全 文 ：园艺学报，2015，42 (6)：1112–1120.
Acta Horticulturae Sinica
1112 doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0156；http：//www. ahs. ac. cn
收稿日期：2015–02–13；修回日期：2015–05–03
基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-26）；国家科技支撑计划项目（2013BAD01B04，2012BAD02B03）；
北京市科委项目（Z131100003113012，KJCX20140111）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：xuyong@nercv.org）
四倍体西瓜抗枯萎病生理小种 1 分子标记辅助
选择技术研究
焦 荻 1,2，任 毅 2，宫国义 2，张海英 2，郭绍贵 2，张 洁 2，许 勇 2,*
（1 北京农学院植物科学技术学院，北京 102206；2 北京市农林科学院蔬菜研究中心，农业部华北地区园艺作物生物
学与种质创制重点实验室，北京蔬菜种质改良实验室，北京 100097）
摘 要：基于已获得的二倍体西瓜与抗枯萎病基因 Fon-1 紧密连锁的分子标记，进一步完成了 Fon-1
基因的精细定位。利用两个四倍体西瓜材料（易感病的 NF3 为受体，抗病的 JH 为供体），构建以 NF3 为
轮回亲本的回交群体，使用新开发出的 SNP 标记对各世代群体进行分子标记辅助选择，及苗期抗病性接
种鉴定。结果发现，在分离世代群体中通过接种鉴定获得抗病株比例较分子标记检测值低 12.64% ~
15.34%，这可能是由于基因剂量效应造成的。抗病基因杂合位点对枯萎病抗性依次为：三显体（AAAa）> 二
显体（AAaa）> 单显体（Aaaa）。目前分子标记尚无法检测杂合基因型的剂量效应，容易将感病的单显体
（Aaaa）误判为抗病株。在构建的 673 株 BC1F2代自交群体中检测到 29 株纯合基因型（AAAA）抗病单
株，占总检测株数的 4.31%，与苗期抗病性接种鉴定结果符合度达到 100%。
关键词：西瓜；四倍体；枯萎病生理小种 1；抗性；分子标记辅助选择
中图分类号：S 651 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2015）06-1112-09

Mocecular Marker-assisted Selection for Resistance to Fusarium
oxysporum f. sp. niveum Race 1 in Tetraploid Watermelon
JIAO Di1,2，REN Yi2，GONG Guo-yi2，ZHANG Hai-ying2，GUO Shao-gui2，ZHANG Jie2，and XU
Yong2,*
（1Plant Science and Technology College，Beijing University of Agriculture，Beijing 102206，China；2National Engineering
Research Center for Vegetables，Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Key Laboratory of Biology and
Genetic Improvement of Horticultural Crops（North China），Ministry of Agriculture，Beijing Vegetable Germplasm
Improvement Lab，Beijing 100097，China）
Abstract：Based on the molecular markers tightly linked to Fon-1 for Fusarium oxysporum f. sp.
niveum race 1 resistance in the diploid watermelon developed in our laboratory，the fine mapping of Fon-1
was finished in this study. A backcross population of susceptible recurrent parent NF3 and resistant donor
parent JH was constructed. The newly developed SNP marker was used for Fon-1 resistance marker-
assisted selection and seedling inoculation identification in different generations. The results showed that
the ratio of resistant plants post-inoculated was 12.64%–15.34% lower than the ratio of resistant

焦 荻，任 毅，宫国义，张海英，郭绍贵，张 洁，许 勇.
四倍体西瓜抗枯萎病生理小种 1 分子标记辅助选择技术研究.
园艺学报，2015，42 (6)：1112–1120. 1113

genotype detected by molecular marker. The reason is that because of gene dosage effect，different
heterozygosity genotype have different resistance in tetraploid watermelon as follow：AAAa > AAaa >
Aaaa. At present the molecular marker could not detect the gene dosage effect or identify the susceptible
genotype Aaaa. In the 673 plants BC1F2 population，we detected 29 homozygous resistant genotype
（AAAA），accounting for 4.31% of the total number of plants. All of the 29 homozygous plants showed
Fon-1 resistance by screening with inoculation of Fon race 1.
