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JIA优先上线 | 山东省农业科学院陈静研究员团队在花生荚果缢缩评价与QTL定位方面取得新进展

2026-03-27 20:22:36

花生荚果缢缩（俗称“果腰”）是影响其商品价值与机械化收获适应性的重要性状，但因缺乏高效精准的表型鉴定手段，长期制约其高效遗传改良。传统目测法主观性强、精度低，基于果腰长度的衍生指标适用范围有限，难以支撑该性状的深入遗传解析。

近期，山东省农业科学院陈静研究员团队完成的题为“Development of innovative image descriptors for phenotyping peanut pod constriction and discovery of QTLs underlying this trait”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究聚焦花生荚果缢缩性状，提出一组新型图像评价指标Front_DI与Back_DI。该组指标相较于传统图像参数，能更真实地反映荚果缢缩程度。在此基础上，进一步建立了高效精准的指标提取方法，显著提升了对相关QTL的检测能力。通过多环境QTL分析，成功检测到一个共定位的主效QTL区间，并对其候选基因进行了预测。本研究提出的新指标与发现的新位点，为花生荚果缢缩性状的高效遗传改良提供了重要支撑。

新型图像评价指标建立与高效提取

该研究首先定义了一组新型图像指标（前缢缩深度指数Front_DI、后缢缩深度指数Back_DI）用于荚果缢缩表型评价，有效解决了传统图像指标适用范围受限的问题。针对新型指标，开发出一种基于YOLOv5-seg的高通量精准指标提取方法（图1），其精度与利用Photoshop软件测量的精度相当，其效率远超后者。

图1 荚果缢缩相关图像指标定义及其自动提取示意图

多指标、多环境QTL定位

该研究利用新型指标（Front_DI和Back_DI）、目测评分VS和传统指标CWR，对一个重组自交系群体（鲁花11号×06B16）进行了3个环境下的表型考察，结合基因型数据进行QTL定位。相较于目测评分与传统指标，新型指标检测到更多QTL，分布于第2、4、6、12、16和17染色体（图2）。在第2染色体存在一个主效QTL热点区域，可解释13.44%—26.21%的表型变异。

图2 新型指标、目测评分及传统指标相关QTL在连锁群上的分布

主效位点候选基因预测

进一步对第2染色体主效QTL热点区域进行meta分析，将区间缩小至728-kb区间。该区间包含36个候选基因，通过亲本序列比对、蛋白功能域和三维结构预测、表达模式分析等手段，推测其中一个编码LONGIFOLIA 1-like蛋白基因（Arahy.X14VTN），是控制花生荚果缢缩的关键候选基因（图3）。

图3 第2染色体共定位区域内的候选基因预测分析

该研究利用新型图像指标实现了花生荚果缢缩的量化评价，并定位了控制该性状的遗传位点。所建立的表型鉴定方法在QTL定位中表现优异。上述研究结果深化了对花生荚果缢缩遗传基础的认识，并为该性状的分子育种改良提供了实用工具。

山东省农业科学院张胜忠副研究员为该文章的第一作者，山东省农业科学院陈静研究员和河南省农业科学院张新友院士为该文章共同通讯作者。

该研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1202800）等项目的大力资助。

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Development of innovative image descriptors for phenotyping peanut pod constriction and discovery of QTLs underlying this trait - ScienceDirect

Cite the article:

Shengzhong Zhang, Feifei Wang, Xiaohui Hu, Huarong Miao, Jun Hong, Shihua Shan, Xiaoyuan Chi, Jing Chen, Xinyou Zhang, Shengzhong Zhang, Feifei Wang, Xiaohui Hu, Huarong Miao, Jun Hong, Shihua Shan, Xiaoyuan Chi, Jing Chen, Xinyou Zhang. 2026. Development of innovative image descriptors for phenotyping peanut pod constriction and discovery of QTLs underlying this trait. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.02.004

| 图文由作者团队提供

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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