基于親緣系數(shù)的高油酸花生骨干親本開(kāi)選016的育種價(jià)值分析

谷建中，郭敏杰，鄧 麗，任 麗，苗建利，殷君華，李 陽(yáng)

(開(kāi)封市農(nóng)林科學(xué)研究院，河南 開(kāi)封 475000)

花生(ArachishypogaeaL.)是我國(guó)主要的油料作物，籽仁中脂肪含量約占50%，脂肪中80%由油酸和亞油酸組成[1]。油酸是影響花生油理化穩(wěn)定性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要品質(zhì)指標(biāo)之一，有利于提高油的穩(wěn)定性、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)[2]。由于油酸為單烯不飽和脂肪酸，不易被氧化，所以花生及其制品貨架壽命長(zhǎng)[3-4]。另外，油酸在人體脂類(lèi)代謝中具有降低有害膽固醇、保持有益膽固醇水平的功能，從而減緩動(dòng)脈粥樣化，有效預(yù)防冠心病等心腦血管疾病的發(fā)生[5]。自1987年Norden等[6]發(fā)現(xiàn)第一個(gè)高油酸花生突變體F435之后，我國(guó)眾多學(xué)者把目光轉(zhuǎn)向了高油酸花生育種的遺傳研究。截至目前，我國(guó)已經(jīng)培育并通過(guò)審(鑒)定/登記的高油酸花生品種50余個(gè)，其中以開(kāi)選016(曾用名：開(kāi)選01-6、開(kāi)農(nóng)選01-6、KX01-6)為親本育成的高油酸花生新品種(系)有23個(gè)[7-18]。品種間親緣系數(shù)(Coefficient of parentage,COP)表示個(gè)體間遺傳基因的相似程度，即共同祖先的遺傳基因在2個(gè)個(gè)體上有多少是相同的。對(duì)于系譜清晰的作物而言，COP分析是評(píng)價(jià)作物遺傳多樣性最簡(jiǎn)便易行的方法[19]，且其已在水稻[20]、玉米[21]、大豆[22]、花生[23]等作物上得到了應(yīng)用。我國(guó)高油酸花生種質(zhì)資源比較匱乏，有關(guān)高油酸花生骨干親本育種價(jià)值的分析還未見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，介紹了高油酸花生骨干親本開(kāi)選016的創(chuàng)制，并采用親緣系數(shù)和聚類(lèi)分析的方法研究了其衍生的高油酸花生品種(系)間的遺傳多樣性，以探討開(kāi)選016的育種價(jià)值，旨在為高油酸花生育種研究提供參考。

1 材料和方法

1.1 開(kāi)選016的創(chuàng)制與特點(diǎn)

開(kāi)選016是利用美國(guó)引進(jìn)的花生種質(zhì)AT1-1培育而成[6]，其株型半蔓，主莖與側(cè)枝均連續(xù)開(kāi)花，主莖淺紫色、高20 cm，側(cè)枝長(zhǎng)25.22 cm，總分枝33條，小葉橢圓形、綠色，葉長(zhǎng)3.98 cm；莢果繭形，以兩室為主，少量三室，果嘴無(wú)或短，莢果縮縊淺、網(wǎng)紋細(xì)中，莢果長(zhǎng)度2.67 cm，百果質(zhì)量134.44 g；籽仁粉紅色，桃形、橢圓形或三角形，種皮有油斑，無(wú)裂紋，內(nèi)種皮金黃色，百仁質(zhì)量49.54 g。春播生育期136 d。經(jīng)農(nóng)業(yè)部油料及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(鄭州)測(cè)定，其粗脂肪(干基)含量53.60%，蛋白質(zhì)(干基)含量25.70%，油酸含量81.00%，亞油酸含量2.74%，油酸亞油酸比值29.56。開(kāi)選016與AT1-1的主要性狀差異見(jiàn)表1。

表1 高油酸花生骨干親本開(kāi)選016與AT1-1性狀差異比較

1.2 開(kāi)選016的衍生高油酸花生新品種(系)

23個(gè)以開(kāi)選016為親本選育的衍生高油酸花生品種(系)分別為開(kāi)農(nóng)H03-3(G1)、開(kāi)農(nóng)61(G2)、開(kāi)農(nóng)176(G3)、開(kāi)農(nóng)1715(G4)、開(kāi)農(nóng)58(G5)、開(kāi)農(nóng)71 (G6)、開(kāi)農(nóng)1768 (G7)、開(kāi)農(nóng)1760 (G8)、開(kāi)農(nóng)306(G9)、開(kāi)農(nóng)301(G10)、開(kāi)農(nóng)307(G11)、開(kāi)農(nóng)308 (G12)、開(kāi)農(nóng)309(G13)、開(kāi)農(nóng)310(G14)、冀花11號(hào)(G15)、冀花18號(hào)(G16)、冀花13號(hào)(G17)、冀花16號(hào)(G18)、冀花19號(hào)(G19)、中花24(G20)、天府33(G21)、豫花37號(hào)(G22)、DF05(G23)。其中，開(kāi)農(nóng)H03-3等18個(gè)品種已經(jīng)通過(guò)國(guó)家或省級(jí)審(鑒)定/登記，開(kāi)農(nóng)306正在進(jìn)行品種登記，開(kāi)農(nóng)307、開(kāi)農(nóng)308、開(kāi)農(nóng)309和開(kāi)農(nóng)310為高油酸品系正在參加多點(diǎn)聯(lián)合測(cè)試。各個(gè)品種(系)的名稱、類(lèi)型、系譜、品質(zhì)、審(鑒)定/登記編號(hào)及育成單位信息見(jiàn)表2。

