中国花生大粒高钙种质资源的创新筛选与多维评价

为解决我国花生主产区土壤钙生物有效性低导致的产量与品质下降问题，研究人员开展了211份花生种质资源的多性状综合评价研究，建立了整合表型、钙吸收-转运-分配动态及遗传力的筛选体系，鉴定出11份兼具大粒和高钙效率的优异种质（如Xinhua3、Xinhua2和Puhua28），为培育高产高钙花生品种提供了遗传资源与理论依据，推动了钙匮乏土壤下的可持续花生生产。

　　

在中国广袤的花生主产区，农民们常年面临一个隐形威胁——土壤中钙元素的生物有效性不足。这并非简单的养分缺乏问题，而是直接制约着花生荚果发育、籽粒饱满度乃至最终产量的关键因素。钙（Ca）作为植物细胞壁构建、信号传导和生理代谢的核心参与者，尤其在花生荚果快速膨大期，超过90%的钙需求直接来自土壤供应。然而，传统解决方案依赖增施钙肥（如石膏），不仅增加生产成本，还可能带来环境风险。更棘手的是，当前育种筛选多聚焦单一指标（如果仁钙含量），忽视了钙从荚壳向籽粒转运效率这一关键过程，导致高钙品种选育进展缓慢。

正是在这样的背景下，一项发表于《Journal of Agriculture and Food Research》的研究突破了传统思路。张欣团队通过对211份花生种质资源进行系统筛选，首次构建了整合表型特征、钙吸收-转运-分配动态及遗传力的多维评价框架，为选育兼具大粒和高钙效率（Ca-E）的花生品种提供了全新路径。

研究采用多学科交叉技术方法：首先收集来自河南、山东、河北等主产区及国际资源的211份花生种质建立实验群体；通过田间随机区组设计（RCBD）在典型黄泛平原土壤（钙含量989.5 mg kg^-1）进行标准化栽培；测定单仁重、荚壳重等11项数量性状并计算香农指数（Shannon index）评估遗传多样性；利用广义遗传力（h²）分析性状遗传稳定性；采用Ward系统聚类法进行种质分类；最后通过相关性分析揭示性状间关联规律。

3.1. 花生种质钙含量相关性状多样性分析

研究发现所有性状均呈现近似正态分布，其中籽粒钙含量（0.024-1.674 mg g^-1）和荚壳钙含量（0.180-8.599 mg g^-1）变异系数（CV）均大于0.4，表明钙积累能力存在显著差异。最引人注目的是籽粒与荚壳钙比值（CRKH）跨度达130倍（0.036-4.581），香农指数高达2.053，揭示出不同种质间钙分配效率存在极端多样性，为筛选高钙效率材料提供了丰富遗传基础。

3.2. 花生钙含量相关性状的变异分析和广义遗传力

四关键性状——单荚籽粒重、荚果重、籽粒钙含量和籽粒钙积累比例——表现出高广义遗传力（h² > 0.8），表明这些性状受遗传因素主导且稳定性强。相比之下，出仁率遗传力仅0.329，易受环境影响。高遗传力性状为分子标记辅助选择提供了理想靶点。

3.3. 花生种质资源钙含量相关性状相关性分析

大荚/中荚类型中，籽粒钙含量与单仁重呈显著正相关（r = 0.47–0.52, p < 0.01），证实钙积累与籽粒发育的协同关系。小籽类型中，荚壳钙含量与单荚钙积累显著相关（p < 0.01），表明荚壳钙库对籽粒钙供应具有缓冲作用。这种性状间关联为多性状协同选育提供了依据。

3.4. 聚类分析

通过五类核心指标（单仁重、荚壳重、荚果重、籽粒钙含量、荚壳钙含量）的系统聚类，211份种质被划分为三大功能群。26/27个大荚大粒基因型聚集在Class I，其中11份优异种质（ID 20, 28, 67, 68, 73, 83, 94, 99, 110, 207, 210）的籽粒和荚壳钙含量均超越群体平均值，代表不同的钙 sequestration策略：如ID 73和83具有高荚壳钙储量（>2.1 SD），而ID 67和110优先保障籽粒钙密度。

研究结论与讨论部分强调，这项工作重新定义了钙效率花生的筛选范式：从静态钙含量指标转向动态分配效率评估。鉴定出的精英种质（如Xinhua3、Xinhua2、Puhua28）展示了基因型特异的钙分配策略，为解析钙转运的遗传调控机制提供了材料基础。130倍的钙分配比率变异暗示着遗传控制的存在，可能涉及钙转运蛋白（如CAXs、Ca²⁺/H⁺ antiporters）或钙信号通路（如Ca²⁺-CPK级联）的差异表达。这些发现不仅为培育高产高钙花生品种提供了直接遗传资源，更建立了性状 informed breeding（性状导向育种）与精准钙管理相结合的实践框架：在高钙土壤部署高效转运基因型（如ID 20 ‘Yuanza9102’），在低钙土壤推广小粒高效品种并配合有机改良剂。该研究通过 bridging gene-to-field innovation（连接基因与田间创新），为钙匮乏农业生态系统的可持续花生生产提供了科学解决方案。