《花生油脂品质形成的分子机理与高油新品种创制》

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花生作为重要的油料作物,在保障中国食用油脂安全中具有重要的地位。花生产业发展存在品种含油量低、油脂品质亟待改善以及常规育种效率较低等问题,深入研究花生油脂积累及品质形成的遗传基础、建立油脂品质改良技术体系、提高育种效率、培育高产优质花生新品种,对于提高中国花生品质育种水平、增强国际竞争力具有重要作用。经过十多年努力,该项目审(鉴)定花生新品种3个,累计推广面积1100余万亩,新增经济效益13.37亿元;获得国家发明专利6项、实用新型专利1项;发表学术论文38篇,其中SCI论文10篇。取得了以下创新性成果。

1.从基因功能分析、转录水平调控和可变剪接三方面,系统阐释了花生脂肪酸合成及油脂积累途径关键基因的调控模式及分子机理,为花生油脂品质改良提供了理论基础。

(1)通过基因功能分析,明确了AhFAD2A和AhFAD2B是调控花生籽粒油酸含量的关键酶,AhDGAT1和AhDGAT2是调控籽粒油脂积累的关键基因。

(2)阐明了转录水平调控在脂肪酸合成与油脂积累中的重要作用。转录因子AhbHLH1通过调控AhFAD2A/2B转录水平,参与花生贮藏脂中不饱和脂肪酸的积累;AhLEC1A/1B通过调节脂肪酸合成及油脂积累途径基因的整体表达水平,以调控花生籽粒含油量和脂肪酸组成。

(3)首次阐释了脂肪酸和油脂合成关键基因的可变剪接在花生油脂品质和油脂含量的转录后调控中发挥的重要作用。

2.探明了决定花生高油酸性状的关键位点,开发了相应的分子标记及高通量检测技术,创建了油脂品质性状分子改良的技术体系,为创制优质花生新种质提供了技术支撑。

(1)明确了AhFAD2A编码区第448位G→A等位变异,以及AhFAD2B编码区第442位的1个A/-碱基的InDel或第451位的1个G→T的SNP等位变异,共同导致花生高油酸性状。

(2)针对上述等位变异,率先开发了与高油酸性状紧密关联的高通量检测TaqMan探针标记和KASP标记,以及相应检测技术,显著提高了检测的准确性和检测效率。

(3)常规系谱选育与分子标记辅助选择相结合,建立了高油酸花生分子育种技术体系;运用高倍繁育技术与海南加代相结合,实现了一年种植三代,缩短了育种年限,有效提高了育种效率。

3.运用常规育种与分子标记辅助选择相结合的方法,创制高油酸花生新品系11个、高油花生新品种3个;良种良法配套结合订单生产,社会经济效益显著。

(1)创制11个高油酸花生新品系,油酸含量均在75%以上,且具有产量高、抗性好的特点。其中潍花23号(原代号O38-2)的含油量高达58.7%,油酸含量高达81.7%,为高油、高油酸双高花生新品系。

(2)育成潍花14号、潍花15号和潍花16号3个高油新品种,其中潍花14号和潍花16号通过山东省品种审定和国家品种鉴定,并被列为山东省农业主导品种;潍花15号通过国家品种鉴定。潍花14号,属普通型早熟小花生,含油量54.92%;潍花15号,属特珍珠豆型早熟小花生,含油量55.5%;潍花16号,属早熟大花生,含油量58.34%,比国家高油标准高3.3个百分点。

(3)优化集成了与不同品种配套的高产栽培技术,采用“科研院所+种子企业+合作社+农户”模式,推广1100万亩,新增经济效益13.37亿元。

成果说明

山东省潍坊市,自2013年以来,通过推广潍花14号、潍花15号、潍花16号等新品种及配套栽培技术,有效推动了当地优质专用品种的更新换代,显著提高了花生产品的附加值和市场竞争力。烟台、日照、临沂等多地市也于2013年引进这些新品种进行试验示范,表现高产、优质、兼抗,2014年开始大面积示范推广。至2018年,全省累计推广668万余亩,新增经济效益83948万元。其中,近三年累计推广409.4万亩,增加经济效益51458万元,经济和社会效益显著。 河南省濮阳市内黄县、清丰县和开封市于2013年引进潍花14号

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