表2 開(kāi)選016的衍生高油酸花生品種(系)

續(xù)表2 開(kāi)選016的衍生高油酸花生品種(系)

1.3 計(jì)算方法

參照劉章雄等[24]、Cox等[25]的方法，計(jì)算23個(gè)高油酸花生品種(系)的COP。計(jì)算原則：一個(gè)品種與其自身的COP=1；雜交育成的品種分別從雙親得到1/2的基因，則其與2個(gè)親本間的COP=0.5；來(lái)源于同一親本組合的2個(gè)品種系間的COP=(0.75)2=0.562 5；含有部分相同親本的2個(gè)品種間的COP計(jì)算方法為：COPab=∑(1/2)n，品種a與品種b有部分相同親本，n為a與共同親本和b與共同親本的雜交世代之和。

計(jì)算品種(系)間的COP后，用(1-COP)矩陣表示品種(系)間系譜遺傳距離矩陣，采用R軟件的歐氏距離法對(duì)(23×23)親緣系數(shù)矩陣進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 開(kāi)選016與其衍生高油酸花生品種(系)間的系譜分析

由圖1可知，利用開(kāi)選016選育出的高油酸花生品種(系)23個(gè)，其中以開(kāi)選016為親本直接選育出的高油酸花生品種19個(gè)，它們與開(kāi)選016的COP為0.5，占總數(shù)的82.61%；以開(kāi)農(nóng)71為親本育成高油酸花生新品系開(kāi)農(nóng)307和開(kāi)農(nóng)308，與開(kāi)選016的COP為0.25，占總數(shù)的8.70%；高油酸花生品系開(kāi)農(nóng)309和開(kāi)農(nóng)310與開(kāi)選016的COP為0.25，占總數(shù)的8.70%。

*表示該品種已經(jīng)通過(guò)審(鑒)定/登記，括號(hào)內(nèi)為COP值圖1 開(kāi)選016與其衍生高油酸品種(系)的親緣關(guān)系

2.2 開(kāi)選016衍生高油酸花生品種(系)間的親緣系數(shù)

對(duì)開(kāi)選016衍生的23個(gè)高油酸花生品種(系)的COP進(jìn)行計(jì)算，組成一個(gè)矩陣(23×23)，共253對(duì)組合。由表3可知，品種(系)間的COP為0.125～0.562 5，平均值為0.276 99。衍生的高油酸花生品種(系)間，尤其是同一系列品種(系)間的遺傳相似性較高，如開(kāi)農(nóng)61、開(kāi)農(nóng)176、開(kāi)農(nóng)1715、開(kāi)農(nóng)58、開(kāi)農(nóng)71、開(kāi)農(nóng)1768、開(kāi)農(nóng)1760和開(kāi)農(nóng)306之間的COP為0.562 5，它們?yōu)橥浑s交組合(開(kāi)農(nóng)30/開(kāi)選016)選育出的品種(系)，親緣關(guān)系最近。開(kāi)農(nóng)系列高油酸花生品種(系)間的COP均值為0.353 88。冀花系列品種間的COP均值為0.375，稍高于開(kāi)農(nóng)系列。開(kāi)農(nóng)307和開(kāi)農(nóng)308為同一組合選育而來(lái)(開(kāi)農(nóng)71/0317-10)，二者與開(kāi)農(nóng)309有相同親本，它們之間的COP為0.390 625。以開(kāi)選016為親本直接育成的高油酸花生品種(系)間的COP為0.25。