Key words：watermelon；tetraploid；Fusarium oxysporum f. sp. niveurn race 1；resistance；molecular
marker-assisted selection

西瓜枯萎病是由半知菌亚门镰孢属尖孢镰刀菌西瓜专化型（Fusarium oxysporum f. sp. niveurn，
FON）侵染所致（Martyn & Netzer，1991）。目前国际上报道的尖孢镰刀菌西瓜专化型生理小种有 4
个，即小种 0、1、2 和 3（Martyn & Netzer，1991；Zhou et al.，2010）。其中生理小种 1 在中国乃至
全世界的西瓜主产区均为主要优势小种（张兴平和王鸣，1991）。小种 2 在中国也有报道，近些年在
美国几个州均表现出严重危害。生理小种 3 最近被报道（Zhou et al.，2010），能引起兼抗生理小种
0、1 和 2 的野生西瓜种质材料 PI296341-FR 感病，但是尚未得到更多的研究结果证实。
自 20 世纪 80 年代中国开展西瓜抗枯萎病育种以来，已育成一批二倍体抗病品种，并在生产上
推广应用，对防治西瓜枯萎病发挥了十分积极的作用。但在三倍体无籽西瓜枯萎病抗性改良上进展
不大。三倍体无籽西瓜的母本四倍体的加性遗传明显相对重要于二倍体父本的加性遗传（徐锦华 等，
2006），因此对于三倍体无籽西瓜的抗病性状改良，主要还是以选育抗病性强的四倍体母本为主。抗
病四倍体西瓜的选育，一方面可以通过抗病二倍体加倍而获得，另一方面也可利用抗病的四倍体来
转育。由于四倍体倍型的原因，利用传统接种筛选鉴定技术转育获得纯合抗病四倍体需要较大的后
代群体以及较多的纯合代数，其难度相对较大。利用分子标记辅助选择技术将是提高四倍体抗枯萎
病转育效率的有效途径。本研究中试图利用已有的西瓜二倍体抗枯萎病连锁标记，探索建立西瓜四
倍体抗枯萎病转育的分子辅助育种技术方案。
本实验室通过构建抗枯萎病父本 Calhoun Gray 和感病母本 Black Diamond 及其 F2 代分离群体，
初步定位 Fon-1 基因，获得与西瓜抗枯萎病生理小种 1 基因 Fon-1 紧密连锁的 3 个 Caps/dCaps 标记
（张屹 等，2013）。在此基因组区间内，本试验中新开发出的更为紧密连锁的 dCaps 标记 502124_fon，
可有效用于二倍体西瓜抗枯萎病生理小种 1 的抗性转育。在此基础上，本研究中利用该 dCaps 标记
502124_fon 在四倍体西瓜对枯萎病生理小种 1 抗病与感病的双亲杂交后代和多代回交世代中进行了
分子标记辅助鉴定，并与苗期枯萎病菌接种抗性鉴定结果进行了比对，成功地建立了西瓜四倍体枯
萎病抗性分子标记辅助育种技术体系。
1 材料与方法
1.1 试验材料
感病轮回亲本 NF3 是一个综合农艺性状优良、配合力高的西瓜四倍体，并广泛应用于三倍体西
瓜品种生产，但感枯萎病，作为回交转育的轮回亲本。
抗病供体亲本 JH 是一个由抗枯萎病生理小种 1 的二倍体诱导成功的西瓜四倍体，但生长势过
旺，配合力低于感病轮回亲本 NF3，作为枯萎病生理小种 1 抗性转育的供体亲本。
Jiao Di，Ren Yi，Gong Guo-yi，Zhang Hai-ying，Guo Shao-gui，Zhang Jie，Xu Yong.
Molecular marker-assisted selection for resistance to Fusarium oxysporum f. sp. niveum race 1 in tetraploid watermelon.
