全 文 ：上海交通大学学报(农业科学版)
JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY(AGRICULTURALSCIENCE)
Vol.24No.6
Dec.2006
第24卷 第6期
2006年12月
摘 要:小扁豆营养丰富,是人类膳食和动物饲料重要的蛋白质来源。作者对小扁豆分子遗传图谱构建、基因定位等研究进
行了综述,阐述了这一方面的主要研究进展,指出目前研究中存在的主要问题,并对今后小扁豆分子标记辅助育种的发展方
向作了展望。
关键词:小扁豆;分子遗传图谱;基因定位
中图分类号:S529;Q943.2 文献标识码:A
ApplicationofMolecularMarkerTechnology
inLentil(LensculinarisMedik.)
YUANJuan,WUTian-long
(SchoolofAgricultureandBiology,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai201101,China)
Abstract:Thelentilisnutrientabundantly.Itisthesourcesofproteinforhumanandanimalfood.Thispaperreviewedresearchof
molecularlinkagemappinggenelocatingonlentil.Thedevelopmentinthisfieldwaselucidated.Thedirectionofthestudyfor
Lentilwasalsoprospected.
Keywords:lentil;molecularlinkagemapping;genelocating
小扁豆(LensculinarisMedik.2n=14)属豆科野豌豆族小扁豆属，是自花授粉的一年生草本植物[1]。小扁
豆营养丰富，是人类膳食和动物饲料重要的蛋白质来源。小扁豆籽粒中含蛋白质约25%，脂肪0.7%，碳水
化合物60%及多种维生素和矿物质营养元素[2]。它用途广泛，主要用作粮食、蔬菜、饲料；栽培小扁豆可以
固定大气中的氮素，培肥土壤。小扁豆是一种重要的、栽培历史悠久的作物，但由于小扁豆遗传研究比较薄
弱，许多重要性状的遗传机制还不清楚，影响了小扁豆品质的改良和产量的提高。而分子标记技术的迅速
发展为作物育种工作注入了新的活力。
1 小扁豆分子遗传图谱构建
近年来，遗传图谱已经成为遗传研究和植物育种的重要内容之一。分子标记图谱的出现促进了基因标
记，分子标记辅助选择等方面的广泛应用。小扁豆的图谱构建始于1989年，此后不断地有报道构建了新的
分子遗传图谱，或者在已有基础上增加了新标记。以往，小扁豆由于遗传背景的缺乏和低遗传变异性，很少
有学者研究。小扁豆最初的遗传图谱只含有相对较少的标记数，标记类型只有同工酶和RFLP，覆盖小扁
豆基因组相对小的部分[3～5]。最近随着分子标记种类，特别是RAPD、AFLP、SSR等技术的发展，给小扁豆图
谱构建提供了新的手段[6～8]，从而能够定位决定重要农艺性状的基因，加快育种进程。
收稿日期:2006-04-28
基金项目:上海市农委科技推广项目（沪农科推字（2004）第1-1-号）
作者简介:袁 娟（1976-）女，黑龙江穆棱市人，博士生，研究方向：作物遗传育种；武天龙为本文通讯作者.
文章编号:1671-9964(2006)06-0574-06
分子标记技术在小扁豆中的应用
袁 娟,武天龙
（上海交通大学 农业与生物学院，上海201101）
第 6期
根据构建分子图谱的双亲材料的亲缘关系，可将图谱分为种间图谱和种内图谱。
1.1 种间图谱
高密度的图谱可用于重要农艺性状的QTLs定位，分子标记辅助选择，也可以作为抗性基因和其他重要
基因图位克隆的基础。种间图谱多态标记丰富，适合做高饱和图谱。Havey和 Muehlbauer[3]用种间杂交(L.
