花生每荚种子数主要 QTLs 精细定位及候选基因分析：为花生高产育种开辟新途径

《BMC Genomics》：Fine mapping and candidate gene analysis of major QTLs for number of seeds per pod in Arachis hypogaea L.

为解决花生每荚种子数相关调控机制不明的问题，研究人员开展了花生每荚种子数主要数量性状位点（QTL）精细定位和候选基因分析的研究。通过构建BC1?F2?群体等研究，发现两个稳定主效 QTL，预测 AhMYB51 为候选基因，对花生育种有重要意义。

　　花生，作为一种在全球 100 多个国家广泛种植的重要油料作物，其产量直接关系到经济收益。在众多影响花生产量的因素中，每荚种子数是一个关键的农艺性状。然而，长期以来，调控花生每荚种子数的遗传机制犹如迷雾一般，让科研人员难以捉摸。尽管此前已在花生的部分染色体上发现了与种子数相关的数量性状位点（QTL） ，但这些位点背后的代谢和分子机制依旧扑朔迷离。与此同时，植物激素在植物生长发育中扮演着至关重要的角色，它们参与调控细胞代谢、开花时间等多个过程，在种子发育过程中也有着不可或缺的作用。不过，花生种子发育的调控网络仍然是个未解之谜。在这样的背景下，河北农业大学的研究人员开展了一项旨在解析花生每荚种子数调控机制的研究，该研究成果发表在《BMC Genomics》上，为花生高产育种带来了新的希望。

研究人员为了深入探究花生每荚种子数的调控机制，采用了一系列关键技术方法。首先，构建了由 1114 个BC1?F2? 系组成的次级群体，这个群体来源于 R45 和 JNH3 的杂交，为后续研究提供了丰富的遗传材料。接着，运用了混合分离分析测序（BSA-seq）、全基因组重测序以及 RNA 测序等技术。通过这些技术，对不同表型的植株进行分析，筛选出与每荚种子数相关的基因。

在研究结果部分，首先是对BC1?F2?群体中每株多荚率（RMSP）的表型变异进行分析。通过对 R45 和 JNH3 杂交产生的 1114 个BC1?F2?系进行收获和分析，发现 R45 的荚数显著高于 JNH3，且 SLH 和 R45 的 RMSP 高于 JNH3。

然后是利用 BSA 方法鉴定 RMSP 的 QTLs。对极端和亲本池进行全基因组重测序和 BSA-seq 分析，结果显示高质量的 SNP/InDel 位于 ChrA05、ChrA06、ChrA09、ChrB05、ChrB06 等染色体上，表明调控 RMSP 的主基因可能位于 ChrA09。进一步分析，检测到两个主要 QTL，即 qRMSPA09.1 和 qRMSPA09.2 ，并将其区间分别精细定位到 400 Kb 和 600 Kb ，这两个区间分别包含 32 个和 86 个基因。

之后，通过差异基因分析对候选基因进行验证。在 qRMSPA09.1 和 qRMSPA09.2 的候选基因中，根据基因表达模式和差异分析，鉴定出 12 个候选基因，其中 Arahy.04JNDX 编码的 MYB 转录因子被认为是关键候选基因。该基因在多荚品种 SLH 中的表达水平显著高于两荚品种 JNH3。

研究人员还对后代BC1?F3?进行了全基因组测序和转录组分析。对两个等位基因系L2?和L4?进行测序，发现 Arahy.04JNDX 基因的变异以及相关基因在花发育过程中的差异表达和变异主要涉及生物合成信号通路、运输过程和代谢等。通过对不同数据库的分析，最终确定 AhMYB51 为可能的关键调控基因。

通过定量实时 PCR（qRT-PCR）对花生中 AhMYB51 基因表达进行分析，发现 AhMYB51 在L4?和 R45 中表达水平较高，且这些植株的种子数也有所增加，表明该基因在田间条件下能提高 RMSP。

最后，通过在拟南芥中过表达 AhMYB51 基因进行验证。结果显示，过表达 AhMYB51 的拟南芥植株果荚长度和种子数显著增加，进一步证明了该基因对种子数和果荚长度的调控作用。

在研究结论和讨论部分，研究人员成功地对花生 RMSP 进行了精细定位，将 QTL 区间长度缩小，并鉴定出 12 个差异表达基因（DEGs）作为候选基因，其中 AhMYB51 被认为是调控花生每荚种子数的关键基因。该基因不仅能调节拟南芥果荚长度和种子数，还可能通过油菜素内酯途径影响花生的花发育和每荚种子数。这项研究为花生高产育种提供了重要的理论依据和基因资源，有助于加速花生分子育种进程，提高花生的产量和品质。同时，研究也指出，虽然多组学技术为解析花生种子发育调控机制提供了有力手段，但仍需进一步通过反向遗传学等实验方法来精确验证基因功能，为花生遗传改良奠定更坚实的基础。