專利名稱：花生產(chǎn)品和植物品系的制作方法
栽培花生(ArachishypogaeaL.)是一種自花授粉一年生草本豆科植物，其特征為種子含高油(45-55%)和高蛋白(25-35%)，而含碳水化合物和灰分的百分率較低。食用花生的品質(zhì)主要歸因于種子的油、蛋白質(zhì)和碳水化合物組分的化學組成。
栽培花生起源于南美洲安第斯山脈東坡，現(xiàn)在已廣泛種植并很好地適應于地球上熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)。當前在美國條播作物中，栽培花生的播種面積占第九位，而每英畝的產(chǎn)值則占第二位。在美國，主要用花生的整粒種子和制作花生醬，而在其他國家則主要用來榨油。全世界大約70%的花生用來榨油，提供全世界植物油的大約20%。通常種植的栽培品種的種子含油42-52%和蛋白質(zhì)25-32%。
1928年以來，花生植株已有極大改良。早期的育種計劃，育種家們以培育最佳商品型和/或完全適于“放豬去啃”的品種作為其目標。而現(xiàn)在，育種計劃必須滿足以下三類人的需要種植者，他們要具有對病蟲害和環(huán)境脅迫抗性更強的更高產(chǎn)的品種;加工者，他們希望成熟期更一致、加工特性更好;消費者，他們希望有改進的營養(yǎng)特性以及具有令人喜愛的形狀、大小、顏色、質(zhì)地和味道的果實和種子。
一些改良花生以滿足這些日益變化的需求的育種計劃，已經(jīng)取得了成功。40年前的花生(DixieRunner)只有41%的同化物分配到果實中，而1977年發(fā)放的EearlyBunch是一種極其高產(chǎn)的花生，其同化物的98%分配到果實中。這些計劃的成功還可在品種的分布中看到，這些品種約占美國生產(chǎn)的花生的90%。1982年，僅Florunner這一個品種就占美國花生種植面積的71%。
花生改良計劃一般包括人工控制下的雜交，隨后在幾千個不同株系之內(nèi)和之間進行系譜選擇。這種長達10至20年的育種程序，就是要淘汰所有不良植株和株系而只保留那些在所需經(jīng)濟特性上具有明顯優(yōu)點者。成功的一個先決條件是遺傳變異性的來源和將其轉(zhuǎn)移到所需品種中的方法。
幸運的是，栽培種中，尤其是在形態(tài)學和化學特性上有大量可利用的變異。不同基因型的含油量從低于45%到高于55%不等，而且不同品系的花生油脂肪酸組成也表現(xiàn)出相當大的變異性。某些花生品系含有的多不飽和油與飽和油的比例幾乎為2∶1，該比例被認為利于降低血清膽固醇。種內(nèi)存在的遺傳變異性也可用來增加某些含量不足的氨基酸，特別是甲硫氨酸，但還需要更大的變異。對某些疾病、線蟲、產(chǎn)毒霉菌和干旱的更強的抗性也是需要的。
在某些野生花生種中，具有對花生銹病和屬孢屬葉斑病以及對螨的近于免疫的抗性，對小玉米螟的抗性和許多其它很有用的特性。然而，野生二倍體種(2N＝20)與2N＝40的栽培種雜交不親和。幼胚搶救技術(shù)，即將新產(chǎn)生的幼胚用外科術(shù)取出并用組織培養(yǎng)法培養(yǎng)，原生質(zhì)體融合技術(shù)則使不同種的細胞結(jié)合起來并試圖從這些營養(yǎng)雜種產(chǎn)生完整植株;這兩種技術(shù)將可能為花生育種者開辟一個在此之前在很大程度上是無法利用的廣大的新基因庫。
花生油品質(zhì)的改良長期以來一直是成功的育種計劃的目標，因為它影響著制成品的貨架壽命和營養(yǎng)品質(zhì)「Norden，SunshineStateAprilRes.Report，January，196814-16頁;Nordenet.al.，Oleagineaux，Vol.23，583-585頁」。由于脂肪酸構(gòu)成油分子量的大部分，因此，油的物理和化學性質(zhì)常常由其組成中占優(yōu)勢的脂肪酸的性質(zhì)來決定。盡管已報道花生中的脂肪酸多達12種，但其中只有3種脂肪酸的量超過5%棕櫚酸、油酸和亞油酸「Ahmedetal.(1982)，PeanutScienceandTechnology，655-688頁，H.E.PatteeandC.T.Young(ed)」。這三種酸構(gòu)成油的脂肪酸組成的大約90%，其中油酸和亞油酸約占80%。其余脂肪酸約占10%，每種濃度在0.02%到3.59%范圍內(nèi)。