2.3 開(kāi)選016衍生高油酸花生品種(系)間基于親緣系數(shù)的聚類(lèi)分析

將品種(系)間親緣系數(shù)矩陣(23×23)的文件命名為ARRAY.csv格式， 運(yùn)行R x64 3.4.3版本軟件，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，23個(gè)高油酸花生品種(系)在歐氏距離1.0水平上，可以分為9類(lèi)。其中，開(kāi)農(nóng)310、開(kāi)農(nóng)301和開(kāi)農(nóng)H03-3各成一類(lèi)，其余20個(gè)品種(系)分為6個(gè)類(lèi)群(A、B、C、D、E、F)。A類(lèi)群的開(kāi)農(nóng)307、開(kāi)農(nóng)308與開(kāi)農(nóng)309之間有部分相同親本，聚為一類(lèi)，占總數(shù)的13.04%；B類(lèi)群由開(kāi)農(nóng)71、開(kāi)農(nóng)306、開(kāi)農(nóng)1760、開(kāi)農(nóng)1768、開(kāi)農(nóng)58、開(kāi)農(nóng)1715、開(kāi)農(nóng)176和開(kāi)農(nóng)61共計(jì)8個(gè)品種(系)組成，占總數(shù)的34.78%；C類(lèi)群由冀花19、冀花16和冀花13組成，占總數(shù)的13.04%；D類(lèi)群由天府33和中花24組成，占總數(shù)的8.70%；E類(lèi)群由冀花18號(hào)和冀花11號(hào)組成，占總數(shù)的8.70%；F類(lèi)群由DF05和豫花37號(hào)組成，它們?yōu)殚_(kāi)選016/?；?號(hào)正反交系選而來(lái)，占總數(shù)的8.70%。

圖2 開(kāi)選016衍生高油酸花生品種(系)間基于COP的聚類(lèi)分析

3 結(jié)論與討論

營(yíng)養(yǎng)與健康是消費(fèi)者選擇食用油的重要標(biāo)準(zhǔn)，橄欖油富含油酸，受到了廣大消費(fèi)者的青睞，高油酸花生油的品質(zhì)可與橄欖油媲美，且價(jià)格低、口味好，符合我國(guó)消費(fèi)者的需求，所以高油酸花生育種具有廣闊的前景。近年來(lái)，我國(guó)高油酸花生品種的選育速度較快，但是高油酸種質(zhì)資源尤其是骨干親本匱乏，所以，發(fā)掘更多的高油酸骨干親本對(duì)保持我國(guó)高油酸花生品種的遺傳多樣性具有重大意義。

開(kāi)選016為開(kāi)封市農(nóng)林科學(xué)研究院引進(jìn)美國(guó)種質(zhì)ATI-1經(jīng)改良創(chuàng)制出的高油酸骨干親本，該親本已被我國(guó)多家科研機(jī)構(gòu)用作高油酸育種、高產(chǎn)育種的親本材料。截至目前，以開(kāi)選016為親本直接育成了19個(gè)高油酸花生品種(系)，18個(gè)通過(guò)國(guó)家或省級(jí)審(鑒)定/登記，其中，開(kāi)農(nóng)H03-3是我國(guó)第一個(gè)通過(guò)省級(jí)鑒定的高油酸花生品種，開(kāi)農(nóng)176是我國(guó)第一個(gè)通過(guò)國(guó)家鑒定的高油酸花生品種，開(kāi)農(nóng)61是我國(guó)第一個(gè)通過(guò)省級(jí)審定的高油酸高脂肪花生品種。開(kāi)農(nóng)系列高油酸花生品種示范田經(jīng)專家實(shí)地測(cè)產(chǎn)，莢果產(chǎn)量均在7 000 kg/hm2以上[7]。以開(kāi)選016為親本還育成了開(kāi)農(nóng)69、開(kāi)農(nóng)172、開(kāi)農(nóng)70、開(kāi)192、開(kāi)農(nóng)0316、秋樂(lè)花177等6個(gè)高產(chǎn)非高油酸花生品種，并通過(guò)國(guó)家、省級(jí)審(鑒)定或登記。衍生品種(系)中的開(kāi)農(nóng)61、開(kāi)農(nóng)71、開(kāi)農(nóng)70、開(kāi)農(nóng)0316、冀花11號(hào)脂肪含量均在55%以上，由此可知，開(kāi)選016配合力較高，亦可通過(guò)雙列雜交法進(jìn)一步驗(yàn)證[26]。

諸多研究表明，系譜完整時(shí)，系譜距離分析是探討遺傳多樣性的簡(jiǎn)便有效方法[26]。本研究采用COP和聚類(lèi)分析的方法對(duì)開(kāi)選016衍生的23個(gè)高油酸花生品種(系)進(jìn)行了遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，品種(系)間尤其是同一系列品種間COP較高。基于COP采用R軟件的歐氏距離法進(jìn)行聚類(lèi)分析，結(jié)果顯示，23個(gè)高油酸花生品種(系)聚為9個(gè)類(lèi)群，來(lái)自同一雜交組合或者遺傳背景相似的品種(系)聚為一類(lèi)，這與前人研究結(jié)果一致[24,27-28]，但從總體來(lái)看，其衍生的高油酸花生品種(系)間遺傳相似性較高，遺傳基礎(chǔ)相對(duì)狹窄，因此，選擇多樣化的品種與開(kāi)選016及其衍生高油酸品種進(jìn)行組配，擴(kuò)大高油酸花生品種的利用范圍，可以有效提高高油酸花生品種的遺傳多樣性。

開(kāi)選016已成為我國(guó)高油酸花生育種的骨干親本，開(kāi)選016的創(chuàng)制豐富了我國(guó)高油酸花生種質(zhì)資源的遺傳多樣性，解決了我國(guó)花生種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄的技術(shù)難題，使我國(guó)高油酸花生資源研究取得了突破性進(jìn)展。