全 文 ：楚雄师范学院学报 2013 年第 6 期
欧洲油菜 (Brassica napus L. )的
观赏性育种和园艺应用 (综述)
柏梦炎，苏鸿雁，刘硕然*
(大理学院农学与生物科学学院，云南 大理 671003)
摘 要:本文通过对传统生产栽培品种欧洲油菜 (Brassica napus)的育种及观赏价值的评估，着重
对其生物学特性的改变提出可实施的技术手段，旨在通过基因操纵技术、育种技术等的应用达到提高传
统欧洲油菜 (B. napus)的观赏特性，创造出新型的园艺品种以补充园林植物的数量与质量。其观赏性状
的改变包括:花瓣数量的改变、花瓣大小的改变及植株高度的改变;应用的技术手段包括:基因修饰、
杂交育种、选择育种、诱变育种等。
关键词:欧洲油菜;育种;基因修饰;性状改变
中图分类号:S336 文章标识码:A 文章编号:1671 － 7406 (2013)06 － 0065 － 04
1. 前言
欧洲油菜 (Brassica napus L.)属十字花科芸薹属，又名油麻菜籽，麻油菜籽等。欧洲油菜
目前主要被当作油料作物，有的时候也被当作动物饲料来使用。近些年，在油料作物种植中，
欧洲油菜已跃居第二 (仅次于大豆)在世界各地广泛种植。野生的欧洲油菜品种含有大量的芥
子酸，这种物质会对人们的身体健康造成危害。因此，加拿大首先培育出了一种低芥子酸、低
芥子油苷的新栽培种 Canola［1］。同时，由于能源危机和欧洲油菜油燃烧时低空气污染及其本身
的可再生性，越来越多的人把欧洲油菜油当作生物燃料，使它成为了一种很好的绿色能源。总
的来说，油脂和蛋白质的含量在欧洲油菜育种过程中是最重要的目标，此外，针对不同病虫害
的抗逆性育种同样至关重要。自上世纪 90 年代，人们为实现这些目标付出了大量心血。例如，
基于基因工程花粉控制系统的商业杂交种生产;改良种子中油脂和蛋白质的组分以及其他很多
方面的努力［2，3］。
由于欧洲油菜有美丽鲜亮的黄色花朵，因此它也可以作为一种观赏植物。而改变欧洲油菜
性状的方法，可以通过基因修饰技术培育出其变种，让这些变种长出更大的花朵，拥有更多更
稳定的花瓣，降低植株的高度并长出更多的分枝。当然，实现这一切的主要困难是以基因工程
手段选择需要的目的基因并对其 DNA 进行重组的过程。本文将对这些育种目标实现可能性和
育种策略进行讨论。
2. 欧洲油菜的生物学背景
关于欧洲油菜的栽培历史可以追溯到公元前 1500 年，它从北欧直到亚洲中国和韩国都有
分布。图 1 展示了芸薹属植物种间的遗传关系［4］。从图 1 中可知欧洲油菜源于甘蓝 (B. olera-
cea)和芜菁 (B. rapa)。欧洲油菜的染色体结合了甘蓝和芜菁的染色体组，因此它是一个双二
倍体。
欧洲油菜是异花授粉植物，并且不同变种之间可以进行杂交，所以根据不同的需求其生殖
过程可以很容易的被控制。
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第二十八卷第六期 楚 雄 师 范 学 院 学 报 Vol. 28 No. 6
2013 年 6 月 JOUＲNAL OF CHUXIONG NOＲMAL UNIVEＲSITY Jun. 2013
* 收稿日期:2013 － 04 － 16
通讯作者:刘硕然 (1994—)，男，云南大理人，大理学院农学与生物科学学院学生。
楚雄师范学院学报 2013 年第 6 期
图 1 “Triangle of U”显示芸薹属植物种间基因组关系［4］
众所周知，同线性现象已经在十字花科植物中通过分子技术观察到了，利用拟南芥 (Ara-
bidopsis thaliana)这一模式植物与欧洲油菜间的同线性关系，将拟南芥作为特定基因的来源，
很多调控植物生理和形态特征的基因能够被识别和克隆。两个欧洲油菜与拟南芥 phenylalanine
ammonia － lyase 1 基因同源的 cDNA被 Ni等人［5］成功的克隆、鉴定及表达。
