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花生(ArachishypogaeaL.)是世界范围内广泛栽培的油料和经济作物之一,是重要的植物油脂和蛋白质来源。我国是世界最大的花生生产、消费和出口国,加强花生种质资源的发掘、创新与利用,是促进花生科技和生产持续发展的重要基础。起源于南美洲的野生花生植物中蕴藏着许多栽培种花生尚缺乏的性状,是栽培种花生品种改良不可缺少的优异种质源或基因源。我国已从国外引进了花生属(genusArachis)20多个物种(species)共140多份野生种质,研究它们的遗传多样性和亲缘关系,发掘特异新种质或基因源,是深化野生花生资源保护和利用的基础课题。在此背景下,本研究以我国保存的野生花生资源为材料,从植物学形态性状和DNA分子标记方面对80多份种质进行了遗传多样性分析,并针对我国花生青枯病和黄曲霉毒素污染危害严重的实际,首次进行了野生花生青枯病和黄曲霉抗性的系统鉴定。主要研究结果如下。
1、以花生属6个区组23个物种的77份种质为材料,从10个质量性状和12个数量性状方面进行了亲缘关系和遗传多样性的分析。结果表明,所涉及77份野生花生种质在质量和数量性状方面均存在丰富的多样性,遗传距离变异范围在0.09~6.02之间,平均为2.09。聚类分析结果表明,当遗传距离为3.20时,这77份种质被聚类为6个组,并与花生属内区组的分类系统基本一致。花生区组、匍匐区组不同种质的植物学性状存在很大差异,异形花区组种质次之,围脉区组、根茎区组及直立区组内种质间变异相对较小。
2、首次用SSR分子标记技术系统分析了上述6个区组23个物种的77份野生种质及7份栽培种材料的亲缘关系和遗传多样性。通过对206对SSR引物的筛选,获得扩增效果较好的多态性引物78对,其中59对引物能在全部84份花生种质中扩增出稳定的多态性条带。SSR分析所获遗传距离变异范围在0.04-0.93之间,两两之间遗传距离大于0.70的种质共1840组,占总组数的53%。SSR分析所获聚类结果与形态性状聚类结果基本一致,其中6份野生材料与栽培种花生的关系较近,遗传距离小于0.35。根据亲缘关系分析结果,推测花生区组的二倍体种A.villosa可能是花生栽培种的一个原始祖先。不同区组中与花生区组亲缘最近的是匍匐区组,其次是直立区组,最远的是异形花区组。
3、首次系统鉴定了花生属野生种质材料对青枯病的抗性反应,获得高抗青枯病的野生种质15份,含匍匐区组种质3份、直立区组1份、异形花区组1份、花生区组8份、未命名种质2份。野生花生青枯病抗性材料频率为19%,高于栽培种花生资源的抗性频率。明确了抗青枯病野生种质的分子特性并绘制了它们的SSR指纹图谱。在所获得的抗青枯病野生花生材料中,A.monticola与栽培种花生的亲缘关系最近,遗传距离为0.37,直接杂交利用的潜力较大。
4、建立了花生荚壳对黄曲霉菌侵染抗性的鉴定方法,系统鉴定了野生花生种仁及荚壳对黄曲霉菌侵染及产毒的抗性,获得具有种仁抗性的野生种质18份,包括直立区组种质2份、匍匐区组1份、围脉区组2份、花生区组5份、未命名种质8份。鉴定出具有荚壳抗性的种质3份,其中直立区组的A.paraguariensis兼备荚壳、种子侵染和产毒抗性。通过SSR分子标记的鉴定,明确了抗黄曲霉种质的分子特性,绘制出了它们的SSR指纹图谱,为有效利用野生花生改良栽培品种提供了良好的理论和技术基础。