花生中白藜芦醇含量的主基因＋多基因遗传分析

刘 炜 ，刘 行 ，丁小霞 ，杨晓凤

（1.四川省农业科学院分析测试中心，四川成都610066；2.四川省农业科学院经济作物研究所，四川成都610066；3.中国农业科学院油料作物研究所，湖北武汉430062）

花生（Peanut）是豆科落花生属植物，起源于南美洲一带。花生是我国最具国际竞争力的重要的传统油料和经济作物之一[1-2]，种植面积非常广泛，全国各个地方都有种植，山东、四川、河南、西藏是主产区。据统计，我国是世界最大的花生生产、消费和出口贸易国，种植面积占世界的近20%，产量占世界的近40%[3]，对推动我国农村、社会经济的发展有着重要的作用。

花生具有很高的营养价值，是食品中的高价值油料作物之一，其除了含有丰富的脂肪、糖类、蛋白质及人体必需的氨基酸、多种维生素、矿物质等[4]，还富含一种生物活性很强的天然多酚类物质——白藜芦醇，其是许多植物受到生物或非生物胁迫时产生的一种植物抗毒素[5]。其中，花生种子是白藜芦醇的主要来源之一，花生种子中白藜芦醇含量为0.02～1.79 μg/g[6]。近年来研究表明，白藜芦醇具有多种有益的生物药理活性[7]，如抗肿瘤与癌[8-9]、抗炎[10-11]、抗菌[12]、抗病毒[13]、抗氧化与自由基[14]、保护心血管[15]等生物活性效应。由于白藜芦醇具有诸多有益健康的生理作用，在保健食品、化妆品、药品等方面广泛应用[16]。

随着社会发展和人民生活水平的提高，花生中白藜芦醇越来越受到重视，加强高白藜芦醇花生育种是育种家追求的重要目标[17-18]。因此，了解花生白藜芦醇含量的遗传规律，进行花生白藜芦醇含量的遗传分析尤为重要。分离分析法是一种非常有效的数量性状遗传分析方法，目前，已有多位学者利用主基因＋多基因遗传模型对数量性状的遗传规律进行分析。基于前人研究成果，南京农业大学章元明教授建立了一套数量性状遗传模型分离分析方法体系和软件。该方法可用来评估植物基因的总体遗传效应，同时还可以分析主基因与多基因是否存在，使数量性状的表型特征得到全面剖析，可为相关研究奠定基础。

本研究以中花6号和徐花13号为亲本构建的含有240个家系的花生重组自交系（Recombinant inbred lines，RIL）为材料，利用高效液相色谱法测定了该RIL群体的白藜芦醇含量，对其遗传变异与分布特征进行了分析，采用主基因＋多基因遗传分离分析法，进行花生白藜芦醇含量的遗传模型分析，旨在为该RIL群体后续研究利用提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为以中花6号和徐花13号为亲本构建的花生重组自交系（Recombinant inbred lines，RIL）。其亲本中，花6号品种为中国农业科学院油料作物研究所培育，主要特点是高产稳产、优质抗病，徐花13号为江苏省徐州农业科学院鉴定出的花生品种。2个亲本及RIL群体之间白藜芦醇差异显著，变异广泛。

1.2 试验方法

1.2.1 材料种植 试验采用完全随机区组设计，3次重复，2个亲本及240个家系于2015年春季种植，栽培管理同常规生产大田。

1.2.2 白藜芦醇含量测定 称取5.0g（精确至0.01g）花生仁材料于50 mL离心管中，加入85%乙醇水溶液40.0 mL置于80℃水浴45 min，每10 min充分振摇一次。放置过夜后吸取8.0 mL上清液，用固相萃取柱（Al2O3）纯化，收集滤液至10 mL带刻度离心管。滤液经水浴浓缩氮吹仪40℃浓缩至1.0 mL，用0.22 μm滤膜过滤。采用高效液相色谱仪（岛津LC-20A，日本）定性、定量测定样品白藜芦醇含量。色谱柱为 Waters Sunfire C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相为水和乙腈，梯度洗脱，其流动相的梯度变化列于表1；流速为0.8 mL/min；柱温为30℃；检测波长为306 nm；进样量为10.0 μL。整个试验操作避光完成。