culinaris×L.orientalis)的66株F2群体构建了第1张小扁豆遗传连锁图，长333cM，包含20RFLP，8同工酶
和6形态标记。Weeden等[4]利用野生种间杂交(L.ervoides×L.culinaris)得到的F2群体，构建了具有8个连锁
群，同工酶标记形态标记、DNA标记共64个标记，总图距560cM的遗传图谱。Tahir等[5]基于小扁豆和豌豆
结合的连锁资料和同源区域，汇编了1张结合型连锁图，包含7形态标记，25同工酶，38RFLP和6其他位
点。Tahir和Muehlbauer[9]利用17同工酶、4形态标记，对F6代群体构建1张种间连锁图。此图再次证明形态
性状位点与同工酶间存在连锁关系(Gs:Aat-p,Pi:Gal-1,Yc:Pgm-p,Aat-c:Me-2,AatmbSkdh,Fk:Pgd-p)，并且
证实3个额外的连锁群(Gh:Gal-1,Gal-2:AatmbSkdh,和Skdh.Aldo.Nag)。但这几张小扁豆遗传图谱仅由小部
分标记，主要是同工酶、RFLPs和一些形态标记组成，并且长度只占小扁豆基因组很小的部分。
随着分子生物学的发展，分子标记类型越来越多，为小扁豆遗传图谱的构建注入了新的活力。Eujay
等[10]用种间杂交(ILL5588×L692-15-8(f)F2代群体构建了1张小扁豆连锁图谱，共有9个连锁群，全长206
cM，包含28RAPD，1RFLP，一形态标记和三寡核苷酸标记。Eujayl[11]用种间杂交得到的86株重组自交系
构建了1张遗传连锁图，共有177个标记(89RAPD,79AFLP,6RFLP和3形态标记)，覆盖小扁豆基因组
1073cM，平均距离6.0cM。应用此图定位了形态学标记、裂荚性、花色等位点。2004年Duran等[12]使用5
种分子标记技术和形态遗传标记对Lensculinarisssp.culinaris与L.c.ssp.orientalis种间杂交得到的113
株F2群体构建了1张连锁图谱。共有200个标记包含在此图中，其中71RAPDs，39ISSRs，83AFLPs，2
SSRs和5形态位点。161个标记分布在10个连锁群中，此图共覆盖2172.4cM，平均图距15.87cM，是目
前最全的小扁豆图谱。这张图上的标记密度足以用于基因定位。Hamwieh[13]等进一步丰富了Eujayl等的图
谱，在原来图谱的基础上增加了50新的AFLP、39SSR、21RAPD、1形态标记，这样使得图谱中标记数量
达到289；图距达792cM；分为14个连锁群；平均图距2.7cM（见表1）。
表1 小扁豆遗传图谱的发展进程
Table1Progressofthegeneticlinkagemappinginlentil
1.2 种内图谱
种内图谱的多态标记较之种间图谱的少，但是对育种工作更有意义。迄今为止，利用种内作图群体还
没有构建出全面的小扁豆图谱。Rubeena[8]等运用抗褐斑枯萎病性状有差异的小扁豆栽培品种ILL5588和
时间
Time 作图亲本Parent
作图群体
Population 标记Marker
连锁群
Linagegroup
总图距cM
Length
平均图距
AveragelengthcM
参考文献
Reference
1989L.culinaris×L.orientalis F2
RFLP同工酶
形态标记 -- 333 9.79 Havey等
1992L.ervoides×L.Culinaris F2
同工酶 开态标记
DNA标记 8 560 8.75 Weeden等
1993种间杂交 F2
RFLP同工酶
形态标记 其他位点 10 -- -- Tahir等
1994L.culmans×L.orientahs F6 同工酶 形态标记 6 -- -- Tahir等
1997ILL5588×L692-15-8(f) F2
RAPDRFLP
形态标记 寡核甘酸标记 9 206 6.24 Eujayl等
1998ILL5588×L692-16-1(s) RIL RAPDRFLPAFLP形态标记 7 1073 6.0 Eujayl等
2003ILL5588×ILL7537 F2
RAPDISSR
RGQ 9 784。1 6。9 Rubeena等
2004L.culinaris×L.orientalis F2
RAPDISSR
SSR形态标记 10 2172.4 15.87 Duran等
2005ILL5588×L692-16-1(s) RIL SSRAFLPRAPD形态标记 14 751 2.6 Hamwieh等
袁 娟，等:分子标记技术在小扁豆中的应用 575
上海交通大学学报(农业科学版) 第 24卷
ILL7537杂交得到的F2群体为作图材料构建了首张种内遗传连锁图，共有114分子标记，包含 100
RAPD,11ISSR和3类抗病基因类似物(RGA)，全长784.1cM，共有9个连锁群，每个连锁群上有6～18个
标记不等。
1998年以前的小扁豆图谱标记类型和数目少，长度短；Eujayl[7]等用种间RIL群体构建的图谱长度为1
073cM，含有177个标记。如果将此作图群体换为种内群体的话，图的长度将达到1217cM，大约比Eujayl
