Establishment of Near Infrared Spectroscopy Model for Predicting Sucrose Content of Peanut Seed and Application in Mutants Selection

doi:10.11869/j.issn.100-8551.2022.02.0251

Journal of Nuclear Agricultural Sciences ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (2): 251-258.DOI: 10.11869/j.issn.100-8551.2022.02.0251

• Induced Mutations for Plant Breeding·Agricultural Biotechnology • Previous Articles Next Articles

Establishment of Near Infrared Spectroscopy Model for Predicting Sucrose Content of Peanut Seed and Application in Mutants Selection

BIAN Nengfei¹(), TONG Fei¹, GONG Jiali¹, SUN Donglei¹, SHEN Yi², WANG Xing¹, XING Xinghua¹, WANG Xiaojun¹^,^*()

¹Xuzhou Institute of Agricultural Sciences of the Xuhuai District, Xuzhou, Jiangsu 221131
²Institute of Industrial Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing, Jiangsu 210014

Received:2020-12-18 Accepted:2021-02-08 Online:2022-02-10 Published:2022-01-17
Contact: WANG Xiaojun

花生籽仁中蔗糖含量近红外预测群体模型的建立及在突变体筛选中的应用

卞能飞¹(), 童飞¹, 巩佳莉¹, 孙东雷¹, 沈一², 王幸¹, 邢兴华¹, 王晓军¹^,^*()

¹江苏徐淮地区徐州农业科学研究所,江苏徐州 221131
²江苏省农业科学院经济作物研究所,江苏南京 210014

通讯作者: 王晓军
作者简介:卞能飞,男,助理研究员,主要从事花生种质资源创新研究。E-mail: biannf@163.com
基金资助:
财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系(CARS-13);江苏省农业科技自主创新资金(cx(18)2015);徐州市科技项目(KC19114);亚夫科技服务项目(KF(20)1005)

Abstract

Abstract:

The sucrose content of seed kernel is an important factor affecting the edible quality of peanut (Arachis hypogaea L.). In order to establish an efficient technology for detecting sucrose content of peanut kernel, near infrared spectrum of a total of 149 peanut kernel samples were collected in this study, and the sucrose content of each sample was determined by chemical methods. A near-infrared calibration model of peanut seed sucrose content was established by partial least square (PLS) method. The results showed that the coefficient of determination (R²) was 0.898 and the squared error of calibration (SEC) was 0.253. The coefficient of determination between the predicted values and chemically tested values were 0.873 with 20 external samples, indicating that the model could be used to predict the sucrose content of peanut seeds very well. Using this model, four mutants with sucrose content higher than 6.00% were selected among 1965 EMS-induced M₂ individuals derived from Xuhua 17. This study laid the foundation for selecting germplasm resources and developing peanut varieties with good eating quality.

Key words: peanut, sucrose content, near infrared model, mutant

摘要：

籽仁蔗糖含量是影响花生食味品质的重要因素。为了建立花生籽仁中蔗糖含量的高效检测技术,本研究采集了149份花生籽仁的近红外光谱,结合化学法测定籽仁蔗糖含量,采用偏最小二乘法 (PLS) 构建花生籽仁蔗糖含量近红外预测群体模型。结果显示,预测模型的决定系数(R²)为0.898,校正标准偏差(SEC)为0.253,20份外部验证材料的预测值和化学值的R²为0.873,预测模型具有较高的可信度,运用该模型筛选徐花17号诱变群体,从1 965份M₂单株籽仁中获得4份的突变体。本研究为优质食味花生种质资源的筛选和品种选育奠定了基础。

关键词: 花生, 蔗糖含量, 近红外模型, 突变体

BIAN Nengfei, TONG Fei, GONG Jiali, SUN Donglei, SHEN Yi, WANG Xing, XING Xinghua, WANG Xiaojun. Establishment of Near Infrared Spectroscopy Model for Predicting Sucrose Content of Peanut Seed and Application in Mutants Selection[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2022, 36(2): 251-258.

卞能飞, 童飞, 巩佳莉, 孙东雷, 沈一, 王幸, 邢兴华, 王晓军. 花生籽仁中蔗糖含量近红外预测群体模型的建立及在突变体筛选中的应用[J]. 核农学报, 2022, 36(2): 251-258.