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枯萎病病原菌为尖孢镰刀菌西瓜专化型（Fusarium oxysporum f. sp. niveurm）生理小种 1。
上述供试材料均来源于北京市农林科学院蔬菜研究中心。试验于 2013 年 3 月—2014 年 12 月进
行。田间试验在北京市农林科学院蔬菜研究中心四季青农场与海南育种基地完成。
1.2 四倍体苗期抗枯萎病鉴定
采用苗期伤根浸根法接种（耿丽华 等，2010）。将西瓜种子用 1%次氯酸钠溶液处理 30 min 后
洗净浸种催芽，播种于穴盘。基质为草炭与蛭石 1∶1 混合配置。待幼苗两片子叶展平，心叶刚冒出
时浸根接种，浸根时间为 15 min，期间不断搅拌菌液，防止孢子沉降。接种后温度保持在 23 ~ 28 ℃，
接种后 5 ~ 14 d 连续于午后观察苗期发病情况。
以感病株率作为抗性评价依据：高抗（R）病株率 ≤ 20%；中抗（MR）病株率为 21% ~ 50%；
轻抗（LR）病株率为 51% ~ 80%；感病（S）病株率 ≥ 81%（Martyn & Bruton，1989）。
1.3 抗枯萎病生理小种 1 基因紧密连锁标记检测技术
亲本材料的 DNA 采用 CTAB 法（Murray & Thompson，1980）提取。分离世代群体单株 DNA
采用碱式快速提取方法：取小片子叶放入 2 mL 离心管中，放入两个钢珠，加入 100 μL NaOH（0.1
mol · L-1）。用组织打碎仪将叶片打碎后沸水浴 1 min。取 10 μL 上清液加入 100 μL Tris-HCl（10
mmol · L-1，pH 2.0），吸打混匀，置于 4 ℃冰箱保存待用。
抗枯萎病生理小种 1 紧密连锁的 dCAPS 标记为本实验室开发设计，标记名称为 502124_fon，
引物序列信息如下：
上游引物序列为 5′-AACACCACCCACTTTGGAGCTTCG-3′，下游引物序列为 5′-TTTTAGGGT
GAAAATGGGTATTGTA-3′。
上述引物由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。
PCR 反应体系为 12.5 μL：10× 缓冲液 1.25 μL，dNTPs（2.5 mmol · L-1）1 μL，每条引物（10
μmol · μL-1）0.5 μL，TaqDNA 聚合酶（2.5 U · μL-1）0.2 μL，H2O 7.05 μL，DNA 2 μL。TaqDNA 聚
合酶购自全式金公司 TransStar Taq DNA Polymerase。PCR 扩增反应程序为：94 ℃预变性 5 min；94
℃ 20 s，55 ℃ 20 s，72 ℃ 30 s，34 个循环；72 ℃延伸 5 min。4 ℃保存。
dCAPS 产物的酶切反应体系为 15 μL：含有 1.5 μL 10× 缓冲液；0.5 μL 限制性内切酶 TaqⅠ（10
U · μL-1），反应浓度为 0.33 U · μL-1；5 μL PCR 产物，8 μL H2O。限制性内切酶购自 Thermo Scientific
公司。酶切反应程序为 65 ℃酶切反应 12 h，80 ℃变性 20 min。4 ℃保存。
酶切产物采用 8.0%聚丙烯酰胺电泳，银染染色，统计分析结果。
2 结果与分析
2.1 Fon-1 基因的精细定位
本实验室之前的研究结果将抗西瓜枯萎病菌生理小种1的基因Fon-1定位于1号染色体上15 cM
区间内，且在 Fon-1 基因一侧获得与其紧密连锁标记，遗传距离为 0.8 cM（张屹 等，2013）。
在此基础上，进一步比对 11 份抗病和感病栽培西瓜重测序信息，获取定位区间内新的 SNP 位
点，并设计 3 个标记，分别是 502124_fon、708995_fon、1271530_fon。
通过对以抗枯萎病品种 Calhoun Gray 为父本，感病品种 Black Diamond 为母本杂交获得的 F2
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图 1 CAPS/dCAPS 标记与 Fon-1 基因的连锁关系
Fig. 1 The linkage relationship between CAPS/dCAPS markers
and the Fon-1 gene
图 2 分子标记辅助转育抗性基因的育种进程
Fig. 2 The breeding procedure for introducing resistant gene by
molecular marker assisted selection
分离群体上进行验证，得到上述 3 个标记与
Fon-1 基因的连锁关系（图 1）。最终获得与抗
病基因Fon-1 的遗传距离仅为 0.2 cM 的高度连
锁标记 502124_fon，并以此作为检测西瓜对枯
萎病生理小种 1 抗性的标记用于西瓜分子标记
辅助育种。
2.2 分子标记辅助选育进程
以感枯萎病生理小种 1 的材料 NF3为受体
亲本（P1），以 JH 为抗病基因供体亲本（P2），
配制 F1 代杂交组合，共获得 20 株 F1 代单株。
再以 NF3（P1）作为轮回亲本进行回交，获得
BC1F1 代单株 122 株。对 BC1F1 代群体，辅助
利用与抗病基因紧密连锁的分子标记对抗枯萎
病生理小种 1 性状进行分子标记辅助选择
（Molecular marker-assisted selection，MAS）。
通过分子标记筛选出显性杂合基因型（AAaa +
Aaaa）单株 87 株，再分别建立自交和回交分
离群体。回交后代 BC2F1 获得 80 株单株，分子
标记检测筛选出 51株显性杂合基因型（AAaa +
Aaaa）单株；自交后代 BC1F2 获得 673 株单株，
分子标记检测出 29 株显性纯合基因型
（AAAA）单株。将显性纯合基因型（AAAA）