简单来说，提高欧洲油菜观赏特性的育种目标主要以改变花瓣的数量、改变花朵的大小和
植株的高度为主。如果育种目标性状是单基因调控的，首先要找到拟南芥中控制这些性状的基
因，然后利用基因工程技术 (例如，基因枪法，Ti质粒等)［6，7］将这些基因转移到欧洲油菜基因
组上，若转基因成功并且能表达出稳定的性状，那么就可以宣布一个新的栽培种诞生了;如果
目标性状由数量性状基因座控制，则可以运用一些特殊的育种方法来获得这些性状。
3. 育种策略
欧洲油菜观赏应用方面的育种几乎没有任何报道。针对这个育种方向，研究要以油菜的分
子标记和数量性状基因座的分析为基础，需要知道这些性状的基本遗传背景。关于 DNA 序列
结构、遗传图谱、基因标记和基因组数据等方面已有大量的研究成果［2，8］。正如上面所提到的，
十字花科植物中已观察到同线性，因此，在欧洲油菜的育种策略中可以利用拟南芥研究中与其
相关的成果。
3. 1 改变花瓣数量
由于拟南芥和欧洲油菜之间存在同线性，这一点为这两个物种间通过基因修饰进行育种提
供了可能性。如经典的拟南芥 ABC成花模型所述［9—11］:C 族基因 AG (AGAMOUS)单独作用控
制心皮的形成，或者和 B族基因一起控制雄蕊形成过程。如果 AG 基因发生突变，那么花朵的
生长将出现变异，雄蕊和心皮将被花瓣和花萼取代并进行无限生长，产生 “花中花”并无法进
行有性生殖。育种中可以把 AG基因 mＲNA通过 miＲNA和 siＲNA切断，进而抑制 AG基因在欧
洲油菜中的表达 (这种方法也可以称作 ＲNA 干扰法)。对于 AG 基因的抑制，也可以通过诱导
DNA甲基化影响 AG基因的表达。然而 DNA甲基化，在自然遗传数代后其效应将消失，因此被
抑制的 AG基因将再次表达。更好的方法是用 ＲNA 干扰法抑制 AG 基因的表达，但是这种方法
将诱导出完全的不育花，针对这个问题可以使用无性繁殖的方法去获得基因修饰的植株［12］。但
这个方法在大规模生产中会增加成本。
获得抑制 AG基因表达的植株更加可靠的方法是使用双组分系统［7］。第一步，创建携带两
个重复的抑制 AG基因表达片段 (siＲNA 和 miＲNA)的植株 (亲本 A)。抑制 AG 基因表达片段
的启动子是不活跃的，因此 AG基因仍然可以在亲本 A中表达并且可以遗传给下一代。第二步，
培育出携带着两个重复的活化子的植株 (亲本 B) ，这个活化子是亲本 A中抑制 AG基因表达片
段的启动子并且可以在亲本 B中持续表达。因为缺失了抑制 AG基因表达片段，AG基因仍然可
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楚雄师范学院学报 2013 年第 6 期
楚雄师范学院学报 2013 年第 6 期
以在亲本 B中表达并且植株是可育的。亲本 A和亲本 B的纯合系一旦建立，就可使其杂交，F1
代植株将携带一个重复的抑制 AG基因表达片段和一个重复的活化子，抑制 AG基因表达片段即
可被活化，表现出 AG基因缺失性状。
另外，物理或化学方法诱导欧洲油菜基因突变，使其拥有插入或缺失的特定序列，也可导
致花瓣数量的变化。但诱导突变在染色体上发生的位置是随机的，这种方法需要大量的植株进
行实验，期望得到的是花瓣数量改变的突变体，这将消耗大量的时间和金钱。此外突变的植株
可能是不育的，因此还需要用无性繁殖去解决这个问题，这将增加额外的开支。
3. 2 改变花瓣大小
花瓣的大小依赖于基因组特征并且具有高度的遗传性，花瓣大小的遗传性高达 96. 3%［13］。
以往的研究表明，控制花瓣大小的基因属于加性基因，如图一所示，在 AA 背景上每增加一个
C，花瓣的长度就增加 4—5mm。欧洲油菜基因组便有此结构，因此它是自然界中花瓣最大的芸
薹属植物。更详细的解释为 B. oleracea var. alboglabra cv. Kairan (C11C11)与 B. rapa var.
