近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)萬勇善/劉風(fēng)珍團(tuán)隊在Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了題為“Fine mapping of qAHPS07and functional studies of AhRUVBL2controlling pod size in peanut (Arachis hypogaeaL.)”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)了調(diào)控花生莢果大小的關(guān)鍵基因AhRUVBL2，為解析花生莢果大小的分子調(diào)控機(jī)制提供了科學(xué)依據(jù)，也為花生莢果大小遺傳改良提供了分子標(biāo)記。

花生莢果大小是決定單位面積產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一，也是衡量其商品特性的重要指標(biāo)，挖掘其關(guān)鍵基因?qū)μ剿髑v果大小發(fā)育的調(diào)控機(jī)理以及花生高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)分子育種具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

該研究以莢果大小差異顯著的花生品種（系）79266（普通果）和D893（特大果）為材料，研究發(fā)現(xiàn)果殼橫截面細(xì)胞層數(shù)是造成二者莢果大小差異的主要原因。利用其雜交F2群體、RIL群體以及次級F2群體將莢果大小主效QTL-qAHPS07精細(xì)定位在Arahy.07: 424670 bp~461129 bp，物理區(qū)間36.46 kb（圖1）。該區(qū)間包含了6個注釋基因，根據(jù)基因組重測序結(jié)果和基因表達(dá)特征分析，推測RUVBL2蛋白編碼基因為qAHPS07的候選基因。RUVBL2在動物和細(xì)菌中研究較多，RUVBL2蛋白序列的結(jié)構(gòu)域序列在物種間高度保守，具有依賴于ATP的DNA解旋酶功能，參與ATP結(jié)合、DNA損傷反應(yīng)、細(xì)胞凋亡和調(diào)控細(xì)胞分裂等生物學(xué)過程。

圖1 BSA-seq分析與qAHPS07的精細(xì)定位

79266和D893在AhRUVBL2的編碼區(qū)無堿基差異，啟動子區(qū)域存在3個SNP，分別為SNP_460907（G/A），SNP_461023（A/T）和SNP_461129（C/T），在D893的果殼中AhRUVBL2的表達(dá)量顯著高于79266。將35S啟動子與AhRUVBL2的cDNA連接轉(zhuǎn)化擬南芥，過表達(dá)AhRUVBL2的轉(zhuǎn)基因植株生長健壯、葉片、角果和種子明顯增大（圖2）。利用花生VIGS體系，在D893幼苗中沉默AhRUVBL2，沉默株生長遲緩，生物量、主莖高、葉長、葉寬和側(cè)根長均顯著低于野生型（圖3）。

圖2 AhRUVBL2過表達(dá)擬南芥角果和種子的表型分析

圖3 AhRUVBL2沉默花生株系的表型分析

在119份花生栽培種種質(zhì)中，AhRUVBL2啟動子區(qū)的SNP_460907，SNP_461023和SNP_461129與莢果大小顯著相關(guān)。這3個SNP將119份種質(zhì)分為3種單倍型，其中Hap_GAC種質(zhì)78份，Hap_ATT種質(zhì)38份，Hap_GAT種質(zhì)3份。Hap_ATT種質(zhì)的單果重、單仁重、單株果重和單株仁重均顯著大于Hap_GAC種質(zhì)。SNP_461129已成功開發(fā)為KASP標(biāo)記（專利申請?zhí)枺?02110359658.1），可用于花生莢果大小性狀遺傳改良中AhRUVBL2的基因型選擇。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士研究生楊會和駱璐副教授為該文的共同第一作者。劉風(fēng)珍教授和萬勇善教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省農(nóng)業(yè)良種工程和山東省花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14076

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