单株，全部定植、自交，最终获得 BC1F3 代 29
个显性纯合基因型抗病株系（图 2）。
2.3 抗病基因连锁标记在西瓜四倍体杂交回
交分离世代的分离规律
利用与抗枯萎病生理小种 1 的基因紧密连
锁的分子标记（502124_fon）对感病受体亲本
NF3、抗病供体亲本 JH 以及回交分离后代进行
多态性分析。
结果如图 3 所示，502124_fon 标记在供体
亲本与受体亲本之间呈良好多态性，在 BC1F2
代分离群体中，有明显的分离，出现 3 种带型：
与受体亲本相同的纯合感病带型、与供体亲本
相同的纯合抗病带型和抗感杂合带型。在 BC2F1 代分离群体中，出现两种带型：与受体亲本相同的
纯合感病带型和抗感杂合带型，说明 502124_fon 标记为共显性标记，可以有效鉴别西瓜四倍体植株
的基因型。但需要指出的是，分子标记抗感杂合带型无法分辨三显体（AAAa）、二显体（AAaa）与
单显体（Aaaa）。
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图 3 利用标记 502124_fon 对 BC1F2 和 BC2F1 群体进行抗病性筛选
Fig. 3 The usage of marker 502124_fon for resistance selecting in BC1F2 and BC2F1 population


同源四倍体的染色体分离主要是 2/2 式的均衡分离，但基因的分离因其距离着丝点的远近不同
因而有 3 种方式，即“染色体随机分离”、“完全均衡分离”、“染色单体随机分离”，前两者为主要分
离方式（孙小武，2009）。西瓜抗枯萎病生理小种 1 的基因 Fon-1 及连锁标记定位在西瓜 1 号染色体
的前端 15 cM 区间内（张屹 等，2013），其位置与着丝点距离较远，连锁标记与着丝点之间发生非
姐妹染色单体的交换时，该连锁标记可能表现为完全均衡分离。
四倍体西瓜 NF3 基因型为 aaaa，抗病供体亲本 JH 的基因型为 AAAA，在抗性基因 Fon-1 完全
均衡分离方式下，其 F1 代的基因型为 AAaa。BC1F1 代基因型出现 AAaa∶Aaaa∶aaaa = 2∶5∶2 的分
离，显性杂合体 Ana4-n（n = 1,2）占到总个体数的理论值为 7/9 = 77.87%；隐形纯合体 a4 占到总个体
数的理论值为 2/7 = 22.22%。在 BC1F1 代运用分子标记检测筛选出了 AAaa 和 Aaaa 的显性杂合基因
型单株，淘汰了隐形纯合基因型（aaaa）单株。对 BC1F1 代分别建立的自交和回交群体，由于所筛
选出的不同基因型单株数量之间存在 AAaa∶Aaaa = 2∶5 的关系，因此对于 BC1F2 和 BC2F1 代可能出
现的基因型分离模型应综合考虑二显体（AAaa）的和单显体（Aaaa）的分离模型（表 1），且两者
之间存在数量关系[二显体（AAaa）个体数]∶[单显体（Aaaa）个体数] = 2∶5。据此，计算其回交、
自交后代的理论比值如下：
BC2F1 代显性杂合与隐性纯合个体的比值为[（AAaa） + （Aaaa）]∶（aaaa）=（2/7 × 7/9 + 5/7 ×
11/24）∶（2/7 × 2/9 + 5/7 × 13/24）= 55∶45。显性杂合体 Ana4-n（n = 1,2）占 55%。隐形纯合体 a4
占 45%。
BC1F2 代显性纯合与显性杂合个体与隐形纯合个体的比值为（AAAA）∶[（AAAa）+（AAaa）+
（Aaaa）]∶（aaaa）=（2/7 × 4/81 + 5/7 × 1/576）∶（2/7 × 73/81 + 5/7 × 406/576）∶（2/7 × 4/81 + 5/7 ×
169/576）= 15∶761∶224。显性纯合体占到总个体数的理论值 A4 = 15/（15 + 761 + 224）= 1.5%。显
性杂合体占到总个体数的理论值 Ana4-n（n = 1,2,3）= 761/（15 + 761 + 224）= 76.1%。隐形纯合体占
到总个体数的理论值 a4 = 224/（15 + 761 + 224）= 22.4%。

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表 1 同源四倍体不同杂合体基因型完全均衡分离遗传模式
Table 1 The genetic model of complete equational segregation for different types autotetraploid heterozygous
回交后代
Backcross offspring
自交后代
Inbreed offspring 基因型
Genotype
配子种类及比例
Ratio of gamete
genotype
AA∶Aa∶aa
显∶隐
D∶R
Ana4-n/
%
a4/
%
F2 代基因型种类及其比例
Ratio of genotype in F2
generation
A4∶A3a∶A2a2∶Aa3∶a4
显∶隐
D∶R
A4/
%
Ana4-n/
%
a4/
%
AAAa 13∶10∶1 23∶1 95.83 4.16 169∶260∶126∶20∶1 575∶1 29.34 70.49 0.17
AAaa 2∶5∶2 7∶2 77.78 22.22 4∶20∶33∶20∶4 77∶4 4.94 90.12 4.94
Aaaa 1∶10∶13 11∶13 45.83 54.16 1∶20∶126∶260∶169 407∶169 0.17 70.49 29.34
注：“A4”为显性纯合基因型；“Ana4-n”（n = 1,2,3）为显性杂合基因型；“a4”为隐性纯合基因型。
Note：A4：Dominant（D）homozygous genotype；Ana4-n：Dominant（D）heterozygous genotype（n = 1,2,3）；a4：Recessive homozygous
（R）genotype.