的长13%。这种假设与Causse[14]等得到的结果是一致的。他们用种内群体得到的图谱比用种间群体的要长
25%。这种长度的增加是由于具一定同源性的染色体间有较高的重组率导致。
2 小扁豆抗病性及形态的基因定位
2.1 抗病性
小扁豆主要病害有炭疽病、萎蔫病、褐斑病、锈病、白粉病、茎腐病等。近年来，DNA标记和分子辅助选
择的应用提高了各种作物抗病育种的效率。目前，RAPD、AFLP技术已经用于抗性基因的标记，例如大麦
抗叶锈基因[15]，莴苣的抗霜霉病基因[16]。小扁豆抗病基因定位由于研究基础薄弱，起步较晚。
2.1.1 褐斑萎蔫病 小扁豆褐斑萎蔫病(Ascochytablight)，一种传病害，是栽培扁豆(Lensculinaris)的主要
病害。1938年Bondartzeva和Monteverde[17]首次发现此病害，1940年研究出褐斑菌(Ascochytalentis)是该病
的致病源，此病害可引起小扁豆产量大幅下降和品质降低[12]。
Andrahennadi[18]研究指出小扁豆抗褐斑萎蔫病由2对独立的基因控制。1对是来自栽培种‘ILL5588’的
显性基因Ral2，与同工酶位点Aat-p的连锁距离为29cM；1对是来自‘Indianhead’的隐性基因ral2，与同
工酶位点Pgd-p连锁距离为28cM。
Ahmad1[19]利用野生种Lenservoides和Lensodemensis材料进行小扁豆抗褐斑萎蔫病分析，得出结论，
野生种抗性是由1对互作的显性基因控制。当2个基因都处于显性状态下，植株表现出抗性。
1999年，Ford[20]等研究了小扁豆抗褐斑病基因。研究结果表明，小扁豆品种ILL5588对褐斑病的抗性
是由单一的显性基因(Abr1)控制，并且已确定侧翼的5RAPD标记与抗性位点是紧密连锁的。用F3群体初
步定位显示，最紧密的2RAPD标记分别是RV01和RB18，距离抗性位点分别为6和14cM。
栽培小扁豆对褐斑萎蔫病的抗性是由单个隐性基因ral2控制。Mahboob[21]用BSA法对Eston(感病)和
Indianhead(抗病)杂交配制成的60株F2单株筛选与该基因连锁的RAPD标记。结果显示，有2个标记
UBC2271290和OPD-10870与抗性基因连锁，连锁距离分别是12cM和16cM，并且将2RAPD标记转化
为SCAR标记。这是首次得到与抗性基因连锁的固定标记，可直接应用到小扁豆抗性育种中。
Taran[22]结合前人的研究结果(ral1和abR12个基因抗褐斑病菌)，利用‘CDCRobin’和‘964a-46’杂交
得到的156株RILs群体，测试从A.lentis中分离的2个菌株A1和3D2的抗性。χ2分析显示，抗褐斑萎蔫
病是符合2对基因模型。在RIL群体中应用分别与ral1和abR1基因连锁的RAPD标记UBC2271290和
RB18680，群体中带有抗性标记的植株对这些病害都表现出抗性，而不带标记的则表现为感病。
2.1.2 炭疽病 炭疽病(Coletotrichumtruncatum(Schwein.)是小扁豆生产中的又一大病害。它是由炭疽病
原菌(Coletotrichumtruncatum)引起的。Buchwaldt[23]等利用3个杂交组合的F3家系研究抗炭疽病基因，结
果发现小扁豆抗炭疽病是由2个显性基因和1个隐性基因控制。
Tulu[24]利用BSA法和RAPD标记、AFLP标记分析感病亲本(Eston)与抗病亲本(PI320937)杂交得到的
147株F5:6RILs群体，开发与抗炭疽病基因连锁的分子标记，并定位抗炭疽病基因。结果显示，小扁豆对
炭疽病抗性由主基因控制，受修饰基因影响。主效基因命名为lct-2。该基因两侧连锁的分子标记为RAPD
标记OPEO61250和UBC-704700，与抗性基因连锁距离分别是6.4cM和10.5cM。同时也找到了3AFLP
标记与主效基因连锁，分别是EMCTTACA350、EMCTTAGG375和EMCTAAAG175。Taran[22]进一步证实了
抗炭疽病是单基因模型，一主效基因控制着小扁豆从C.truncatum分离的95B36菌株的抗性。RAPD标记
OPO61250与抗炭疽病基因连锁。
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第 6期
性状Characters 基因名称 Genename 参考文献Reference
直立生长性 ert Emamietal.1999
子叶色 y,b,dg Emamietal.1996;Sharmaetal.,2002
叶色 Dgl Hoqueetal.2002
每个复叶的小叶数 hl Kumaretal.2005
茎色 gs,bl Ladizinskyetal.1979;Emamietal.1999
卷须形成 tnl Vandenbergetal.1989
花梗软毛 pdp，pep Emamietal.1996;Sarkeretal.1999
花色 v,p Laletal.1975
每个花序的小花数 fn Giletal.1980
初花期 sn Sarkeretal.1999
荚 grp,pdp,rdp Vandenbergetal.1989;Haveyetal.1989;Emamietal.1996