已知花生的不同基因型具有最低為35%和最高為71%的油酸，而亞油酸的含量范圍低至11%，高至43%[Bovi(1982)，Ph.D.Dissertation，Univ.ofFlorida，119頁，Treadwelletal.(1983)，Oleagineaux，Vol.38，381-385頁;Worthingtonetal.(1971)，Oleagineaux，Vol.26，695-700頁;Worthington(1977)，J.Amer.OilChemSoc.，Vol.54，105-108頁」。Worthington和Hammons(1977，同上)所做的研究表明，花生油和花生醬樣本的穩(wěn)定性與亞油酸的水平高度相關(guān)。他們得出結(jié)論在培育花生新品種中選擇低水平亞油酸將產(chǎn)生出貨架壽命大為增加的產(chǎn)品。
“Florunner”是目前美國種植最廣的商用花生栽培品種，具有約51%的油酸和29%的亞油酸，這使得油酸與亞油酸之比(O(O/L)稍小于2。
這兩種脂肪酸決定了花生產(chǎn)品的最終品質(zhì)。油酸含一個雙鍵，而亞油酸含兩個雙鍵。大量的亞油酸部分地決定了花生的貨架壽命，即一種花生產(chǎn)品在腐敗前可貯存時間的長短。油中所含雙鍵越小，貨架壽命越長。
為健康著想，使得人們認為，作為降低動脈粥樣硬化的一個因素的雙鍵越多的油(更高的不飽和水平)就越好。因此，育種家們面臨著相互矛盾的情況為消費者培育更多不飽和性的品種，而為加工者培育更少不飽和性的品種。人類營養(yǎng)學方面的最近研究表明，高水平單不飽和油酸在降低血漿膽固醇方面與多不飽和亞油酸同樣有效[Mattsonetal.，J.LipidResearch，Vol.26，194-202頁(1985)]。如果能夠培育出油酸更高同時亞油酸更低的花生品系，那么，這樣的品系可能同時為消費者和加工者所歡迎。
在這以前，還不知有證明為油酸含量高和亞油酸水平低的花生品系。
本發(fā)明的一個目的是，提供一種新的花生植物品系以產(chǎn)生油酸含量異常高和亞油酸水平異常低的花生種子。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種貨架壽命更長的新的花生油。
本發(fā)明提供一種花生種子，其油酸含量從約74%至約84%，而亞油酸含量從約2%至約8%，每種含量都以種子的總脂肪酸含量為基礎(chǔ)，該種子中油酸與亞油酸量之比從約9∶1到約42∶1。
本發(fā)明還提供產(chǎn)生上述種子的新的花生植株。
此外，本發(fā)明提供一種基本由幾乎均一的上述花生種子的集合體所組成的種子產(chǎn)品。
本發(fā)明還提供一個基本上由一個幾乎一致的栽培花生植株群體所構(gòu)成的花生品系，該植株產(chǎn)生具有上述特性的種子。
最后，本發(fā)明提供一種得自上述花生種子的具有更長貨架壽命的花生油。
本發(fā)明是培育出一種新的花生種子的結(jié)果，從這些種子可生產(chǎn)出花生產(chǎn)品，特別是油和食品，這些產(chǎn)品由于其高油酸含量和低亞油酸含量及其碘值而使貨架壽命和營養(yǎng)品質(zhì)得到增加。新的種質(zhì)是純合的，也可與其它花生原種雜交，通過選擇產(chǎn)生新的花生雜種。
新的基因型是根據(jù)改良系譜法培育成的。下列參考文獻詳細描述了標準系譜法和改良系譜法。
Norden，A.J.1973.Breedingofthecultivatedpeanut(ArachiahypogaeaL.)，pp.175-208.InC.T.Wilson(ed)，Peanuts，CultureandUses.Am.PeanutRes.andEduc.Soc.，Stillwater，Oklahoma.