在实际检测中，BC1F1 代群体总计检测 122 株（表 2），其中标记显性杂合基因型 87 株，标记隐
性纯合基因型 35 株。标记显性杂合基因型个体其检测值为 71.31%，接近理论值 77.78%，符合 BC1F1
代中出现的显性杂合个体∶隐形纯合个体，即（AAaa + Aaaa）∶aaaa = 7∶2 的理论分离模型。
BC1F2 代群体总计检测 673 株（表 2），其中标记显性纯合基因型 29 株，标记显性杂合基因型
529 株，隐性纯合基因型 115 株，标记显性纯合基因型个体其检测值为 4.31%，理论值为 1.5%；标
记显性杂合基因型个体其检测值为 78.60%，其理论值为 76.1%；标记隐性纯合基因型个体其检测值
为 17.09%，理论值为 22.4%。可以看出，在 BC1F2 代中，标记显性杂合基因型个体其检测值与理论
值接近。相比之下，显性纯合基因型个体检测值比理论值偏高，而隐性纯合基因型个体其检测值比
理论值偏低。说明用于自交的 BC1F1 代群体基因型不完全符合 AAaa∶Aaaa = 2∶5 的理论分离模型。
而是基因型为二显体（AAaa）株数稍多，其可能的（二显体/单显体）数量比例应该大于 2/5。
BC2F1 代群体总计检测 80 株（表 2），其中标记显性杂合基因型 51 株，隐性纯合感病基因型 29
株。标记显性杂合基因型个体其检测值为 63.75%，理论值为 55%。其检测值较理论值偏高，同样说
明上一代检测出的用于回交二代的二显体基因型（AAaa）个数应该多于单显体基因型（Aaaa）个数。

表 2 西瓜四倍体杂交后代分子标记辅助鉴定结果及与理论值的比较
Table 2 The compare of frequency between theory and detected values by molecular assisted selection in
different generations from watermelon autotetraploid
频率/% Frequency
实际标记检测值 Detected 1 理论值 Theoretic 世代
Generation
群体
Population
A4 Ana4-n a4
A4 Ana4-n a4 A4 Ana4-n a4
BC1F1 122 0 87 35 0 71.31 28.69 0 77.78 22.22
BC1F2 673 29 529 115 4.31 78.60 17.09 1.5 76.10 22.40
BC2F1 80 0 51 29 0 63.75 36.25 0 55.00 45.00
注：“A4”为显性纯合基因型；“Ana4-n”（n = 1,2,3）为显性杂合基因型；“a4”为隐性纯合基因型。
Note：A4：Dominant homozygous genotype；Ana4-n：Dominant heterozygous genotype（n = 1,2,3）；a4：Recessive homozygous genotype.

