒F4种子中油酸含量，如果10粒都为种子油酸含量都高于 75％，保留这一单株收获的所有F4种子，否则，淘汰。
进一步的，所述步骤(2)、(4)、(6)、(8)中检测花生种子中油酸含量利用近红外光谱仪。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
本发明建立的高糖高油酸花生品种选育方法不依赖分子标记，依然可以在杂交后代的早期世代对蔗糖和油酸含量进行选择，该方法快速、准确、简便、成本低廉、易操作，有效缩小了育种规模、简化了育种流程、加快了高糖高油酸花生品种的育种进程。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
花生籽仁中油酸含量主要受胚加性效应控制，而蔗糖含量主要受母体加性效应控制。基于此规律，在杂交F2代种子中油酸含量即可表现出分离，可以以单粒为单位开始对油酸含量进行选择；而蔗糖含量的选择要滞后一代，F3代种子中蔗糖含量才表现出分离，且以单株为单位开始对蔗糖含量进行选择。本发明建立了一种不依赖分子标记，依然可以在杂交的早期世代对油酸含量和蔗糖含量进行选择的快速育种方法，该方法基于近红外光谱仪，利用单粒花生油酸含量预测模型在F2代淘汰油酸含量低的家系，再利用蔗糖含量预测模型检测单株花生种子(F3代)的蔗糖含量，并挑选蔗糖含量高的家系进行繁殖，从而实现了在杂交的早期世代对油酸含量和蔗糖含量均进行选择。
本发明的关键点在于花生育种过程中对油酸含量和蔗糖含量进行选择的时机及标准。由于花生籽仁中油酸含量主要受胚加性效应控制，在杂交 F2代种子中即可开始对油酸含量进行选择；但是由于蔗糖含量主要受母体加性效应控制，此时F2种子中的蔗糖含量并未开始分离，仍然由F1代基因型决定，因此，在这一代并不能对蔗糖含量进行选择。此外，这一代对油酸含量的选择条件不能过于严苛，要保证在其后代中筛选得到高蔗糖含量的单株；选择条件也不能过于宽松，增加后续选择的工作量。在这一代油酸含量的选择标准应为70％以上，保留了含有三个或四个突变AhFAD2基因的种子(含有0-2个突变AhFAD2基因的花生种子油酸含量为 45.3％-70.0％)，AhFAD2基因的突变是从高油酸亲本中遗传得到的，高油酸性状是由2对AhFAD2基因突变引起的。其后代油酸含量分离简单，易于选择，并且为后续的蔗糖含量筛选保留了足够多的F2种子。花生籽仁蔗糖含量的选择在F3代时进行，由于蔗糖含量受母体效应控制，以单株为单位进行筛选，选择蔗糖含量在5％以上的单株，再在此单株收获的种子中保留油酸含量在75％以上的花生种子，此时满足上述选择条件的种子可以确保其蔗糖含量和油酸含量都不再分离，在后续选择中可以无需再针对蔗糖和油酸性状进行选择，减少了工作量。
具体步骤如下：
(1)将农艺性状优异的花生亲本与高蔗糖含量且高油酸含量的花生亲本杂交，或将高蔗糖含量花生亲本与高油酸含量花生亲本杂交，得到F1代；
(2)利用近红外光谱检测单粒F1代花生种子中油酸的含量，剔除油酸含量与母本一致的假杂种；
(3)将F1代自交，分单株收获种子，即F2代；
(4)利用近红外光谱检测单粒F2代花生种子中油酸的含量，淘汰油酸含量在70％以下的花生种子；
(5)将F2代种子按照油酸含量由高到低种植，自交，分单株收获种子，即F3代；
(6)利用近红外光谱检测单株F3代花生种子中蔗糖的含量，保留蔗糖含量在6％以上的单株，再检测保留单株的所有种子的油酸含量，保留油酸含量在75％以上的花生种子；
(7)将F3代植株按照蔗糖含量由高到低种植，自交，可根据其农艺性状进行选择，收获农艺性状优异的单株，即获得F4代；
(8)利用近红外光谱检测F4代单株的蔗糖含量，淘汰蔗糖含量在6％以下的单株，再检测同一株收获的10粒F4种子中油酸含量，如果10粒都为种子油酸含量都高于75％，保留这一单株收获的所有F4种子，否则，淘汰；
(9)将选择得到的高油酸花生株系，进行扩大繁殖，参加后续株行、株系和产量比较试验，即可获得高油酸花生品种。
实施例1
(1)以外观品质优异的花生种质南阳白皮(蔗糖含量为1.4％，油酸含量为49.8％)为母本，高糖高油酸花生品系SY131(蔗糖含量为6.1％，油酸含量为81.5％)为父本，进行杂交，收获27粒F1种子；
(2)利用近红外光谱检测单粒F1花生种子中油酸的含量，剔除1粒假杂种，共获得26粒F1种子(见表1)；
表1单粒近红外光谱检测F1单粒花生种子中油酸含量
Figure BDA0003815277440000061
(3)将F1代自交，分单株收获，共收获462粒F2种子；
(4)利用近红外光谱检测单粒F2花生种子中油酸的含量，淘汰326 粒油酸含量在70％以下的花生种子，保留136粒油酸含量在70％以上的花生种子(见表2)；
表2利用单粒近红外光谱检测模型筛选出的油酸含量在70％以上的F2花生种子
Figure BDA0003815277440000071
