摘要: 花生是世界上广泛种植的农作物，子仁富含优质油脂和蛋白质，可为人类提供丰富的营养物质。在中国花生是重要的油料和经济作物、是国产植物油的第二大来源。近年来，以花生为原料的食用油和食品消费量在全球范围内不断增长，培育高产品种一直是全球花... 展开 花生是世界上广泛种植的农作物，子仁富含优质油脂和蛋白质，可为人类提供丰富的营养物质。在中国花生是重要的油料和经济作物、是国产植物油的第二大来源。近年来，以花生为原料的食用油和食品消费量在全球范围内不断增长，培育高产品种一直是全球花生育种计划的核心目标。花生荚果大小是衡量其商品特性的重要指标，也是决定单位面积产量的关键因素之一，受多基因控制。花生荚果大小相关QTL的精细定位，挖掘关键基因并解析其功能机制，对探索荚果大小发育的调控机理以及花生高产优质分子育种具有十分重要的理论意义和应用价值。本研究利用普通大果品种79266和特大果品系D893杂交构建了包含151个家系的RIL群体和包含1020个单株的F2群体，并选择RIL群体的LA123家系与79266回交构建了包含1039个单株的次级F2群体。基于BSA-seq和连锁分析，以及次级F2群体交换单株分析，精细定位到荚果大小相关QTL,图位克隆候选基因，进行功能验证。结合79266和D893不同发育时期的果壳和子仁进行转录组测序，探讨了荚果大小的调控机理。主要研究结果如下: 1.R2-R5时期为花生荚果快速膨大期，D893的果壳膨大速率和子仁充实时间显著大于79266。D893成熟荚果的单果重、果长、果宽和果壳厚度均极显著大于79266。对R2-R5时期的果壳和子叶进行细胞学分析，发现D893果壳细胞有丝分裂持续时间和果壳横切面的细胞层数均大于79266,是二者荚果大小差异的主要原因。 2.利用F2群体进行荚果大小BSA-seq分析，在7号染色体定位到花生荚果大小相关QTL,命名为qAHPS07;利用F2和RIL群体进行qAHPS07的遗传效应分析，结果显示qAHPS07对单果重(SPW)、果长(PL)、果宽(PW)和果壳厚度(PST)的表型变异解释率(PVE)分别达到38.6％,23.35％,37.48％和25.94％。进行次级F2群体交换单株的荚果表型分析，将qAHPS07精细定位在Arahy.07:424670bp～461129bp,物理区间长36.46kb。 3.在qAHPS07的定位区间(36.46kb)有六个注释基因，对比79266和D893的基因组测序结果，区间内包含14个SNP,这些SNP均未造成基因编码氨基酸的改变。根据六个基因在79266、D893和LA123的R2～R5时期的果壳和子仁中的表达特征，推测RUVBL2蛋白编码基因(Arahy.TSR8I7)为qAHPS07的候选基因。 4.79266和D893在AhRUVBL2的启动子区存在3个SNP,分别为SNP_460907(G/A),SNP_461023(A/T)和SNP_461129(C/T)。利用5′cDNA末端快速扩增技术(rapidamplificationofcDNAends,RACE)获得79266和D893中AhRUVBL2的5′端序列，发现启动子区的SNP未造成转录起始位点(Transcriptionstartsite,TSS)的改变。克隆了79266和D893的AhRUVBL2基因的编码序列(Codingsequence,CDS),发现无碱基差异。亚细胞定位显示AhRUVBL2蛋白在细胞核内。将35S启动子连接的AhRUVBL2基因转入拟南芥，发现过表达AhRUVBL2的转基因植株生长健壮、叶片、角果和种子明显增大。利用花生VIGS体系，在D893幼苗中沉默AhRUVBL2,沉默株生长迟缓，生物量、主茎高、叶长、叶宽及侧根长均显著低于对照株。 5.利用课题组前期对119份花生栽培种种质的基因组重测序数据，进行全基因组关联分析和单倍型分析，结果显示SNP_460907,SNP_461023和SNP_461129与荚果大小显著相关。这3个SNP将119份种质分为3种单倍型，其中Hap_GAC种质78份，Hap_ATT种质38份，Hap_GAT种质3份。Hap_ATT种质的单果重、单仁重、果宽、果壳厚度、单株果重和单株仁重均显著高于HaP_GAC,是优势单倍型。SNP_461129被成功开发为KASP标记，可在花生荚果大小性状的遗传改良中进行AhRUVBL2的基因型选择。 6.以79266和D893在R2-R5时期的果壳和子仁为材料，进行转录组测序分析。荚果中共鉴定到49835个表达基因，其中果壳中特异性高表达基因10084个，子仁中特异性高表达基因8634个，果壳和子仁中差异表达基因32289个。对差异表达基因进行表达趋势分析，发现对光信号的反应和糖酵解是D893中的优势途径，可能参与荚果大小的调控。进一步通过WGCNA鉴定了与AhRUVBL2存在共表达关系的基因，并利用STRING数据库和基因表达量预测了与AhRUVBL2存在蛋白互作的基因。综合以上分析，初步建立了AhRUVBL2调控荚果大小的分子网络。 收起