Norden，A.J.1980，Peanut，pp.443-456.InH.H.HadleyandW.R.Fehr(eds.)，HybridizationofCropPlants.Am.Soc.ofAgron.，Madison，Wis.
Norden，A.J.，O.D.Smith，andD.W.Gorbet，1982.Breedingofthecultivatedpeanut.pp.95-122.InH.E.PatteeandC.T.Young(eds.)，PeanutScienceandTechnology.Am.PeanutRes.andEduc.Soc.，Inc.，Yoakum，Texas.
Norden，A.J.，D.W.Gorbet，andD.A.Knauft，1984.Applicationgeneticsinpeanutvarietyimprovement.FloridaAgr.Res.3∶16-18.
前述各參考文獻的全部公開列入本文參考文獻中。
標準系譜法從一個雜交組合的早期世代開始連續(xù)選擇單株，只在這些植株達到遺傳上的一致性時才把它們混合。本發(fā)明基于早期集團選擇和早期測試。
株系混合是以表型相似性為根據(jù)的，雖然病害和化學上的差別可能很大。應混合哪些株系取決于兩個關(guān)鍵方面。營養(yǎng)和生殖特性這兩方面都應加以考慮。到F3-F4代，田間和試驗室觀察可確定可混合哪些株系。在觀察生殖特性之前，從當年的田間觀察有可能決定哪些株系可以或不可以混合。即使那樣，所有株系也都應挖出并在果實和種子上作標記。莢果和種子均勻一致的無病害植株可通過目測來選擇。如果整個小區(qū)是一致的就可混合。如果該株系不一致，但具有一些優(yōu)越的性狀，就保留種質(zhì)，將來可能有用。冬季可另外獲得有關(guān)混合株系的銷售等級數(shù)據(jù)和化學、加工以及味道品質(zhì)檢驗的結(jié)果。被選單株的果實和種子也在冬季進行重新評價。所有株系和選株按家系放在一個桌子上。
將所需的基因序列轉(zhuǎn)移到花生細胞中的工作尚未開始。高等植物基因序列轉(zhuǎn)移的技術(shù)尚未建立，與改進花生的數(shù)量性狀如產(chǎn)量有關(guān)的特定基因的分離還幾乎沒有。
本發(fā)明包括兩個特別優(yōu)選的新的花生品系，編號為UF435-1-1和UF435-1-2。
這兩個品系的未縮寫的系譜如下UF435-2-3-B-2-1-b4-B-B-3-b3-b3-1-B-BUF435-2-3-B-2-1-b4-B-B-3-b3-b3-2-B-B
系譜中的UF代表弗羅里達大學。數(shù)字435是弗羅里達大學為1959年從PeanutInvestigations，USDA，ARSCRD，Beltsville，MD。得到的原種樣本編的組合號。435號組合的母本是“Florispan”，一種匍匐商品型(栽培花生，密枝亞種，密枝變種)，父本是一種西班牙商品型(栽培花生，疏枝亞種，珠豆變種)。
系譜中的第一個數(shù)字是組合號，同時也表示F1代。如果一個大寫字母“B”緊接于組合號后，表示這是組合記錄本中所列系譜的反交組合。例如，組合號427代表♀393-7-1×♂Ga.119-20這一雜交組合的F1代，而427B則代表這一組合的反交或♀Ga.119-20×♂393-7-1的F1代。
選擇單株和單株的混合是產(chǎn)生本發(fā)明的關(guān)鍵系譜中組合號后的每個數(shù)字代表一個特定的中選單株。
例427B-3-7-1-b3-B3-B該系譜中427B后面的數(shù)字3指F2代所選一系列植株的第3號單株，而7指F3代中選的一系列植株的第7個單株。
系譜中用一個小寫字母“b”來表示所選植株的混合。在小寫“b”與混合的單株數(shù)下面一起劃線。例如427B-3-7-1-b3-B3-B表示在F5代混合在一起的有3個單株。
整個小區(qū)或幾個小區(qū)的混合在系譜中用大寫“B”表示。如果混合了一個以上的小區(qū)，在大寫“B”與小區(qū)數(shù)下一起劃線。例如427B-3-7-1-b3-B3-B表示F6代混合在一起的有3個完整的小區(qū)(極明顯的雜型植株除外)。