(5)将F2代按照油酸含量由高到低种植，自交，分单株收获，共收获 126个单株；
(6)利用近红外光谱检测单株花生种子(F3)中蔗糖的含量，共筛选得到39株蔗糖含量在6％以上的单株(见表3)，再利用近红外光谱检测保留单株中所有种子的油酸含量，保留油酸含量在75％以上的花生种子；
表3近红外光谱检测蔗糖含量在6％以上的F3花生种子
Figure BDA0003815277440000081
(7)将F3代按照蔗糖含量由高到低种植，自交，可根据其农艺性状进行选择，收获农艺性状优异的10个F4单株；
(8)利用近红外光谱检测单株的蔗糖含量，10个单株的蔗糖含量均在 5％以上(见表4)，再检测同一株收获的10粒F4种子中油酸含量，发现这 10个株系的10粒F4种子的油酸含量全部高于75％(见表5)。将将上述10 粒种子混合取样分别利用液相色谱和气相色谱分析其蔗糖和油酸含量，发现其蔗糖含量均在6％以上、油酸含量均在80％以上；
表4近红外光谱检测花生F4种子中的蔗糖含量(％)及其液相色谱检测结果
Figure BDA0003815277440000082
表5单粒近红外光谱检测花生F4种子中的油酸含量(％)及其混样气相色谱检测结果
Figure BDA0003815277440000083
Figure BDA0003815277440000091
(9)根据农艺性状进行精选，通过扩大繁殖、参加株系和产量比较试验，最终选育出高糖高油酸花生品种中花甜3号(已参加区域试验，将于 2024年登记)。
综合以上实施例，本发明在花生育种过程中对油酸含量和蔗糖含量选择了特定的测量时机及标准。在杂交F2代以单粒种子为单位对油酸含量进行选择，保留油酸含量在70％以上的花生种子；在F3代种子中以单株为单位对蔗糖含量进行选择，选择蔗糖含量在6％以上的单株，再在此单株收获的种子中保留油酸含量在75％以上的花生种子，就能得到高糖高油酸的花生品种。该方法不依赖分子标记，依然可以在杂交后代的早期世代对蔗糖和油酸含量进行选择，该方法快速、准确、简便、成本低廉、易操作，有效缩小了育种规模、简化了育种流程、加快了高糖高油酸花生品种的育种进程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种快速选育高糖高油酸花生品种的方法，其特征在于，在杂交F2代以单粒种子为单位对油酸含量进行选择，保留油酸含量在70％以上的花生种子；在F3代种子中以单株为单位对蔗糖含量进行选择，选择蔗糖含量在6％以上的单株，再在此单株收获的种子中保留油酸含量在75％以上的花生种子，即为高糖高油酸花生品种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)获得杂交F1代；
(2)检测单粒F1代花生种子中油酸的含量，剔除油酸含量与母本一致的假杂种；
(3)将F1代自交，分单株收获种子，即F2代；
(4)检测单粒F2代花生种子中油酸的含量，淘汰油酸含量低的花生种子；
(5)将F2代种子按照油酸含量由高到低种植，自交，分单株收获种子，即F3代；
(6)检测单株F3代花生种子中蔗糖的含量，保留蔗糖含量高的单株，再检测保留单株的所有种子的油酸含量，保留油酸含量高的花生种子；
(7)将F3代植株按照蔗糖含量由高到低种植，自交，可根据其农艺性状进行选择，收获农艺性状优异的单株，即获得F4代；
(8)检测F4代单株的蔗糖含量，淘汰蔗糖含量低的单株，保留油酸含量高的F4种子；
(9)将选择得到的高油酸花生株系，进行扩大繁殖，参加后续株系和产量比较试验，即可获得高油酸花生品种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述杂交F1代为农艺性状优异的花生亲本与高蔗糖含量且高油酸含量的花生亲本杂交，或高蔗糖含量花生亲本与高油酸含量花生亲本杂交。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中淘汰油酸含量在70％以下的花生种子。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)中保留蔗糖含量在6％以上的单株，再检测保留单株的所有种子的油酸含量，保留油酸含量在75％以上的花生种子。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(8)中淘汰蔗糖含量在6％以下的单株，再检测同一株收获的10粒F4种子中油酸含量，如果10粒都为种子油酸含量都高于75％，保留这一单株收获的所有F4种子，否则，淘汰。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)、(4)、(6)、(8)中检测花生种子中油酸含量利用近红外光谱仪。
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