Figures/Tables 9

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创刊：1987年
主管部门：农业农村部
主办单位：中国原子能农学会与中国农业科学院农产品加工研究所（前中国农业科学院原子能利用研究所）
ISSN：1000-8551

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编号 No.	品种名称 Name	蔗糖含量 Sucrose content/%	编号 No.	品种名称 Name	蔗糖含量 Sucrose content/%	编号 No.	品种名称 Name	蔗糖含量 Sucrose content/%
1	丰花1号 Fenghua 1	3.16	51	徐花15号 Xuhua 15	3.29	101	冀5020 Ji 5020	3.69
2	徐州68-4 Xuzhou 68-4	3.19	52	远杂9847 Yuanza 9847	3.53	102	徐花23 Xuhua 23	3.49
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8	鲁花9号 Luhua 9	3.12	58	泰兴9311-801 Taixing 9311-801	2.78	108	12测L30 12 Ce L30	3.16
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10	徐花9号 Xuhua 9	3.48	60	豫花9719 Yuhua 9719	5.42	110	徐花24 Xuhua 24	4.22
11	徐花8号 Xuhua 8	3.44	61	P06-1	3.22	111	07-4103	2.72
12	徐8802 Xu 8802	3.17	62	漯花1号 Luohua 1	2.24	112	冀0607-19 Ji 0607-19	4.05
13	鲁花13号 Luhua 13	3.33	63	花育34 Huayu 34	3.62	113	冀0607-17 Ji 0607-17	3.44
14	B1	3.26	64	V04-9	2.45	114	开农H03-3 Kainong H03-3	3.97
15	99B3	3.51	65	9503-7-5	3.08	115	徐花25 Xuhua 25	3.16
16	2001-7	3.67	66	徐花5号 Xuhua 5	3.07	116	徐花17号 Xuhua 17	4.33
17	AF701	3.63	67	中花4号 Zhonghua 4	2.92	117	黑-2 Hei-2	3.31
18	小香果 Xiaoxiangguo	2.15	68	濮花23号 Puhua 23	3.84	118	紫-3 Zi-3	4.93
19	特小果 Texiaoguo	3.30	69	徐花21 Xuhua 21	3.79	119	徐花紫1号 Xuhuazi 1号	4.77
20	粤油202-35 Yueyou 202-35	2.53	70	开19-2 Kai 19-2	3.12	120	二粒红 Erlihong	3.67
21	油91322 You 91322	3.14	71	开17-2 Kai 17-2	2.39	121	白-1 Bai-1	2.89
22	小叶果 Xiaoyeguo	3.81	72	开17-7 Kai 17-7	3.81	122	白-2 Bai-2	3.29
23	油93-81 You 93-81	2.57	73	航花2号 Hanghua 2	3.22	123	2028红 2028 Hong	3.46
24	花育16号 Huayu 16	3.38	74	粤油45 Yueyou 45	2.71	124	白花 Baihua	3.57
25	新花17 Xinhua 17	3.62	75	徐花22 Xuhua 22	2.46	125	印度花皮 Yinduhuapi	5.91
26	中油3号 Zhongyou 3	2.58	76	冀0212-4 Ji 0212-4	3.13	126	紫红0230 Zihong 0230	3.03
27	87-77	2.80	77	濮花28号 Puhua 28	4.41	127	红花0311 Honghua 0311	3.60
28	9315-9	3.32	78	花选12号 Huaxuan 12	4.51	128	徐花14号 Xuhua 14	3.15
29	8923B-1	4.59	79	豫花9805 Yuhua 9805	3.94	129	耐寒1号 Naihan 1	4.19
30	8506A-6A	3.03	80	远杂0025 Yuanza 0025	3.44	130	开封四粒红 Kaifengsilihong	4.36
31	92-27	3.07	81	贾汪花皮 Jiawanghuapi	3.79	131	徐花13号 Xuhua 13	3.26
32	花育20 Huayu 20	2.48	82	伏花生 Fuhuasheng	3.01	132	贾汪四粒红 Jiawangsilihong	4.15
33	冀9102 Ji 9102	2.98	83	狮头企 Shitouqi	3.74	133	豫花9620 Yuhua 9620	3.94
34	濮花20号 Puhua 20	3.67	84	白沙1016 Baisha 1016	2.81	134	开0316 Kai 0316	2.66
35	唐811 Tang 811	2.53	85	东9805 Dong 9805	3.92	135	开705 Kai 705	2.50
36	太8807-618 Tai 8807-618	3.54	86	粮花2号 Lianghua 2	3.81	136	鲁花14号 Luhua 14	3.60
37	东9503-7-5 Dong 9503-7-5	4.07	87	P10-12	3.80	137	花育33 Huayu 33	4.03
38	鲁花6号 Luhua 6	3.82	88	青花1号 Qinghua 1	4.02	138	花育21号 Huayu 21	4.20
39	潍花8号 Weihua 8	4.85	89	日本大粒 Ribendali	3.70	139	花育19号 Huayu 19	3.83
40	潍45 Wei 45	2.37	90	日本巨型 Ribenjuxing	5.62	140	冀花9号 Jihua 9	2.95
41	阜花10号 Fuhua 10	2.81	91	日本香乡 Ribenxiangxiang	3.71	141	花育30号 Huayu 30	3.20
42	阜花12号 Fuhua 12	3.87	92	锦引花1号 Jinyinhua 1	4.19	142	冀花10号 Jihua 10	4.52
43	花育28 Huayu 28	3.83	93	w12	2.84	143	花育17 Huayu 17	3.60
44	花育25 Huayu 25	3.90	94	w22	4.08	144	中花6号 Zhonghua 6	3.47
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46	P06-9	3.57	96	开17-6 Kai 17-6	4.53	146	豫花9331 Yuhua 9331	2.96
47	冀9813 Ji 9813	3.75	97	开17-15 Kai 17-15	3.61	147	徐花26 Xuhua 26	2.75
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49	漯花4016-2 Luohua 4016-2	3.93	99	冀101 Ji 101	3.59	149	冀甜2号 Jitian 2	6.11
50	商花4号 Shanghua 4	4.37	100	冀124 Ji 124	2.97