荚皮软毛 glp，pub Vandenbergetal.1989;Hoqueetal.2002
裂荚性 Pi Ladizinskyetal.1979
种皮色 ggc,tgc Vandenbergetal.1990
种皮纹饰 scp,mot,spt Vandenbergetal.1990;Emamietal.1996
黑外种皮 blsc,blt Vailancourtetal.1992;Emami&Sharmaetal.2000
株高 ph Tahiretal.1994
2.1.3 微管束萎蔫病 在小扁豆的根腐/萎蔫病复合病中最严重的是微管束萎蔫 （Fusariumvascular
wilt），又叫真性萎蔫，由Fusariumoxysporumf.sp.lentils引起[1]。小扁豆微管束萎蔫是世界范围内小扁豆
的主要病害[25]。
Hamwieh[13]等分析了86株RIL群体，开发出2个与微管束萎蔫病抗性位点紧密连锁的SSR和AFLP
标记，位于小扁豆遗传图谱的第6连锁群上，与微管束萎蔫病抗性位点连锁距离分别为8.0cM和3.5cM。
这些标记通过分子标记辅助选择将在小扁豆抗性育种及抗性基因图位克隆中发挥一定的作用(表2)。
表2 小扁豆抗病基因及连锁标记
Table2Diseaseresistancegenesandlinkedmarkersinlentil
2.2 形态和农艺性状
小扁豆形态学性状的经典遗传学研究起步于20世纪70年代，学者们对多种性状进行了大量的研究
工作(见表3)。到目前为止已经发现了一些性状基因的连锁关系[5,9]，例如，Emami[26]发现3个形态性状具有
连锁关系：ert(直立生长习性)、gs(褐绿色茎)和bl(褐绿色叶)，bl位于其他2基因之间。
表3 小扁豆形态性状
Table3Morphologicalcharactersoflentil
小扁豆形态性状的分子标记和辅助育种工作进展缓慢。 Abbo[27]利用栽培小扁豆与野生种杂交组合
所抗病害
Diseaseresisted
基因名称
Genename
显隐性
Dominant/
Recessive
标记类型
Typeofmarker
连锁标记
Markerlinked
最近图距cM
Distanceto
markerlinked
参考文献
Reference
褐斑萎蔫病 Ral2 d 同工酶 Aat-p 29 Andrahennadi等1994
ral2 r 同工酶 Pgd-p 28 Andrahennadi等1994
ral1 r RAPD UBC2271290 12 Mahboob等2001
Taran等2003
RAPD OPD-10870 16 Mahboob等2001
SCAR
abR1 d RAPD RV01 6.0 Ford等1999
RAPD RB18 14 Ford等1999
RAPD RB18680 - Tar/an等2003
炭疽病 lct-2 d RAPD OPEO61250 6.4 Tulu等2003
taran等2003
RAPD UBC-704700 10.5 Tulu等2003
AFLP EMCTTACA350 - Tulu等2003
AFLP EMCTTAGG375 - Tulu等2003
-- - AFLP -- 3.5 Hamwieh等2005
AFLP EMCTAAAG175 - Tulu等2003
微管束萎蔫 -- - SSR -- 8.0 Hamwieh等2005
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上海交通大学学报(农业科学版) 第 24卷
分析百粒重性状，发现该性状受多基因调控，并且首次开发了与基因连锁的DNA标记。Vailancourt[28]研究
指出11同工酶与11形态性状连锁。Tahir[29]用同工酶分析小扁豆7个形态性状QTL位点，发现10同工酶
与这些性状连锁，分布在6个连锁群上。这7个性状分别是初花期、成熟期、株高、生物量、种子产量、收获
指数和种子重量。
3 问题和展望
作者认为小扁豆分子遗传图谱和基因定位还存在以下问题：目前小扁豆分子遗传图谱的标记多为
RAPD，ISSR和RGA等标记，都是显性标记，标记种类单一，一些共显性的固定标记还有待于开发；小扁豆
分子遗传图谱不完善，图谱中的连锁群和小扁豆染色体的关系尚未一一对应；小扁豆单倍基因组大小为4
063Mbp[30]，而现有的图谱连锁距离最长为2172.4cM，还需要高密度和多标记类型的图谱；目前没有广泛
开发出与形态性状连锁的DNA标记。
随着分子生物学的发展，分子标记辅助育种成为作物育种的一个重要手段。小扁豆是一种小作物，遗
传研究基础薄弱，所以国内外对该作物分子标记辅助选择研究起步晚，同其他豆类作物在分子标记辅助育
种研究深度上相比有明显差距。作者认为小扁豆分子图谱和标记研究还应该做以下工作：开发新的标记种
类，加大标记数量；由于小扁豆尚无共显性、固定标记，下一步的工作应该构建cDNA文库，开发共显性、固
定标记；利用高重组率的种间分离群体，进一步丰富标记数量；开发与形态性状连锁的分子标记，并应用到
分子辅助育种中。
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