2.4 苗期病原菌人工接种鉴定与分子标记检测结果的比较
将亲本 NF3 和 JH 及其杂交组合，回交、自交后代进行人工接种鉴定，分析各世代抗病基因组
合后代的抗性。从表 3 可以看出，NF3 对枯萎病生理小种 1 表现为感病，JH 为抗病，F1 代为抗病表
型。分离世代 BC1F1、BC1F2 以及 BC2F1 代抗病株数占总株数分别为 56.86%、67.57%和 51.11%。
试验中，通过比较各世代分离群体分子标记检测结果和接种鉴定结果（表 3）发现，各世代中
标记检测出的聚合抗病基因型株数比例均比通过接种鉴定获得抗病株数比例多，说明西瓜四倍体不
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同杂合体基因型其抗性是不同的。
试验中通过 502124_fon 共显性标记在回交群体中检测出的杂合基因型个体理论上包含二显体
（AAaa）和单显体（Aaaa）。BC1F1 代中标记检测抗病单株比例为 71.31%，高于接种鉴定比例
（56.86%）。BC2F1 代中，标记检测抗病单株比例为 63.75%，高于接种鉴定比例（51.11%），说明运
用分子标记检测出的部分杂合基因型单株抗性不强，两种基因型植株对枯萎病生理小种 1 的抗性存
在差异，推测其抗性表现为二显体（AAaa）> 单显体（Aaaa）。
在自交群体 BC1F2 代中标记检测抗病单株比例为 82.91%，同样高于接种鉴定比例（67.57%）。
理论上，对 BC1F2 群体运用分子标记可以检测出所有杂合基因型个体，但是依然无法区分三显体
（AAAa）、二显体（AAaa）和单显体（Aaaa）。而通过人工接种鉴定，淘汰了一批可能为杂合基因
型个体但抗性不强的单株，推测出四倍体 3 种杂合基因型个体之间其抗性大小依次为：三显体
（AAAa）> 二显体（AAaa）> 单显体（Aaaa）。

表 3 各世代接种鉴定结果与分子标记检测结果比较
Table 3 The compare of molecular assisted selecting and inoculated percentage in different generations
世代
Generation
基因型
Geno type
接种鉴定总株数
Number of inoculated
plants
抗病株数
Resistance plants
感病株数
Susceptible plants
抗病单株/%
Resistance plants
标记检测抗病单株/%
Molecular marker detected
resistance plants
P1（NF3） a4 20 0 20 0 0
P2（JH） A4 20 20 0 100 100
F1 A2a2 25 22 3 88.00 100
BC1F1 102 58 44 56.86 71.31
BC1F2 148 100 48 67.57 82.91
BC2F1 90 46 44 51.11 63.75
注：“A4”为显性纯合基因型；“A2a2”为显性杂合基因型二显体；“a4”为隐性纯合基因型。
Note：A4：Dominant homozygous genotype；A2a2：Dominant heterozygous genotype–duplex；a4：Recessive homozygous genotype.

2.5 通过 BC1F3 分子标记和接种鉴定验证 BC1F2 中显性纯合基因型单株
2.5.1 分子标记验证
将从 BC1F2 代筛选出的 29 株显性纯合基因型单株全部定植并自交，总共得到 BC1F3 代 29 个株
系，在每个株系中随机选取 30 粒左右种子播种定植，苗期进行取样，接种验证。每个株系单株取样，
并提取混池 DNA，进行分子标记检测。结果表明，29 个混池 DNA 进行标记检测均与供体亲本纯合
抗病带型相同（图 3）。说明分子标记检测结果在自交后代 BC1F3 代中均无分离，证明了上一代检测
出 29 株单株确实为显性纯合基因型个体（AAAA）。







图 4 感病 P1、抗病 P2 和 BC1F3 代 29 个 AAAA 基因型株系（1 ~ 29）混合池 DNA 基因型验证
Fig. 4 Bulk DNA detecting of genotype in susceptible（P1），resistant parent（P2）and the twenty-nine
AAAA genotype in BC1F3 lines（1–29）
焦 荻，任 毅，宫国义，张海英，郭绍贵，张 洁，许 勇.
四倍体西瓜抗枯萎病生理小种 1 分子标记辅助选择技术研究.