编号 No.	品种名称 Name	蔗糖含量 Sucrose content/%	编号 No.	品种名称 Name	蔗糖含量 Sucrose content/%	编号 No.	品种名称 Name	蔗糖含量 Sucrose content/%
1	丰花1号 Fenghua 1	3.16	51	徐花15号 Xuhua 15	3.29	101	冀5020 Ji 5020	3.69
2	徐州68-4 Xuzhou 68-4	3.19	52	远杂9847 Yuanza 9847	3.53	102	徐花23 Xuhua 23	3.49
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5	徐花4号 Xuhua 4	3.89	55	徐花18号 Xuhua 18	3.61	105	11H5-5-1(16)	3.13
6	徐花3号 Xuhua 3	3.04	56	徐花20 Xuhua 20	4.21	106	11H1-2-1(1)	2.18
7	徐系1号 Xuxi 1	3.07	57	徐花19号 Xuhua 19	3.75	107	11H4-1-3(15)	2.67
8	鲁花9号 Luhua 9	3.12	58	泰兴9311-801 Taixing 9311-801	2.78	108	12测L30 12 Ce L30	3.16
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14	B1	3.26	64	V04-9	2.45	114	开农H03-3 Kainong H03-3	3.97
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17	AF701	3.63	67	中花4号 Zhonghua 4	2.92	117	黑-2 Hei-2	3.31
18	小香果 Xiaoxiangguo	2.15	68	濮花23号 Puhua 23	3.84	118	紫-3 Zi-3	4.93
19	特小果 Texiaoguo	3.30	69	徐花21 Xuhua 21	3.79	119	徐花紫1号 Xuhuazi 1号	4.77
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21	油91322 You 91322	3.14	71	开17-2 Kai 17-2	2.39	121	白-1 Bai-1	2.89
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23	油93-81 You 93-81	2.57	73	航花2号 Hanghua 2	3.22	123	2028红 2028 Hong	3.46
24	花育16号 Huayu 16	3.38	74	粤油45 Yueyou 45	2.71	124	白花 Baihua	3.57
25	新花17 Xinhua 17	3.62	75	徐花22 Xuhua 22	2.46	125	印度花皮 Yinduhuapi	5.91
26	中油3号 Zhongyou 3	2.58	76	冀0212-4 Ji 0212-4	3.13	126	紫红0230 Zihong 0230	3.03
27	87-77	2.80	77	濮花28号 Puhua 28	4.41	127	红花0311 Honghua 0311	3.60
28	9315-9	3.32	78	花选12号 Huaxuan 12	4.51	128	徐花14号 Xuhua 14	3.15
29	8923B-1	4.59	79	豫花9805 Yuhua 9805	3.94	129	耐寒1号 Naihan 1	4.19
30	8506A-6A	3.03	80	远杂0025 Yuanza 0025	3.44	130	开封四粒红 Kaifengsilihong	4.36
31	92-27	3.07	81	贾汪花皮 Jiawanghuapi	3.79	131	徐花13号 Xuhua 13	3.26
32	花育20 Huayu 20	2.48	82	伏花生 Fuhuasheng	3.01	132	贾汪四粒红 Jiawangsilihong	4.15
33	冀9102 Ji 9102	2.98	83	狮头企 Shitouqi	3.74	133	豫花9620 Yuhua 9620	3.94
34	濮花20号 Puhua 20	3.67	84	白沙1016 Baisha 1016	2.81	134	开0316 Kai 0316	2.66
35	唐811 Tang 811	2.53	85	东9805 Dong 9805	3.92	135	开705 Kai 705	2.50
36	太8807-618 Tai 8807-618	3.54	86	粮花2号 Lianghua 2	3.81	136	鲁花14号 Luhua 14	3.60
37	东9503-7-5 Dong 9503-7-5	4.07	87	P10-12	3.80	137	花育33 Huayu 33	4.03
38	鲁花6号 Luhua 6	3.82	88	青花1号 Qinghua 1	4.02	138	花育21号 Huayu 21	4.20
39	潍花8号 Weihua 8	4.85	89	日本大粒 Ribendali	3.70	139	花育19号 Huayu 19	3.83
40	潍45 Wei 45	2.37	90	日本巨型 Ribenjuxing	5.62	140	冀花9号 Jihua 9	2.95
41	阜花10号 Fuhua 10	2.81	91	日本香乡 Ribenxiangxiang	3.71	141	花育30号 Huayu 30	3.20
42	阜花12号 Fuhua 12	3.87	92	锦引花1号 Jinyinhua 1	4.19	142	冀花10号 Jihua 10	4.52
43	花育28 Huayu 28	3.83	93	w12	2.84	143	花育17 Huayu 17	3.60
44	花育25 Huayu 25	3.90	94	w22	4.08	144	中花6号 Zhonghua 6	3.47
45	L14	3.94	95	F18	4.03	145	闽花6号 Minhua 6	2.69
46	P06-9	3.57	96	开17-6 Kai 17-6	4.53	146	豫花9331 Yuhua 9331	2.96
47	冀9813 Ji 9813	3.75	97	开17-15 Kai 17-15	3.61	147	徐花26 Xuhua 26	2.75
48	冀9814 Ji 9814	3.76	98	冀0608-4-9 Ji 0608-4-9	3.22	148	冀甜1号 Jitian 1	7.93
49	漯花4016-2 Luohua 4016-2	3.93	99	冀101 Ji 101	3.59	149	冀甜2号 Jitian 2	6.11
50	商花4号 Shanghua 4	4.37	100	冀124 Ji 124	2.97

