山东省农业科学院发现调控花生红色种皮的新基因AhRt2并开发分子标记

近日，山东省农业科学院农作物种质资源研究所（生物技术研究所）在TheoreticalandAppliedGenetics（中科院1区Top，IF=5.699）发表了题为BSA-seqandgeneticmappingrevealsAhRt2asacandidategeneresponsibleforredtestaofpeanut的研究论文。该研究精细定位了AhRt2基因，并报道了紧密连锁的分子标记及在红种皮花生分子育种中的应用。花生是我国重要的经济作物，因其含有很多的营养和保健成分，又称为长生果。花生的种皮，也被称为红衣，是花生保健成分的重要来源。与普通粉色花生品种相比，红色种皮花青素等保健成分含量更高，受到消费者的青睐。但与粉色主栽品种相比，红种皮花生品种少且产量普遍较低，加快培育高产优质的红种皮花生品种具有重要意义。由于种皮由珠被发育而来，和其他性状相比，种皮颜色要在隔代才能鉴定，且由于地下结果的习性，花生种皮要需要等收获后才可以鉴定，以上因素使得传统育种手段选育红花生品种受到了很大的限制。因此，精细定位并发掘红色种皮颜色的基因和分子标记，通过分子育种手段定向改良是加速培育高产红种皮花生品种的必要途径。该研究以粉种皮花生品种远杂9102为母本，与红种皮花生中花12号和湛红1号分别杂交构建了两个分离群体。遗传分析表明红种皮由隐性单基因控制，命名为AhRt2。利用BSA-seq的方法，将AhRt2初定位在12号染色体约7.8Mb的区间内。随后根据亲本的多态性信息在候选区间设计Indel和SNP标记，利用远杂9102x中花12号220个F2:4后代将AhRt2定位缩小至分子标记InDel_16和InDel_20之间，对应栽培花生Tifrunner基因组约530kb的物理区间。根据参考基因组的注释信息，发现一个花青素还原酶（Arahy.IK60LM）基因在粉种皮和红种皮中存在序列和表达的差异，是AhRt2的候选基因。该研究还设计开发了与红种皮紧密连锁的KASP分子标记。研究结果为花生红种皮的分子机理解析和分子育种提供了理论基础和技术支撑。在职博士研究生张鲲（山东农业工程学院讲师）和山东花生研究所袁美研究员为该文共同第一作者。山东省农业科学院农作物种质资源研究所为论文第一单位，王兴军研究员和赵传志研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目、山东省农业良种工程、山东省农业科学院创新工程和山东省泰山学者人才工程等项目的资助。原文链接https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04051-w