花生FAD2基因序列多态性与籽粒油酸/亚油酸比值的关联分析研究

It has been an important goal to breed peanut varities with higher oleic acid/linoleic acid ratio (O/L). Hence, there are important theoretical significance and practical value to exploit and evaluate fully the sequence polymorphism related to the synthesis and accumulation of fatty acids in peanut germplasms in China, and to clarify the regulation mechanism of oleic acid/ linoleic acid ratio in peanut seeds. Previous researches showed that microsomal Δ12 fatty acid desturatase FAD2 is a key enzyme which controls the content of oleic acid and linoleic acid .In present work, we will scan the FAD2 sequence polymorphism among peanut germplasms in China by the method of association analysis in candidate gene. And combined with the measurement of the fatty acid composition of seeds from different varieties, the polymorphism sites and haplotypes which correlated with seeds O/L ratio will be found.To verify the results of association analysis,the relationship between sequence polymorphism and the transcription expression or the enzyme activity will be further analysed; and genetic analysis on the trait of O/L ratio and detection of sequence polymorphism in F2 hybrid groups will be investigated .According to above researches, the molecular basis and the regulation mechanism of FAD2 associated with the O/L ratio in seeds will be preliminary clarified, and molecular markers of objective trait for breeding will be eventually developed.

培育高油酸/亚油酸比值（O/L比）花生品种一直是花生油脂品质育种的重要目标。充分挖掘和评价我国花生遗传资源中相关基因的多态性，阐明调控花生籽粒O/L比性状的分子机理，具有重要的理论意义和应用价值。以往研究表明，微粒体Δ12去饱和酶FAD2是控制籽粒油酸、亚油酸含量的关键酶。本研究拟采用基于候选基因的关联分析的方法对我国花生种质资源中代表性品种FAD2基因序列的多态性进行扫描；结合籽粒脂肪酸组成测定的结果，明确与籽粒O/L比性状相关联的多态性位点及单倍型；进一步分析序列多态性与转录水平及编码酶活性之间的关系；并通过对组配杂交组合F2代群体籽粒O/L比性状的遗传分析和序列多态性检测，验证关联分析的结果。综合上述研究，初步阐明FAD2基因调控籽粒O/L比的分子基础和机理，最终开发分子标记指导目标性状的选育。

花生籽粒脂肪酸的组成是衡量花生品质的重要指标，高油酸/亚油酸比值的油脂更适合贮藏与食用。因此，提高花生籽粒的油酸含量是花生油脂遗传改良的主要目标。FAD2是控制籽粒油酸亚油酸含量的关键酶，它催化油酸在碳12位去饱和产生亚油酸。对一些高油酸作物种质分析表明，FAD2基因上游调控区顺式作用元件或编码区DNA序列的改变，都有可能引起高油酸性状的产生。我们前期对13个花生栽培品种FAD2基因的编码区进行序列分析发现，除FAD2A编码区448nt处核苷酸序列分为两类，大多数品种FAD2A编码区还存在另外8个多态性位点。.由此我们考虑，目前我国主要栽培种中FAD2A和FAD2B的编码区是否仅存在上述多态性位点？这些多态性与O/L比这一性状之间的相关性如何？它们是否影响这两个基因转录水平？其他位点SNP的变化是否对编码的酶活性造成影响？.针对上述问题，本项目主要从以下几方面开展了研究:1.搜集到代表性花生栽培品种和地方种质材料近200个，对大部分种质做了遗传多样性和脂肪酸组成分析。2.对具有不同油酸含量种质材料中FAD2进行序列分析，发现FAD2B ORF区相对保守，FAD2A存在多个多态性位点。3.鲁花14中不同组织器官表达分析表明，FAD2A和FAD2B的表达模式相似，A4和B4转录本为组成型表达，A2和B2转录本主要在种子中特异表达。4.在酵母K601中表达了AhFAD2B和AhFAD2A(448A)。结果显示AhFAD2B能催化油酸生成亚油酸，而AhFAD2A（150N）不具催化活性。5.开发了TaqMan分子标记和KASP分子标记，分别用它们检测了91份样品，检测一致率达96.7%。6.选择高O/L比品种为父本，普通油酸含量品种为母本，组配杂交组合。运用TaqMan探针和KASP标记对其后代进行了检测，验证了关联分析的结果。.以上结果表明我国花生种质资源中高油酸性状，是由于FAD2A 448nt处一个SNP的改变，引起其编码酶活性的降低甚至丧失，致使O/L比提高，与该基因的转录表达水平没有相关性，从而初步阐明了FAD2基因调控籽粒O/L比的分子机理。另外，基于FAD2基因在不同油酸含量品种中的序列差异，开发的标记在育种实践中为高油酸杂交后代的筛选提供了经济高效检测方法。综上所述，本课题的研究在花生高油酸育种过程中，既有重要的理论指导意义，又有一定的实践应用价值。