成分 Component	样品数 Sample size	校正集 Calibration set		检验集 Test set
成分 Component	样品数 Sample size	R²	SEC	1-VR	SECV
蔗糖含量 Sucrose content	149	0.898	0.253	0.792	0.363

成分 Component	样品数 Sample size	校正集 Calibration set		检验集 Test set
成分 Component	样品数 Sample size	R²	SEC	1-VR	SECV
蔗糖含量 Sucrose content	149	0.898	0.253	0.792	0.363

编号 Sample ID	化学值 Chemical value/%	预测值 Prediction value/%	偏差 Deviation/%	编号 Sample ID	化学值 Chemical value/%	预测值 Prediction value/%	偏差 Deviation/%
T01	2.81	3.61	0.80	T11	2.13	2.75	0.62
T02	2.98	3.31	0.33	T12	2.56	2.14	-0.42
T03	3.33	3.62	0.29	T13	3.41	2.78	-0.63
T04	3.54	3.01	-0.53	T14	4.53	4.17	-0.36
T05	3.66	3.32	-0.34	T15	2.86	3.04	0.18
T06	4.58	4.92	0.34	T16	5.43	5.37	-0.06
T07	4.79	4.27	-0.52	T17	5.79	6.45	0.66
T08	5.12	5.74	0.62	T18	6.07	6.63	0.56
T09	5.48	5.93	0.45	T19	3.25	3.13	-0.12
T10	5.94	5.51	-0.43	T20	4.27	3.83	-0.44

Establishment of Near Infrared Spectroscopy Model for Predicting Sucrose Content of Peanut Seed and Application in Mutants Selection

花生籽仁中蔗糖含量近红外预测群体模型的建立及在突变体筛选中的应用

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