园艺学报，2015，42 (6)：1112–1120. 1119

2.5.2 苗期接种鉴定验证
对 BC1F3 代 29 个株系进行苗期枯萎病生理小种 1 接种鉴定（表 4）。结果表明 29 个株系均表现
为高抗枯萎病生理小种 1。其中部分株系有不同程度的死苗现象，为人工接种后，幼苗缓苗不好导
致的后期死亡，属于试验误差。每个株系整体表现型能够综合反映株系内每一单株的抗病情况，接
种鉴定出 29 个株系均为高抗表型，进一步说明上一代标记筛选出的显性纯合基因型单株，其自交后
代抗性并未出现分离。
表 4 感病 P1、抗病 P2 和 BC1F3 代 AAAA 基因型株系接种鉴定结果
Table 4 The result of inoculation in susceptible（P1），resistant parent（P2）and AAAA genotype in BC1F3 lines
株系代号
Lines code
总株数
Number of
plant
感病株数
Number of
susceptible plant
感病株率/%
Susceptible plant
rate
株系代号
Lines code
总株数
Number of
plant
感病株数
Number of
susceptible plant
感病株率/%
Susceptible plant
rate
P1（NF3） 20 20 100.00 15 28 3 10.71
P2（JH） 20 0 0 16 30 0 0
1 30 2 6.77 17 28 3 10.71
2 30 1 3.33 18 30 1 3.33
3 30 0 0 19 29 0 0
4 30 3 10.00 20 30 0 0
5 30 4 13.33 21 30 2 6.67
6 25 3 12.00 22 30 3 10.00
7 30 2 6.77 23 27 0 0
8 27 2 7.40 24 25 2 8.00
9 28 0 0 25 30 0 0
10 30 0 0 26 26 2 7.69
11 30 2 6.67 27 30 1 3.33
12 29 1 3.45 28 29 0 0
13 30 1 3.45 29 30 0 0
14 28 2 7.14
注：感病株率 0 ~ 20%为高抗；21% ~ 50%为中抗；51% ~ 80%为轻抗；81% ~ 100%为感病。
Note：Susceptible plant rate 0–20% is high resistance；Susceptible plant rate 21%–50% is medium resistance；Susceptible plant rate 51%–
80% is light resistance；Susceptible plant rate 81%–100% is susceptible.
3 讨论
前人研究指出，西瓜对枯萎病生理小种 1 的抗性可能受单显性基因控制，但也受其他修饰基因
影响（Netzer & Weintall，1980）。许勇等（1999，2000）从野生种质材料 PI296341-FR 上找到与抗
枯萎病菌生理小种 1 的抗性基因连锁 RAPD 标记 OPP01/700，并将其转化为 SCAR 标记 SCP01/700，
初步建立了西瓜抗枯萎病育种分子标记辅助选择技术体系。张屹等（2013）通过构建抗枯萎病品种
Calhoun Gray 与感病品种 Black Diamond 的 F2 代分离群体，采用 BSA 法对 Fon-1 基因进行区间定位，
并开发 3 个与 Fon-1 基因连锁的 CAPS/dCAPS 标记。基于前人的研究基础，本研究中开发出与枯萎
病生理小种 1 紧密连锁的 dCaps 标记 502124_fon，在二倍体西瓜抗病选育方面已针对西瓜抗枯萎病
1 号生理小种建立成熟高效稳定的分子标记检测体系，而针对西瓜四倍体抗病检测尚未开展。本研
究运用此标记在四倍体西瓜 NF3 和 JH 及其抗病转育分离后代检测中均表现出多态性，说明此标记
在四倍体西瓜抗病检测上依然适用，其准确性也通过苗期接种鉴定进行了验证。
在四倍体西瓜抗病品种选育，传统育种过程中同源四倍体杂交后代自交群体纯合过程要比二倍
体慢得多。二倍体自交 5 代纯合率达 96.88%。四倍体自交 5 代纯合率仅达 53.62% ~ 66.24%，四倍
体自交 20 代后（耗时约 7 年）纯合率才达到 96.97% ~ 99.33%。本研究中，在建立了 673 株 BC1F2
代群体基础上，运用与枯萎病生理小种 1 紧密连锁的标记对供试群体进行抗病检测，最终检测到 29
Jiao Di，Ren Yi，Gong Guo-yi，Zhang Hai-ying，Guo Shao-gui，Zhang Jie，Xu Yong.
Molecular marker-assisted selection for resistance to Fusarium oxysporum f. sp. niveum race 1 in tetraploid watermelon.
1120 Acta Horticulturae Sinica，2015，42 (6)：1112–1120.
株显性纯合基因型单株，占到总检测株数的 4.31%。并对所筛选出单株自交后代进行分子标记和接
种验证，证实了 BC1F2 代中筛选出的均为高抗枯萎病生理小种 1 的纯合基因型（AAAA）单株，也
证明了此标记在四倍体群体上筛选纯合基因型抗病单株的准确性。
在四倍体西瓜分子标记辅助筛选供试群体数量选择方面，对于 1 对基因控制的抗性性状而言，
二倍体只有 1 种杂合体形式。而四倍体的遗传比较复杂，有 3 种杂合体。本研究中，在同一世代中，
通过分子标记检测出显性基因型株数占到总检测株数的比例大于人工接种鉴定出的比例，说明 3 种
杂合体抗性也存在差异。在目前尚不清楚四倍体西瓜抗枯萎病生理小种 1 遗传规律的情况下，本研
究通过对比分子标记检测结果和人工接种鉴定结果，初步探讨了通过分子标记辅助筛选，在多大群
体范围内可以选出纯合抗病基因型个体，并提供了一个试验数值与参考比例。实际中，在四倍体西
瓜上运用分子标记辅助转育技术，应适当扩大群体数量，以降低筛选到杂合基因型但抗性不强的四
倍体单株的几率，同时进行自交或测交检测，验证所筛选出单株的抗性，防止抗病基因的丢失。

References
Geng Li-hua，Guo Shao-gui，Lü Gui-yun，Zhang Hai-ying，Gong Guo-yi，Xu Yong. 2010. Establishment and identification system for physiological
races of Fusarium oxyporum f. sp. niveum. China Vegetables，(20)：52–56. (in Chinese)
耿丽华，郭绍贵，吕桂云，张海英，宫国义，许 勇. 2010. 西瓜枯萎病菌生理小种鉴定技术体系的建立和验证. 中国蔬菜，(20)：52–56.