系譜中起始F1(這是組合號)后的每個數(shù)字或字母都代表一代。一個字母和數(shù)字在一起并在下面劃線時，它們只代表一代。
至于435號組合，由于F2種在Beltsville，因此實際代數(shù)要比從最終系譜上計算數(shù)字和B字得到的要高。換句話說，是F16而不是F15。
用于獲得兩個獨特UF435品系的基本育種體系是雜交及隨后進行的系譜選擇，這也是花生育種家們最常用的育種體系。這個組合的F1代和混合的F2種在馬里蘭州的Beltsville。除油的品質(zhì)性狀外，435號材料還具有許多其它性狀的很多變異。例如植株大小以及莢果與種子的形狀和大小，在早代，有許多小植株，莢果大小從匍匐商品型到極小的西班牙商品型不等。此外，有許多植株有短茸毛的莢果，而一些植株具有果腰過窄的莢果，許多早代材料帶有一種不良性狀，即成熟期間種子和殼發(fā)育不同步致使種皮和莢果常常裂開。由于過度的種皮和莢果開裂性狀，一些早代株系更易受真菌黃曲霉(Aspergillus flavus)的侵染。然而，在本發(fā)明的新的高油酸、低亞油酸品系中，莢果和種皮裂開的性狀幾乎已消除。
根據(jù)推薦的栽培方法種植為分析脂肪酸而選擇的落花生基因型(品系)。種子于四、五月份播下，根據(jù)植株的總情況以及種皮和莢果內(nèi)側(cè)的顏色判斷植株成熟后，進行收獲。根據(jù)需要進行灌水。從每個基因型獲得未脫殼莢果的隨機選擇樣本，只包括完全成熟的種子。
測定了得自弗羅里達育種計劃的全部494個花生基因型(1984和1985兩個年度)的脂肪酸組成，并將本發(fā)明的測定結(jié)果列于下表1。1985年度分析的228個基因型中，118個得自Marianna，F(xiàn)lorida，有110個得自Gainesville，F(xiàn)lorida。得自1985年栽培的298個基因型中，有147個得自Marianna，151個得自Gainesville。幾個栽培品種和引進品種也包括在內(nèi)。所有基因型都分別在各地實驗觀察了幾年。
表1Gainesville和Marianna，F(xiàn)lorida1984和1985年種植的中選花生基因型的油品質(zhì)性狀(油酸與亞油酸，O/L比和碘值)的變異
a.試驗室編號的第一部分指作物種植年度(1＝1984，2＝1985);第二部分指地點(a＝Gainesville，g＝Marianna);編號的最后部分是試驗室種子樣本的編號。
b.對照Florunner的油品質(zhì)數(shù)據(jù)為1984和1985年代表兩地的6個樣本的平均值。
遺傳變異性，品種改良的一個前提，通常是植物育種家首先關(guān)心的問題。因此，表1只包括油品質(zhì)性狀上具有最高水平的6個基因型和具有最低水平的6個基因型的數(shù)值，以說明變異范圍，還包括商用栽培品種Flornner的數(shù)值。
與Florunner和已知脂肪酸組成的所有其它花生基因型相比，正如通過表1中本發(fā)明的兩個UF435品系所證明的，油酸的大大增加和亞油酸的大大減少是其在油和花生產(chǎn)品的穩(wěn)定性和其營養(yǎng)品質(zhì)方面具有優(yōu)越性的關(guān)鍵。這兩個UF435品系是通過從一個種子樣本進行選擇而培育成的，該種子樣本于1959年得自馬里蘭州的Beltsville。在早期七年(1968-1974)的油品質(zhì)測試中，435的親本原種在其油品質(zhì)組成中有50.8±1.3%的油酸和26.2±1.2%的亞油酸。在這早期的七年中，UF435油的碘值為91.3±1.3。
本發(fā)明的花生品系的高油酸、低亞油酸水平是新基因型據(jù)以育成的上述方法的結(jié)果。有一些其它作物，其中一個座位上的主基因可改變油酸和亞油酸的相對量。例如，在紅花中，高亞油酸為顯性，而兩個不同的等位基因在隱性純合時產(chǎn)生75%或45%的油酸。參見StacKetal.，SeedPhysiology，Vol.1，209-244頁(1984)，D.R.Murray(ed)。由于油酸酯是長鏈脂肪酸和多不飽和脂肪酸兩者的前體，因此，這些脂肪酸相對量的不同被認為是油酸酯合成和代謝的相對速率不同的結(jié)果。