表1 梯度洗脱条件

1.3 数据分析

应用Excel软件对白藜芦醇含量进行统计分析。采用的数量性状主基因＋多基因遗传模型分析方法对2个亲本及RIL群体的白藜芦醇含量进行遗传分析（分析软件由章元明教授研究所得）。遗传模型的选定最佳标准是AIC值最小原则与适应性检验。总体分2个步聚进行：第1步对分析软件处理白藜芦醇含量数据进行处理，将所得模型的极大似然函数和AIC值用Excel软件进行汇总。根据AIC值越小白藜芦醇遗传模型越优的准则，选取AIC值最小及与其较接近的最佳的2个白藜芦醇遗传模型作为初选备选最适模型；第2步对初选备选最适模型进行适合性检验，选择统计量达到显著水平个数最少的模型作为最优遗传模型[19]。

2 结果与分析

2.1 花生2个亲本及RIL群体白藜芦醇含量的遗传变异

表2 亲本及重组近交系（RIL）白藜芦醇含量表型特征值

从表2可以看出，中花6号白藜芦醇含量范围为106.00～127.00 μg/kg，白藜芦醇平均含量为116.33 μg/kg；母本徐花13号白藜芦醇含量范围为40.30～44.70 μg/kg，白藜芦醇平均含量 44.00 μg/kg；中花6号和徐花13号的白藜芦醇含量差异较大，中花6号白藜芦醇含量是徐花13号的约2.6倍。RIL群体的白藜芦醇变幅为37.30～236.00μg/kg，平均值为103.74μg/kg，变异系数为38.43%，最小值接近徐花13号，最大值为236.00 μg/kg，明显高于中花6号。其偏度和峰度绝对值均小于1，表明RIL群体白藜芦醇含量的分布近似呈正态分布，具有数量性状遗传分析分布特征，可进行数量性状遗传分析。

2.2 白藜芦醇含量的遗传分析

利用南京农业大学章元明教授建立的一套数量性状遗传模型分离分析方法体系和软件主对RIL群体中白藜芦醇的遗传规律进行基因＋多基因遗传分析，通过 IECM算法，对 A-0，A-1，B-1-1，B-1-2，B-1-3，C-0，C-1，D-0，D-1 共 4 类 9 种遗传模型的似然函数值和AIC值进行汇总，结果如表3所示。由表3可知，C-0遗传模型的AIC值最低，为3 130.66，与其AIC值比较接近的是C-1，D-0遗传模型。

将C-0，C-1，D-0遗传模型作为初选备选模型，对初选备选模型 C-1，D-0 进行（nW2和Dn）适合性检验后，将这3个模型的适合性测验值列于表4。由表4可知，C-0，C-1，D-0统计量达到显著水平个数分别为 2，3，2个，C-0，D-0达到显著水平的个数相同。按照AIC值最小值准则，C-0的AIC值最小，综合分析，确定C-0为最优遗传模型。说明花生白藜芦醇含量的C-0遗传模型（加性-显性-多基因模型）为最优遗传模型。

表3 各遗传模型似然函数值（MLV）和AIC值

表4 部分模型的适合性检验

3 结论

白藜芦醇是花生的重要功能成分，研究白藜芦醇含量的遗传规律是花生品质育种的必要前提，可为选择合理的世代提供有力的理论依据。本研究表明，重组自交系群体的白藜芦醇含量稳定，无干扰，同时被环境影响较少，能准确地估计白藜芦醇的遗传规律，适合进行数量性状遗传分析。

本研究结果表明，花生白藜芦醇含量具有变异广泛和超亲现象、数量性状遗传分析分布特征，可做数量性状遗传分析。遗传分析结果显示，C-0遗传模型（加性-显性-多基因模型）为花生白藜芦醇遗传的最优遗传模型，花生白藜芦醇受多基因控制，多基因间存在加性-显性效应，与之前的研究结果一致。加性效应，能使抗性积累加强，可为进行高世代选育抗性花生材料提供技术支撑。