Martyn R D，Bruton B D. 1989. An initial survey of the United States for races of Fusarium oxysporum f. sp. niveum. HortScience，24：696–698.
Martyn R D，Netzer D. 1991. Resistance to races 0，1，and 2 of Fusarium wilt of watermelon in Citrullus sp. PI-296341-FR. HortScience，26 (4)：
429–432.
Murray M G，Thompson W F. 1980. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acids Research，8 (19)：4321–4326.
Netzer D，Weintall C. 1980. Inheritance of resistance in watermelon to race 1 of Fusarium oxysporum f. sp. niveum. Plant Disease，64：853–854.
Sun Xiao-wu. 2009. Chinese research and application of seedless watermelon. Beijing：China Agriculture Press：41–44. (in Chinese)
孙小武. 2009. 中国无子西瓜研究与应用. 北京：中国农业出版社：41–44.
Xu Jin-hua，Yang Xing-ping，Gao Chang-zhou，Jiang Jiao. 2006. Identification of resistance in tetraploid watermelon germplasm to Fusarium wilt
and genetic analysis. Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，22 (2)：141–144. (in Chinese)
徐锦华，羊杏平，高长洲，江 蛟. 2006. 四倍体西瓜种质资源的抗枯萎病性鉴定及其遗传规律初探. 江苏农业学报，22 (2)：141–144.
Xu Yong，Ouyang Xin-xing，Zhang Hai-ying，Kang Guo-bin，Wang Yong-jian，Chen Hang. 1999. Identification of a RAPD marker linked to
Fusarium wilt resistant gene in wild watermelon germplasm（Citrullus lanatus var. citroides）. Acta Botanica Sinica，41 (9)：952–955. (in
Chinese)
许 勇，欧阳新星，张海英，康国斌，王永健，陈 杭. 1999. 与西瓜野生种质抗枯萎病基因连锁的 RAPD 标记. 植物学报，41 (9)：
952–955.
Xu Yong，Zhang Hai-ying，Kang Guo-bin，Wang Yong-jian，Chen Hang. 2000. Studies of molecular marker-assisted-selection for resistance to
Fusarium wilt in watermelon（Crtrullus lanatus）breeding. Acta Genetica Sinica，27 (2)：151–157. (in Chinese)
许 勇，张海英，康国斌，王永健，陈 杭. 2000. 西瓜抗枯萎病育种分子标记辅助选择的研究. 遗传学报，27 (2)：151–157.
Zhang Xing-ping，Wang Ming. 1991. A preliminary report on differating Fusarium wilt race in China. China Watermelon And Muskmelon，(1)：
39–43. (in Chinese)
张兴平，王 鸣. 1991. 我国西瓜枯萎病生理小种分化研究初报. 中国西瓜甜瓜，(1)：39–43.
Zhang Yi，Zhang Hai-ying，Guo Shao-gui，Ren Yi，Zhang Jie，Geng Li-hua，Liang Zhi-hua，Xu Yong. 2013. Developments of molecular markers
tightly linked to Fon-1 for resistance to Fusarium oxysporum f. sp. niveum race 1 in watermelon. Scientia Agricultura Sinica，46 (10)：2085–
2093. (in Chinese)
张 屹，张海英，郭绍贵，任 毅，张 洁，耿丽华，梁志华，许 勇. 2013. 西瓜枯萎病菌生理小种 1 抗性基因连锁标记开发. 中国
农业科学，46 (10)：2085–2093.
Zhou X G，Everts K L，Bruton B D. 2010. Race 3，a new and highly virulent race of Fusarium oxysporum f. sp. niveum causing Fusarium wilt in
watermelon. Plant Disease，94 (1)：92–98.