然而，由于其莢果和種子較小(沒有任何莢果留在Virginian34/64英寸的篩上，而且完全成熟種子的百粒重為35到45克)，因此，在美國MarketingSystem中它被分類為一種商用西班牙型。Florunner和Florispan種子的百粒重都約為60克。
新花生的植株與Florispan相似，具有擴展成叢生長的習性，葉子的綠色比大多數(shù)其它匍匐商品型栽培品種稍淺些。當種植于匍匐商品型附近時，顏色差異更容易看到。
如前面所討論的，新的UF435基因型衍生于1959年收到的一個種子樣本。許多早期材料帶有一種不良性狀，即成熟期間種子和殼發(fā)育不同步，致使種皮和莢果常常裂開。然而，在本發(fā)明的新的高油酸、低亞油酸品系中，基本消除了莢果和種皮開裂的性狀。與普通種植的栽培品種“StarrSpanish”具有占重量0.5%的開裂莢果相比，UF435-2-1(85-1237)品系具有0.8%的開裂莢果，而UF435-2-2(85-1241)品系有1.7%開裂莢果。本發(fā)明的新花生具有比StarrSpanish形狀更一致的莢果，只有占重量8-10%的單室莢果，相比之下，StarrSpanish的單室莢果為此量的兩倍，即20%。得自1986年生長季節(jié)的新花生的脂肪酸分析的結(jié)果與從1985年獲得的結(jié)果基本相同。
優(yōu)選品系的油酸含量約為79-80%，亞油酸含量約為2-3%，碘值約為73-75。
權(quán)利要求
1.一種花生種子，其特征在于，其油酸含量約為74%到84%，而亞油酸含量約為2%到8%，每一種含量都基于所述種子的全部脂肪酸含量，所述種子中油酸與亞油酸量之比約為9∶1到42∶1。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的花生種子，其特征在于，所述亞油酸含量約為2-3%。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的花生種子，其特征在于，所述油酸含量約為79-80%。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1的花生種子，其特征在于，所述種子是一種花生植株的產(chǎn)物，該植株具有一個編號為UF435-2-1或UF435-2-2的品系的特性。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1的種子，其特征在于，其完全成熟種子的百粒重為35到45克。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1的種子，其特征在于，其碘值約為73-75。
7.一種花生植株，其特征在于，它產(chǎn)生的種子的油酸含量約為74%到84%，而亞油酸含量約為2%到8%，每種含量都基于所述種子的全部脂肪酸含量，所述植株中油酸與亞油酸量之比約為9∶1到42∶1。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7的花生植株，其特征在于，所述亞油酸含量約為2-3%。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求7的花生植株，其特征在于，所述油酸含量約為79-80%。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求7的花生植株，其特征在于，所述花生植株具有一個編號為UF435-2-1或UF435-2-2的品系的特性。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求7的花生植株，其特征在于，所述種子的完全成熟種子的百粒重為35到45克。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求7的花生植株，其特征在于，所述種子的碘值約為73-75。