chinensis cv. Kosaitai (A15A15)杂交得到双二倍体的欧洲油菜 (C11C11A15A15)［4］。若使用多
倍体育种技术将亲本的染色体加倍得到四倍体植物并将它们杂交，则可得到更大花瓣的植株。
3. 3 改变植株高度
欧洲油菜植株高度是一定的。在自然界中，过高的欧洲油菜不能作为观赏品种，其过长的
茎节使其看起来显得瘦长，因此会影响其观赏品质。若其高度被数量性状基因座控制，育种中
就可用选择育种法挑选性状矮小的植株。与其他影响观赏品质的性状一样，植株高度的数量性
状基因座在染色体中的位置已经绘制出来［14］。了解每一种性状对应数量性状基因座的位置，便
可用基因标记法很容易的选择出目的基因［15］。此外，单倍体育种也可以降低植株的高度［16］，
但这种方法会与增加花瓣大小这一目标相矛盾，因为单倍体植株所有的性状都会减弱并且其都
是不育的。
4. 讨论与展望
结合育种目标，改变欧洲油菜观赏性状的育种全过程为:第一步，调节植株高度的同时增
加花瓣的大小;第二步，使用分子生物技术增加花瓣的数量;最后，选择出成功基因修饰过的
植株作为杂交育种的亲本。在这些阶段的实施过程中，一些目的性状之间可能相互影响甚至相
互冲突。例如，单倍体植株不能用作杂交育种的亲本，而单倍体或四倍体植株在降低植株高度
和增加花瓣大小上表现出相反的效果。然而，可以通过创造具有单一性状的纯合植株，将其杂
交获得目的性状。
在自然界中，植物的进化过程可能会出现一些育种需要的性状。如果能够模仿自然界中的
条件并且研究清楚植物进化的机制，那么就可以直接诱导植物朝着育种的目标性状变化。
除了上述目标性状外，花期的长短，开花的长日照和短日照条件和花色等性状在未来的育
种目标中也应该考虑到［17］。
在改变欧洲油菜观赏特性的育种过程中存在很多的困难，最主要的困难是无法预测通过基
因修饰来增加花瓣数量这一方法是否能成功。另外，正常情况下基因修饰过的性状稳定性也是
很低的，这就要求选择育种的系统必须是十分科学严谨的。虽然面对很多的困难，但欧洲油菜
与拟南芥十分接近的亲缘关系及大量拟南芥的研究基础提供了欧洲油菜育种过程中的理论依
据，并且随着生物技术和育种技术的不断发展，使改变欧洲油菜观赏特性的育种目标变为
可能。
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( 责任编辑 徐成东)
Breeding and horticultural application of rapeseed (Brassica napus L．) (Ｒeview)
BAI Meng － yan;SU Hong － yan;LIU Shuo － ran
(College of Agriculture and Biological Science，Dali University，Dali 671003，China)
Abstract:Through the evaluation of breeding and ornamental value on traditional production culti-
var Brassica napus，the enforceable techniques were proposed in order to change the biological traits of
B． napus． By using the gene manipulating methods，breeding methods and so on，the ornamental traits
of B． napus could be improved and the novel cultivars would enlarge the number of landscape plant． The
changes of ornamental traits included:number of flower petals，size of flower petals and stem height．
The potential protocols could be applied were:genetic modification，cross breeding，selective breeding，
and mutation breeding．
Key words:rapeseed;breeding;genetic modification;traits changes
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