滇牡丹种质资源油用价值评价与功能标记开发

Peony seed oil is a new edible vegetable oil in China which contains high level of unsaturated fatty acids, especially α-linolenic acid (ALA). Tree peony was used as a new oil plant resource just in recently years. It is needed to breed new tree peony cultivars with excellent agronomic traits. Paeonia delavayi, one of eight species in the section Moudan of the genus Paeonia in the family Paeoniaceae, is endemic to southwest China. P. delavayi showed high level of morphological variation and genetic differentiation among populations. P. delavayi seeds also contain high level of oil content and ALA. The wild germplasms of P. delavayi are potent oil plant resource used in oil tree peony breeding. In present proposal, samples will be collected from 18 populations of P. delavayi. Seeds oil content and fatty acids composition will be detected and genetic diversity and population structure will be analyzed. The comparative transcriptome analysis and expression pattern analysis will be used to find the functional genes related to seed oil content and fatty acid composition. Based on the biosynthesis pathway of triacylglycerol in seeds, functional genes encoding three pivotal enzymes, including Acyl CoA:Diacylgycerol Acyltransferase(DGAT)，phospholipid: diacylglycerol acyltransferase (PDAT)，and fatty acid desaturases (FAD), will be analyzed to select the candidate genes. After cloning and sequencing, the SNP (single nucleotide polymorphism) of candidate genes will be detected in P. delavayi natural populations using EcoTILLING method. Combined SNP with the phenotypes of seed lipids, candidate genes association study will be done to find the different alleles and develop functional markers. The present study aims to discover excellent germplasms and alleles exited in P. delavayi populations. It is important to breed oil tree peony cultivars with some excellent agronomic characterizes including high oil content, high poly-unsaturated fatty acids (expecially ALA) composition, and so on.

牡丹籽油不饱和脂肪酸含量尤其是亚麻酸含量高，是一种营养价值很高的食用油，但牡丹作为新型油料植物的时间短，还未培育出优良品种，油用牡丹的育种研究尚待开启。滇牡丹是牡丹组植物中分布较广、野生资源丰富、表型变异大、遗传多样性高的西南地区特有物种，其种子含油量及亚麻酸含量较高，具有潜在的油用和育种价值。本研究以滇牡丹18个自然群体为研究对象，以植物种子油合成途径中功能较明确的三类关键酶为切入点，在分析居群结构及种子油含量和脂肪酸组成多样性的基础上，首先通过比较转录组学分析和表达模式分析确定影响滇牡丹种子油累积及脂肪酸成份的候选基因，然后运用EcoTILLING技术和候选基因关联分析方法，发掘滇牡丹自然群体中存在的与种子油含量和亚麻酸含量相关联的SNP位点及优异等位基因，并开发相应的功能标记。旨在从滇牡丹自然群体中筛选优良的种质资源和等位基因，为油用牡丹的分子遗传育种提供种源和高效的分子筛选标记。

牡丹籽油不饱和脂肪酸含量尤其是亚麻酸含量高，是一种营养价值很高的食用油，但牡丹作为新型油料植物的时间短，还未培育出优良品种，油用牡丹的育种研究尚待开启。滇牡丹（Paeonia delavayi）是牡丹组植物中分布较广、野生资源丰富、表型变异大、遗传多样性高的西南地区特有物种，其种子含油量及亚麻酸含量较高，具有潜在的油用和育种价值。鉴于大花黄牡丹（Paeonia ludlowii）是滇牡丹的近缘种，研究过程中增加了大花黄牡丹居群的研究。通过两年的野外考察，全面了解了滇牡丹的种质资源现状，采集了19个居群317个个体的种子和DNA分析材料，包括16个滇牡丹居群和3个大花黄牡丹居群，并建立了一个种质资源圃；通过对所有个体性状指标的检测分析，筛选到5个百粒重大于70g、5个油含量超过30%的滇牡丹个体；脂肪酸成分检测分析筛选到1个亚油酸含量超过30%、4个亚麻酸含量超过50%、7个油酸含量超过55%的滇牡丹个体；通过对滇牡丹的遗传多样性研究，发现滇牡丹居群间和居群内的遗传多样性均较高，没有明显的居群结构；采用滇牡丹种子发育时期的转录组比较分析，鉴定到与滇牡丹种子油含量相关的核心基因12个，与亚麻酸累积相关的核心基因17个；结合居群个体的性状指标与转录组结果，进行了群体内不同个体PdFAD2基因序列变异位点与相关性状的关联分析，筛选到197个多态性位点，其中6个位点与含油量显著关联，8个位点与油酸含量显著关联，9个位点与亚麻酸含量显著关联，以及一个与高亚麻酸含量关联的优异单倍型，对44个显著性位点进行氨基酸变化分析，发现12个SNP引起氨基酸的变化，其中2个氨基酸的改变与含油量相关，2个与油酸含量相关，2个与亚油酸含量相关，2个与亚麻酸含量相关；由于野外实验材料的不确定性，以及种质资源圃中通过种子育苗获得的植株尚未开花结实，功能标记的验证还需后续进行。另外，在种质资源调查过程中，发现滇牡丹不同居群心皮数多样且在居群内较稳定，因而增加了滇牡丹心皮发育的形态发生研究。通过项目的实施，为油用牡丹的分子育种奠定了基础。