13.一種基本由幾乎均一的花生種子的集合體所組成的栽培花生種子產(chǎn)品，其特征在于，其油酸含量約為74%到84%，而亞油酸含量約為2%到8%，每種含量都基于所述種子的全部脂肪酸含量，所述種子中油酸與亞油酸量之比約為9∶1到42∶1。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求13的種子產(chǎn)品，其特征在于，所述亞油酸含量約為2-3%。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求13的種子產(chǎn)品，其特征在于，所述油酸含量約為79-80%。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求13的種子產(chǎn)品，其特征在于，所述種子是一種花生植株的產(chǎn)物，該植株具有一個編號為UF435-2-1或UF435-2-2的品系的特性。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求13的種子產(chǎn)品，其特征在于，其完全成熟種子的百粒重為35到45克。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求13的種子產(chǎn)品，其特征在于，其碘值約為73-75。
19.一個基本由幾乎均一的栽培花生植株的群體所組成的花生品系，其特征在于，這種植株產(chǎn)生的種子的油酸含量約為74%到84%，而亞油酸含量約為2%到8%，每種含量都基于所述種子的全部脂肪酸含量，所述種子中油酸與亞油酸量之比約為9∶1到42∶1。
20.一個根據(jù)權(quán)利要求19的花生品系，其特征在于，所述亞油酸含量約為2-3%。
21.一個根據(jù)權(quán)利要求19的花生品系，其特征在于，所述油酸含量約為79-80%。
22.一個根據(jù)權(quán)利要求19的花生品系，其特征在于，所述落花生植株具有一個編號為UF435-2-1或UF435-2-2的品系的特性。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求19的花生品系，其特征在于，所述種子的完全成熟種子的百粒重為35到45克。
24.一個根據(jù)權(quán)利要求19的花生品系，其特征在于，所述種子具有的碘值約為73-75。
25.一種花生油，其特征在于，該油得自一種油酸含量約為74%到84%，而亞油酸含量約為2%到8%的種子，每種含量都基于所述種子的全部脂肪酸含量，所述種子中油酸與亞油酸量之比約為9∶1到42∶1。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求25的花生油，其特征在于，所述的亞油酸含量約為2-3%。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求25的花生油，其特征在于，所述的油酸含量約為79-80%。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求25的花生油，其特征在于，所述種子是一種花生植株的產(chǎn)物，該植株具有一個編號為UF435-2-1或UF435-2-2的品系的特性。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求25的花生油，其特征在于，所述種子的完全成熟種子的百粒重為35到45克。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求25的花生油，其特征在于，所述種子的碘值約為73-75。
全文摘要
一種花生種子、植株和油，其油酸含量為74％到84％，而亞油酸含量為2％到8％，油酸與亞油酸量之比約為9∶1到42∶1。
文檔編號A01H5/00GK1030691SQ8810422
公開日1989年2月1日 申請日期1988年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月10日
發(fā)明者阿倫·J·諾登 申請人:佛羅里達大學